FIZIOLOGIA MUSCULARA

FIZIOLOGIA MUSCULARA.

Aparatul muscular reprezinta cam o treime din intreaga greutate a corpului omenesc. Muschiul este o masina minunata, capabila de-a transforma energia chimica in energie mecanica prin intermediul contractiei musculare. Aceasta contractie musculara care este forta motrica a miscarii nu este de fapt decat explozia motorului muscular. Ea este ultima veriga a unui lant de functii (inima, S.N., termoreglare, aparat energetic, oxigenare) care intra in actiune cu timpul efortului. Performanta este legata de eficacitatea fiecaruia in parte din aceste functii legate pentru a produce si a perpetua exercitiul muscular. Este rezultatul unui antrenament fizic bine condus.

Toate aceste functii ale organismului uman isi coordoneaza actiunile astfel ca centrala musculara sa poata transforma energia chimica in cele mai bune conditii din produsii de asimilare a alimentelor in energie mecanica. Reactiile de producere a energiei musculare pot fi sintetizate astfel - alimente + oxigen = energie mecanica + caldura + deseuri.

Putem compara contractia musculara cu motoarele cu explozie cu toate functiile indispensabile care ii sunt anexate. Aparatul locomotor uman poate fi asemanat cu motorul cu benzina. Nutrimentele reprezinta combustibilul sub forma de glucide, lipide si proteine rezultate din prelucrarea digestiva a alimentelor.

Oxigenul indispensabil vietii. Daca unele eforturi explozive se pot efectua fara oxigen (anaerobe), toate exercitiile fizice care depasesc cateva zeci de secunde necesita obligatoriu un aparat de oxigen la nivelul celulelor musculare. (proces aerob). Oxigenul din aer este introdus prin plamani, fixat pe globulele rosii ale sangelui si distribuite in tot organismul in zonele de utilizare. Inima si vasele de sange sunt cele care adopta debitul sanguin existentelor efortului.

Energia mecanica - contractia musculara este forta motrica a miscarii. Forta si anduranta (rezistenta) sunt 2 calitati indispensabile pentru eforturi intense si sustinute. Ele se dezvaluie prin antrenament, prin tehnici diferite in functie de performanta asteptata. In toate cazurile antrenamentele dezvolta volumul, vascularizatia si continutul in substante energetice ale muschiului. Acestea sunt marturiile adoptarii musculaturii la efort.

Caldura - ca toate motoarele cu explozie, masina musculara are un randament prost. Numai 25% din energia eliberata se transforma in energie mecanica. 75% apare sub forma de caldura pe care trebuie sa o eliminam inainte de a apare hipertermia si senzatia de oboseala mare. Aceasta caldura este dusa spre piele de catre sange, evaporarea sudorii permitand eliberarea caloriilor in exces. Pierderea hidrica mare prin sudoare se va reface prin bauturi in cursul efortului.

Deseuri - substante de dezasimilare, sunt produsii terminale ai reactiilor energetice. Acesta poate fi acidul lactic in special in eforturile anaerobe. Daca nu este eliminat le timp acidul lactic se acumuleaza si da crampe musculare. CO2 - rezulta din eforturi aerobe deci din reactiile in prezenta oxigenului. CO2 produs in celula musculara este captat de globulele rosii ale sangelui care devin mai inchise la culoare (sange venos) si este eliminat in aer prin plamani.

Procesele energetice in muschi.

In muschi energia se produce pe doua cai:

Anaeroba - fara oxigen, cand aprovizionarea cu oxigen nu satisface cererea mare, ca de exemplu in efortul violent exploziv din sprint.

Aeroba - cand aportul de oxigen satisface cererea, cum se intampla in eforturile de rezistenta de intensitate medie. In ambele cazuri, obiectul final este acelasi de a produce substanta chimica care este suportul de energie al intregului organism A.T.P. Aceasta sinteza se face din glucidele, lipidele si proteinele din alimentatie. Cum rezerva musculara in A.T.P. este practic nula, fabricarea sa pa cale aeroba sau anaeroba trebuie sa fie continua.

