Svaly sú zodpovedné za širokú škálu funkcií v našom tele, od skákania a žmurkania až po dýchanie a tlkot srdca. Tento článok sa zameriava na rôzne druhy svalovej kontrakcie, ich mechanizmy a faktory, ktoré ich ovplyvňujú.
Štruktúra a funkcia svalov
Svaly obsahujú organické látky, ako sú kontraktilné bielkoviny aktín a myozín, myoglobín (červené farbivo pre dýchanie buniek), enzýmy a rezervné látky ako glykogén a tuky, ktoré slúžia ako zdroj energie. Pre svoju činnosť potrebujú kyslík, ktorý sa viaže na myoglobín. Podobnosť štruktúr myoglobínu a hemoglobínu umožňuje evolučným biológiom zostavovať evolučné rodokmene. Myoglobín sa uvoľňuje z poškodeného srdcového svalu a pomáha pri diagnostike infarktu. Obsah myoglobínu v svalových vláknach umožňuje rozlíšiť dva typy svalových vlákien, červené a biele.
Červené a biele svalové vlákna
Červené svalové vlákna obsahujú viac myoglobínu, majú zvýšené kapilárne zásobovanie a viac mitochondrií, čo súvisí so zvýšenou dodávkou a využitím kyslíka. Sú vhodné pre vytrvalostné športy. Biele svalové vlákna nemajú čas na spaľovanie mastných kyselín a musia si vystačiť s anaeróbnym spaľovaním glukózy, čo je menej energeticky výhodné. Sú vhodné pre šprint a vzpieranie.
Energetické zdroje pre svalovú prácu
Na začiatku behu sa spaľujú zásoby ATP, potom glukóza a následne sa uvoľňuje glukóza štiepením glykogénu. Nedostatočné zásoby glykogénu môžu viesť k fenoménu "nárazu do múru" pri maratóne. Mastné kyseliny sú nevyhnutné pre energeticky náročné aktivity ako maratón. Tréningom sa dá ovplyvniť vytváranie zásob glykogénu a spaľovanie mastných kyselín.
Zmeny svalovej hmoty
Svalová hmota priemerného muža tvorí 36 % celkovej hmotnosti, u ženy 32 %. Svaly môžu byť zmenšené (atrofované) alebo zväčšené (hypertrofované). S vekom sa znižuje citlivosť svalových buniek na rastové faktory, čo vedie k ochabnutiu končatín. Svalová atrofia z nečinnosti je vratný proces, pri ktorom sa svalové bunky zmenšujú, ale nehynú. Po opätovnom zapojení svalu do činnosti sa obvykle rýchlo navráti do pôvodnej formy.
Prečítajte si tiež: Priestorové usporiadanie kútikov v materskej škole
Rast svalov
Svalové vlákna sa nedokážu klasickým spôsobom deliť, ale majú vlastné cesty, ako sa zväčšovať. Prvou je zväčšovanie objemu cytoplazmy svalových buniek, pričom svalová sila ostáva rovnaká. Druhý spôsob je pribúdaním kontraktilných proteínov. Pri posilňovaní sa snažíme o tento typ nárastu svalov. Mikrotraumy svalových vlákien, ktoré nastávajú pri preťažovaní svalov, sú základom pre hypertrofiu. Telo reaguje nahradením poškodeného tkaniva a pridaním nového. Satelitné bunky v okolí svalových vlákien sa môžu aktivovať a vytvoriť zrelú svalovú bunku. Znížená aktivita génu pre myostatín vedie k mohutnej svalovine u niektorých plemien dobytka.
Svalová horúčka a laktát
Svalová bolesť po cvičení, predtým pripisovaná kyseline mliečnej, je pravdepodobne spôsobená drobnými trhlinkami v kontraktilných bielkovinách svalových buniek. Je možné vycvičiť naše svaly, aby sa rýchlejšie zbavovali laktátu a ovplyvniť rýchlosť jeho vstupu do srdca, pečene a červených krviniek.
Svalová dystrofia
Duchennova svalová dystrofia je genetické ochorenie, ktoré spôsobuje rýchly postup svalovej degenerácie. Je spôsobená mutáciou génu pre dystrofín, bielkovinu zabezpečujúcu celistvosť membrány svalovej bunky. Poškodená membrána vedie k zániku bunky.
