Muskelsystemet
Muskel kommer av latin – musculus – som betyr liten mus og henspiller på utseende til de første musklene man dissekerte som minnet om en mus. Musklene har som oppgave å skape spenning, utvikle kraft og trekke seg sammen. Muskelcellene er med andre ord konstruert slik at de kan trekke seg sammen på kommando fra nerve-/hormonsystemet. Det finnes ulike typer muskelceller, og det som skiller de ulike kategoriene fra hverandre har med utseende, innhold, mengde og type enzymer, påvirkning fra nervesystemet og hvilke målemetoder man har brukt for å kartlegge musklenes egenskaper. For de som har dypere kunnskaper omkring muskel fysiologi, så har de kanskje hørt om rød/hvit muskulatur, type I, Type IIa, Type IIb og kanskje til og med Type IIx. De som er enda mer bevandret innen muskelfysiologien har hørt andre betegnelser som FOG etc. Alle betegnelsene henger sammen med hvilke egenskaper man har undersøkt og på hvilken måte eller ut fra hvilke egenskaper man lagt til grunn når man har prøvd å skille dem. Til nå kjenner man til mellom 15-20 ulike muskelfibertyper som samles i to hovedkategorier. Flere muskelfibere som henger sammen danner et muskelvev. Dette danner det vi kjenner som en muskel. Det finnes 3 hovedgrupper av muskulatur – glatt-, hjerte- og tverrstripet muskulatur. Innen hver av disse kategoriene finner vi nye inndelinger som nevnt over. Glatt muskulatur finner vi rundt tarmer og innvoller. Navnet glatt henspeiler til at muskulaturen ser glatt ut når vi undersøker denne i mikroskop. Den er ikke viljestyrt noe som betyr at den trekker seg sammen uavhengig av viljen. Det vil si at den trekker seg sammen rytmisk og automatisk (refleksivt) som følge av ubevist styring fra hjernen/nervesystemet, hormoner eller andre signalstoffer som kan delta i reguleringen. Dette er praktisk fordi da slipper man å tenke på at tarmene skal jobbe, og sørger for at livsnødvendige funksjoner opprettholdes under søvn. Hjertemuskulatur finnes kun i hjertet og innehar karakteristika fra både glatt- og tverrstripet muskulatur. Hjertemuskulaturen jobber automatisk og er ikke viljestyrt. Du kan med andre ord ikke tvinge hjertet til å slutte å slå, og trenger ikke tenke på å bruke denne muskelen når du sover. Hjertet stivner heller ikke av melkesyre. Regulering av hjertefrekvens eller styres i stor grad av nervøs og hormonell kontroll. Men når vi tar ut et hjerte og studerer dette i mikroskop så ser det tverrstripet ut – altså det er ikke glatt selv om det slår automatisk. Imidlertid er tverrstripingen ordnet noe annerledes enn for tverrstripet muskulatur og den trekker seg sammen på en noe forskjellig måte. Dette blir tatt mer detaljert opp under tema om hjerte og kretsløp. Tverrstripet muskulatur kalles også skjelettmuskulatur. Navnet tverrstripet – kommer fordi muskelen ser tverrstripet ut i mikroskop noe som skyldes to typer proteiner – aktin og myosin – som er regelmessig ordnet i et fast mønster. Man bruker også navnet skjelettmuskulatur siden de fleste av disse musklene, med få unntak, er festet til skjelettet. I forbindelse med styrke-/og utholdenhetstrening er det skjelettmusklene som vil bli omtalt og disse kalles også for viljestyrte som betyr at vi kan bestemme når vi ønsker at de skal trekke seg sammen. Som et par spesialtilfeller kan det nevnes at de mimiske musklene (som lager grimaser) i ansiktet ikke er festet til skjelettet og enkelte mennesker kan trene seg opp til å styre autonom eller glatt muskulatur, slik at bildet er ganske komplisert. Tabell 1. En grov oversikt over hovedgrupper av muskulatur Muskeltype Glatt muskulatur Hjerte muskulatur Tverrstripet muskulatur Utseende Ser glatt ut Ser tverrstripet ut Ser tverrstripet ut Arbeidsmåte Slår automatisk Slår automatisk Styres av viljen Hvor.. Tarmer og innvoller Hjertet Skjelettmuskler Vi har ca 650 skjelettmuskler som er viljestyrt. De fleste er festet til