Під редакцією доктора Джанфранко Де Анджеліса
"Невтішно бачити, як викладачі та особисті тренери в тренажерних залах дають" емпіричні "пояснення на різні теми: м'язову масу (гіпертрофію), збільшення сили, витривалості тощо, навіть не маючи приблизних знань про гістологічну будову та фізіологію м'язів. .
Мало хто має більш-менш глибокі знання про макроскопічну анатомію, ніби цього достатньо, щоб знати, де знаходиться біцепс або грудна клітка, ігноруючи гістологічну структуру, а тим більше біохімію та фізіологію м’язів. предмета, доступний навіть непрофесіоналам біологічних наук.
Гістологічна будова
М’язова тканина відрізняється від інших тканин (нервової, кісткової, сполучної) завдяки очевидній характеристиці: скоротливості, тобто м’язова тканина здатна скорочуватися або скорочувати свою довжину. Перш ніж побачити, як він скорочується і для яких механізмів, поговоримо про його будову. У нас є три типи м’язової тканини, що відрізняються як гістологічно, так і функціонально: скелетно -смугаста м’язова тканина, гладка м’язова тканина та тканина серцевого м’яза. Основна функціональна відмінність між першим і двома іншими полягає в тому, що хоча перший керується волею, інші два незалежні від волі. Перший - це м’язи, які рухають кістки, м’язи, які ми тренуємо зі штангами, гантелями та тренажерами. Другий тип дають м’язи внутрішніх органів, такі як м’язи шлунка, кишечника тощо, які, як ми бачимо щодня, не контролюються волею. Третій тип - серцевий: серце також з м'язів, по суті, він здатний скорочуватися; зокрема, серцевий м'яз також поперечносмугастий, тому подібний до скелетного, однак важлива відмінність, його ритмічне скорочення не залежить від волі.
Скелетно -смугастий м’яз відповідає за довільну рухову активність, отже, за спортивну. Смугастий м’яз складається з клітин, як і всі інші структури та системи організму; клітина - це найменша одиниця, здатна до автономного життя. У людському організмі мільярди клітин і майже всі мають центральну частину, яка називається ядром, оточений драглистою речовиною, яка називається цитоплазма. Клітини, що складають м’яз, називаються м’язовими волокнами: вони є витягнутими елементами, розташованими поздовжньо до осі м’яза і зібраними в смуги.Основні характеристики поперечно -смугастого м’язового волокна - три:
- Він дуже великий, довжина може досягати кількох сантиметрів, діаметр 10-100 мкм (1 мікрон = 1/1000 мм.) Інші клітини організму, за деякими винятками, мають мікроскопічні розміри.
- Він має багато ядер (майже всі клітини мають лише одне) і тому його називають «поліядерним синцитієм».
- Він поперечно -смугастий, тобто представляє чергування темних і світлих смуг. М’язове волокно має у своїй цитоплазмі подовжені утворення, розташовані поздовжньо до осі волокна, а отже, і до м’язової, званої міофібрилами, ми можемо розглядати їх як подовжені шнури, розміщені всередині клітини з прожилок цілого волокна.
Давайте візьмемо міофібрилу та вивчимо її: вона має темні смуги, які називаються смугами А, і світлі смуги під назвою I, посередині смуги I c " - це темна лінія, що називається лінією Z. Простір між однією лінією Z та іншою називається саркомер, який представляє скорочувальний елемент і найменшу функціональну одиницю м’яза; на практиці волокно скорочується, оскільки його саркомери скорочуються.
Тепер подивимося, як виробляється міофібрила, це те, що називається ультраструктурою м’яза. Він виготовлений з ниток, деякі з яких називаються міозиновими, інші - тонкими, що називаються актиновими. смуга I замість цього утворюється тією частиною тонкої нитки, яка не прилипла до важкої нитки (утворена тонкою ниткою, вона легша).
