Krčenje mišic (2. del)

Kaj spodbudi mišico, da se skrči? Kaj določa, kako močno naj se mišica skrči? Zakaj nekateri tečejo hitreje kot drugi? Zakaj lahko pride do mišičnih krčev in zakaj telo kmalu po smrti otrdi?

V prejšnjem članku iz serije o mišicah smo si ogledali osnove mišičnega krčenja, tokrat pa si bomo ta proces ogledali malenkost podrobneje in hkrati odgovorili na zastavljena vprašanja. Nekateri novi izrazi, ki se pojavljajo v članku, so razloženi na koncu.

Na začetku je vedno ideja

Skeletnim mišicam pravimo tudi hotne mišice, saj njihovo krčenje in s tem gibanje telesa uravnavamo zavestno. To pomeni, da moramo, preden mišico skrčimo oz. izvedemo določen gib, imeti idejo o namenu. Ta ideja nastane v možganski skorji. Možganska skorja je odgovorna tudi za nastanek električnega dražljaja za izvedbo tega giba.

Električni dražljaj

Če želimo, da se mišica skrči, jo moramo nujno stimulirati z električnimi dražljaji. Ti so lahko notranji (nastajajo v telesu) ali zunanji (npr. terapevtska električna stimulacija mišic). Torej, če ste se kdaj vprašali, kaj je tisto, kar dejansko sproži mišično krčenje: to je električni dražljaj, pravimo mu akcijski potencial, ki od mesta nastanka potuje po živčnem sistemu do mišic.

Akcija – reakcija

1. Akcijski potencial potuje po živčnem vlaknu do mišične celice. Na koncu živčnega vlakna, v živčnem končiču, akcijski potencial povzroči sproščanje kemičnih prenašalcev – nevrotransmiterjev – v režo med živčnim končičem in mišično celico. Ta reža se imenuje sinapsa.

2. Nevrotransmiterji, ki jih je sprostila živčna celica, sprožijo akcijski potencial v mišični celici. Ta zelo hitro potuje po mišični celici in po posebnih strukturah – T-tubulih – v njeno notranjost.

3. Akcijski potencial v mišični celici odpre skladišče kalcija (stranske vrečke sarkoplazmatskega retikuluma). Kalcij se sprosti v znotrajcelično tekočino, kjer so tudi glavni elementi za mišično krčenje – filamenti aktina in miozina.

4. Kalcij se veže na posebno strukturo na aktinu – troponin, kar odmakne tropomiozin z vezavnih mest za miozinske glavice. Na kratko: kalcij pripravi aktin za vezavo z miozinskimi glavicami.

5. Miozin se poveže z aktinom (prečni mostički), miozinska glavica se s pomočjo energije, sproščene iz energijsko bogatih molekul ATP, upogne in potegne aktin vzdolž miozina (mišica se krči).

6. Ko akcijski potencial mine, se skladišča kalcija zaprejo, posebne črpalke pa črpajo kalcij iz znotrajcelične tekočine nazaj v skladišče. Pri tem ima pomembno vlogo magnezij, saj spodbuja črpanje kalcija. Črpalke za svoje delovanje potrebujejo energijo, ki jo dobijo iz ATPja.

7. Medtem se loči tudi kalcij, ki je vezan na troponin na aktinu, miozin se loči od aktina in vezavno mesto za miozin se zopet zakrije (zakrije ga tropomiozin). Mišica se sprosti.

Mišična kontrakcija

Hitre in počasne, vzdržljive in nevzdržljive mišice

Zakaj nekateri npr. tečejo (šprintajo) hitreje kot drugi (če vzamemo skupino enako starih, težkih itd.)? Eden glavnih razlogov se skriva v mišicah: nekateri imajo prirojeno hitrejše mišice, drugi počasnejše.

Mišice so sestavljene iz mišičnih celic – vlaken, ta pa glede na hitrost krčenja razdelimo na hitra (IIa, IIb) in počasna (I). Razlike v hitrosti krčenja se pojavljajo predvsem zaradi razlik v hitrosti pridobivanja energije iz ATPja ter sproščanju in ponovnem zbiranju kalcija znotraj mišičnih celic.

Glede na to, po kateri poti dobijo vlakna ATP za krčenje, pa delimo vlakna na rdeča (rdeča so zaradi vsebnosti mioglobina in večjega števila kapilar), ki dobijo ATP predvsem pri oksidativnih procesih (to so procesi, ki potekajo ob prisotnosti kisika) in so zato zelo vzdržljiva, ter bela, ki dobijo ATP predvsem pri glikolitičnih procesih (procesi brez prisotnosti kisika) in so zato nevzdržljiva. Rdeča vlakna so glede na hitrost krčenja počasna, bela pa hitra.

Z združitvijo obeh delitev tako dobimo še tretjo, ki vlakna deli na HG (hitra glikolitična) vlakna, ki ustrezajo IIb vlaknom, HOG (hitra oksidativna glikolitična) vlakna, ki ustrezajo IIa vlaknom, in PO (počasna oksidativna) vlakna, ki ustrezajo I vlaknom.

Različne mišice vsebujejo različno število hitrih in počasnih mišičnih vlaken, zato lahko tudi mišice razdelimo na hitre in počasne. Hitrejše mišice imajo več hitrih, počasnejše pa več počasnih vlaken.

Mišice pa se po sestavi razlikujejo tudi od človeka do človeka, zaradi česar so nekateri ljudje hitrejši in drugi vzdržljivejši. S primernim treningom se da na te značilnosti in s tem na telesne sposobnosti vplivati, vendar bo nekdo s prirojenimi zelo hitrimi mišicami verjetno vedno hitrejši, a manj vzdržljiv od nekoga z zelo počasnimi.

Mišični krč

Krč je nehoteno ter zelo močno in boleče skrčenje mišice, ki lahko traja od nekaj sekund pa tudi do 15 in več minut. Trenutno najbolje sprejeta teorija pravi, da je pojav krča posledica prevelike vzdražnosti živcev, ki oživčujejo prizadeto mišico. Preprosto povedano: akcijski potenciali “zalijejo” mišico, ki se zato nima priložnosti sprostiti. Pogosti vzroki za pojav krčev so dehidriranost, nizek nivo kalcija in magnezija v krvi, mišične poškodbe in utrujenost.

Mrtvaška okorelost

Po smrti količina energetsko bogatih molekul ATP v telesu hitro upade, procesi, pri katerih te molekule nastajajo, pa zastanejo. Hkrati se količina kalcija znotraj celic poveča, zaradi česar se med aktinom in miozinom vzpostavijo številni prečni mostički – mišice se skrčijo. Ker ni ATPja, kalcijeve črpalke, ki kalcij črpajo nazaj v skladišča, ne morejo opravljati svojega dela, zaradi česar se mišice več ne morejo sprostiti – nastane t.i. mrtvaška okorelost.

Razlaga izrazov

  • ATP – adenozin trifosfat – visokoenergijska molekula, sestavljena iz adenozina in treh fosfatnih skupin. Pri hidrolizi ATPja se sprošča energija, ki telo potrebuje in porablja za normalno delovanje.
  • T-tubul – vbočenje membrane mišične celice
  • Troponin – beljakovina, ki skupaj z beljakovino tropomiozinom uravnava interakcijo med aktinom in miozinom v procesu mišičnega krčenja
  • Tropomiozin – beljakovina, ki skupaj z troponinom uravnava interakcijo med aktinom in miozinom v procesu mišičnega krčenja. V fazi mirovanja tropomiozin zakriva področja aktina za vezavo z miozinom.