skjelettet med unntak av enkelte ansiktsmuskler, og de fleste opptrer i par – altså på begge sider av kroppen – med unntak av de musklene vi finner midt på kroppen. Musklenes oppbygging og struktur er av stor betydning for hvor mye kraft de klarer å utvikle, hvor stor hurtig de klarer å utvikle kraften og hvordan de påviker bevegelsene våre er veldig forskjellig. Musklenes ytre oppbygging Når vi prater om musklenes ytre oppbygging innebærer dette at en muskel består av mange muskelfibre eller muskelceller. Vi kaller muskelcellene for fibere siden de er lange fra få millimeter til 40 – 50 cm. Hovedoppgaven til en muskel er å trekke seg sammen og prøve å forkorte seg (en kontraksjon). Hvis muskelen klarer å trekke seg sammen så kalles dette konsentrisk (mot sentrum), dersom motstanden er så stor at muskelen beholder samme lengde selv om den trekker seg sammen så kalles dette statisk/ isometrisk og dersom den ytre kraften er større enn det muskelen klarer å utvikle, slik at den dras fra hverandre så kalles dette eksentrisk muskelarbeid. Musklene har altså som oppgave å trekke seg sammen og de er festet til skjelettet via en msukelfascie som kler muskelbuntene og går over i sener. Dette betyr at de kan bevege skjelettet, noe vi utnytter når vi skaper bevegelse eller stabilitet i leddene. Musklene er festet til skjelettet via sener som i utgangspunktet er lite elastiske, men som overfører kraft fra muskel til skjelett. Musklene er veldig elastiske, mens sener og bindevev er mer seige. Muskelfibere samles i grupper på 20 – 40 celler. Rundt buntene ligger det bindevev som holder muskelbunten sammen. Flere slike muskelbunter ligger ved siden av hverandre med enda et lag bindevev rundt, slik at en muskel består av mange muskelbunter med bindevev rundt. Man kan tenke seg at en muskelfiber ser ut som en spagetti og bindevev som en plastfolie. Så samler man 20- 40 spagetti rør og legger en tynn plastfolie rundt. Da vil innholdet i plastfolien være en muskelbunt. Vi kan legge flere slike muskelbunter ved siden av hverandre og til slutt legger vi et endelig lag med plastfolie rundt som holder alt på plass. Spagettien kan trekke seg sammen og overfører dermed kraften til plastfolien som er festet til knoklene. Innimellom her ligger det blodårer og nerver slik at muskelcellene kan få næring og oksygen og sammentrekningen kan styres av nervesystemet. Bindevev er lengre enn muskelen og samles i ei sene som fester seg til knoklene. Musklenes indre oppbygging En muskel kan bestå av ulike typer celler og dette er i stor grad genetisk bestemt samt at det til en viss grad kan påvirkes via trening. De fleste musklene inneholder mer eller mindre blanding av alle typene selv om det finnes enkelte særtrekk. For eksempel har muskel i bryst hos kylling overveiende type II fibre, mens den i de aktive beina har overvekt av utholdende type I fibre, noe som gir seg utslag i at kjøttet i brystet er hvitt mens kyllinglårene er røde. Muskelfibre finnes som Type I, Type IIa og Type IIx. De ulike navnene kommer som følge av egenskaper ved fibrene. Navnet rød kommer fordi noen muskelfibere har masse myoglobin som binder oksygen og som har en rød farge. Navnet hvit skyldes at noen muskelfibere mangler nettopp myoglobin. Langsom og hurtig kommer som følge at noen muskelfibere er eksplosive mens andre er langsomme/utholdende. Dette er egenskaper som er genetisk betinget. I tabell 2 vises kjennetegn på de ulike fibertypene. Type 1 har egenskaper som favoriserer god utholdenhet og aerob energiomsetning. Dette omfatter faktorer som kapillærer, myoglobin, mitokondrier og aerobe enzymer som krever mye oksygen og dermed gir god aerob utholdenhet. I den motsatte enden finnes type IIx med egenskaper som favoriserer anaerob energiomsetning og kraftutvikling. Type IIa er en mellomform som har litt av hver egenskap. Aerob energiomsetning skjer i mitokondriene og da er det en