Dr. Gianfranco De Angelis
Obeshrabrujuće je vidjeti da instruktori i osobni treneri daju "empirijska" objašnjenja o različitim temama: mišićna masa (hipertrofija), dobitci snage, otpornost itd., Bez čak i grubog znanja o histološkoj strukturi i mišićnoj fiziologiji.
Rijetki imaju samo manje ili više temeljito znanje o makroskopskoj anatomiji, kao da je dovoljno znati gdje je biceps ili pektoral, nerazumijevanje histološke strukture, a još manje biokemija i fiziologija mišića. Pokušat ću, koliko je to moguće, napraviti kratak i jednostavan tretman teme, dostupan i laiku bioloških znanosti.
Histološka struktura
Mišićno tkivo se razlikuje od ostalih tkiva (živčanog, kostnog, vezivnog), zbog evidentne karakteristike: kontraktilnosti, odnosno mišićnog tkiva koje se može stezati ili skratiti njegovu dužinu. Prije nego vidimo kako se skraćuje i koji mehanizmi, govorimo o njegovoj strukturi. Imamo tri tipa mišićnog tkiva, različito histološki i funkcionalno: skeletno opruženo mišićno tkivo, tkivo glatkih mišića i tkivo srčanog mišića. Glavna funkcionalna razlika između prve i druge dvije je ta što, dok se prva upravlja voljom, druga dva su neovisna o volji. Prvi su mišići koji čine kosti pokretima, mišiće treniramo s barbells, dumbbells i strojeva. Drugi tip daju mišići utrobe, kao što su mišići želuca, crijeva itd. koje, kao što vidimo svaki dan, ne kontrolira volja. Treći tip je srčani: čak je i srce izrađeno od mišića, zapravo je sposobno za kontrakciju; posebno, čak je i srčani mišić prugast, toliko sličan skeletnom, međutim, važna razlika, njegova ritmička kontrakcija je neovisna o volji.
Skeletno iscrtani mišić odgovoran je za dobrovoljne motorne aktivnosti, a time i za sportske aktivnosti. Trakasti mišić čine stanice, kao i sve druge strukture i aparati organizma; stanica je najmanja jedinica sposobna za samostalan život. U ljudskom tijelu postoje milijarde stanica i gotovo svi od njih imaju središnji dio nazvan nukleus, okružen želatinoznom tvari koja se naziva citoplazma. Stanice koje čine mišić nazivaju se mišićna vlakna : oni su izduženi elementi, raspoređeni uzdužno prema osi mišića i skupljeni u trake. Glavna obilježja vlaknastih mišićnih vlakana su tri:
- Vrlo je velika, duljina može doseći nekoliko centimetara, promjer je 10-100 mikrona (1 mikron = 1/1000 mm). Ostale stanice tijela su, uz neke iznimke, mikroskopske veličine.
- Ima mnogo jezgri (gotovo sve stanice imaju samo jednu) i stoga se naziva "polinuklearni sincitium".
- Čini se da je to transverzalno, tj. Predstavlja izmjenu tamnih traka i svjetlosnih traka. Mišićno vlakno ima izdužene formacije u citoplazmi, smještene uzdužno na osi vlakana i stoga i na mišiće, koje se nazivaju miofibrili, možemo ih smatrati izduženim žicama smještenim unutar stanice. Myofibrili su također ispresijecani poprečno i oni su odgovorni za pruge cijelog vlakna.
Uzmimo miofibril i proučavamo ga: ima tamne trake, zvane bendovi A, i svjetlosne trake nazvane I, u sredini trake I tamna linija nazvana linija Z. Prostor između linije Z i drugog naziva se sarcomere, koji predstavlja kontraktilni element i najmanju funkcionalnu jedinicu mišića; u praksi, vlakno se skraćuje jer se sarkomere skraćuje.
Sada ćemo vidjeti kako se stvara miofibril, to je ono što se naziva ultrastruktura mišića. Napravljen je od filamenata, od kojih se neki nazivaju miozinskim filamentima, a drugi tanki nazivani aktinski filamenti. Veliki se uklapaju zajedno s tankim na takav način da se pojas A oblikuje od debelog vlakna (zbog čega je tamniji), umjesto toga traka I se formira onim dijelom tankog filamenta koji nije zalijepljen za tešku nit (koja se formira tanko vlakno je lakše).
