Gianfranco De Angelis
Je to skľučujúce vidieť inštruktorov a osobných trénerov dávať "empirické" vysvetlenia k rôznym témam: svalová hmota (hypertrofia), silové zisky, rezistencia atď., Bez toho, aby mali dokonca hrubú znalosť histologickej štruktúry a svalovej fyziológie.
Málokto má len viac-menej hlbokú znalosť makroskopickej anatómie, ako by to bolo dosť na to, aby vedel, kde je biceps alebo prsný sval, nepochopenie histologickej štruktúry a ešte menej biochémie a fyziológie svalov. Pokúsim sa v čo najväčšej miere urobiť krátku a jednoduchú liečbu predmetu, prístupnú aj laikovi biologických vied.
Histologická štruktúra
Svalové tkanivo sa líši od iných tkanív (nervových, kostných, spojivových) v dôsledku zjavnej charakteristiky: kontraktility, to znamená, že svalové tkanivo je schopné kontrakcie alebo skrátiť svoju dĺžku. Predtým, ako uvidíme, ako sa skracuje a aké mechanizmy, poďme hovoriť o jeho štruktúre. Máme tri typy svalového tkaniva, rôzne histologicky aj funkčne: kostrové tkanivo s priečne pruhovaným svalstvom, tkanivo hladkého svalstva a srdcové svalové tkanivo. Hlavným funkčným rozdielom medzi prvými a ostatnými dvoma je, že zatiaľ čo prvý je riadený vôľou, ostatné dva sú nezávislé od vôle. Prvým z nich sú svaly, vďaka ktorým sa kosti pohybujú, svaly trénujeme s barbells, činkami a strojmi. Druhý typ je daný svalmi vnútorností, ako sú svaly žalúdka, čreva atď. ktoré, ako vidíme každý deň, nie sú pod kontrolou vôle. Tretí typ je srdcový: aj srdce je vyrobené zo svalov, v skutočnosti je schopné uzatvárať zmluvy; Najmä aj srdcový sval je pruhovaný, tak podobný kostrovému, avšak dôležitý rozdiel, jeho rytmická kontrakcia je nezávislá od vôle.
Kostrový pruhovaný sval je ten, kto je zodpovedný za dobrovoľné motorické aktivity, a teda za športové aktivity. Prúžkovaný sval je tvorený bunkami, ako všetky ostatné štruktúry a zariadenia organizmu; bunka je najmenšia jednotka schopná samostatného života. V ľudskom tele sú miliardy buniek a takmer všetky z nich majú centrálnu časť nazývanú jadro, obklopené želatínovou substanciou nazývanou cytoplazma. Bunky, ktoré tvoria svaly, sa nazývajú svalové vlákna : sú to podlhovasté prvky, usporiadané pozdĺžne k osi svalu a zhromaždené v pásoch. Hlavné charakteristiky priečne pruhovaného svalového vlákna sú tri:
- Je veľmi veľký, dĺžka môže dosiahnuť niekoľko centimetrov, priemer je 10-100 mikrónov (1 mikrón = 1/1000 mm.). Ostatné bunky v tele sú s určitými výnimkami mikroskopické.
- Má mnoho jadier (takmer všetky bunky majú len jeden) a preto sa nazýva "polynukleárny syncytium".
- Zdá sa, že je priečne priečne pruhovaná, to znamená, že predstavuje striedanie tmavých pásov a svetelných pásov. Svalové vlákno má vo svojej cytoplazme predĺžené formácie, usporiadané pozdĺžne k osi vlákna, a teda aj svalov, nazývané myofibrily, môžeme ich považovať za predĺžené šnúry umiestnené vo vnútri bunky. Myofibrily sú tiež pruhované priečne a sú zodpovedné za pruhy celého vlákna.
