Toimetanud dr Gianfranco De Angelis
On "masendav näha jõusaalides instruktoreid ja personaaltreenereid, kes annavad" empiirilisi "selgitusi erinevatel teemadel: lihasmass (hüpertroofia), jõu, vastupidavuse suurenemine jne, ilma et neil oleks isegi ligikaudseid teadmisi lihaste histoloogilisest struktuurist ja füsioloogiast .
Vähestel on ainult enam-vähem põhjalikud teadmised makroskoopilisest anatoomiast, nagu piisaks sellest, et teada saada, kus on biitseps või rinnaosa, ignoreerides histoloogilist struktuuri ning veelgi vähem lihaste biokeemiat ja füsioloogiat. teemast, mis on kättesaadav isegi bioloogiateaduste võhikutele.
Histoloogiline struktuur
Lihaskoe erineb teistest kudedest (närviline, luu-, sidekoe) ilmse omaduse tõttu: kontraktiilsus, see tähendab, et lihaskoe on võimeline kokku tõmbuma või selle pikkust lühendama. Enne kui näeme, kuidas see lüheneb ja milliste mehhanismide puhul, räägime selle struktuurist. Meil on kolme tüüpi lihaskoe, mis erinevad nii histoloogiliselt kui ka funktsionaalselt: skeletiline vöötlihaskoe, silelihaskoe ja südamelihase kude. Peamine funktsionaalne erinevus esimese ja kahe teise vahel on see, et kui esimest juhib tahe, siis ülejäänud kaks on tahtest sõltumatud. Esimene neist on luud liigutavad lihased, lihased, mida treenime kangide, hantlite ja masinatega. Teist tüüpi annavad siseelundite lihased, näiteks mao-, soolestiku- jm lihased, mida, nagu me näeme iga päev, ei kontrolli tahe. Kolmas tüüp on südamelihas: süda koosneb ka lihastest, on see tegelikult võimeline kokkutõmbuma; eriti südamelihas on ka vöötiline, seega sarnane skeletiga, kuid oluline erinevus, selle rütmiline kokkutõmbumine ei sõltu tahtest.
Skeleti vöötlihas vastutab vabatahtliku motoorse tegevuse, seega ka sporditegevuse eest. Vöötlihas koosneb rakkudest, nagu kõik muud organismi struktuurid ja süsteemid; rakk on väikseim üksus, mis on võimeline iseseisvaks eluks. Inimorganismis on miljardeid rakke ja peaaegu kõigil on keskosa, mida nimetatakse tuumaks. ümbritsetud želatiinse ainega, mida nimetatakse tsütoplasmaks. Lihaseid moodustavaid rakke nimetatakse lihaskiududeks: need on piklikud elemendid, mis paiknevad pikisuunas lihase telje suhtes ja on kogutud ribadesse. Vöötlihaskiu põhiomadused on kolm:
- See on väga suur, pikkus võib ulatuda mõne sentimeetrini, läbimõõt on 10-100 mikronit (1 mikron = 1/1000 mm.). Teised organismi rakud on mõne erandiga mikroskoopilised.
- Sellel on palju tuumasid (peaaegu kõigil rakkudel on ainult üks) ja seetõttu nimetatakse seda "polünukleaarseks süntsüümiks".
- See on põiksuunaline, st kujutab endast tumedate ja heledate ribade vaheldumist. Lihaskiudude tsütoplasmas on piklikud moodustised, mis paiknevad pikisuunas kiudude telje ja seega ka lihase telje suhtes, mida nimetatakse müofibrillideks, võime neid pidada piklikuks nööriks, mis on paigutatud kogu kiudude triipude raku sisse.
Võtame müofibrilli ja uurime seda: sellel on tumedad ribad, mida nimetatakse A -ribadeks, ja heledad ribad nimega I, keset riba I c "on tume joon, mida nimetatakse Z -jooneks. Ühe ja teise rea vahelist ruumi nimetatakse sarkomeer, mis kujutab endast kontraktiilset elementi ja lihase väikseimat funktsionaalset üksust; praktikas kiud lüheneb, kuna selle sarkomeerid on lühenenud.
Nüüd vaatame, kuidas müofibriil valmistatakse, seda nimetatakse lihase ultrastruktuuriks. See on valmistatud hõõgniitidest, mõned suured, mida nimetatakse müosiinfilamentideks, teised õhukesteks, mida nimetatakse aktiinfilamentideks. Suured sobivad õhukestega kokku nii, et riba A moodustab suur hõõgniit (sellepärast on see tumedam), riba I selle moodustab hoopis õhukese hõõgniidi see osa, mis ei ole raske hõõgniidi külge kinni jäänud (õhukese hõõgniidi moodustamisel on see kergem).