Mehanizam kontrakcije
Sada kada znamo histološku strukturu i ultrastrukturu, možemo spomenuti mehanizam kontrakcije. U kontrakciji svjetlosni filamenti teče između teških niti, tako da se trake I smanjuju u dužini; tako se i dužina sarko- rere smanjuje, to je udaljenost između Z-trake i drugog: stoga se kontrakcija ne događa zato što su se filamenti skratili, već zato što su smanjili duljinu sarome- rera. Smanjenjem duljine sarkomera smanjuje se duljina miofibrila, pa kako se miofibrili sastoje od vlakana, dužina vlakna se smanjuje, pa se mišić, koji je načinjen od vlakana, skraćuje. Očito je, da bi se ti filamenti proticali, potrebna energija, a to daje supstanca: ATP (adenozin trifosfat), koja je energetska valuta tijela. ATP nastaje oksidacijom hrane: energija koju hrana ima je proslijeđena ATP-u koji ga zatim daje vlaknima kako bi ih natjerala da teče. Da bi došlo do kontrakcije, potreban je još jedan element, Ca ++ ion (kalcij). Mišićne stanice čuvaju velike zalihe u svojoj unutrašnjosti i čine je dostupnom sarkomeru kada se mora dogoditi kontrakcija.
Mišićna kontrakcija s makroskopskog stajališta
Vidjeli smo da je kontraktilni element saromere, sada ispitujemo cijeli mišić i proučavamo ga s fiziološkog stajališta, ali makroskopski. Da bi se mišić smanjio, mora doći do električnog podražaja : taj poticaj dolazi iz motornog živca, počevši od kičmene moždine (kao što se događa prirodno); ili može doći iz reseciranog motornog živca i električno stimuliranog, ili izravno stimulirajući mišić električno. Zamislite da uzmete mišić: jedan je kraj privezan za fiksnu točku, a drugi ga objesimo na težinu; u ovom trenutku ga stimuliramo električno; mišić će se smanjiti, to jest, skratit će se, podići težinu; ova kontrakcija naziva se izotonična kontrakcija. Ako umjesto toga vežemo mišić s oba kraja na dva kruta podupirača, kada ga stimuliramo mišić će se povećati u napetosti bez skraćivanja: to se zove izometrijska kontrakcija. U praksi, ako uzmemo šipku u mrtvo dizanje i podignemo je, to će biti izotonična kontrakcija; ako ga stavimo s vrlo teškom težinom i, dok pokušavamo podići, pa čak i ako spojimo mišiće do maksimuma, ne pomičemo ga, to ćemo nazvati izometrijskom kontrakcijom. U izotoničnoj kontrakciji izvršili smo mehanički rad (rad = snaga x pomak); u izometrijskoj kontrakciji mehanički rad je nula, jer: rad = sila x pomak = 0, pomak = 0, rad = sila x 0 = 0
Ako stimuliramo mišić s vrlo visokom frekvencijom (to jest, brojni impulsi u sekundi), razvit će vrlo visoku snagu i ostati kontrahiran do maksimuma: za mišić u ovom stanju se kaže da je u tetanusu, stoga tetanička kontrakcija znači maksimalnu i kontinuiranu kontrakciju. Mišić se može po želji malo ili jako skupiti; to je moguće kroz dva mehanizma: 1) kada se mišić malo steže, samo se neka vlakna skupljaju; povećavajući intenzitet kontrakcije, dodaju se druga vlakna. 2) Vlakno se može stezati s manje ili više sile, ovisno o učestalosti pražnjenja, tj. Broju električnih impulsa koji dosežu mišiće u jedinici vremena. Modulirajući ove dvije varijable, središnji živčani sustav zapovijeda s kojom silom mišić mora stati. Kada se radi o snažnoj kontrakciji, gotovo sva vlakna mišića skraćuju se, ne samo, već će se sve skratiti s velikom snagom: kad zapovijeda slabu kontrakciju, samo se nekoliko vlakana skrati i sa manjom silom.
Sada se bavimo još jednim važnim aspektom mišićne fiziologije: tonus mišića. Mišićni ton može se definirati kao kontinuirano stanje male kontrakcije mišića, koje je neovisno o volji. Koji faktor uzrokuje ovo stanje kontrakcije? Prije rođenja mišići su iste duljine kao i kosti, a zatim, s razvojem, kosti se produžuju više od mišića, tako da su potonje istegnute. Kada se mišić proteže, zbog spinalnog refleksa (refleksa miotika), on se kontrahira, stoga kontinuirano istezanje kojem je mišić podvrgnut određuje kontinuirano stanje lagane ali uporne kontrakcije. Uzrok je refleksija i budući da je glavna karakteristika refleksa ne-dobrovoljna, ton se ne upravlja voljom. Ton je fenomen na bazi živčanog refleksa, pa ako izrežem živac koji ide od središnjeg živčanog sustava do mišića, on postaje flacidan, potpuno gubi ton.
