Sestava človeške skeletne mišice

Vsaka mišica je sestavljena iz mišičnih niti. Te so sestavljene iz večih z ovojnico (sakrolema) povezanih mišičnih snopov. Snopi so tanke nitke, vidne s prostim očesom (npr. pri kuhani govedini) in jih sestavljajo posamezna mišična vlakna oziroma mišične celice. Vsaka celica pa je sestavljena iz nekaj osnovnih enot, ki jim pravimo miofibrili ali mišična vlakenca. Vsa motorična vlakenca v eni celici delujo usklajeno, saj ima vsaka celica svoj mišični nevron, preko katerega dobiva električne signale za krčenje. Shematska struktura je predstavljena na shemi1.

Sestava miofibrila oz. mišičnega vlakenca

Posamezni gradnik mišične celice (miofibril) je sestavljen iz enot s po dvema Z - ploščicama, ki sta nekakšna opornika za elemente, ki povzročajo krčenje. Iz Z - ploščic izhajajo aktinski filamenti, ki so med seboj povezani z miozinskimi filamenti. Miozinski elementi izkoriščajo kemijsko energijo vezi v molekuli ATP za to, da vlečejo aktinske elemente drugega k drugemu. To povzroči krajšanje razdalje med Z- ploščicami (seštevek po dolžini vlakenca) in s tem krajšanje mišice (izotonično krčenje) ali povečanje tenzije v mišici (izometrično krčenje) shema3. Shematsko je miofibril predstavljen na shemi2.

Drsenje med miozinskimi in aktinskimi filamenti je možno zaradi premikanja miozinskih glav po troponinu, ki je del aktinskih filamentov. Kot že rečeno je to posledica vezave ATP na miozinsko glavo, ki povzroči prostorsko konformacijo (zamik glave za 45°) in disociacijo ATP -> ADP (poraba kemijske energije). Shematski prikaz miozinske molekule je na shemi4.

Kako pride do mišičnega krčenja

Možgani posredujejo preko živčnega vlakna mišici električni signal. Depolarizacijski val se prenese na mišično celico preko t.i. motorične ploščice, ki poskrbi, da se depolarizacija razširi po celotni celici - tj. po celotni dolžini celice posamezne mišice (Musculus Sartorius do 50 cm shema5). Ko se depolarizira membrana mišične celice, to povzroči hitro sproščanje Ca²⁺ iz posebnih skladiščnih prostorov v celici. Nenadno povečanje koncentracije [Ca²⁺] v celici povzroči verigo kemijskih procesov, katrih učinek je premikanje miozinskih glav po aktinskih filamentih -> krajšanje razdalje med Z - ploščicami in seštevek le-teh pomeni skrčenje ali napetost mišice. To stanje traja, dokler se membrana spet ne depolarizira in posledično pade koncentracija [Ca²⁺] v celici, kar povzroči, da se miozinske glave s pomočjo ATP-ja spet sprostijo in omogočijo fleksibilnost mišice. Če telo hoče, da se mišica še enkrat skrči, mora poslati še en depolarizacijski val in vsa zgodba se ponovi. Tako torej s pomočjo zaporednih krčenj telo doseže učinek trde mišice, ki pa je pravzaprav hitro trzanje in seštevanje posameznih mišičnih celic. Frekvenca trzljajev posameznih celic je odvisna od frekvence signalov, ki prihajajo iz možganov, in od fizikalne in kemijske omejitve celotnega procesa. Na shemi6 je prikazano časovno zaporedje dogodkov. Ko pride signal po živčnem vlaknu na motorično ploščico, sproži akcijski potencial (AP) na mišični celici, sledi dvig koncentracije [Ca²⁺] -> krčenje ->padanje koncentracije [Ca²⁺]. Šele ko pade [Ca²⁺] na normalno vrednost, lahko mišična celica spet izvede ponovno krčenje. Iz sheme6 je razvidno, da [Ca²⁺] pade na normalno vrednost po približno 40 ms. Torej bi do ponovnega krčenja lahko prišlo vsakih 40 ms, kar nam da frekvenco krčenja:

Do te frekvence pridemo le, če je mišica celica maksimalno obremenjena. Pravzaprav posameznih krčenj ene mišične celice telo skoraj nikoli ne potrebuje. Mišične celice delujejo po principu "vse ali nič", celica je torej sproščena ali pa napeta (maksimalna moč - trzanje s 25 Hz). Fazi maksimalne moči pravimo tetanična faza. Na shemi7 je prikazan nastanek tetanične faze. Tudi iz tega grafa je razvidna frekvenca okoli 25 Hz , vendar le v tetanični fazi. Različne amplitude moči na celotni mišici telo doseže tako, da potrebi primerno vzbudi le določeno število mišičnih celic. Iz tega sledi, da pri večji obremenitvi trza večje število mišičnih celic in je z obremenitvijo povezana tudi amplituda trzljajev (seštevek posameznih trzanj celic).

Zanimivosti

Če v telesu ni dovolj energijsko bogatih molekul ATP, pride do otrdelosti mišic, ker ni energije za sprostitev miozinskih glav od aktinskih filamentov. Primer mrtvaške otrdelosti (Rigoris Mortis).

Pri kontrakciji se mišice skrčijo skoraj za polovico in so sposobne pri tem potegniti na 1 cm² prečnega preseka okoli 10 kg. Skeletnega mišičja je okoli 40 % telesne teže, pri atletih pa 50 % in več. V človeškem telesu je vseh skeletnih mišic 329.

Celice srčne mišice imajo akcijski potencial dolg okoli 250 ms. Zato lahko pride do ponovnega krčenja šele čez 300 ms, kar nam da maksimalno frekvenco srca okoli 200 udarcev / minuto. Iz fiziološkega vidika je podaljšan AP pomemben zaradi tega, da ne pride do prezgodnjega ponovnega krčenja, ko se srce šele polni s krvjo. Maksimalno število udarcev, ki ga zmore človeško srce, je pogojeno tudi z elastičnostjo hrustančnega skeleta srca, ki se z leti manjša . Če želite vedeti, kako hitro vam lahko utripa srce, uporabite spodnjo formulo:

Znanstveniki so v delu oceana, kjer živijo morski psi, predvajali zvok s frekvenco 25 Hz (mišični šumi). V dveh minutah se je okoli zvočnika, ki je oddajal zvok, zbralo 20 morskih psov. Zvoki nizkih frekvenc opozorijo morskega psa na prisotnost plena.

Pripravil: Boštjan Zagožen