Redigert av Dr. Gianfranco De Angelis
Det er "nedslående å se instruktører og personlige trenere på treningssentre som gir" empiriske "forklaringer på forskjellige emner: muskelmasse (hypertrofi), økning i styrke, utholdenhet, etc., uten å engang ha grov kunnskap om histologisk struktur og muskelfysiologi .
Få har bare en mer eller mindre inngående kunnskap om makroskopisk anatomi, som om det var nok til å vite hvor biceps eller pectoral er, ignorerer den histologiske strukturen og enda mindre biokjemi og fysiologi i musklene. Foreta en kort og enkel diskusjon av emnet, tilgjengelig selv for lekmenn fra de biologiske vitenskapene.
Histologisk struktur
Muskelvev skiller seg fra andre vev (nervøs, bein, bindevev) på grunn av en åpenbar egenskap: kontraktilitet, det vil si at muskelvev er i stand til å trekke seg sammen eller forkorte lengden. Før vi ser hvordan den forkortes og for hvilke mekanismer, la oss snakke om strukturen. Vi har tre typer muskelvev, forskjellige både histologisk og funksjonelt: skjelettstripet muskelvev, glatt muskelvev og hjertemuskelvev. Den viktigste funksjonelle forskjellen mellom den første og de to andre er at mens den første styres av viljen, er de to andre uavhengige av viljen. Den første er musklene som beveger beinene, musklene som vi trener med vektstang, manualer og maskiner. Den andre typen er gitt av musklene i innvoldene, for eksempel muskler i mage, tarm, etc. som, som vi ser hver dag, ikke blir kontrollert av viljen.Den tredje typen er hjertetypen: hjertet er også laget av muskler, faktisk er det i stand til å trekke seg sammen; spesielt er hjertemuskelen også stripet, derfor ligner den på skjelettet, men en viktig forskjell, dens rytmiske sammentrekning er uavhengig av viljen.
Den skjelettstripede muskelen er den som er ansvarlig for frivillige motoriske aktiviteter, derfor for sportsaktiviteter. Den stripete muskelen består av celler, som alle de andre strukturene og systemene i organismen; cellen er den minste enheten som er i stand til autonomt liv. I den menneskelige organismen er det milliarder av celler og nesten alle har en sentral del kalt kjerne, omgitt av et gelatinøst stoff kalt cytoplasma. Cellene som utgjør musklen kalles muskelfibre: de er langstrakte elementer, arrangert i lengderetningen til muskelaksen og samlet i bånd. Hovedkarakteristikkene til den stripete muskelfibren er tre:
- Den er veldig stor, lengden kan nå noen få centimeter, diameteren er 10-100 mikron (1 mikron = 1/1000 mm.) De andre cellene i organismen er, med noen unntak, av mikroskopiske dimensjoner.
- Den har mange kjerner (nesten alle celler har bare én) og kalles derfor et "polynuclear syncytium".
- Den er tverrstripet, det vil si at den presenterer en veksling av mørke og lyse bånd. Muskelfiberen har langstrakte formasjoner i cytoplasma, arrangert i lengderetningen til fiberens akse og derfor også til muskelen, kalt myofibriller, vi kan betrakte dem som langstrakte snorer plassert inne i cellen. Av stripene til hele fiberen.
La oss ta en myofibril og studere den: den har mørke bånd, kalt A -bånd, og lyse bånd kalt I, i midten av bånd I c "er en mørk linje kalt Z -linje. Mellomrommet mellom en Z -linje og den andre kalles sarkomer, som representerer det kontraktile elementet og den minste funksjonelle enheten i muskelen; i praksis forkortes fiberen fordi dens sarkomerer blir forkortet.
La oss nå se hvordan myofibril er laget, det er det som kalles ultrastruktur av muskelen. Den er laget av filamenter, noen store kalt myosinfilamenter, andre tynne kalt aktinfilamenter. De store passer sammen med de tynne på en slik måte at båndet A dannes av det store filamentet (derfor er det mørkere), band I det dannes i stedet av den delen av den tynne filamenten som ikke sitter fast på den tunge filamenten (blir dannet av den tynne filamenten).
