Mускулното съкращение. Мускулна физиология и морфология на мускулните влакна..

Вместо увод по темата „Мускулно съкращение“

Дисковете са на щангата. Големите бели слушалки са на ушите ми, коланa на кръста ми, фитили в ръцете, екипък по мен … вярата за фитнес резултат е в моя ум. Моят организъм се е напаснал за това, което ме очаква … тежка професионална тренировка, всъщност не обичам аматьорските неща.

Симпатиковия дял на нервната система е освободил вече епинефрин или норадреналин от специализирани нервни влакна, които са инервирали сърцето ми и повишили честотата на сърдечните импулси. Надбъбречните жлези вече секретират адреналин, който минава в кръвообръщението ми и освен сърдечната дейност, се повишава и силата на мускулните контракции. Започва неимуверно да нараства нивото на тестостерон в кръвта ми, който подобно на епинефренина повишава силата на мускулните контракции.

Колкото повече се фокусирам върху серията с тежести, преди да съм я започнал, толкова повече епинефрин и тестостерон ще постъпи в кръвта ми. А това ще ми позволи да вдигна повече тежест. Колкото се до положението и ситуацията, в която са кракрата ми, един предварителен изометричен трик може да ми повиши силата. Този пост активационен потенциал се дължи на повишена проводимост на нервната система.

Мускулите трябва да се свиват, за да движат тежестта. Контракцията се осъществява от мускулните фибри, съставени от специални по структура протеин, наречени:

• aктин

• миозин

Моторните нерви изпращат сигнал, при който натрия навлиза в клетките, в мускулните фибри, а калия излиза навън. Този процес, известен като деполяризация, всъщност променя електрическия заряд на фибрите и отключва освобождаването на калций, вътре в клетките, което води до приплъзване на миозина (дори придърпване) в актина. Това състояние се нарича мускулно съкращение.

Тежестта е повдигната от мен, вече усещам болката на килогармите върху мускулите ми. През първото повторение моите моторни нерви действат на бавно съкращаващите се влакна. Те са много слаби от по-големите им братя – бързо съкращаващите се влакна, които баче се уморяват по-бързо. Бавно съкращаващите се влакна се контрахират чрез придърпване на актина по-навътре, докато тежестта се повдигне на желаната височина. Когато спускам тежестта, мускулите се съпротивляват като актина се плъзга бавно в обратна посока. Аз насочвам вниманието ми към работещите мускули. Изследванията са показали, че се включват повече фибри, по този начин – фокусът.

Със всяко едно повторение тежестта я повдигам по-бавно. След като преодолея мъртвата точка в движението, силата ми спада. Появява се първата по-силна болка. Бицепсите ми горят … Миозина изисква енергия, за да привежда фибрите в контракция. Повторение, след повторение. Тази енергия идва от АТФ, който се синтезира в мускулите от креатин фосфат. АТФ минава в миозина … придърпва актина.

Много хора си мислят, че след всяко повторение, в мускула влиза повече кръв?! От където идвало напомпването … дали е така? Как мислите?

Всъщност повторенията изцеждат кръвта извън мускулите! Когато мускулът се свие, се създава голямо налягане в малките кръвоносни съдове, които хранят мускулните влакна, коетo намалява кръвния ток. Въпреки, че кръвния ток нараства след сериите, напомпването, което и вие ще почувствате, се дължи на водата! Всяка контракция създава много странични метаболити (продукти) и мускулите натрупват натрий. Това води до приток на вода в мускулната клетка и тя се надува като балон.

За увеличаване на кръвния ток (ако целите това), приемайте и 3-5 грама чист аргинин, 60 минути преди тренировка. Повишен кръвен ток означава доставка на повече вода в мускулите между сериите и създава след това много по-голямо напомпване.

Какво научихте до тук?

• кое всъщност „помпи“ мускула

• ролята на натрий, калий и калций в клетката

Как се извършва мускулното съкращение?

Миозиновите молекули в миозиновите нишки притежават структурно обособени главички които се захващат за активните центрове на глобуларните актинови молекули от актиновите филаменти. При мускулно съкращение главите на миозиновите молекули се прегъват теглейки актиновите нишки за чийто актинови молекули са захванати към средата на саркомерът.

Когато прегъването на мостчетата стане под ъгъл 45°, връзката се прекъсва, главичките се връщата в изходно положение и се свързват със следващите свободни активни центрове от молекулите на актиновите нишки. При няколко кратно повторение на този процес актиновите филаменти се приплъзват между миозиновите, което е причина за скъсяване на саркомера, а от там и на цялото мускулно влакно. Този процес не е безкраен разбира се. Когато дебелите нишки опрат в крайните Z-мембрани на саркоера съкращението се ограничава.

В процеса на управление на мускулното съкращение участват – тропомиозин и тропонин. В състояние на покой активните центрове от актиновите филаменти са блокирани от тропомиозинови нишки. Тези нишки се вмъкват между миозиновите главички и актиновите влакна при което връзката между тях е невъзможна.

