Επιμέλεια Δρ Gianfranco De Angelis
Είναι «απογοητευτικό να βλέπεις εκπαιδευτές και προσωπικούς προπονητές στα γυμναστήρια να δίνουν" εμπειρικές "εξηγήσεις σε διάφορα θέματα: μυϊκή μάζα (υπερτροφία), αύξηση της δύναμης, αντοχής κ.λπ., χωρίς καν να γνωρίζεις χοντρικά την ιστολογική δομή και τη φυσιολογία των μυών Το
Λίγοι έχουν μόνο λίγο πολύ σε βάθος γνώση της μακροσκοπικής ανατομίας, σαν να ήταν αρκετό για να γνωρίζουμε πού βρίσκεται ο δικέφαλος ή θωρακικός, αγνοώντας την ιστολογική δομή και ακόμη λιγότερο τη βιοχημεία και τη φυσιολογία των μυών. Κάντε μια σύντομη και απλή συζήτηση του θέματος, προσβάσιμο ακόμη και σε λαϊκούς των βιολογικών επιστημών.
Ιστολογική δομή
Ο μυϊκός ιστός διαφέρει από τους άλλους ιστούς (νευρικός, οστικός, συνδετικός), λόγω ενός προφανούς χαρακτηριστικού: η συσταλτικότητα, δηλαδή ο μυϊκός ιστός είναι ικανός να συστέλλεται ή να συντομεύει το μήκος του. Πριν δούμε πώς συντομεύεται και για ποιους μηχανισμούς, ας μιλήσουμε για τη δομή του. Έχουμε τρεις τύπους μυϊκού ιστού, διαφορετικούς ιστολογικά και λειτουργικά: σκελετικό ραβδωτό μυϊκό ιστό, λείο μυϊκό ιστό και ιστό καρδιακού μυός. Η κύρια λειτουργική διαφορά μεταξύ του πρώτου και των άλλων δύο είναι ότι ενώ το πρώτο διέπεται από τη θέληση, τα άλλα δύο είναι ανεξάρτητα από τη θέληση. Ο πρώτος είναι οι μύες που κινούν τα οστά, οι μύες που προπονούμε με μπάρα, αλτήρες και μηχανές. Ο δεύτερος τύπος δίνεται από τους μύες των σπλάχνων, όπως οι μύες του στομάχου, του εντέρου κ.λπ. οι οποίοι, όπως βλέπουμε καθημερινά, δεν ελέγχονται από τη θέληση. Ο τρίτος τύπος είναι ο καρδιακός: η καρδιά είναι επίσης από μύες, στην πραγματικότητα, είναι ικανό να συστέλλεται · συγκεκριμένα, ο καρδιακός μυς είναι επίσης γραμμωτός, επομένως παρόμοιος με τον σκελετικό, ωστόσο, μια σημαντική διαφορά, η ρυθμική συστολή του είναι ανεξάρτητη από τη βούληση.
Ο σκελετός ραβδωτός μυς είναι αυτός που είναι υπεύθυνος για εθελοντικές κινητικές δραστηριότητες, επομένως για αθλητικές δραστηριότητες. Ο ραβδωτός μυς αποτελείται από κύτταρα, όπως όλες οι άλλες δομές και συστήματα του οργανισμού · το κύτταρο είναι η μικρότερη μονάδα ικανή για αυτόνομη ζωή. Στον ανθρώπινο οργανισμό υπάρχουν δισεκατομμύρια κύτταρα και σχεδόν όλα έχουν ένα κεντρικό τμήμα που ονομάζεται πυρήνας, περιβάλλεται από μια ζελατινώδη ουσία που ονομάζεται κυτταρόπλασμα. Τα κύτταρα που αποτελούν τον μυ ονομάζονται μυϊκές ίνες: είναι επιμήκη στοιχεία, διατεταγμένα κατά μήκος στον άξονα του μυός και συγκεντρωμένα σε ταινίες. Τα κύρια χαρακτηριστικά της γραμμωτής μυϊκής ίνας είναι τρία:
- Είναι πολύ μεγάλο, το μήκος μπορεί να φτάσει μερικά εκατοστά, η διάμετρος είναι 10-100 μικρά (1 μικρόν = 1/1000 mm.). Τα άλλα κύτταρα του οργανισμού είναι, με ορισμένες εξαιρέσεις, μικροσκοπικών διαστάσεων.
