Д-р Джанфранко Де Анджеліс
Дуже засмученим є те, що викладачі та особисті тренери дають «емпіричні» пояснення на різні теми: м'язова маса (гіпертрофія), приріст сили, опір тощо, не маючи навіть грубих знань про гістологічну структуру та фізіологію м'язів.
Мало хто має лише більш-менш глибоке знання макроскопічної анатомії, як ніби було достатньо знати, де біцепс або грудний, нерозуміння гістологічної структури і ще менше біохімії і фізіології м'язів. Я постараюся, наскільки це можливо, зробити короткий і простий підхід до теми, доступної також неспеціалісту біологічних наук.
Гістологічна структура
М'язова тканина відрізняється від інших тканин (нервової, кісткової, сполучної), внаслідок чіткої характеристики: скоротливості, тобто м'язової тканини здатна скорочуватися, або скорочувати її довжину. Перш ніж побачити, як він скорочується і які механізми, поговоримо про його структуру. Ми маємо три типи м'язової тканини, що відрізняються як гістологічно, так і функціонально: скелетної смугастої м'язової тканини, гладкою м'язової тканини і тканини серцевого м'яза. Основна функціональна відмінність між першим і двома іншими полягає в тому, що в той час, коли перше керується волею, два інших незалежні від волі. По-перше, м'язи, які роблять кості рухатися, м'язи ми тренуємо зі штангами, гантелями і машинами. Другий тип - м'язи внутрішніх органів, такі як м'язи шлунка, кишечника тощо. які, як ми бачимо кожен день, не контролюються волею. Третій тип - серцевий: навіть серце складається з м'язів, насправді він здатний скорочуватися; зокрема, навіть серцевий м'яз протертий, настільки схожий на скелетний, однак важлива відмінність, його ритмічне скорочення не залежить від волі.
Скелетно-смугаста м'яз відповідає за добровільну моторну діяльність, а отже, за спортивну діяльність. Поперечнополосаті м'язи складаються з клітин, як і всі інші структури і апарати організму; клітина є найменшою одиницею, здатною до самостійного життя. У організмі людини є мільярди клітин, і майже всі вони мають центральну частину, яку називають ядром, оточеної драглистою речовиною, що називається цитоплазмою. Клітини, що утворюють м'яз, називаються м'язовими волокнами : вони є подовженими елементами, розташованими поздовжньо осі м'яза і зібраними в смужки. Основними характеристиками волокон з смугастої м'язи є три:
- Він дуже великий, довжина може досягати декількох сантиметрів, діаметр 10-100 мкм (1 мкм = 1/1000 мм.). Інші клітини тіла, за деякими винятками, мікроскопічні за розміром.
- Вона має багато ядер (майже всі клітини мають тільки одне) і тому називається "полінуклеарний синцитіум".
- Вона виявляється смугастою поперечно, тобто вона представляє чергування темних смуг і світлих смуг. У його цитоплазмі м'язове волокно має видовжені утворення, розташовані поздовжньо до осі волокна, а отже і до м'язової, що називається міофібрилами, ми можемо розглядати їх як подовжені шнури, розміщені всередині клітини. Міофібрили також пронизані поперечно, і вони є відповідальними за смуги всього волокна.
Візьмемо міофібрил і вивчимо його: він має темні смуги, які називаються смугами А, а світлі смуги називаються I, в середині смуги I - темна лінія, що називається лінією Z. Простір між лінією Z і іншим називається саркомер, який представляє собою скорочувальний елемент і найменшу функціональну одиницю м'язи; на практиці волокно скорочується, оскільки його саркомери скорочуються.
Тепер давайте подивимося, як зроблено міофібрил, тобто те, що називається ультраструктурою м'язів. Він виготовлений з ниток, деяких великих, які називаються міозиновими нитками, інші - тонкощі, що називаються актиновими. Великі підходять разом з тонкими так, що смуга А утворюється товстою ниткою (тому вона більш темна), смуга I замість цього утворюється тією частиною тонкої нитки, яка не прилипає до важкої нитки (формується тонка нитка легше).