Механізм скорочення
Тепер, коли ми знаємо гістологічну структуру та ультраструктуру, ми можемо натякнути на механізм скорочення. Під час скорочення легкі нитки протікають між важкими нитками, так що смуги I зменшуються в довжину; таким чином, саркомер також зменшується в довжину, тобто на відстані між однією та іншою смугою Z: тому скорочення відбувається не тому, що нитки скоротилися, а тому, що вони зменшили довжину саркомера шляхом ковзання. довжина міофібрил, тому оскільки міофібрили складають волокно, довжина волокна зменшується, а отже, м’яз, що складається з волокон, скорочується. Очевидно, що для того, щоб ці нитки протікали, потрібна енергія, і це забезпечується речовиною: l "АТФ ( аденозинтрифосфат), що становить енергетичну валюту організму. , іон Са ++ (кальцій). М’язова клітина зберігає великі її запаси всередині і робить її доступною для саркомера, коли має відбутися скорочення.
Скорочення м’язів з макроскопічної точки зору
Ми побачили, що скоротливим елементом є саркомер, давайте тепер дослідимо всю м’яз та вивчимо її з фізіологічної точки зору, але макроскопічно. нерва, починаючи зі спинного мозку (як це відбувається природним чином); або він може надходити від резекованого та електрично стимульованого рухового нерва, або шляхом прямої електричної стимуляції м’язів. в цей момент ми стимулюємо його електричним шляхом; м’яз скоротиться, тобто скоротиться, піднявши вагу; це скорочення називається ізотонічним скороченням. Якщо, з іншого боку, прив’язати м’яз обома кінцями до двох жорстких опор, то при її стимуляції м’яз збільшиться в напрузі без скорочення: це називається ізометричним скороченням. На практиці, якщо ми відірвемо штангу від землі і піднімемо її, це стане ізотонічним скороченням; якщо ми навантажуємо його великою вагою і, намагаючись підняти його, отже, максимально скорочуючи м’язи, ми не рухаємо його, це буде називатися ізометричним скороченням. В ізотонічному скороченні ми виконали механічну роботу (робота = сила x зміщення); при ізометричному скороченні механічна робота дорівнює нулю, оскільки: робота = сила x зміщення = 0, зміщення = 0, робота = сила x 0 = 0
Якщо ми стимулюємо м’яз з дуже високою частотою (тобто численні імпульси в секунду), він розвине дуже високу силу і буде залишатися максимально скороченим: м’яз у цьому стані, як кажуть, перебуває у правці, тому тетанічне скорочення означає максимальне і безперервне скорочення. М'яз може скорочуватися мало або багато, за бажанням; це можливо за допомогою двох механізмів: 1) Коли м’яз трохи не скорочується, скорочуються лише деякі волокна; збільшуючи інтенсивність скорочення, додаються інші волокна.2) Волокно може скорочуватися з меншою або більшою силою залежно від частоти розряду, тобто від кількості електричних імпульсів, які досягають м’язів за одиницю часу. Модулюючи ці дві величини, центральна нервова система контролює, наскільки сильно м’яз повинен скорочуватися. Коли він дає сильне скорочення, майже всі волокна м’яза не тільки скорочуються, але й усі скорочуються з великою силою: коли він подає слабке скорочення, лише кілька волокон скорочуються і з меншою силою.
Давайте тепер розглянемо ще один важливий аспект фізіології м’язів: м’язовий тонус. М’язовий тонус можна визначити як безперервний стан незначного скорочення м’язів, яке відбувається незалежно від волі. Який фактор викликає цей стан скорочення? До народження м’язи мають таку ж довжину, що і кістки, потім, у міру їх розвитку, кістки розтягуються більше, ніж м’язи, так що останні розтягуються. Коли м’яз розтягується, завдяки спинномозковому рефлексу (міотатичному рефлексу) він скорочується, тому безперервне розтягнення, якому піддається м’яз, визначає безперервний стан легкого, але постійного скорочення. Причиною цього є рефлекс, а оскільки основна риса рефлексів-це не добровільність, то тон не регулюється волею. Тон - це явище на основі нервового рефлексу, тому, якщо я перерізаю нерв, що йде від центральної нервової системи до м’яза, він стає млявим, повністю втрачаючи тонус.
Сила скорочення м’яза залежить від його перетину і дорівнює 4-6 кг.см2. Але принцип діє в принципі, точного коефіцієнта прямої пропорційності немає: у спортсмена м’яз, трохи менший за м’яз іншого спортсмена, може бути сильнішим. М’яз збільшує свій об’єм, якщо тренується. це принцип, на якому грунтується гімнастика з вагою); слід підкреслити, що об'єм кожного м'язового волокна збільшується, а кількість м'язових волокон залишається постійним. Це явище називається гіпертрофією м'язів.