Vezmime si myofibril a preštudujme to: má tmavé kapely, nazývané kapely A, a svetelné kapely s názvom I, uprostred kapely I je tmavá čiara s názvom linka Z. Priestor medzi čiarou Z a druhou sa nazýva sarkomér, ktorý predstavuje kontraktilný prvok a najmenšiu funkčnú jednotku svalu; V praxi je vlákno skrátené, pretože jeho sarkomery sú skrátené.
Teraz sa pozrime, ako je myofibril vyrobený, to je to, čo sa nazýva svalová ultraštruktúra. Je vyrobený z filamentov, niektoré veľké nazývané myozínové vlákna, iné tenké nazývané aktínové vlákna. Veľké z nich zapadajú do tenkých vlákien tak, že pás A je tvorený hrubým vláknom (preto je tmavší), pás I je namiesto toho tvorený tou časťou tenkého vlákna, ktoré nie je prilepené k ťažkému vláknu tenké vlákno je ľahšie).
Mechanizmus kontrakcie
Teraz, keď poznáme histologickú štruktúru a ultraštruktúru, môžeme spomenúť mechanizmus kontrakcie. Pri kontrakcii prúdia ľahké vlákna medzi ťažkými vláknami, takže sa pásy I znižujú na dĺžku; tak aj sarkoméra zmenšuje svoju dĺžku, teda vzdialenosť medzi pásmom Z a druhou: preto sa kontrakcia neuskutočňuje preto, že sa vlákna skrátili, ale preto, že spôsobili zníženie dĺžky sarkómu. Zníženie dĺžky sarkoméry znižuje dĺžku myofibríl, takže pretože myofibrily tvoria vlákno, dĺžka vlákna sa znižuje, preto sa sval, ktorý je vyrobený z vlákien, skracuje. Je zrejmé, že na to, aby tieto vlákna mohli prúdiť, je potrebná energia a to je dané látkou: ATP (adenozíntrifosfát), čo je energetická mena tela. ATP je tvorená oxidáciou potravy: energia, ktorú potravina prechádza do ATP, ktorá ju potom privádza do filamentov, aby ich prúdili. Aby mohlo dôjsť k kontrakcii, je potrebný aj ďalší prvok, Ca ++ ión (vápnik). Svalová bunka udržuje veľké zásoby vo svojom vnútornom priestore a robí ju dostupnou pre sarkoméru, keď sa musí kontrakcia objaviť.
Svalová kontrakcia z makroskopického hľadiska
Videli sme, že kontraktilný prvok je sarkomér, teraz skúmame celý sval a študujeme ho z fyziologického hľadiska, ale makroskopicky. Aby sa sval mohol uzavrieť, musí k nemu prísť elektrický podnet : tento stimul pochádza z motorického nervu, počnúc od miechy (ako sa to deje prirodzene); alebo môže pochádzať z motorického nervu, ktorý je resekovaný a elektricky stimulovaný, alebo priamo elektricky stimuluje sval. Predstavte si, že si vezmete sval: jeden koniec zviazaný na pevný bod, druhý koniec ho zavesíme na váhu; v tomto bode ho elektricky stimulujeme; sval sa bude sťahovať, to znamená, že sa skráti, čím sa hmotnosť zvýši; táto kontrakcia sa nazýva izotonická kontrakcia. Ak namiesto toho viažeme sval s oboma koncami na dve pevné podpery, keď ho stimulujeme, svalov sa bude zvyšovať napätie bez skracovania: toto sa nazýva izometrické kontrakcie. V praxi, ak vezmeme tyč do mŕtveho ťahu a zdvihneme ju, bude to izotonická kontrakcia; ak ho naložíme veľmi ťažkou váhou, a keď sa ho snažíme zdvihnúť, tak aj keď my svaly stiahneme na maximum, nepohybujeme, to sa nazýva izometrická kontrakcia. V izotonickej kontrakcii sme vykonali mechanickú prácu (práca = sila x posun); pri izometrickej kontrakcii je mechanická práca nulová, pretože: práca = sila x posuv = 0, posun = 0, práca = sila x 0 = 0
