Redigeret af Dr. Gianfranco De Angelis
Det er "nedslående at se instruktører og personlige trænere i fitnesscentre, der giver" empiriske "forklaringer om forskellige emner: muskelmasse (hypertrofi), stigninger i styrke, udholdenhed osv., Uden selv at have et groft kendskab til musklernes histologiske struktur og fysiologi .
Få har kun et mere eller mindre indgående kendskab til makroskopisk anatomi, som om det var nok til at vide, hvor biceps eller pectoral er, ignorerer den histologiske struktur og endnu mindre musklernes biokemi og fysiologi. Foretag en kort og enkel diskussion af emnet, tilgængelig selv for lægfolk fra de biologiske videnskaber.
Histologisk struktur
Muskelvæv adskiller sig fra andre væv (nervøs, knogle, binde) på grund af en åbenlys egenskab: kontraktilitet, det vil sige, muskelvæv er i stand til at trække sig sammen eller forkorte dets længde. Før vi ser, hvordan det forkortes, og for hvilke mekanismer, lad os tale om dets struktur. Vi har tre typer muskelvæv, forskellige både histologisk og funktionelt: skeletstrimlet muskelvæv, glat muskelvæv og hjertemuskelvæv. Den vigtigste funktionelle forskel mellem den første og de to andre er, at mens den første er styret af viljen, er de to andre uafhængige af viljen. Den første er musklerne, der bevæger knoglerne, musklerne, som vi træner med vægtstænger, håndvægte og maskiner. Den anden type er givet af musklerne i indvoldene, såsom musklerne i maven, tarmene osv., Som vi hver dag ser, ikke styres af viljen.Den tredje type er hjertetypen: hjertet er også lavet af muskler, faktisk er det i stand til at trække sig sammen; især er hjertemusklen også stribet, derfor ligner den en skelet, men en vigtig forskel, dens rytmiske sammentrækning er uafhængig af viljen.
Den skeletstrimlede muskel er den, der er ansvarlig for frivillige motoriske aktiviteter, derfor for sportsaktiviteter. Den stribede muskel består af celler, ligesom alle de andre strukturer og systemer i organismen; cellen er den mindste enhed i stand til autonomt liv. I den menneskelige organisme er der milliarder af celler og næsten alle har en central del kaldet kerne, omgivet af et gelatinøst stof kaldet cytoplasma. Cellerne, der udgør musklen, kaldes muskelfibre: de er aflange elementer, arrangeret i længderetningen til muskelaksen og samlet i bånd. De strippede muskelfibers hovedkarakteristika er tre:
- Den er meget stor, længden kan nå et par centimeter, diameteren er 10-100 mikron (1 mikron = 1/1000 mm.) De andre celler i organismen er med nogle undtagelser af mikroskopiske dimensioner.
- Den har mange kerner (næsten alle celler har kun én) og kaldes derfor et "polynuclear syncytium".
- Det er tværstribet, det vil sige, det præsenterer en veksling af mørke og lyse bånd. Muskelfiberen har aflange formationer i sin cytoplasma, anbragt i længderetningen til fiberens akse og derfor også til musklens, kaldet myofibriller, vi kan betragte dem som aflange snore placeret inde i cellen. Af striberne i hele fiberen.
Lad os tage en myofibril og studere den: den har mørke bånd, kaldet A -bånd, og lyse bånd kaldet I, midt i bånd I c "er en mørk linje kaldet Z -linje. Mellemrummet mellem den ene Z -linje og den anden kaldes sarcomere, som repræsenterer det kontraktile element og musklens mindste funktionelle enhed; i praksis forkortes fiberen, fordi dens sarkomerer forkortes.
Lad os nu se, hvordan myofibril er lavet, det er det, der kaldes muskelens ultrastruktur. Det er lavet af filamenter, nogle store kaldet myosin filamenter, andre tynde kaldet actin filamenter. De store passer sammen med de tynde på en sådan måde, at båndet A dannes af det store filament (derfor er det mørkere), bånd I det dannes i stedet af den del af det tynde filament, der ikke klæber til det tunge filament (dannes af det tynde filament, det er lettere).