Біохімія м’язів
Давайте тепер розглянемо проблему реакцій, що відбуваються в м’язах. Ми вже говорили, що для того, щоб відбулося скорочення, потрібна енергія; клітина зберігає цю енергію в так званому АТФ (аденозинтрифосфат), який, коли він дає енергію м’язам, перетворюється на АДФ (аденозин дифосфат) + Пі (неорганічний фосфат): реакція полягає у видаленні фосфату. Отже, реакція, що відбувається в м’язах, - це АТФ → АДФ + Пі + енергія. Однак запасів АТФ небагато, і необхідно повторно синтезувати цей елемент. Тому для того, щоб м’яз скорочувався, також має відбутися зворотна реакція (АДФ + Пі + енергія> АТФ), щоб у м’язі завжди був доступний АТФ.Енергія для здійснення ресинтезу АТФ надходить нам з їжею: вони, після того як вони перетравлені і поглинені, потрапляють до м’язів через кров, де вивільняють свою енергію, саме для того, щоб утворити АТФ.
Енергетичну речовину par excellence дають цукри, зокрема глюкоза. Глюкоза може розщеплюватися в присутності кисню (при аеробіозі) і, як кажуть неправильно, «спалюється»; енергія, що вивільняється, береться АТФ, тоді як від глюкози залишається тільки вода та вуглекислий газ. З однієї молекули глюкози отримують 36 молекул АТФ. Але глюкоза також може бути атакована за відсутності кисню, в цьому випадку вона перетворюється на молочну кислоту і утворюються лише дві молекули АТФ; потім молочна кислота, переходячи в кров, надходить у печінку, де знову перетворюється на глюкозу.Цей цикл молочної кислоти називається циклом Кори. Що практично відбувається, коли м’яз скорочується? На початку, коли м’яз починає скорочуватися, АТФ негайно виснажується і, оскільки не відбулося кардіоциркуляторної та дихальної адаптації, що відбудеться пізніше, кисню, що потрапляє до м’яза, недостатньо, тому глюкоза розпадається на відсутність Кисень утворює молочну кислоту. Удруге ми можемо мати дві ситуації: 1) Якщо зусилля продовжуються злегка, кисню достатньо, то глюкоза окислюється у воді та вуглекислому газі: молочна кислота не накопичуватиметься, а вправи можуть тривати годинами (Тому цей вид зусиль називається аеробним; наприклад, біг по пересіченій місцевості). 2) Якщо зусилля продовжують бути інтенсивними, незважаючи на велику кількість кисню, що надходить до м’язів, багато глюкози розщепиться за відсутності кисню; тому багато молочної кислоти, яка спричинить втому (ми говоримо про анаеробні зусилля; наприклад, швидкий біг, наприклад, 100 метрів). Під час відпочинку молочна кислота в присутності кисню знову перетворюється на глюкозу. Спочатку навіть у аеробних зусиллях нам не вистачає кисню: ми говоримо про кисневий борг, який буде виплачений під час відпочинку; цей кисень буде використано для повторного синтезу глюкози з молочної кислоти; насправді, відразу після навантаження ми споживаємо більше кисню, ніж зазвичай: ми погашаємо борг. Як бачите, ми навели глюкозу як приклад палива, оскільки це найважливіший м’яз; насправді, навіть якщо жири мають більшу кількість енергії, для їх окислення завжди потрібна певна кількість гліцидів та набагато більше кисню. Проте протеїни можна використовувати як паливо, оскільки вони єдині для тренування м’язів, у них переважає пластична функція. Ідеально використовувати як гліциди - це паливо, білки - сировина, ліпіди - запаси.
Я намагався у цій статті про фізіологію м’язів бути максимально зрозумілим, нітрохи не ігноруючи наукової строгості: я вважаю, що я б досяг чудового результату, якщо б я стимулював фахівців із фітнесу більш серйозно цікавитися фізіологією, тому що Я вважаю, що фундаментальні уявлення про фізіологію та анатомію мають стати неодмінною культурною спадщиною, щоб спробувати якимось чином зрозуміти це чудове людське тіло.