Механізм скорочення
Тепер, коли ми знаємо гістологічну структуру і ультраструктуру, можна згадати механізм скорочення. У контракції світлі нитки протікають між важкими нитками, так що смуги I зменшуються в довжині; так і саркомер зменшується в довжині, тобто відстань між Z-смугою та іншим: тому скорочення відбувається не тому, що нитки скоротилися, а тому, що вони зробили зменшення довжини саркомера. Зменшення довжини саркомеру зменшує довжину міофібрил, тому що міофібрили складають волокно, довжина волокна зменшується, тому м'яз, який складається з волокон, скорочується. Очевидно, для того, щоб ці нитки протікали, необхідна енергія, і це дається речовиною: АТФ (аденозинтрифосфат), яка є енергією енергії організму. АТФ утворюється в результаті окислення їжі: енергія, яку має їжа, передається АТФ, який потім дає їй нитки, щоб зробити їх потоком. Для того, щоб відбувалося скорочення, необхідний також інший елемент - іон Са ++ (кальцій). М'язова клітина зберігає великі запаси в її інтер'єрі і робить її доступною для саркомера, коли має відбутися скорочення.
Скорочення м'язів з макроскопічної точки зору
Ми бачили, що скоротливим елементом є саркомер, ми зараз розглядаємо весь м'яз і вивчаємо його з фізіологічної точки зору, але макроскопічно. Для того, щоб м'яз скоротився, електричний стимул повинен прийти до нього: цей стимул надходить з рухового нерва, починаючи від спинного мозку (як це відбувається природно); або він може виходити з резекції моторного нерва і електрично стимулювати, або безпосередньо стимулювати м'яз електрично. Уявіть собі, що приймати м'яз: один кінець прив'язаний до фіксованої точки, інший кінець - до ваги; на цьому етапі ми стимулюємо його електрично; м'яз скорочується, тобто він скорочується, піднімаючи вагу; це скорочення називається ізотонічним скороченням. Якщо замість цього ми зв'яжемо м'язи з обома кінцями з двома жорсткими опорами, коли ми стимулюємо її, м'яз збільшиться в напрузі без скорочення: це називається ізометричним скороченням. На практиці, якщо ми беремо штангу в тягу і піднімаємо її, це буде ізотонічним скороченням; якщо ми навантажимо його дуже важкою вагою і, намагаючись її підняти, так що навіть якщо ми скорочуємо м'язи до максимуму, ми його не переміщуємо, це буде називатися ізометричним скороченням. У ізотонічному скороченні ми провели механічну роботу (робота = сила x зміщення); в ізометричному скороченні механічна робота дорівнює нулю, тому що: робота = сила x зміщення = 0, зміщення = 0, робота = сила x 0 = 0
Якщо ми стимулюємо м'язи з дуже високою частотою (тобто численні імпульси в секунду), вона розвиватиме дуже високу силу і залишатиметься контрактом до максимуму: м'язи в цьому стані вважаються правцями, тому тетанічне скорочення означає максимальне і безперервне скорочення. М'яз може скорочуватися чи багато, за бажанням; це можливо за допомогою двох механізмів: 1) коли м'яз стискається, тільки деякі волокна стикаються; збільшуючи інтенсивність стиску, додають інші волокна. 2) Волокно може стискатися з меншою або більшою силою в залежності від частоти розряду, тобто від кількості електричних імпульсів, які досягають м'язів за одиницю часу. Модулюючи ці дві змінні, центральна нервова система наказує, якою силою мускулатура повинна стискатися. Коли він веде сильну контракцію, майже всі волокна м'яза скорочуються не тільки, але всі вони скорочуються з великою силою: коли він виконує слабке скорочення, лише кілька волокон скорочуються і з меншою силою.
Зараз ми розглядаємо ще один важливий аспект фізіології м'язів: м'язовий тонус . М'язовий тонус можна визначити як безперервний стан легкого скорочення м'язів, який не залежить від волі. Який фактор викликає цей стан скорочення? До пологів м'язи мають таку ж довжину, що й кістки, потім, з розвитком, кістки подовжуються більше, ніж м'язи, так що останні розтягуються. Коли м'яз розтягується, через спинномозковий рефлекс (міотичний рефлекс) він стискається, тому безперервне розтягнення, яким піддається м'яз, визначає безперервний стан легкого, але стійкого скорочення. Причина - це рефлексія, і оскільки головна характеристика рефлексів є не-добровільною, тон не регулюється волею. Тон є явищем на нервово-рефлекторній основі, тому, якщо я розріжу нерв, що йде від центральної нервової системи до м'язи, він стає млявим, повністю втрачаючи свій тон.