На определени разстояния една от друга към тропомиозиновите нишки се прикрепя глобуларният белтък тропонин. Така за да протече мускуно съкращение е необходимо тропомиозиновите нишки да освободят активните центрове на актиновите влакна, които от своя страна ще могат да се свържат с миозиновите главички. За да се случи това тропонинът трябва да се свърже с Ca2+ йони. А това става при достатъчно висока вътреклетъчна концентрация на Ca2+ йони.

Механизъм и енергоосигуряване на мускулно съкращение

При съкращение мускулът изразходва енергия, чийто непосредствен източник е АТФ в мускулите. В процеса на неговото разграждане се отделя значително количество енергия, благодарение на която миозиновите нишки, в присъствие на достатъчно количество Ca- и Mg- йони, привличат актиновите, респективно съкращават се саркомерите, а чрез тях и мускулът. Когато мускулното съкращение се преустанови, актомиозиновият комплекс се разпада. Тогава, под влияние на еластичните сили на мускулните влакна настъпва пасивно изтегляне на актиновите нишки до изходното им положение. Мускулните резерви на АТФ обаче, /а също и на КФ/, са незначителни и за да продължи процеса на съкращение, е необходимо текущото им възстановяване. То се извършва по анаеробен път:

Анаеробен синтез на АТФ

Извършва се по няколко механизма, от които гликолитичното фосфорилиране е свързано с разпадането на въглехидратите под влияние на гликолитични ензими. Oсвободената при това енергия се използва за синтез на АТФ. Работата в анаеробни условия причинява натрупване на креатин, фосфорна киселина, млечна киселина (лактат) и др. в кръвта, които намаляват съкратителната способност на мускула.

Аеробен синтез на АТФ

При него се разграждат въглехидрати, белтъци и мазнини (цикъл на 3-карбоновите киселини или цикъл на Кребс) и се отделя необходимата енергия. Около 1/5 от натрупаната млечна киселина се окислява до крайните си продукти H2O и СО2, при което се освобождава енергия както за ресинтез на КФ и АТФ, така и за ресинтез на останалите 4/5 от млечната киселина до гликоген – гликогенът е основен енергиен източник за мускулните съкращения. Следователно, кислородът е необходим и за възстановяване на изразходваните енергийни ресурси.

Още наука за мускулното съкращение

Основният процес, по който протича мускулното съкращение се състои в изпращане на сигнали под формата на нервни импулси от главния мозък чрез вагуса към приемателите в мускула (рецепторите). След като получат и дешифрират информацията, те изпращат съответния сигнал към мускулните влакна, предизвиквайки активиране на двигателните единици. Процесът включва редица действия и реакции, но тук ще ги представим и опишем накратко в по-опростена форма.

Мускулно съкращение – основни компоненти

Малък мозък и мускулното съкращение

Разположен в задната част на главния мозък, той контролира всички части на мозъка, участващи в двигателния контрол. Малкият мозък получава сигнали чрез огромен брой стимули и след това влияе върху всички двигателни центрове от кората на главния мозък чак до гръбначния мозък. Той е силно специализирана област в мозъчната тъкан и функциите му са свързани с адаптиране към промените в равновесието, движенията и тяхната скорост. Освен това играе важна роля в извършване на редица рефлекторни действия, свързани с човешкото движение.

Двигателна единица и мускулното съкращение

Двигателната единица представлява функционална единица за нервно-мускулен контрол. Всяко мускулно влакно приема едно нервно влакно, а едно нервно влакно може да стимулира няколко мускулни влакна. Предният мотоневрон и специфичните мускулни влакна, които той възбужда, се наричат двигателна единица. Трябва да отбележим, че ако даден стимул е достатъчно силен, за да предизвика отговор в двигателната единица, той е в състояние да я възбуди изцяло. Тя или ще се активира 100%, или изобщо няма да се активира, както се получава, когато сигналът е твърде слаб, за да предизвика съответния отговор. Тук действа принципът “или всичко или нищо”.

Видове мускулни влакна

Има три вида мускулни влакна:

• Бързи – уморяващи се (силно)

• Бързи – уморяващи се (по-бавно)

• Бавни – устойчиви на умора

Бързите силно уморяващи се мускулни влакна предизвикват най-голямо напрежение. Бързите влакна, при които умората настъпва по-бавно, произвеждат по-слабо напрежение, а бавните произвеждат най-малко напрежение и в резултат на това се считат за най-устойчиви на умората. Интересно е да отбележим, че всички влакна могат да бъдат видоизменени чрез специфична тренировка за издръжливост и някои бързи влакна, предимно от тези, при които умората настъпва по-бавно, дори могат да станат така устойчиви на умората, както са и бавните влакна.