Svalové poranenia
Svalové poranenia tvoria približne tretinu všetkých zranení v športe. Základom je preťaženie nedostatočne trénovaného svalstva a nekoordinovaný pohyb.
Typy svalovej kontrakcie
Kostrové svalstvo sa skladá zo svalového bruška a šľachy, ktorou sa upína na kosť. Miesto spojenia kosti a svalu nazývame úpon alebo odstup.
Prečítajte si tiež: Súvislosť medzi kontrakciami a mechúrom počas tehotenstva
Dynamická svalová práca
Pri dynamickej svalovej práci dochádza ku skráteniu svalu, pričom sa odstup a úpon k sebe približujú - izotonická kontrakcia.
- Koncentrická kontrakcia: Sval sa skracuje bez zmeny napätia (napr. pri zhybe sa biceps pracuje koncentricky).
- Excentrická kontrakcia: Sval sa snaží spomaliť pohyb, pričom sa odstup a úpon od seba vzdiaľujú (napr. ak sa spúšťame pri zhybe smerom dole, biceps tento pohyb brzdí).
Statická svalová práca
Počas statickej svalovej práce sval nemení svoju dĺžku, alebo len minimálne - izometrická kontrakcia (napr. výdrž v zhybe).
Mechanizmus svalovej kontrakcie
Kostrové svalstvo je obalené svalovou fasciou a skladá sa zo svalových snopcov, ktoré sú tvorené veľkým množstvom svalových vlákien. Rozhodujúca časť svalového vlákna sa nazýva mikrofybrila, ktorá obsahuje kontraktilné časti, ktoré sa do seba zasúvajú - mikrofylamenty aktín a myozín. Najmenšia jednotka mikrofybrily je sarkomér, ktorý je ohraničený tzv. Z-líniami a na ktoré sa upínajú aktínové filamenty, medzi ktorými v strede sarkoméru sa nachádzajú myozínové filamenty, ktoré sa svojími koncami zasúvajú medzi aktínové filamenty. Pri kontrakcii sa sval skracuje, myozínové filamenty sa zasúvajú medzi aktínové filamenty. Tento pohyb funguje tak, že myozínové hlavičky sa pripoja k aktínovým vláknam a ťahajú ich do stredu sarkoméry. Jeden takýto pohyb však skráti sarkoméru len približne o 1 %. Počas maximálnej svalovej kontrakcie sa tento proces opakuje približne 50-krát. Kostrové svaly sa teda môžu teoreticky skrátiť o 50%.
Energia pre svalovú kontrakciu
Zdroj energie pre túto prácu predstavujú ADP (adenozíntrifosfát), ktorý sa tvorí pri spaľovaní tukov alebo cukrov a vápnik, ktorého zásoby sa nachádzajú v uvoľnenom stave svalstva v tzv. sarkoplazmatickom retikule. Vápnik je nevyhnutný pre spájanie myozínových hlavičiek k aktínovým vláknam, pomocou ATP sa zas tieto spojenia uvoľňujú.
Svalové vretienka
Vo svaloch sa nachádzajú svalové vretienka, ktoré slúžia ako snímače napätia svalu. Prebiehajú paralelne k svalovým vláknam, sú kratšie a skladajú sa z 3-6 svalových vlákien, v ktorých strede sa ale nenachádzajú žiadne kontraktilné elementy a nemôžu sa preto naťahovať. Pri natiahnutí svalu nemôže teda stred svalového vretienka tento pohyb nasledovať a reaguje hlásením natiahnutia CNS, ktorá reaguje ochrannou reakciou: skrátením svalstva, aby nedošlo k jeho pretiahnutiu.
Druhy športových zranení
- Svalový kŕč: Pravdepodobne vzniká ako následok chemickej nerovnováhy v svalstve. Nedostatok horčíka vedie k zníženej produkcii ATP, ktorý sa považuje za "uvoľňovač" väzieb myozínových hlavičiek na aktín. Ku kŕčom prispieva aj nedostatok draslíka a vitamínov skupiny B. Terapia: Elektrolytická rovnováha a uvoľňovanie svalstva teplom, alebo ľahkou povrchovou masážou.