fordel med mange mitokondrier og aerobe enzymer. Tabell 2. Egenskaper ved ulike typer av muskelfibere Egenskap/type Type I Type IIa Type IIx Hastighet langsom hurtig hurtig Kraft lite mye mye Utholdenhet god middels dårlig Kapillærer mange middels lavt Myoglobin Mye middels lite Mitokondrier Mange middels få Energi Fett, karbohydrater, kreatin karbohydrater, kreatin karbohydrater, kreatin Enzymer aerobe aerobe/anaerobe anaerobe Fra innledningen om cellas oppbygging så husker dere at vi finner fellestrekk i alle celler som cellemembran, cytoplasma, mitokondrier, ribosomer og celleskjelett. I muskelceller er det masse mitokondrier (gir energi), litt ulik fordeling av aerobe/anaerobe enzymer alt etter hvilken fibertype vi prater om, og celleskjelettet som består av to typer proteiner – aktin og myosin – som er det som skaper bevegelsen. En muskelfiber kan sammenlignes med en kabel eller spagetti. Dersom du kapper opp denne kabelen så vil du finne at inne i denne kabelen ligger det enda tynnere og mindre tråder – myofibriller (en myofibrill er øverste del på figur 5). En slik myofibrill er som en streng med mørke og lyse områder som ligger etter hverandre. Hver slik enhet kalles for en sarcomer. I prinsippet er en sarcomer bare avstanden mellom aktin og myosin. Hver sarcomer kan forkorte seg litt ved at myosin (lilla nederst på figur 5) tar tak i aktin (rosa på figur 5) og trekker seg innover. Dermed forkortes muskelen litt. Dette er eksempelet med at dere står på linje med armene til siden og trekker litt i hverandre. Jo flere slike sarcomerer dere har, desto lengre og sterkere er muskelen. Vi kan ikke få flere muskelfibere, men vi kan få flere sarcomerer i en muskel, noe som gjør at den vokser i lengde og bredde etter trening. Sarcomerene består av akin og mysoin, som er proteiner, noe av grunnen til at mange velger å spise proteinpulver for å bli store og sterke. 4. Musklenes kontraksjon Kontraksjon vil si det samme som sammentrekning og er når muskelen trekker seg sammen. Det betyr at det er musklene på den ene siden som forkortes slik at leddet bøyes. Som vi etter hvert skal se, så er det nervesignaler som gir muskelen beskjed om at den skal trekke seg sammen. Kort fortalt så blir informasjon fra nerver sendt til muskelen som får myosin til å ta tak i aktin og trekke seg sammen. Hvor mye kraft som utvikles altså hvor mye du tar i avhenger av flere faktorer. Hvis alle aktin og myosin som du har i en muskel tar tak samtidig vil du utvikle mye kraft. Det samme dersom du klarer å aktivere (påvirke) samtlige muskelfibre i en muskelbunt som vi pratet om tidligere. Vi vet at det ligger 20-40 muskelfibere i hver bunt, og det er forskjell på å bruke 10 eller 40 av disse. Dette kalles aktivering. Musklenes utgangslengde – om den er strekt ut eller bøyd – vil også være sentralt. Det er lettere å henge i en bom når armene er bøyd helt opp enn med for eksempel 37 º bøy i albuen. Årsaken til dette er rett og slett at flere aktin og myosin henger sammen når armen er bøyd helt opp, da presses disse inn i hverandre og tar tak. Fra i fjor husker dere HIlls – kurve eller kraft/hastighetskurven (figur 6). Denne kurven sier at dere utvikler mindre kraft når bevegelsen går fort enn når den går langsomt. For når den går langsomt får myosin tid til å feste seg skikkelig til aktin. Dermed ser dere at forkortningshastigheten også er viktig. Dette ser dere når dere sykler og er nødt til å skifte til et tyngre gir. På et lett gir i nedoverbakke vil du ikke få noe kraft framover, og skifter gir slik at musklene jobber langsommere (tråkker seinere, men sykkelen går raskere). Til sist vet dere at rundt muskelen og fibrene ligger det masse bindevev. Dette er seigt og stivt, slik at dette også gir litt motstand. Hvor elastisk en muskel er, vil dermed påvirke hvor mye kraft du klarer å utvikle. Dette omfatter også reflekser som vi skal ta for oss senere.