Sammentrækningsmekanisme
Nu hvor vi kender den histologiske struktur og ultrastrukturen, kan vi antyde mekanismen for sammentrækning. Ved sammentrækningen flyder de lette filamenter mellem de tunge filamenter, så båndene I formindskes i længden; således falder sarcomeren også i længden, det vil sige afstanden mellem det ene Z -bånd og det andet: Derfor sker sammentrækningen ikke, fordi filamenterne er blevet forkortet, men fordi de har reduceret sarcomerens længde ved at glide. myofibrillernes længde, derfor da myofibrillerne udgør fiberen, reduceres fiberens længde, derfor bliver musklen, der er lavet af fibre, forkortet. For at disse filamenter skal flyde, er det naturligvis nødvendigt med energi, og dette er givet af et stof: l "ATP ( adenosintrifosfat), som udgør organismens energivaluta. ATP dannes ved oxidation af fødevarer: energien, som mad har, sendes til ATP, som derefter overfører det til filamenterne for at få dem til at flyde. sammentrækning finder sted, og et andet element er nødvendigt , Ca ++ -ionen (Calcium). Muskelcellen holder store lagre af den inde og gør den tilgængelig for sarcomeren, når sammentrækning skal forekomme.
Muskelkontraktion ud fra et makroskopisk synspunkt
Vi har set, at det kontraktile element er sarkomeren, lad os nu undersøge hele musklen og studere det fra et fysiologisk synspunkt, men makroskopisk. For at en muskel skal trække sig sammen, skal der komme en elektrisk stimulus: denne stimulus kommer fra motoren nerve, der starter fra rygmarven (som det sker naturligt); eller den kan komme fra en resekteret og elektrisk stimuleret motorisk nerve, eller ved direkte at stimulere musklen elektrisk. på dette tidspunkt stimulerer vi det elektrisk; musklen vil trække sig sammen, det vil sige, den vil forkortes ved at løfte vægten; denne sammentrækning kaldes isotonisk sammentrækning. Hvis vi derimod binder musklen med begge ender til to stive understøtninger, når vi stimulerer den, stiger musklen i spænding uden at forkortes: dette kaldes isometrisk sammentrækning. I praksis, hvis vi tager vægtstangen fra jorden og løfter den, vil dette være en isotonisk sammentrækning; hvis vi belaster det med en meget tung vægt, og mens vi forsøger at løfte det, og derfor når vi samler musklerne til det maksimale, vi ikke bevæger det, vil det blive kaldt isometrisk sammentrækning. I den isotoniske kontraktion har vi udført mekanisk arbejde (arbejde = kraft x forskydning); ved isometrisk kontraktion er det mekaniske arbejde nul, da: arbejde = kraft x forskydning = 0, forskydning = 0, arbejde = kraft x 0 = 0
Hvis vi stimulerer musklen med en meget høj frekvens (dvs. mange impulser pr. Sekund), vil den udvikle en meget høj kraft og forblive kontraheret til maksimum: musklen i denne tilstand siges at være i stivkrampe, derfor betyder stivkrampe maksimal og kontinuerlig sammentrækning. En muskel kan sammentrækkes lidt eller meget efter behag; dette er muligt gennem to mekanismer: 1) Når en muskel ikke trækkes lidt sammen, trækker kun nogle fibre sig sammen; øger sammentrækningsintensiteten, tilføjes andre fibre.2) En fiber kan trække sig sammen med mindre eller større kraft afhængigt af afladningsfrekvensen, dvs. antallet af elektriske impulser, der når musklerne i tidsenheden. Ved at modulere disse to variabler styrer centralnervesystemet, hvor stærkt musklen skal trække sig sammen. Når den beordrer en stærk sammentrækning, forkortes næsten alle muskelfibrene ikke kun, men alle forkortes med meget kraft: Når den kommanderer en svag sammentrækning, forkortes kun få fibre og med en mindre kraft.
Lad os nu behandle et andet vigtigt aspekt af muskelfysiologi: muskeltonus. Muskeltonus kan defineres som en kontinuerlig tilstand med let muskelsammentrækning, som opstår uafhængigt af viljen. Hvilken faktor forårsager denne tilstand af sammentrækning? Før fødslen er musklerne samme længde som knoglerne, og efterhånden som de udvikler sig, strækker knoglerne sig mere end musklerne, så sidstnævnte strækkes. Når en muskel strækkes, på grund af en rygmarvsrefleks (myotatisk refleks), trækker den sig sammen, derfor bestemmer den kontinuerlige strækning, som musklen udsættes for, en kontinuerlig tilstand af lys, men vedvarende sammentrækning. Årsagen er en refleks, og da refleksernes hovedtræk er ikke-frivillighed, styres tonen ikke af viljen. Tone er et fænomen på en nervøs refleksbasis, så hvis jeg skærer nerven, der går fra centralnervesystemet til musklen, bliver den slap og mister helt sin tone.