Kokkutõmbumise mehhanism
Nüüd, kui me teame histoloogilist struktuuri ja ultrastruktuuri, võime vihjata kokkutõmbumismehhanismile. Kokkutõmbumisel voolavad kerged hõõgniidid raskete niitide vahele, nii et ribade I pikkus väheneb; seega väheneb ka sarkomeeri pikkus, see tähendab kaugus ühe Z -riba ja teise vahel: seetõttu ei toimu kokkutõmbumine mitte sellepärast, et hõõgniidid on lühenenud, vaid seetõttu, et nad on vähendanud sarkomeeri pikkust libistades. müofibrillide pikkus kuna müofibrillid moodustavad kiud, väheneb kiudude pikkus, järelikult lüheneb kiududest valmistatud lihas. Ilmselgelt on nende kiudude voolamiseks vaja energiat ja seda annab aine: l "ATP ( adenosiintrifosfaat), mis moodustab organismi energiavaluuta. ATP moodustub toidu oksüdeerumisel: toidust saadud energia kantakse edasi ATP -le, mis seejärel kannab selle filamentidesse, et need voolata. toimub ka kokkutõmbumine , Ca ++ ioon (kaltsium). Lihasrakk hoiab selle suuri varusid sees ja teeb selle sarkomeerile kättesaadavaks, kui kokkutõmbumine peab toimuma.
Lihaste kokkutõmbumine makroskoopilisest vaatenurgast
Oleme näinud, et kontraktiilne element on sarkomeer, uurime nüüd kogu lihast ja uurime seda füsioloogilisest vaatenurgast, kuid makroskoopiliselt. Lihase kokkutõmbumiseks peab saabuma elektriline stiimul: see stiimul pärineb mootorist närv, alustades seljaajust (nagu see juhtub loomulikult); või see võib pärineda resekteeritud ja elektriliselt stimuleeritud motoorsest närvist või otseselt lihaseid elektriliselt stimuleerides. sel hetkel stimuleerime seda elektriliselt; lihas tõmbub kokku, see tähendab lüheneb raskust tõstes; seda kokkutõmbumist nimetatakse isotooniliseks. Kui aga sidume lihase mõlema otsaga kahe jäiga toe külge, siis selle stimuleerimisel suureneb lihaste pinge ilma lühendamata: seda nimetatakse isomeetriliseks kokkutõmbumiseks. Praktikas, kui me võtame kangi maast lahti ja tõstame selle üles, on see isotooniline kokkutõmbumine; kui me koormame seda väga raske raskusega ja proovime seda tõsta ning seetõttu lihaseid maksimaalselt kokku tõmmates me seda ei liiguta, nimetatakse seda isomeetriliseks kokkutõmbumiseks. Isotoonilises kontraktsioonis oleme teinud mehaanilisi töid (töö = jõud x nihe); isomeetrilises kontraktsioonis on mehaaniline töö null, kuna: töö = jõud x nihe = 0, nihe = 0, töö = jõud x 0 = 0
Kui stimuleerime lihast väga suure sagedusega (st arvukalt impulsse sekundis), arendab see väga suurt jõudu ja jääb maksimaalseks kokkutõmbumiseks: selle seisundi lihas on väidetavalt teetanuses, mistõttu teetaniline kontraktsioon tähendab maksimaalset ja pidev kokkutõmbumine. Lihast saab soovi korral vähe või palju kokku tõmmata; see on võimalik kahe mehhanismi kaudu: 1) Kui lihast ei ole vähe kokku tõmmatud, tõmbuvad kokku ainult mõned kiud; kokkutõmbumise intensiivsust suurendades lisatakse muid kiude.2) Kiud võib kokku tõmbuda väiksema või suurema jõuga sõltuvalt tühjenemise sagedusest ehk ajaühikus lihasteni jõudvate elektriimpulsside arvust. Neid kahte muutujat moduleerides kontrollib kesknärvisüsteem seda, kui tugevalt lihas peab kokku tõmbuma. Kui see käsib tugevat kokkutõmbumist, siis peaaegu kõik lihaskiud mitte ainult ei lühene, vaid kõik lühenevad suure jõuga: kui see käsib nõrk kokkutõmbumine, lühenevad vaid mõned kiud ja väiksema jõuga.
Räägime nüüd veel ühest lihase füsioloogia olulisest aspektist: lihastoonusest. Lihastoonust võib määratleda kui pidevat kerge lihaste kokkutõmbumise seisundit, mis toimub sõltumata tahtest.Millised tegurid põhjustavad sellist kokkutõmbumist? Enne sündi on lihased sama pikkusega kui luud, siis arenedes venivad luud rohkem kui lihased, nii et viimased venivad. Kui lihas on venitatud, tõmbub see seljaaju refleksi (müotaatilise refleksi) tõttu kokku, mistõttu lihaste pidev venitamine määrab pideva valguse, kuid püsiva kontraktsiooni. Põhjus on refleks ja kuna reflekside põhijooneks on mittevabatahtlikkus, siis ei reguleeri tooni tahe. Toon on närvirefleksil põhinev nähtus, nii et kui lõikan närvi, mis läheb kesknärvisüsteemist lihasesse, muutub see lõtvaks, kaotades täielikult tooni.