- Έχει πολλούς πυρήνες (σχεδόν όλα τα κύτταρα έχουν μόνο έναν) και επομένως ονομάζεται «πολυπυρηνικό συγκύτιο».
- Είναι εγκάρσια ραβδωτή, παρουσιάζει δηλαδή μια εναλλαγή σκοτεινών και φωτεινών ζωνών. Η μυϊκή ίνα έχει μακρόστενους σχηματισμούς στο κυτταρόπλασμα της, διατεταγμένους διαμήκως προς τον άξονα της ίνας και συνεπώς επίσης σε αυτόν του μυός, που ονομάζεται μυοϊνίδια, μπορούμε να τις θεωρήσουμε ως επιμήκεις κορδόνια τοποθετημένες μέσα στο κύτταρο. Των ραβδώσεων ολόκληρης της ίνας.
Ας πάρουμε ένα myofibril και το μελετήσουμε: έχει σκοτεινές ζώνες, που ονομάζονται μπάντες Α, και φωτεινές ζώνες που ονομάζονται Ι, στη μέση της ζώνης I c "είναι μια σκοτεινή γραμμή που ονομάζεται γραμμή Ζ. Ο χώρος μεταξύ της μιας γραμμής Ζ και της άλλης ονομάζεται σαρκομερές, το οποίο αντιπροσωπεύει το συσταλτικό στοιχείο και τη μικρότερη λειτουργική μονάδα του μυός · στην πράξη, η ίνα συντομεύεται επειδή τα σαρκομερή της συντομεύονται.
Τώρα ας δούμε πώς κατασκευάζεται το μυοϊνίδιο, δηλαδή αυτό που ονομάζεται υπερδομή του μυός. Είναι κατασκευασμένο από νήματα, άλλα μεγάλα που ονομάζονται νήματα μυοσίνης, άλλα λεπτά που ονομάζονται νήματα ακτίνης. Τα μεγάλα ταιριάζουν μαζί με τα λεπτά με τέτοιο τρόπο ώστε η μπάντα Α να σχηματίζεται από το μεγάλο νήμα (γι 'αυτό είναι πιο σκούρο), ζώνη Ι, αντίθετα σχηματίζεται από εκείνο το τμήμα του λεπτού νήματος που δεν έχει κολλήσει στο βαρύ νήμα (σχηματίζεται από το λεπτό νήμα είναι ελαφρύτερο).
Μηχανισμός συστολής
Τώρα που γνωρίζουμε την ιστολογική δομή και την υπερδομή, μπορούμε να υπονοήσουμε τον μηχανισμό συστολής. Στη συστολή τα ελαφρά νήματα ρέουν μεταξύ των βαρέων νημάτων, έτσι ώστε οι ζώνες να μειώνονται σε μήκος. έτσι το σαρκομερές μειώνεται επίσης σε μήκος, δηλαδή η απόσταση μεταξύ της μιας ζώνης Ζ και της άλλης: συνεπώς η συστολή συμβαίνει όχι επειδή τα νήματα έχουν συντομευτεί, αλλά επειδή έχουν μειώσει το μήκος του σαρκομερίου με ολίσθηση. μήκος των μυοϊνιδίων, επομένως δεδομένου ότι τα μυοϊνίδια αποτελούν την ίνα, το μήκος της ίνας μειώνεται, κατά συνέπεια ο μυς, που είναι κατασκευασμένος από ίνες, συντομεύεται. Προφανώς, για να ρέουν αυτά τα νήματα, χρειάζεται ενέργεια και αυτό δίνεται από μια ουσία: l "ATP ( τριφωσφορική αδενοσίνη), το οποίο αποτελεί το ενεργειακό νόμισμα του οργανισμού. Το ATP σχηματίζεται από την οξείδωση των τροφίμων: η ενέργεια που έχει η τροφή περνάει στο ATP το οποίο στη συνέχεια το μεταφέρει στα νήματα για να τα κάνει να ρέουν. η συστολή λαμβάνει χώρα επίσης απαιτείται ένα άλλο στοιχείο , το ιόν Ca ++ (Ασβέστιο). Το μυϊκό κύτταρο διατηρεί μεγάλα αποθέματά του μέσα και το καθιστά διαθέσιμο στο σαρκομερίδιο όταν πρέπει να συμβεί σύσπαση.