Procesele anaerobe - in absenta oxigenului sunt 2 surse de producere de energie musculara.

a.      una rezulta din degradarea fosfogenului cu producere de creatina (C.P.).

b.     a doua rezulta din degradarea glicogenului muscular cu producere de acid lactic.

Fosfogenul (C.P) este o substanta numita starter cu capacitate de a elibera o mare cantitate de energie A.T.P. are putere maxima. C.P. furnizeaza aproape in totalitate anergia necesara unui atlet care alerga suta de metri in 10 secunde, celelalte procese nu au timp sa intervina eficace.

Glicogenul - degradat in absenta oxigenului produce energie (A.T.P.) si produsul de degradare acidul lactic. Pentru producerea acestui proces este nevoie de 15 secunde.

Glicogenul este forma de stocare a glucidelor in muschi si ficat.

Acumularea acidului lactic in muschi este responsabil de oboseala prin diminuarea A.T.P.-ului disponibil si de alterarea contractilitatii fibrelor musculare. Acest proces de degradare al glicogenului in absenta oxigenului asigura pe moment eliberarea unei energii de alerta cand pe parcursul unui efort are loc o cheltuiala energetica crescuta, pasagera si sistemele cardio, pulmonar si vascular nu au nici timp nici posibilitatea de-a face fata unui consum crescut de oxigen.

Procesele anaerobe - sunt cele mai importante sisteme de producere a A.T.P.-ului in prezenta oxigenului toate substantele nutritive sunt folosite pana la degradarea lor completa.

CO2 - este evacuat prin curentul sanguin venos pana la plamani de unde va fi eliminat in aerul inconjurator. Locul pe care il lasa vacant, pe globula rosie care l-a transportat pana la plamani este reluat de oxigen care va fi dus spre tesuturi prin sangele arterial. Este rolul ne-ncetat al plamanilor de a face sa intre oxigen in inspiratie si de a elimina CO2 in expiratie.

Punerea in functiune a acestei cai aerobe este intarziata de inertia sistemului de schimb gazos. El este declansat la inceputul exercitiului dar nu devine eficace decat dupa cateva minute. Odata declansat sistemul aerob, capacitatea energetica aeroba este considerabila.

Durata sa si nivelul sau de eficacitate sunt legate de 3 factori:

intensitatea efortului produs in raport cu efortul maxim posibil (V.O2 max.).

rezervele si utilizarea alimentelor (G.L.P.).

posibilitatea de eliminare a caldurii (termoreglarea).

Recrutarea si randamentul proceselor energetice

Calea energetica anaeroba, pusa in miscare ne intarziat furnizeaza energia de incepere de start a efortului si reprezinta pe de alta parte o rezerva energetica imediat mobilizabila in cazul unui efort brusc violent pe un fond de exercitiu permanent.

Calea energetica aeroba, alimenteaza muschiul pentru eforturile de lunga durata cu conditia sa fie respectate cele 3 conditii amintite mai sus. Sistemul aerob este cel mai important furnizor de energie. Arderea unei unitati de glucoza nu produce decat 3 molecule de A.T.P. fara oxigen si incarca muschiul cu acid lactic. In timp ce calea aeroba furnizeaza 38mol. A.T.P. prin arderea sa complecta intr-un mediu cu oxigen. Pe de alta parte lipidele care NU joaca nici un rol in absenta oxigenului, reprezinta o sursa foarte importanta de energie aeroba.

Protidele - nu intervin decat slab in producerea energiei musculare.

Structura muschilor - se compun dintr-o multitudine de fibre musculare adunate in fascicole acoperite de un tesut de acoperire a carei extremitati constituie tendoanele.

Intre fascicole si suprafata de acoperire circula vase si nervii care vor strapunge fascia si vor hrani ti inerva celulele musculare. Daca examinam fibrele, ele sunt formate din entitati si mai fine fascicole si fibrile. O fibrila taiata longitudinal prezinta benzi clare si intunecate. Astfel am ajuns in intimitatea celulelor musculare. In timpul contractiei aceste 2 zone se intrepatrund mai mult sau mai putin scurtand astfel muschiul. Aceasta alunecare a zonelor clare, pe cele intunecate poate fi comparata cu cel al ansamblului "cilindru piston". In fibra musculara se gasesc organitele (comune si specifice) care sunt suportul energiei chimice potential continute in muschi.