Kontraktionskraften for en muskel afhænger af dens tværsnit og er lig med 4-6 kg.cm2. Men princippet er principielt gyldigt, der er ikke noget præcist direkte proportionalitetsforhold: hos en atlet kan en muskel, der er lidt mindre end en anden atlet, være stærkere. En muskel øger sin volumen, hvis den trænes. Med stigende modstand (denne er det princip, som vægtgymnastik er baseret på); det skal understreges, at mængden af hver muskelfiber stiger, mens antallet af muskelfibre forbliver konstant.Dette fænomen kaldes muskelhypertrofi.
Muskelens biokemi
Lad os nu tage fat på problemet med de reaktioner, der opstår i musklerne. Vi har allerede sagt, at energi er nødvendig for at sammentrækning kan forekomme; cellen bevarer denne energi i det såkaldte ATP (adenosintrifosfat), som, når den giver energi til musklen, omdannes til ADP (adenosindiphosphat) + Pi (uorganisk phosphat): reaktionen består i at fjerne et fosfat. Så den reaktion, der finder sted i musklen, er ATP → ADP + Pi + energi. ATP-lagre er imidlertid få, og det er nødvendigt at syntetisere dette element igen. Derfor, for at musklen skal trække sig sammen, skal den omvendte reaktion også forekomme (ADP + Pi + energi> ATP), så musklen altid har ATP tilgængelig. Energien til at få ATP -syntesen til at foregå får vi af mad: Disse når de er fordøjet og absorberet, når musklen gennem blodet, hvor de frigiver deres energi, netop for at få ATP til at danne.
Energistoffet par excellence gives af sukkerarter, især glukose. Glukose kan nedbrydes i nærvær af ilt (ved aerobiose) og er, som de siger forkert, "brændt"; energien, der frigives, tages af ATP, mens alt, der er tilbage af glukosen, er vand og kuldioxid. 36 molekyler ATP opnås fra et glukosemolekyle. Men glukose kan også angribes i fravær af ilt, i hvilket tilfælde det bliver til mælkesyre, og der kun dannes to molekyler ATP; mælkesyre går derefter ind i blodet til leveren, hvor den igen omdannes til glukose Denne cyklus af mælkesyre kaldes Cori -cyklussen. Hvad sker der praktisk talt, når musklen trækker sig sammen? I begyndelsen, når musklen begynder at trække sig sammen, er ATP straks udtømt, og da der ikke har været kardiocirkulations- og respiratoriske tilpasninger, der senere vil forekomme, er iltet, der når musklen, utilstrækkeligt, så glukosen brydes ned i fravær af ilt danner mælkesyre. I anden gang kan vi have to situationer: 1) Hvis indsatsen fortsætter let, ilt er nok, så vil glukosen oxideres i vand og kuldioxid: mælkesyre akkumuleres ikke, og træning kan fortsætte i timevis (denne form for indsats kaldes derfor aerob; for eksempel langrendsløb). 2) Hvis indsatsen fortsætter med at være intens, på trods af at meget ilt når musklen, vil meget glukose splitte i mangel af ilt; derfor en masse mælkesyre, der vil forårsage træthed (vi taler om anaerob indsats; f.eks. en hurtig løbetur, f.eks. 100 meter). Under hvile vil mælkesyre i nærvær af ilt vende tilbage til glukose. I begyndelsen mangler vi ilt, selv i aerob anstrengelse: vi taler om iltgæld, som vil blive betalt, når vi hviler; denne ilt vil blive brugt til at syntetisere glukose fra mælkesyre; faktisk forbruger vi mere ilt end normalt: vi betaler gælden. Som du kan se, har vi nævnt glukose som et eksempel på brændstof, fordi det repræsenterer den vigtigste af muskler; faktisk er der, selvom fedtstoffer har en større mængde energi, altid brug for en vis mængde glycider og meget mere ilt for at oxidere dem. I fravær af disse er der betydelige forstyrrelser (ketose og acidose). Proteiner kan imidlertid bruges som brændstof, da de er de eneste, der bruges til at træne muskler, hersker plastfunktionen i dem.Lipider har det kendetegn, at de med samme vægt har mere energi end sukker og proteiner: de bruges ideelt som opbevaring. Så glyciderne er brændstoffet, proteinerne er råvarerne, lipiderne er reserverne.
Jeg har i denne artikel om muskelfysiologi forsøgt at være så klar som muligt uden i det mindste at forsømme videnskabelig stringens: Jeg tror, at jeg vil have opnået et fremragende resultat, hvis jeg har stimuleret fitnessprofessionelle til at tage en mere seriøs interesse for fysiologi, fordi Jeg mener, at grundlæggende forestillinger om fysiologi og anatomi må være en uundværlig kulturarv for på en eller anden måde at forstå denne vidunderlige menneskekrop.