Μυϊκή συστολή από μακροσκοπική άποψη
Έχουμε δει ότι το συσταλτικό στοιχείο είναι το σαρκομέρι, ας εξετάσουμε τώρα ολόκληρο τον μυ και να τον μελετήσουμε από φυσιολογική άποψη, αλλά μακροσκοπικά. Για να συσπάσει ένας μυς, πρέπει να φτάσει ένα ηλεκτρικό ερέθισμα: αυτό το ερέθισμα προέρχεται από τον κινητήρα νεύρο, ξεκινώντας από το νωτιαίο μυελό (όπως συμβαίνει φυσικά) ή μπορεί να προέλθει από ένα εκτομημένο και ηλεκτρικά διεγερμένο κινητικό νεύρο, ή με άμεση διέγερση του μυός ηλεκτρικά. Σε αυτό το σημείο το διεγείρουμε ηλεκτρικά. ο μυς θα συσπαστεί, δηλαδή θα κοντύνει ανυψώνοντας το βάρος. αυτή η συστολή ονομάζεται ισοτονική συστολή. Αν, από την άλλη πλευρά, συνδέσουμε τον μυ με τα δύο άκρα σε δύο άκαμπτα στηρίγματα, όταν τον διεγείρουμε ο μυς θα αυξηθεί σε ένταση χωρίς να βραχυκυκλωθεί: αυτό ονομάζεται ισομετρική σύσπαση. Στην πράξη, αν βγάλουμε τη μπάρα από το έδαφος και την σηκώσουμε, αυτό θα είναι μια ισοτονική συστολή. αν το φορτώσουμε με πολύ μεγάλο βάρος και, ενώ προσπαθούμε να το σηκώσουμε, επομένως ενώ συστέλλουμε τους μύες στο μέγιστο, δεν το μετακινούμε, αυτό θα ονομαστεί ισομετρική συστολή. Στην ισοτονική συστολή, έχουμε εκτελέσει μηχανική εργασία (εργασία = δύναμη x μετατόπιση). στην ισομετρική συστολή η μηχανική εργασία είναι μηδέν, αφού: εργασία = δύναμη x μετατόπιση = 0, μετατόπιση = 0, εργασία = δύναμη x 0 = 0
Εάν διεγείρουμε τον μυ με πολύ υψηλή συχνότητα (δηλαδή πολυάριθμες παρορμήσεις ανά δευτερόλεπτο), θα αναπτύξει πολύ μεγάλη δύναμη και θα παραμείνει σφιγμένος στο μέγιστο: ο μυς σε αυτήν την κατάσταση λέγεται ότι είναι σε τέτανο, επομένως η τετανική συστολή σημαίνει μέγιστη και συνεχής συστολή. Ένας μυς μπορεί να συσπαστεί λίγο ή πολύ, κατά βούληση. Αυτό είναι δυνατό μέσω δύο μηχανισμών: 1) Όταν ένας μυς δεν συστέλλεται λίγο, μόνο μερικές ίνες συστέλλονται. αυξάνοντας την ένταση της συστολής, προστίθενται άλλες ίνες 2) Μια ίνα μπορεί να συστέλλεται με λιγότερη ή μεγαλύτερη δύναμη ανάλογα με τη συχνότητα εκφόρτισης, δηλαδή τον αριθμό των ηλεκτρικών παλμών που φτάνουν στους μυς στη μονάδα χρόνου. Διαμορφώνοντας αυτές τις δύο μεταβλητές, το κεντρικό νευρικό σύστημα ελέγχει πόσο έντονα πρέπει να συστέλλεται ο μυς. Όταν επιβάλλει ισχυρή σύσπαση, σχεδόν όλες οι ίνες του μυός όχι μόνο κονταίνουν, αλλά όλες θα βραχύνουν με πολλή δύναμη: όταν διατάζει μια ασθενή συστολή, λίγες ίνες συντομεύονται και με μικρότερη δύναμη.