Mitocondriile - sunt saci mici care contin enzimele esentiale pentru utilizarea oxigenului in reactiile energetice aerobe.

Pigmentul (mioglobina) - transporta oxigenul adus de sange in muschi, acest pigment coloreaza muschiul in rosu identic cu hemoglobina care este transportata de oxigenul sanguin.

Se gasesc de asemenea granule biseminate de glicogen care constituie rezervele de glucide ale muschiului.

Muschii lenti si rapizi.

Biopsiile musculare efectuate pe sportivi au permis izolarea a 2 tipuri de fibre musculare:

1. fibre rosii sau lente in contractii lente cu contractii lente adaptate eforturilor de intensitate medie si de durata.

2. fibre albe cu contractie rapida echipate mai bine pentru a asigura eforturi rapide, violente de scurta durata.

Desigur in aceste 2 categorii de fibre vom gasi un material energetic diferit.

Fibrele rosii cu contractie lenta sunt bogate in mioglobina, acest pigment care capteaza oxigenul pe care il duce spre tesuturile musculare active sau bogat vascularizate pentru a permite un aflux de sange si de substante nutritive in timpul efortului. Analiza lor chimica pune in evidenta un intreg arsenal de enzime indispensabile proceselor energetice aerobe. Sunt fibre ce asigura un efort de intensitate sub-maximala de lunga durata.

Fibrele albe cu contractie rapida, echipate pentru un metabolism anaerob cu echipament enzimatic oxidativ si circulator putin dezvoltat, sunt fibre pentru eforturi scurte, violente de intensitate maxima. In fiecare muschi se gasesc aceste 2 categorii de fibre diferite in procentaje diferite dupa nivelul de antrenament.

Utilizarea combustibilului", a energiei musculare variaza de la moment la moment.

Utilizarea energiei in timp comporta 3 faze:

. la inceputul efortului consumul de glicogen este mare si legat esential de arderea in aeroboiza pentru ca sistemul care aduce oxigenul are nevoie de timp pentru a se pune in miscare.

2. in timpul cele de-a doua faze aprovizionarea cu oxigen este egala cu efortul consumat, glicogenul este echilibrat. In timpul acestei perioade acizii grasi sunt folositi pentru producere anergiei dar gradul si nivelul lor de participare depinde de intensitatea efortului.

3. a treia faza incepe cand rezerva de glicogen muscular diminueaza sub un anumit prag. In functie de nivelul exercitiilor, acizii grasi continua sa contribuie la producerea energiei. Pentru a compensa acest deficit glucidic muschiul incepe sa consume glucoza sanguina ceea ce va face sa scada nivelul de zahar sub valorile normale.

In acest moment ficatul contribuie pentru asigurarea efortului prin punerea la dispozitia organismului a rezervei sale de glicogen. Ficatul va incepe sa produca glicogen chiar din protide. In acest caz trebuie sa diminuam intensitatea efortului in asa fel incat acizii grasi sa furnizeze esentialul de energie.

Utilizarea energiei in raport cu perioada unui efort

Perioada unui efort de anduranta se masoara prin cantitatea de oxigen consumata in cantitatea de timp. Perioada efortului se masoara in procentaje de consum maximal de oxigen. Cu cat un exercitiu este mai intens cu atat consumul de oxigen va fi mai ridicat. Cand intensitatea eforului depaseste 90% VO2 max., glicogenul este singurul combustibil ce poate fi utilizat. Lipidele au rol important in exercitiile de intensitate moderata, de lunga durata = 50% VO2 max.

In concluzie este evident ca o importanta rezerva de glicogen muscular va permite o cadenta de lunga durata a efortului. Aceasta rezerva conditioneaza aptitudinile pentru efortul de anduranta. Pentru toate organismele pluricelulare oxigenul este indispensabil vietii. Celula umana este astfel creata incat trebuie aprovizionata constant cu oxigen.