Mekanisme for sammentrekning
Nå som vi kjenner den histologiske strukturen og ultrastrukturen, kan vi antyde sammentrekningsmekanismen. Ved sammentrekningen flyter de lette filamentene mellom de tunge filamentene, slik at båndene I reduseres i lengde; dermed reduseres sarkomeren også i lengde, det vil si avstanden mellom det ene Z -båndet og det andre: Derfor oppstår sammentrekningen ikke fordi filamentene har blitt forkortet, men fordi de har redusert sarkomerens lengde ved å glide. myofibrillene, derfor siden myofibrilene utgjør fiberen, reduseres lengden på fiberen, derfor blir muskelen, som er laget av fibre, forkortet. Åpenbart er det nødvendig for at disse filamentene skal flyte, og dette er gitt av et stoff: l "ATP ( adenosintrifosfat), som utgjør organismens energivaluta. ATP dannes fra oksidasjon av mat: energien maten har passert til ATP som deretter overfører den til filamentene for å få dem til å flyte. sammentrekning finner sted, og et annet element er nødvendig , Ca ++ -ionen (kalsium). Muskelcellen holder store beholdninger av den inne og gjør den tilgjengelig for sarkomeren når sammentrekning må forekomme.
Muskelkontraksjon fra et makroskopisk synspunkt
Vi har sett at det kontraktile elementet er sarkomeren, la oss nå undersøke hele muskelen og studere den fra et fysiologisk synspunkt, men makroskopisk.For at en muskel skal trekke seg sammen, må en elektrisk stimulus ankomme: denne stimulansen kommer fra motoren nerve, som starter fra ryggmargen (som det skjer naturlig); eller den kan komme fra en resektert og elektrisk stimulert motorisk nerve, eller ved å direkte stimulere muskelen elektrisk.; på dette tidspunktet stimulerer vi det elektrisk; muskelen vil trekke seg sammen, det vil si at den forkortes ved å løfte vekten; denne sammentrekningen kalles isotonisk sammentrekning. Hvis vi derimot knytter muskelen med begge ender til to stive støtter, når vi stimulerer den, øker muskelen i spenning uten å forkortes: dette kalles isometrisk sammentrekning. I praksis, hvis vi tar vektstangen av bakken og løfter den, vil dette være en isoton sammentrekning; Hvis vi belaster den med en veldig tung vekt, og mens vi prøver å løfte den, og derfor ikke beveger musklene til det maksimale, vil vi ikke kalle den isometrisk sammentrekning. I den isotoniske sammentrekningen har vi utført mekanisk arbeid (arbeid = kraft x forskyvning); ved isometrisk sammentrekning er det mekaniske arbeidet null, siden: arbeid = kraft x forskyvning = 0, forskyvning = 0, arbeid = kraft x 0 = 0
Hvis vi stimulerer muskelen med en veldig høy frekvens (dvs. mange impulser per sekund), vil den utvikle en veldig høy kraft og vil forbli kontrahert til det maksimale: muskelen i denne tilstanden sies å være i stivkrampe, derfor betyr stivkrampe maksimal og kontinuerlig sammentrekning. En muskel kan trekkes inn lite eller mye, etter ønske; dette er mulig gjennom to mekanismer: 1) Når en muskel ikke trekkes litt sammen, trekker bare noen fibre seg sammen; øker intensiteten av sammentrekningen, tilsettes andre fibre.2) En fiber kan trekke seg sammen med mindre eller større kraft avhengig av utladningsfrekvensen, dvs. antall elektriske impulser som når musklene i tidsenheten. Ved å modulere disse to variablene styrer sentralnervesystemet hvor sterkt muskelen må trekke seg sammen. Når den kommanderer til en sterk sammentrekning, blir nesten alle fibrene i muskelen ikke bare forkortet, men alle vil forkortes med mye kraft: Når den kommanderer en svak sammentrekning, blir bare noen få fibre forkortet og med en mindre kraft.
La oss nå ta for oss et annet viktig aspekt ved muskelfysiologi: muskeltonus. Muskeltonen kan defineres som en kontinuerlig tilstand med liten muskelsammentrekning, som oppstår uavhengig av viljen. Hvilken faktor forårsaker denne sammentrekningstilstanden? Før fødselen er musklene like lange som beinene, og etter hvert som de utvikler seg, strekker beinene seg mer enn musklene, slik at de siste blir strukket. Når en muskel strekkes, på grunn av en spinalrefleks (myotatisk refleks), trekker den seg sammen, derfor bestemmer den kontinuerlige strekkingen som musklen blir utsatt for en kontinuerlig tilstand av lys, men vedvarende sammentrekning. Årsaken er en refleks, og siden hovedtrekk ved reflekser er ikke-frivillighet, styres ikke tonen av viljen. Tone er et fenomen på en nervøs refleksbasis, så hvis jeg kutter nerven som går fra sentralnervesystemet til muskelen, blir den slapp og mister helt tonen.