Ας εξετάσουμε τώρα μια άλλη σημαντική πτυχή της φυσιολογίας των μυών: τον μυϊκό τόνο. Ο μυϊκός τόνος μπορεί να οριστεί ως μια συνεχής κατάσταση ελαφράς συστολής των μυών, η οποία συμβαίνει ανεξάρτητα από τη θέληση. Ποιος παράγοντας προκαλεί αυτήν την κατάσταση συστολής; Πριν από τη γέννηση οι μύες έχουν το ίδιο μήκος με τα οστά, στη συνέχεια, καθώς αναπτύσσονται, τα οστά τεντώνονται περισσότερο από τους μυς, έτσι ώστε οι τελευταίοι να τεντώνονται. Όταν ένας μυς τεντώνεται, λόγω ενός νωτιαίου αντανακλαστικού (μυοτατικό αντανακλαστικό) συστέλλεται, επομένως το συνεχές τέντωμα στο οποίο υποβάλλεται ο μυς καθορίζει μια συνεχή κατάσταση φωτός αλλά επίμονη συστολή. Η αιτία είναι ένα αντανακλαστικό και δεδομένου ότι το κύριο χαρακτηριστικό των αντανακλαστικών είναι η μη εθελοντικότητα, ο τόνος δεν διέπεται από τη θέληση. Ο τόνος είναι ένα φαινόμενο σε βάση νευρικού αντανακλαστικού, οπότε αν κόψω το νεύρο που πηγαίνει από το κεντρικό νευρικό σύστημα στον μυ, γίνεται χαλαρό, χάνοντας τελείως τον τόνο του.
Η δύναμη συστολής ενός μυός εξαρτάται από τη διατομή του και είναι ίση με 4-6 kg.cm2. Αλλά η αρχή ισχύει καταρχήν, δεν υπάρχει ακριβής αναλογία άμεσης αναλογικότητας: σε έναν αθλητή, ένας μυς που είναι ελαφρώς μικρότερος από αυτόν ενός άλλου αθλητή μπορεί να είναι ισχυρότερος. Ένας μυς αυξάνει τον όγκο του εάν εκπαιδεύεται. Με αυξανόμενη αντίσταση (αυτό είναι η αρχή στην οποία βασίζεται η γυμναστική βάρους) · πρέπει να τονιστεί ότι ο όγκος κάθε μυϊκής ίνας αυξάνεται, ενώ ο αριθμός των μυϊκών ινών παραμένει σταθερός. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται μυϊκή υπερτροφία.
Η βιοχημεία του μυός
Ας εξετάσουμε τώρα το πρόβλημα των αντιδράσεων που συμβαίνουν στους μυς. Έχουμε ήδη πει ότι απαιτείται ενέργεια για να συμβεί συστολή. το κύτταρο διατηρεί αυτή την ενέργεια στο λεγόμενο ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη), το οποίο, όταν δίνει ενέργεια στους μυς, μετατρέπεται σε ADP (διφωσφορική αδενοσίνη) + Pi (ανόργανο φωσφορικό): η αντίδραση συνίσταται στην αφαίρεση ενός φωσφορικού. Άρα η αντίδραση που λαμβάνει χώρα στον μυ είναι η ενέργεια ATP → ADP + Pi +. Ωστόσο, τα αποθέματα ATP είναι λίγα και είναι απαραίτητο να επανασυνθέσουμε αυτό το στοιχείο. Επομένως, για να συστέλλεται ο μυς, πρέπει να συμβεί και η αντίστροφη αντίδραση (ADP + Pi + ενέργεια> ATP), έτσι ώστε ο μυς να έχει πάντα διαθέσιμο ATP.Η ενέργεια για να πραγματοποιηθεί η ανασύνθεση του ATP μας δίνεται από τα τρόφιμα: αυτά, αφού αφομοιωθούν και απορροφηθούν, φτάνουν στους μυς μέσω του αίματος, όπου απελευθερώνουν την ενέργειά τους, ακριβώς για να σχηματίσουν ATP.