- Svalová horúčka: Vzniká vtedy, keď dôjde k strate vnútrosvalovej alebo medzisvalovej koordinácie v dôsledku pohybov, na ktoré nie sme zvyknutý, alebo pri svalovej únave. Terapia: Teplé kúpele, ľahké masáže, ľahká svalová záťaž. Prevencia: Pravidelný tréning a výklus po tréningu.
- Pomliaždeniny: Vznikajú pôsobením vonkajšej sily. Terapia: Chladenie, polohovanie do vyššej polohy, kľud, kompresná bandáž.
- Natrhnutie svalu: Typická je náhle vystreľujúca bolesť. Terapia: Chladenie, kompresný obväz, polohovanie do výšky, tréningová pauza.
Svalový spazmus
Svalový spazmus je nefyziologický stav, kedy dochádza k nadmernému či dlhodobému sťahu kostrovej alebo hladkej svaloviny. Spazmus je bolestivá, nekontrolovateľná kontrakcia svalov. Spasticita sa vyskytuje u pacientov s poškodením centrálneho nervového systému. Autoimunitné ochorenia môžu spôsobovať poruchy svalovej kontrakcie. Na postihnuté miesto môžete použiť teplé obklady. Studená sprcha znižuje teplotu v postihnutej oblasti, čím dochádza k dočasnému znecitliveniu postihnutej oblasti. Pravidelné cvičenie a strečing udržujú elasticitu svalov. Chronické svalové kŕče môžu znamenať základný zdravotný stav.
Svaly hlavy a krku
Žuvacie svaly pohybujú sánkou a priťahujú ju k lebke pri žuvaní. Mimické svaly sa pripájajú na kožu hlavy a tváre a dodávajú tvári výraz. Svaly krku sa podieľajú pri odťahovaní sánky, pohyboch jazyka a hlavy.
Svaly chrbta a hrudníka
Svaly chrbta sú uložené pozdĺž chrbtice a pripájajú sa na ňu. Svaly hrudníka spájajú hornú končatinu s hrudníkom a tvoria svaly steny hrudníku. Medzi hrudnou a brušnou dutinou sa nachádza bránica.
Svaly brucha
Brušné svaly tvoria stenu brušnej dutiny a vytvárajú brušný lis.
Svaly hornej končatiny
Svaly hornej končatiny tvoria svaly pletenca, ramena, predlaktia a ruky.
Svaly dolnej končatiny
Svaly dolnej končatiny umožňujú chôdzu a tvoria ich bedrové svaly, stehnové svaly, svaly predkolenia a svaly nohy.
Hladké a srdcové svalstvo
Hladké svalstvo je ovládané autonómnymi nervami a hormónmi a spôsobuje zužovanie ciev, pohyby žalúdka a čriev a ďalšie funkcie. Stavba srdcového svalu je podobná kostrovému svalu, ale vlákna sú usporiadané priečne.
Molekulové základy svalovej kontrakcie
Svalová bunka obsahuje myofibrily, ktoré sa skladajú z aktínu a myozínu. Podnetom pre svalovú kontrakciu je nervový vzruch. Na tento impulz sa to SR vyplavia Ca2+ ióny, ktoré sa naviažu na troponín. Táto väzba spôsobí zmenu polohy tropomyozínu a to tým, že sa posunie tropomyozín a tým sa odkryjú väzbové miesta na aktíne. Na odkryté väzbové miesta sa naviažu myozínové hlavice k hydrolýze ATP (ADP + energia). Uvoľnená energia sa využije na vsunutie aktínových vlákien na myozínové. Po skončení kontrakcie sa ATP obnoví, ióny Ca2+ sa vrátia späť do SR, uvoľní sa spojenie medzi aktínom a myozínom a sval ochabne.
Svalové tkanivo a typy vlákien
Svalové tkanivo tvoria dva základné typy vlákien: červené (typ I) a biele (typ II). Pomalé vlákna (červené) sa uplatňujú pri dlhodobejšej svalovej práci nižšej až strednej intenzity. Rýchle vlákna (biele) sa uplatňujú pri krátkodobej svalovej práci strednej až vysokej intenzity.
Určovanie pomeru rýchlych a pomalých svalových vlákien
Približnú predstavu o tom, ktoré vlákna v našom tele prevažujú, si môžete zistiť aj sami v posilňovni.
tags: #druhy #svalovej #kontrakcie