Няма доказателства за видоизменяне на бавните влакната и преобразуването им в бързи и не може да очакваме, че тренировката ще окаже подобен ефект. Може да увеличим обаче силата на бавните влакна, които са носители на издръжливостта. (McArdle, William D., Katch, Frank I., Katch, Victor L.: Exercise Physiology Energy, Nutrition and Human Performance. Lea, Febiger; Philadelphia, P.A., 1986, стр. 312).

Трябва да се подчертае обаче, че няма достатъчно научни данни за това, че подаваният сигнал към мускулното влакно представлява точна мярка за определяне на тренировъчния ефект. Тренировъчният ефект на издръжливите влакна се определя от “повишената плътност на митохондриите в мускулните клетки”. “Тренировъчният ефект на бързите мускулни влакна се измерва с увеличаването на напречното сечение на влакното.” Дискусията за тренировъчния ефект е все още открита. Ако мускулите могат да се променят чрез тренировка, може да считаме, че именно те са тези, които претърпяват промени под влияние на тренировката.

Значение на интензивността на съкращенията

Имайки пред вид принципа “или всичко, или нищо”, можем да си зададем въпроса, как варира силата на съкращението, за да предизвика желаното ниво на интензивност. Интензивността зависи от броя на активираните двигателни единици и честотата на тяхното възбуждане. Интензивността на съкращението и последвалото я движение може да се контролират като се съчетаят двата фактора – броят на двигателните единици и честотата на тяхното възбуждане.

Правилно възбуждане на мускулните

Възбуждането на нервни импулси често се получава под въздействието на определен визуален стимул. Понякога той може да ни подведе. Например, представете си, че седите на масата, а пред вас има купичка с невероятно вкусни, съдържащи протеин бонбони. Искате да я повдигнете и придърпате към себе си, а тя не помръдва. Не сте забелязали, че е залепнала за масата от разтопен под нея бонбон. Изпращате по-силен сигнал към пръстите си и дръпвате по-силно. Сега вече можете да я преместите, защото сте приложили към нея по-голяма сила. По-силният сигнал, към мускулните влакна е възбудил допълнително и други двигателни единици.

Същото става и когато някой ни помоли да му помогнем да премести тежък сандък. Очакваме определено ниво на съпротивителна сила и изпращаме съответния сигнал към мускулите. Ако сандъкът се окаже много по-лек отколкото сме очаквали, приложената от нас сила ще го вдигне високо от пода, а може и да счупим нещо с него без да искаме. Защо става така? Този, който е търсил помощта ни е пропуснал да ни каже, че сандъкът е празен! Затова сме активирали твърде много двигателни единици и последвалото движение не е съответствало на поставената задача. Прекалили сме със силата си.

Значението на правилната загрявка за мускулно съкращение

Във фитнес залите и местата за спорт, често ставаме свидетели на пропускането на мускулната загрявка. Загряването на мускула идва от три ъгъла:

• общо загряване – то включва кардио дейност, чиято цел има да „събуди“ кръвта, чрез която достигат до мускулите кислород, калциеви йони и всичко останало.

• мускулно и ставно загряване – чрез различни махови движения се дообработва загряването на цялото тяло.

• специфично загряване – то включва конкретно упражнение, с което се натоварва конкретна мускулна група и конкретни двигателни единици.

Загряването на мускулатурата е от една страна превенция срещу травми, от друга – гарант, че ще бъде натоварено цялото мускулно влакно както трябва, а не частично. Често, липсата на развиване ан мускулатурата е именно в липсата на подхдод към всички мускулни единици.

Значението на правилната фитнес програмата за мускулно съкращение

Правилната фитнес програма е съборазена с целите ви. Всички цели се обединяват от едно единствено нещо – правилно натоварване на мускулните групи. Правилната фитнес програма включва сплит система за тренировки плюс алгоритъм, с който се осъществява и измаря мускула, чрез мускулно съкращения.

Конкретните брой повторения, фитнес похвата ви (дроп серии, форсирани повторения и др.) и техниката ви на тренировка гарантират измаряне на мускула (изчерпването на мускулният гликоген) и неговото 100% възстановяване след физическата работа. Което включва – репарация на мускулните микротравмички и удебеляване на сноповете мускулни влакна в конкретната тренирана зона. По този начин, един ден, този същият мускул ще се вижда, че е трениран.

Значението на правилната диета за мускулно съкращение

Правилната диета включва два момента:

• какво да ядем преди фитнес тренировка

• какво да ядем след фитнес тренировка

Храната определя колко мускулни съкращения (дори и изометрични съкращения) ще осъществим. Ако нямаме клетъчна енергия – забравете за каквото и да е нормално съкращаване. А то е свързано с вашите цели. Зареждането и разреждането с гликоген включва точно това. Синтезът на АТФ също.

Справочна литература

1. McArdle, William D., Katch, Frank I., Katch, Victor L.: Exercise Physiology Energy, Nutrition and Human Performance. Lea, Febiger; Philadelphia, P.A., 1986 г.

Обратно към раздел „Анатомия и физиология“.