Η κατ 'εξοχήν ενεργειακή ουσία δίνεται από τα σάκχαρα, ιδίως τη γλυκόζη. Η γλυκόζη μπορεί να διασπαστεί παρουσία οξυγόνου (σε αερόβιο) και, όπως λένε ακατάλληλα, "καίγεται". η ενέργεια που απελευθερώνεται λαμβάνεται από το ATP, ενώ το μόνο που απομένει από τη γλυκόζη είναι το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα. 36 μόρια ΑΤΡ λαμβάνονται από ένα μόριο γλυκόζης. Αλλά η γλυκόζη μπορεί επίσης να προσβληθεί απουσία οξυγόνου, οπότε μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ και σχηματίζονται μόνο δύο μόρια ATP. Το γαλακτικό οξύ, περνώντας στο αίμα, πηγαίνει στο ήπαρ όπου μετατρέπεται ξανά σε γλυκόζη. Αυτός ο κύκλος γαλακτικού οξέος ονομάζεται κύκλος Cori. Τι συμβαίνει πρακτικά όταν ο μυς συστέλλεται; Στην αρχή, όταν ο μυς αρχίζει να συστέλλεται, το ΑΤΡ εξαντλείται αμέσως και, επειδή δεν υπήρξαν καρδιοκυκλοφορικές και αναπνευστικές προσαρμογές που θα συμβούν αργότερα, το οξυγόνο που φτάνει στον μυ είναι ανεπαρκές, οπότε η γλυκόζη διασπάται απουσία οξυγόνο που σχηματίζει γαλακτικό οξύ. Σε δεύτερη φορά μπορούμε να έχουμε δύο καταστάσεις: 1) Εάν η προσπάθεια συνεχιστεί ελαφρά, το οξυγόνο είναι αρκετό, τότε η γλυκόζη θα οξειδωθεί στο νερό και το διοξείδιο του άνθρακα: το γαλακτικό οξύ δεν θα συσσωρευτεί και η άσκηση μπορεί να συνεχιστεί για ώρες (αυτός ο τύπος προσπάθειας ονομάζεται, συνεπώς, αερόβιος, για παράδειγμα τρέξιμο αντοχής). πολύ γαλακτικό οξύ που θα προκαλέσει κόπωση (μιλάμε για αναερόβια προσπάθεια. για παράδειγμα γρήγορη διαδρομή, όπως 100 μέτρα). Κατά τη διάρκεια της ανάπαυσης, το γαλακτικό οξύ, παρουσία οξυγόνου, θα μετατραπεί ξανά σε γλυκόζη. Στην αρχή, ακόμη και σε αερόβια προσπάθεια, μας λείπει οξυγόνο: μιλάμε για χρέος οξυγόνου, το οποίο θα πληρωθεί όταν ξεκουραζόμαστε. αυτό το οξυγόνο θα χρησιμοποιηθεί για την εκ νέου σύνθεση γλυκόζης από γαλακτικό οξύ. στην πραγματικότητα, αμέσως μετά την άσκηση καταναλώνουμε περισσότερο οξυγόνο από το κανονικό: πληρώνουμε το χρέος. Όπως μπορείτε να δείτε, έχουμε αναφέρει τη γλυκόζη ως παράδειγμα καυσίμου, επειδή αντιπροσωπεύει τον πιο σημαντικό μυ. στην πραγματικότητα, ακόμη και αν τα λίπη έχουν μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας, για την οξείδωση τους απαιτείται πάντα μια ορισμένη ποσότητα γλυκιδίων και πολύ περισσότερο οξυγόνο. Ελλείψει αυτών, υπάρχουν σημαντικές διαταραχές (κέτωση και οξέωση) Οι πρωτεΐνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμο, ωστόσο, επειδή είναι οι μόνες που χρησιμοποιούνται για την προπόνηση των μυών, επικρατεί η πλαστική λειτουργία σε αυτά. Τα λιπίδια έχουν το χαρακτηριστικό ότι, για το ίδιο βάρος, έχουν περισσότερη ενέργεια από σάκχαρα και πρωτεΐνες: Ιδανικά χρησιμοποιούμενο ως Έτσι τα γλυκίδια είναι το καύσιμο, οι πρωτεΐνες είναι οι πρώτες ύλες, τα λιπίδια είναι τα αποθέματα.
Προσπάθησα σε αυτό το άρθρο σχετικά με τη φυσιολογία των μυών να είναι όσο το δυνατόν πιο σαφής, χωρίς να παραμελώ την επιστημονική αυστηρότητα στο ελάχιστο: Πιστεύω ότι θα έχω επιτύχει ένα εξαιρετικό αποτέλεσμα εάν έχω παρακινήσει τους επαγγελματίες της φυσικής κατάστασης να ενδιαφέρονται πιο σοβαρά για τη φυσιολογία, επειδή Πιστεύω ότι οι θεμελιώδεις έννοιες της φυσιολογίας και της ανατομίας πρέπει να είναι μια απαραίτητη πολιτιστική κληρονομιά για να προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε με κάποιο τρόπο αυτό το υπέροχο ανθρώπινο σώμα.
