Dr. Gianfranco De Angelis
Kétségtelen, hogy az oktatók és a személyi edzők "empirikus" magyarázatokat adnak különböző témákról: izomtömeg (hipertrófia), erősségnövekedés, ellenállás stb. Anélkül, hogy még durva ismeretekkel rendelkeznének a szövettani szerkezetről és az izomfiziológiáról.
Kevesen csak kevésbé mélyreható ismeretekkel rendelkeznek a makroszkopikus anatómiáról, mintha elég lenne tudni, hogy hol van a bicepsz vagy a pectoralis, félreértve a szövettani struktúrát, és még kevésbé az izmok biokémiai és fiziológiájával. Amennyire lehetséges, megpróbálok röviden és egyszerűen kezelni a témát, amely a biológiai tudományok laikusainak is hozzáférhető.
Szövettani szerkezet
Az izomszövet különbözik más szövetektől (ideg, csont, kötőszövet), nyilvánvaló jellegzetessége miatt: a kontraktilitás, vagyis az izomszövet képes szerződni, vagy rövidíteni a hosszát. Mielőtt látnánk, hogyan rövidül és milyen mechanizmusok, beszéljünk meg annak szerkezetéről. Háromféle izomszövetünk van, amelyek hisztológiailag és funkcionálisan különböznek: a vázizomzatú izomszövet, a simaizomszövet és a szívizomszövet. Az első és a másik kettő közötti fő funkcionális különbség az, hogy míg az elsőt az akarat szabályozza, a másik kettő független az akaratától. Az első az az izmok, amelyek a csontokat mozgatják, az izmokat a súlyzókkal, súlyzókkal és gépekkel képezzük. A második típust a belső hasi izmok, például a gyomor, a bél stb. Izmai adják. amely - ahogyan minden nap látjuk - az akarat nem irányítja. A harmadik típus a szív: még a szív is izmokból áll, sőt valójában képes a szerződést kötni; különösen a szívizom sztreccselt, így hasonló a csontvázhoz, azonban fontos különbség, ritmikus összehúzódása független az akaratától.
A csontváz izom az önkéntes motoros tevékenységért felelős, ezért a sporttevékenységért. A sztreccselt izom sejtekből áll, mint a szervezet többi szerkezete és készüléke; a sejt a legkisebb egység, amely képes önálló életre. Az emberi testben milliárd sejtek vannak, és szinte mindegyiknek központi része, melyet magnak neveznek, egy citoplazma nevű zselés anyaggal körülvéve. Az izomréteget képező sejteket izomrostoknak nevezik: hosszúkás elemek, amelyek az izom tengelyéhez hosszirányban vannak elrendezve, és csíkokba gyűjtöttek. Az izomrostok fő jellemzői három:
- Nagyon nagy, hossza elérheti a centimétert, átmérője 10-100 mikron (1 mikron = 1/1000 mm.). A test többi sejtje, kivételével, mikroszkopikus.
- Számos magja van (szinte minden sejtnek csak egy van), ezért "polynuclear syncytium" -nak nevezik.
- Úgy tűnik, keresztirányban, azaz sötét sávok és könnyű sávok váltakozásával jelenik meg. Az izomrost a citoplazmájában hosszúkás kialakítású, hosszirányban elrendezve a rost tengelyéhez, és így az izoméhoz is, amit a myofibrilleknek nevezünk, hosszúkás zsinórnak tekinthetjük őket a sejt belsejében. A myofibrilleket szintén keresztirányban csíkozzák, és azok a felelősek a teljes rost csíkáért.
Vegyünk egy myofibrilt, és tanulmányozzuk: sötét sávok, az A-sávok, és az I-es nevű könnyű sávok, az I. zenekar közepén van egy sötét vonal, amelyet Z-vonalnak nevezünk. sarcomere, amely a kontraktilis elemet és az izom legkisebb funkcionális egységét jelenti; a gyakorlatban a szál lerövidül, mert szarcomerei lerövidülnek.
Most nézzük meg, hogyan készül a myofibril, azaz az izom ultrastruktúrája. Szálból készült, néhány nagy, úgynevezett myosin filamentum, mások vékonyak az aktin szálak. A nagyok úgy illeszkednek a vékony rétegekhez, hogy az A sávot a vastag szál képezi (ezért sötétebb), az I. sávot a vékony szálnak az a része képezi, amely nem ragadt a nehéz fonálhoz (amelyet a huzal képez). vékony szál könnyebb).