Sammentrekningskraften til en muskel avhenger av dens tverrsnitt og er lik 4-6 kg.cm2. Men prinsippet er prinsipielt gyldig, det er ikke noe presist direkte proporsjonalitetsforhold: hos en utøver kan en muskel som er litt mindre enn en annen utøver være sterkere. En muskel øker volumet hvis den trent. Med økende motstand (dette er prinsippet som vekt gymnastikk er basert på); det bør understrekes at volumet til hver muskelfiber øker, mens antall muskelfibre forblir konstant.Dette fenomenet kalles muskelhypertrofi.
Biokjemien til muskelen
La oss nå ta opp problemet med reaksjonene som oppstår i musklene. Vi har allerede sagt at energi er nødvendig for at sammentrekning skal skje; cellen bevarer denne energien i det såkalte ATP (adenosintrifosfat), som, når den gir energi til muskelen, omdannes til ADP (adenosindifosfat) + Pi (uorganisk fosfat): reaksjonen består i å fjerne et fosfat. Så reaksjonen som finner sted i muskelen er ATP → ADP + Pi + energi. Imidlertid er ATP-aksjer få, og det er nødvendig å syntetisere dette elementet på nytt. Derfor, for at muskelen skal trekke seg sammen, må også omvendt reaksjon forekomme (ADP + Pi + energi> ATP), slik at muskelen alltid har ATP tilgjengelig. Energien til å få ATP -resyntesen til å skje, er gitt oss av mat: disse, etter at de er fordøyd og absorbert, når muskelen gjennom blodet, der de frigjør energien sin, nettopp for å få ATP til å danne.
Energisubstansen par excellence er gitt av sukker, spesielt glukose. Glukose kan brytes ned i nærvær av oksygen (ved aerobiose) og er, som de sier feil, "brent"; energien som frigjøres, blir tatt av ATP, mens alt som gjenstår av glukosen er vann og karbondioksid. 36 molekyler ATP fås fra ett glukosemolekyl. Men glukose kan også angripes i fravær av oksygen, i så fall blir det til melkesyre og det dannes bare to molekyler ATP; melkesyre passerer deretter inn i blodet og går til leveren hvor den igjen omdannes til glukose. Denne syklusen av melkesyre kalles Cori -syklusen. Hva skjer praktisk talt når muskelen trekker seg sammen? I begynnelsen, når muskelen begynner å trekke seg sammen, blir ATP umiddelbart utarmet, og siden det ikke har vært kardiovaskulære og respiratoriske tilpasninger som vil oppstå senere, er oksygenet som når muskelen utilstrekkelig, så glukosen brytes ned i fravær av oksygen som danner melkesyre. I andre gang kan vi ha to situasjoner: 1) Hvis innsatsen fortsetter lett, er oksygen nok, så vil glukosen oksidere i vann og karbondioksid: melkesyre vil ikke samle seg og treningen kan fortsette i flere timer (denne typen innsats kalles derfor aerob, for eksempel terrengløp). 2) Hvis innsatsen fortsetter å være intens, til tross for at mye oksygen når muskelen, vil mye glukose dele seg i fravær av oksygen; derfor mye melkesyre som vil forårsake tretthet (vi snakker om anaerob innsats; for eksempel en rask løp, for eksempel 100 meter). Under hvile vil melkesyre, i nærvær av oksygen, bli til glukose. I begynnelsen, selv i aerob innsats, mangler vi oksygen: vi snakker om oksygengjeld, som vil bli betalt når vi hviler; dette oksygenet vil bli brukt til å syntetisere glukose fra melkesyre; faktisk bruker vi mer oksygen umiddelbart etter anstrengelse: vi betaler ned gjelden. Som du kan se har vi nevnt glukose som et eksempel på drivstoff, fordi det representerer den viktigste muskelen; faktisk, selv om fett har en større mengde energi, er det alltid nødvendig med en viss mengde glycider og mye mer oksygen for å oksidere dem. I fravær av disse er det betydelige forstyrrelser (ketose og acidose). Proteiner kan imidlertid brukes som drivstoff, siden de er de eneste som brukes til å trene muskler, er det plastfunksjonen som råder i dem.Lipider har den egenskapen at de for samme vekt har mer energi enn sukker og proteiner: de brukes ideelt som lagring. Så glycidene er drivstoffet, proteinene er råvarene, lipidene er reservene.
Jeg har prøvd i denne artikkelen om muskelfysiologi å være så tydelig som mulig, uten å i det minste forsømme vitenskapelig stringens: Jeg tror at jeg vil ha oppnådd et utmerket resultat hvis jeg har stimulert treningseksperter til å ta en mer seriøs interesse for fysiologi, fordi Jeg tror at grunnleggende forestillinger om fysiologi og anatomi må være en uunnværlig kulturarv for å prøve å forstå denne fantastiske menneskekroppen på en eller annen måte.