Сила скорочення м'яза залежить від його поперечного перерізу і дорівнює 4-6 кг.см2. Але принцип діє в принципі, немає чіткого співвідношення прямої пропорційності: у спортсмена м'яз трохи менше, ніж у іншого спортсмена, може бути сильнішим. М'яз збільшує свій обсяг, якщо його тренують з підвищеним опором (це принцип, на якому грунтуються гімнастичні ваги); Слід підкреслити, що обсяг кожного м'язового волокна збільшується, тоді як кількість м'язових волокон залишається постійним. Це явище називається гіпертрофією м'язів.
М'язова біохімія
Тепер давайте зустрінемося з проблемою реакцій, які відбуваються в м'язах. Ми вже говорили, що відбувається скорочення енергії ; ця енергія клітини зберігається в так званому АТФ (аденозинтрифосфат), який, коли він дає енергію м'язу, перетворюється в АДФ (аденозиндифосфат) + Pi (неорганічний фосфат): реакція полягає в видаленні фосфату. Отже, реакція, що відбувається в м'язах, - це АТФ → енергія ADP + Pi +. Проте, запаси АТФ небагато і їх необхідно повторно синтезувати. Тому для того, щоб м'яз скоротився, має відбутися і зворотна реакція (ADP + Pi + energy> ATP), так щоб м'яз завжди мав ATP. Енергія, спрямована на ресинтез АТФ, дає нам їжу: вони, після того, як вони перетравлюються і всмоктуються, досягають м'яза через кров, де вони віддають свою енергію, саме для того, щоб зробити форму АТФ.
Енергетична речовина par excellence надається цукрами, зокрема глюкозою. Глюкозу можна розщеплювати в присутності кисню (в аеробних умовах) і, як його неправильно сказано, "спалюється"; енергія, що вивільняється, бере її від АТФ, а глюкоза не має нічого, крім води і вуглекислого газу. 36 молекул АТФ отримують з молекули глюкози. Але глюкоза також може бути атакована за відсутності кисню, і в цьому випадку вона перетворюється на молочну кислоту і утворюються тільки дві молекули АТФ; потім молочна кислота, переходячи в кров, йде до печінки, де вона знову перетворюється в глюкозу. Цей цикл молочної кислоти називається циклом Кори. Що відбувається практично, коли м'яз скорочується? На початку, коли м'яз починає стискатися, АТФ негайно виснажується і, оскільки після цього не відбувається жодних адаптацій серця і дихання, кисню, який досягає м'язи, недостатньо, тому глюкоза розпадається на відсутність кисню, що утворює молочну кислоту. Вдруге ми можемо мати дві ситуації: 1) Якщо зусилля тривають легким способом, то достатньо кисню, то глюкоза окислюється у воді і вуглекислий ангідрит: молочна кислота не накопичуватиметься і вправа може продовжуватися протягом декількох годин ( Тому цей тип зусиль називається аеробним, наприклад, нижній пробіг). 2) Якщо зусилля продовжують бути інтенсивними, хоча багато кисню потрапляє в м'яз, багато глюкози руйнується при відсутності кисню; тому утворюється багато молочної кислоти, що призведе до втоми (ми говоримо про анаеробні зусилля, наприклад, швидкий пробіг, наприклад, 100 метрів). Під час відпочинку молочна кислота повертається до глюкози в присутності кисню. На початку, навіть в аеробних зусиллях, нам не вистачає кисню: ми говоримо про кисневий борг, який буде виплачений, коли ми відпочиватимемо; згаданий кисень буде використовуватися для повторного синтезу глюкози з молочної кислоти; насправді, відразу після зусиль ми споживаємо більше кисню, ніж звичайно: ми погашаємо борг. Як ви можете бачити, ми назвали глюкозу в якості прикладу палива, тому що це найважливіше паливо м'язів; насправді, навіть якщо жири мають більшу кількість енергії, щоб окислювати їх, завжди потрібна певна кількість гліцидів і набагато більше кисню. При відсутності цих спостерігаються значні порушення (кетоз і ацидоз). Білки можуть бути використані як паливо, однак, оскільки вони єдині для формування м'язів, у них переважає пластична функція. Ліпіди мають властивість, що для однієї ваги вони мають більше енергії, ніж цукру і білки: вони ідеально використовуються як родовище. Так що гліциди є паливом, білки є сировиною, ліпіди є резервами.
Я спробував у цій статті про фізіологію м'язів якомога чіткіше, не зважаючи на наукову точність: я думаю, що добився великого результату, якщо я стимулював фітнес-операторів до більш серйозного інтересу до фізіології, тому що я вважаю, що Фундаментальні поняття фізіології та анатомії повинні бути незамінною культурною спадщиною для того, щоб спробувати зрозуміти це дивовижне людське тіло певним чином.