Összehúzódási mechanizmus
Most, hogy ismerjük a szövettani struktúrát és az ultrastruktúrát, megemlíthetjük a kontrakció mechanizmusát. A fényszálak összehúzódásakor a nehéz szálak között áramlik, így a sávok hossza csökken; így a szarkomér hosszúsága is csökken, vagyis a Z-sáv és a másik közötti távolság: ezért a kontrakció nem azért következik be, mert a szálak lerövidültek, hanem azért, mert csökkentették a sarcomere hosszát. A szarkomérhossz csökkenése csökkenti a myofibrillek hosszát, így mivel a myofibrilek alkotják a rostot, a szál hossza csökken, következésképpen a rostokból készült izom rövidül. Nyilvánvaló, hogy ahhoz, hogy ezek a szálak áramlhassanak, energiára van szükség, amit egy anyag: ATP (adenozin-trifoszfát), amely a szervezet energia pénzneme. Az ATP-t az élelmiszer oxidációja képezi: az az energia, amelyet az élelmiszer átad az ATP-nek, amely aztán adja a filamentumoknak, hogy azok áramoljanak. Ahhoz, hogy a kontrakció egy másik elemre is szükség legyen, a Ca ++ ion (kalcium) is szükséges. Az izomsejtek nagy mennyiségű állományt tartanak belsejében, és a szarkomerhez hozzáférhetővé teszik, amikor a összehúzódás bekövetkezik.
Az izom összehúzódása makroszkopikus szempontból
Láttuk, hogy a kontrakciós elem a sarcomere, most megvizsgáljuk az egész izomot, és fiziológiai szempontból, de makroszkóposan vizsgáljuk. Annak érdekében, hogy az izom összehúzódjon, meg kell érkeznie egy elektromos ingerre : ez az inger a motor idegéből származik, a gerincvelőtől kezdve (ahogy természetes módon történik); vagy olyan motoros idegből származhat, amelyet reszponáltak és elektromosan stimuláltak, vagy közvetlenül az izom elektromos stimulálásával. Képzeld el, hogy egy izomzatot vesz fel: az egyik vége egy rögzített ponthoz van kötve, a másik vége egy súlyra áll; ezen a ponton elektromosan stimuláljuk; az izom összehúzódik, azaz lerövidül, emeli a súlyt; ezt a összehúzódást izotóniás összehúzódásnak nevezik. Ha ehelyett mindkét véggel összekötjük az izmokat két merev támasztékkal, amikor stimuláljuk, az izom a feszültséget rövidítés nélkül növeli: ezt izometrikus összehúzódásnak nevezik. A gyakorlatban, ha a sávot a holtfenntartóban vesszük és felemeljük, ez izotóniás összehúzódás lesz; ha nagyon nehéz súlyt töltünk, és emelés közben próbáljuk meg, így még akkor is, ha az izmokat maximumra kötjük, nem mozgatjuk, ezt izometrikus összehúzódásnak nevezzük. Az izotóniás összehúzódásban mechanikai munkát végeztünk (munka = erő x elmozdulás); az izometrikus összehúzódásnál a mechanikus munka nulla, mert: work = force x elmozdulás = 0, elmozdulás = 0, munka = erő x 0 = 0
Ha nagyon magas frekvenciával (azaz másodpercenként több impulzussal) stimuláljuk az izomot, akkor egy nagyon nagy szilárdságot alakít ki, és a maximálisra csökken: az ebben az állapotban az izom tetanuszban van, ezért a tetanikus összehúzódás maximális és folyamatos összehúzódást jelent. Egy izom kicsit vagy sokat tud kötni; ez két mechanizmuson keresztül lehetséges: 1) Ha egy izom kevés, akkor csak néhány szál szerződést köt; a kontrakció intenzitásának növelésével más rostokat adunk hozzá. 2) A szálak kisebb vagy nagyobb erővel tudnak összehúzódni a kibocsátás gyakoriságától függően, azaz a villamos impulzusok száma, amelyek az időegységben elérik az izmokat. A két változó modulálásával a központi idegrendszer parancsokat ad, hogy az izomnak milyen erővel kell megállapodnia. Amikor erős összehúzódást parancsol, szinte az izom szálai nemcsak lerövidülnek, hanem mindössze rövid erővel lerövidülnek: ha gyenge összehúzódást ad, csak néhány szál rövidül és kisebb erővel.
Most már egy másik fontos aspektusa az izomfiziológiának: izomtónus . Az izomtónus az enyhe izomösszehúzódás folyamatos állapotaként határozható meg, amely független az akaratától. Milyen tényező okozza ezt a összehúzódási állapotot? Születés előtt az izmok ugyanolyan hosszúak, mint a csontok, majd a fejlődés során a csontok hosszabbak, mint az izmok, így az utóbbit kihúzzák. Ha az izom egy gerinc reflex (myotatic reflex) következtében húzódik meg, ezért az izom folyamatos nyújtása határozza meg az enyhe, de tartós kontrakció folyamatos állapotát. Az ok egy reflexió, és mivel a reflexek fő jellemzője a nem önkéntes, a hang nem az akarat által szabályozott. A hang egy idegi reflexiás jelenség, így ha a központi idegrendszerről az izomra húzódó ideget vágom, akkor a piszkos, teljesen elveszíti a hangját.