Ak stimulujeme svaly s veľmi vysokou frekvenciou (to znamená početnými impulzmi za sekundu), vyvinie sa veľmi vysoká sila a zostane kontraktovaná na maximum: sval v tomto stave sa označuje ako tetanus, preto tetanická kontrakcia znamená maximálnu a kontinuálnu kontrakciu. Sval môže uzavrieť trochu alebo veľa, podľa ľubovôle; to je možné prostredníctvom dvoch mechanizmov: 1) Ak je sval stiahnutý málo, len niektoré vlákna sa uzatvárajú; zvýšením intenzity kontrakcie sa pridajú ďalšie vlákna. 2) Vlákno sa môže sťahovať s menšou alebo väčšou silou v závislosti od frekvencie výboja, tj počtu elektrických impulzov, ktoré sa dostanú do svalov za jednotku času. Modulovaním týchto dvoch premenných, centrálny nervový systém povie, s akou silou musí svaly uzavrieť kontrakt. Keď prikáže silnú kontrakciu, takmer všetky vlákna svalov sa skrátia, nielenže, ale všetky sa skrátia s veľkou silou: keď narazí na slabú kontrakciu, len niekoľko vlákien sa skráti as menšou silou.
Teraz riešime ďalší dôležitý aspekt svalovej fyziológie: svalový tonus . Svalový tón môže byť definovaný ako kontinuálny stav miernej svalovej kontrakcie, ktorý je nezávislý od vôle. Aký faktor spôsobuje tento stav kontrakcie? Pred narodením majú svaly rovnakú dĺžku ako kosti, potom sa s vývojom kosti predlžujú viac ako svaly, takže tieto sú napnuté. Keď sa sval natiahne v dôsledku miechového reflexu (myotického reflexu), uzatvára sa, preto nepretržité natiahnutie, ktorému je sval vystavený, určuje trvalý stav miernej, ale pretrvávajúcej kontrakcie. Príčinou je odraz a keďže hlavnou charakteristikou reflexov je nedobrovoľnosť, tón nie je riadený vôľou. Tón je fenoménom na báze nervového reflexu, takže ak odrežem nerv, ktorý ide z centrálneho nervového systému do svalu, stane sa ochabnutým a úplne stráca svoj tón.
Sila kontrakcie svalu závisí od jeho priečneho rezu a je rovná 4-6 kg.cm2. Princíp je však v zásade platný, neexistuje presný pomer priamej proporcionality: u športovca môže byť sval o niečo menší ako sval iného športovca silnejší. Sval zvyšuje svoj objem, ak je trénovaný so zvyšujúcim sa odporom (je to princíp, na ktorom sú založené váhy založené na gymnastike); treba zdôrazniť, že objem každého svalového vlákna sa zvyšuje, pričom počet svalových vlákien zostáva konštantný. Tento jav sa nazýva svalová hypertrofia.
Svalová biochémia
Teraz sa pozrime na problém reakcií, ktoré sa odohrávajú vo svaloch. Už sme povedali, že kvôli kontrakcii dochádza k energii ; táto energia uchováva bunka v takzvanom ATP (adenozíntrifosfát), ktorý, keď dodáva energii svalu, sa mení na ADP (adenozíndifosfát) + Pi (anorganický fosfát): reakcia spočíva v odstránení fosfátu. Takže reakcia, ktorá sa odohráva vo svaloch, je ATP → ADP + Pi + energia. Zásoby ATP sú však málo a je potrebné ich syntetizovať. Preto, aby sa sval dostal do kontrakcie, musí sa tiež uskutočniť reverzná reakcia (ADP + Pi + energia> ATP), aby mal sval vždy k dispozícii ATP. Energia, aby sa ATP resyntéza, nám poskytla potravu: tieto sa po strávení a vstrebaní dostanú do svalu krvou, kde sa vzdajú svojej energie, presne aby vytvorili formu ATP.