Lihase kokkutõmbumisjõud sõltub selle ristlõikest ja on võrdne 4-6 kg.cm2. Kuid põhimõte kehtib põhimõtteliselt, täpset otsest proportsionaalsuse suhet pole: sportlasel võib olla tugevam lihas, mis on mõnevõrra väiksem kui teisel sportlasel. Lihas suurendab oma mahtu, kui seda treenitakse. Suureneva vastupanuga (see on kehavõimlemise põhimõte); tuleb rõhutada, et iga lihaskiu maht suureneb, samas kui lihaskiudude arv jääb samaks. Seda nähtust nimetatakse lihaste hüpertroofiaks.
Lihase biokeemia
Räägime nüüd lihastes tekkivate reaktsioonide probleemist. Oleme juba öelnud, et kontraktsiooni tekkimiseks on vaja energiat; rakk salvestab selle energia niinimetatud ATP-s (adenosiintrifosfaat), mis lihastele energiat andes muundatakse ADP-ks (adenosiindifosfaat) + Pi (anorgaaniline fosfaat): reaktsioon seisneb fosfaadi eemaldamises. Seega on lihas toimuv reaktsioon ATP → ADP + Pi + energia. ATP varusid on aga vähe ja see element on vaja uuesti sünteesida. Seetõttu peab lihase kokkutõmbumiseks toimuma ka vastupidine reaktsioon (ADP + Pi + energia> ATP), nii et lihasel on ATP alati saadaval. Energia ATP resünteesi teostamiseks antakse meile toiduga: need, pärast seedimist ja imendumist, jõuavad vere kaudu lihasesse, kus nad vabastavad oma energia, just selleks, et moodustada ATP.
Energiasüsteemi par excellence annavad suhkrud, eriti glükoos. Glükoosi saab lagundada hapniku juuresolekul (aerobioosi korral) ja see, nagu öeldakse valesti, "põletatakse"; vabanev energia võetakse ATP poolt, samas kui glükoosist jääb järele vaid vesi ja süsinikdioksiid. Ühest glükoosimolekulist saadakse 36 ATP molekuli. Kuid glükoosi saab rünnata ka hapniku puudumisel, sel juhul muutub see piimhappeks ja moodustub ainult kaks ATP molekuli; piimhape läheb seejärel verre ja läheb maksa, kus see taas glükoosiks muundatakse. Seda piimhappe tsüklit nimetatakse Cori tsükliks. Mis praktiliselt juhtub lihaste kokkutõmbumisel? Alguses, kui lihas hakkab kokku tõmbuma, ammendub ATP koheselt ning kuna hiljem ei toimu kardiovaskulaarset ja hingamisteede kohandamist, on lihasesse jõudev hapnik ebapiisav, mistõttu glükoos laguneb. Teist korda võib meil olla kaks olukorda: 1) Kui pingutus jätkub kergelt, piisab hapnikust, siis glükoos oksüdeerub vees ja süsinikdioksiidis: piimhape ei kogune ja treening võib kesta tunde (seda tüüpi pingutusi nimetatakse seetõttu aeroobseks; näiteks murdmaasõit). palju piimhapet, mis põhjustab väsimust (räägime anaeroobsetest pingutustest; näiteks kiire jooks, näiteks 100 meetrit). Puhkuse ajal muutub piimhape hapniku juuresolekul tagasi glükoosiks. Alguses, isegi aeroobsetes pingutustes, on meil hapnikupuudus: räägime hapnikuvõlast, mis makstakse välja, kui puhkame; seda hapnikku kasutatakse piimhappest glükoosi uuesti sünteesimiseks; tegelikult tarbime kohe pärast pingutust tavalisest rohkem hapnikku: maksame võla ära. Nagu näete, oleme kütusena näidanud glükoosi, sest see kujutab endast kõige olulisemat lihast; tegelikult, isegi kui rasvadel on suurem energiakogus, on nende oksüdeerimiseks alati vaja teatud kogust glütsiide ja palju rohkem hapnikku. Nende puudumisel tekivad märkimisväärsed häired (ketoos ja atsidoos) Kütuseks võib aga kasutada valke, kuna need on ainsad, mida kasutatakse lihaste treenimiseks, nende puhul valitseb plastiline funktsioon. Lipiididel on see omadus, et sama kaalu korral on neil rohkem energiat kui suhkrutel ja valkudel. ideaaljuhul kasutatakse kütusena glütsiidid, tooraineks on valgud, varuks lipiidid.
Olen püüdnud selles lihaste füsioloogiat käsitlevas artiklis olla võimalikult selge, unustamata vähimalgi määral teaduslikku rangust: usun, et olen saavutanud suurepärase tulemuse, kui olen stimuleerinud fitnessispetsialiste tõsisemalt füsioloogia vastu huvi tundma, sest Usun, et põhilised arusaamad füsioloogiast ja anatoomiast peavad olema asendamatu kultuuripärand, et püüda seda imelist inimkeha kuidagi mõista.