Az izom összehúzódásának ereje a keresztmetszetétől függ és 4-6 kg.cm2. Az elv azonban elvben érvényes, nincs közvetlen arány aránya: egy sportolónál egy másik sportolónál valamivel kisebb izom lehet erősebb. Az izom növeli a térfogatát, ha növekvő ellenállású képzésben részesül (ez az elv, amelyen a súlyokon alapuló torna alapul); hangsúlyozni kell, hogy az egyes izomrostok térfogata nő, míg az izomrostok száma állandó marad. Ezt a jelenséget izomhipertrófiának nevezik.
Izom biokémia
Most nézzünk szembe az izomokban bekövetkező reakciókkal. Már elmondtuk, hogy az összehúzódás az energiához vezet; ez az energia a sejteket az úgynevezett ATP-ben (adenozin-trifoszfát) megőrzi, amely, amikor az izom energiáját adja, ADP (adenozin-difoszfát) + Pi (szervetlen foszfát) -vá alakul: a reakció foszfát eltávolítása. Tehát az izomban bekövetkező reakció az ATP → ADP + Pi + energia. Az ATP készletek azonban kevések, és újra kell szintetizálni. Ezért ahhoz, hogy az izom összehúzódjon, a fordított reakciót (ADP + Pi + energia> ATP) is el kell végezni, hogy az izom mindig elérhető legyen az ATP-vel. Az ATP-reszintézis megteremtése energiát ad nekünk: ezek, miután megemésztették és felszívódtak, eljutnak az izomhoz a véren, ahol lemondanak az energiájukról, pontosan az ATP-űrlap elkészítéséhez.
A par excellence energikus anyagot cukrok, különösen a glükóz adja. A glükózt oxigén jelenlétében (aerob körülmények között) lehasíthatjuk, és helytelenül azt mondják, hogy "égett"; a felszabaduló energiát az ATP-ből veszi, míg a glükóz nem tartalmaz semmit, csak a vizet és a szén-dioxidot. 36 ATP molekulát kapunk egy glükóz molekulából. De a glükózt oxigén nélkül is megtámadhatjuk, amely esetben tejsavvá alakul, és csak két ATP molekula képződik; akkor a tejsav, amely a vérbe jut, a májba megy, ahol újra glükózvá alakul. Ezt a tejsav ciklust Cori ciklusnak nevezik. Mi történik gyakorlatilag, amikor az izom szerződések? Kezdetben, amikor az izom elkezd szerződni, az ATP azonnal kimerül, és mivel nem történt szív- és légzési adaptáció után, az izomhoz jutó oxigén nem elegendő, ezért a glükóz szétesik oxigénképző tejsav hiánya. Másodszor előfordulhat, hogy két helyzete van: 1) Ha az erőfeszítés fényesen folytatódik, az oxigén elegendő, majd a glükóz vízben és szénhidrogénben oxidálódik: a tejsav nem halmozódik fel, és a gyakorlat folytatódik órákig ( ezért az ilyen típusú erőfeszítéseket aerobnak, például az alsó futásnak nevezik. 2) Ha az erőfeszítés továbbra is intenzív, bár sok oxigén jut el az izomhoz, sok glükóz lebomlik oxigén hiányában; ezért sok tejsav képződik, ami fáradtságot okoz (anaerob erőfeszítésekről beszélünk, például egy gyors futásról, mint például a 100 méter). A pihenés ideje alatt a tejsav oxigén jelenlétében visszatér a glükózhoz. Kezdetben, még az aerob erőfeszítésekben is, nincs oxigén: beszélünk egy oxigén adósságról, amely akkor kerül kifizetésre, amikor pihenünk; az említett oxigént a tejsavból származó glükóz újra szintetizálására használjuk; sőt, közvetlenül az erőfeszítés után több oxigént fogyasztunk, mint a szokásos: az adósságot kifizetjük. Mint látható, a glükózt példaként említjük az üzemanyagra, mert ez az izom legfontosabb tüzelőanyaga; sőt, még akkor is, ha a zsírok nagyobb energiával rendelkeznek, hogy oxidálják őket, mindig szükség van egy bizonyos mennyiségű glicidre és sokkal több oxigénre. Ezek hiányában jelentős zavarok vannak (ketózis és acidózis). A fehérjék tüzelőanyagként is használhatók, mivel az egyedül az izmok kialakításához használják a műanyag funkciót. A lipidek jellemzője, hogy ugyanarra a súlyra több energiával rendelkeznek, mint a cukrok és a fehérjék: ideálisak lerakódásként. Tehát a glicidek az üzemanyag, a fehérjék a nyersanyagok, a lipidek a tartalékok.
Ebben a cikkben az izom fiziológiájáról próbáltam, hogy a lehető legtisztább legyen, anélkül, hogy figyelmen kívül hagynánk a tudományos szigorúságot: azt hiszem, nagy eredményt értem el, ha ösztönöztem a fitness szolgáltatókat, hogy komolyabb érdeklődést mutassanak a fiziológiában, mert úgy gondolom, hogy az A fiziológia és az anatómia alapfogalmának elengedhetetlen kulturális örökségnek kell lennie annak érdekében, hogy valamilyen módon megpróbálja megérteni ezt a csodálatos emberi testet.