Energetická substancia par excellence je daná cukrami, najmä glukózou. Glukóza môže byť odštiepená v prítomnosti kyslíka (v aeróbnych podmienkach) a je, ako je nesprávne povedané, "spálená"; energia, ktorá sa uvoľní, ju berie z ATP, zatiaľ čo glukóza nemá nič iné ako vodu a oxid uhličitý. Z molekuly glukózy sa získa 36 molekúl ATP. Ale glukóza môže byť tiež napadnutá v neprítomnosti kyslíka, v tomto prípade sa transformuje na kyselinu mliečnu a tvoria sa iba dve molekuly ATP; potom kyselina mliečna, ktorá prechádza do krvi, ide do pečene, kde sa opäť transformuje na glukózu. Tento cyklus kyseliny mliečnej sa nazýva Coriho cyklus. Čo sa stane prakticky, keď sa svalové kontrakty? Na začiatku, keď sa svalovina začne sťahovať, je ATP okamžite vyčerpaná a keďže sa potom neuskutočnili žiadne srdcové a respiračné adaptácie, kyslík, ktorý sa dostane do svalu, je nedostatočný, preto sa glukóza rozdelí na neprítomnosť kyslíka tvoriaceho kyselinu mliečnu. V druhom čase môžeme mať dve situácie: 1) Ak úsilie pokračuje ľahkým spôsobom, kyslík je dosť, potom sa glukóza oxiduje vo vode a anhydrite uhlíka: kyselina mliečna sa nebude hromadiť a cvičenie môže trvať niekoľko hodín ( tento druh námahy sa preto nazýva aeróbny, napríklad spodný chod). 2) Ak je intenzita stále intenzívna, aj keď sa do svalu dostáva veľa kyslíka, veľa glukózy sa rozpadne v neprítomnosti kyslíka; preto sa vytvorí veľa kyseliny mliečnej, ktorá spôsobí únavu (hovoríme o anaeróbnom úsilí, napríklad o rýchlom behu, napríklad o 100 metroch). Počas odpočinku sa kyselina mliečna v prítomnosti kyslíka vráti späť na glukózu. Na začiatku, dokonca aj v aeróbnom úsilí, nám chýba kyslík: hovoríme o kyslíkovom dlhu, ktorý sa vyplatí, keď odpočívame; uvedený kyslík sa použije na opätovnú syntézu glukózy z kyseliny mliečnej; v skutočnosti, bezprostredne po úsilí spotrebujeme viac kyslíka ako normálne: splácame dlh. Ako môžete vidieť, glukózu sme uviedli ako príklad paliva, pretože je to najdôležitejšie palivo svalov; v skutočnosti, aj keď tuky majú väčšie množstvo energie, aby ste ich oxidovali, vždy potrebujete určité množstvo glycidov a oveľa viac kyslíka. Pri ich absencii sa vyskytujú významné poruchy (ketóza a acidóza). Proteíny môžu byť použité ako palivo, ale keďže sú jedinými, ktoré sa používajú na formovanie svalov, v nich prevláda plastická funkcia. Lipidy majú tú vlastnosť, že pre rovnakú hmotnosť majú viac energie ako cukry a proteíny: ideálne sa používajú ako ložisko. Takže glycidy sú palivo, proteíny sú suroviny, lipidy sú rezervy.
Snažil som sa v tomto článku o fyziológii svalov, aby bol čo najjasnejší, bez toho, aby zanedbávanie vedeckej prísnosti: Myslím, že som dosiahol skvelý výsledok, keď som stimuloval fitness operátorov, aby sa viac vážne záujem o fyziológiu, pretože verím, že základné pojmy fyziológie a anatómie musia byť nevyhnutným kultúrnym dedičstvom, aby sa nejakým spôsobom pokúsili pochopiť toto nádherné ľudské telo.