Sila kontrakcije mišića ovisi o njegovom poprečnom presjeku i jednaka je 4-6 kg.cm2. No, načelo je u načelu valjano, ne postoji precizan omjer izravne proporcionalnosti: kod sportaša, mišić koji je nešto manji od drugog sportaša može biti jači. Mišić povećava svoj volumen ako je treniran s povećanjem otpora (to je princip na kojem se temelji gimnastika na temelju težina); treba naglasiti da se volumen svakog mišićnog vlakna povećava, dok broj mišićnih vlakana ostaje konstantan. Ovaj fenomen naziva se mišićna hipertrofija.
Biokemija mišića
Sada se suočimo s problemom reakcija koje se događaju u mišićima. Već smo rekli da dolazi do kontrakcije da se dogodi energija ; ta energija stanica čuva u takozvanom ATP-u (adenozin trifosfat), koji, kada daje energiju mišiću, pretvara se u ADP (adenozin difosfat) + Pi (anorganski fosfat): reakcija se sastoji u uklanjanju fosfata. Reakcija koja se događa u mišiću je ATP → ADP + Pi + energija. Međutim, zaliha ATP-a je malo i potrebno ju je ponovno sintetizirati. Stoga, da bi se mišić smanjio, mora se dogoditi i obrnuta reakcija (ADP + Pi + energija> ATP), tako da mišić uvijek ima na raspolaganju ATP. Energija da se ATP resintezira daje nam hranu: oni, nakon što su probavljeni i apsorbirani, stižu do mišića kroz krv, gdje odustaju od energije, upravo da bi stvorili ATP oblik.
Energetsku tvar par excellence daju šećeri, osobito glukoza. Glukoza se može odcijepiti u prisutnosti kisika (u aerobnim uvjetima) i, kako je nepropisno rečeno, "izgorjela"; energija koja se oslobađa uzima ga iz ATP-a, dok glukoza nema ništa drugo nego vodu i ugljični dioksid. 36 molekula ATP dobiveno je iz molekule glukoze. Ali glukoza se također može napasti u odsutnosti kisika, u kojem se slučaju pretvara u mliječnu kiselinu i formiraju se samo dvije molekule ATP-a; zatim mliječna kiselina, koja prolazi u krv, odlazi u jetru gdje se ponovno pretvara u glukozu. Ovaj ciklus mliječne kiseline naziva se Cori ciklus. Što se praktički događa kada se mišić kontrahira? Na početku, kada se mišić počne smanjivati, ATP se odmah iscrpljuje, a budući da nakon toga nije bilo srčanih i respiratornih prilagodbi, kisik koji dolazi do mišića je nedovoljan, stoga se glukoza dijeli na odsustvo kisika koji tvori mliječnu kiselinu. Po drugi put možemo imati dvije situacije: 1) Ako se napor nastavi na lakši način, kisik je dovoljan, tada će se glukoza oksidirati u vodi i ugljikovom anhidritu: mliječna kiselina se neće akumulirati i vježba može trajati satima ( ovaj se tip napora stoga naziva aerobnim, na primjer donjim dijelom). 2) Ako napor bude i dalje intenzivan, iako puno kisika dopire do mišića, mnogo glukoze će se raspasti u odsutnosti kisika; stoga će se formirati mnogo mliječne kiseline koja će uzrokovati umor (govorimo o anaerobnim naporima; na primjer, brzoj vožnji, kao što je 100 metara). Tijekom odmora mliječna kiselina će se vratiti u glukozu u prisustvu kisika. U početku, čak iu aerobnom naporu, nedostaje nam kisika: govorimo o kisikovom dugu, koji će biti plaćen kad se odmorimo; spomenuti kisik će se koristiti za ponovnu sintezu glukoze iz mliječne kiseline; zapravo, odmah nakon napora trošimo više kisika nego inače: otplaćujemo dug. Kao što možete vidjeti, kao primjer goriva naveli smo glukozu, jer je ona najvažnije gorivo mišića; u stvari, čak i ako masti imaju veću količinu energije, da bi ih oksidirale, uvijek trebate određenu količinu glicida i mnogo više kisika. U nedostatku ovih postoje značajni poremećaji (ketoza i acidoza). Proteini se mogu koristiti kao gorivo, međutim, budući da su jedini koji se koriste za stvaranje mišića, u njima prevladava plastična funkcija. Lipidi imaju osobinu da za istu težinu imaju više energije nego šećeri i proteini: idealno se koriste kao depoziti. Glikidi su gorivo, proteini su sirovine, lipidi su rezerve.
Pokušao sam u ovom članku o fiziologiji mišića biti što jasniji, ne zanemarujući znanstvenu strogost: mislim da ću postići veliki rezultat ako potaknem fizičare da se ozbiljnije zainteresiraju za fiziologiju, jer vjerujem da temeljni pojmovi fiziologije i anatomije moraju biti nezamjenjiva kulturna baština kako bismo na neki način pokušali razumjeti ovo divno ljudsko tijelo.
