Fizjologia
Ćwiczenia 5 (28. 11. 2014)

Mięśnie cz. 2

1. Czas trwania potencjału czynnościowego w mięśniu szkieletowym wynosi od 5 do 10 ms

2. Czas trwania skurczu w mięśniu szkieletowym trwa od 7,5 do 100 ms.

Depolaryzacja i refrakcja wygasają w czasie powstawania wstępującego ramienia skurczu pojedynczego.

Regulacja siły skurczu mięśnia

Istnieją 3 mechanizmy regulacji skurczu mięśnia

1. Przez zmianę stopnia wstępnego rozciągnięcia

2. Przez zmianę częstotliwości pobudzeni

3. Na drodze rekrutacji jednostek motorycznych

Zależność siły skurczu od wstępnego rozciągnięcia mięśnia:
Mięsień nierozciągnięty kurczy się z małą siłą. W miarę rozciągania mięśnia skurcze stają się coraz silniejsze aż do optymalnego rozciągnięcia, przy którym mięsień kurczy się z maksymalną siłą. Dalsze rozciąganie mięśnia powoduje stopniowe zmniejszanie siły skurczów.
Najkrótsza długość mięśnia rozwijającego max. siłę wynosi około 20% rozciągnięcia mięśnia. Wstępne rozciągnięcie mięśnia zwiększa siłę skurczu.
Mięsień rozkurczony kurczy się słabo.

Zależność siły skurczu od częstotliwości pobudzeń:
Im większa częstotliwość pobudzeni tym większa jest siła skurczu. Częstotliwość bodźca determinuje okres refrakcji mięśnia. Maksymalna siła z jaką mięsień rozwija w czasie tężcowego jest proporcjonalna do częstotliwości pobrudzeń, dzięki sumowaniu skurczów.

Rekrutacja jednostek motorycznych:
Wszystkie jednostki mięśniowe wchodzące w skład tej samej jednostki motorycznej są tego samego typu metabolicznego.
- Mięśnie związane z wykonywaniem bardzo precyzyjnych ruchów – małe jednostki motoryczne (oko, palce)
- duże mięsnie związane z lokomocją – duże jednostki motoryczne, mniejsza precyzja.

Na szybkość skracania się mięśnia ma wpływ ogólna liczba kurczących się jednostek motorycznych. Mechanizmem nerwowym umożliwiającym uzyskanie dużej siły skurczów jest selektywna rekrutacja jednostek motorycznych szybko kurczących się, które w miarę zmęczenia zastępowane są przez jednostki wolnokurczące. Mięsień kurczy się z max siłą gdy rekrutowane są wszystkie jego jednostki motoryczne.

Siła mięśnia
Siła maksymalna mięśnia zależy również od przekroju fizjologicznego mięśnia, czyli od ilości włókien mięśniowych i ich grubości.
Wyróżniamy siłę względną i bezwzględną.
- bezwzględna – siła skurczu wyrażona w gramach lb kilogramach, które mięsień może udźwignąć
- względna – iloraz wartości siły bezwzględnej i przekroju poprzecznego mięśnia wyrażony w cm².
Maksymalna siła mięśni kończyn górnych i dolnych u człowieka wynosi ok. 40 N/cm².

Zależność szybkości skurczu od obciążenia
Szybko skracający się mięsień rozwija mniejsza siłę. Szybkość skracania się mięśnia jest odwrotnie proporcjonalna do obciążenia.
- mięsień kurczy się szybciej im mniej jest obciążony.

Źródła energii do skurczu
ATP bezpośrednie źródło energii. ATP składa się z reszty azotowej – adeniny, 3 reszt kwasu fosforowego. Posiada dwa wiązania wysokoenergetyczne.
ATP = adenina + ryboza + P ~ P ~ P
ATP jest resyntetyzowane w nast. drogach:

1. Z fosfokeratyny

2. Z glikolizy beztlenowej – powstają 4 cząst., z których są 2 zużywane i ostatecznie powstają 2.

3. Glikoliza tlenowa, zachodząca w mitochondriach i zachodzą tam oksydatywne fosforylacje i powstaje 38 cząsteczek ATP

4. Reakcja katalizowana przez kinazę adenylanową – z dwóch cząsteczek ADP powstaje ATP i AMP

Zmęczenie mięśnia

Przyczyny zmęczenia mięśnia:
- wyczerpanie materiałów energetycznych
- wyczerpanie neurotansmitera – acetylocholiny
- nagromadzenie kwasu mlekowego – zmniejszenie pH.
- zmniejszona dostawa tlenu

Cechy mięśnia zmęczonego:
- wydłużony czas utajonego pobudzenia
- zmniejszona siła skurczu
- wydłużony czas rozkurczu
- zmniejszona pobudliwość i przewodnictwo
- zmniejszenie wytwarzania ciepła
- jest bardziej sprężysty.
- zmniejszona szybkość i max siła rozkurczu.

Podział komórek mięśniowych ze wzgl. na odporność na zmęczenie oraz właściwości morfologiczne i czynnościowe

Dwa typy włókien mięśniowych:

1. Włókna wolno kurczące ST – powolne (czerwone) o metabolizmie czerwonym
   - posiadają gęstą sieć naczyń włosowatych i dużą ilość mioglobiny co zapewnia dostawę tlenu.
   - Skurcze pojedyncze cechują się powolnym narastaniem siły.
   - Skurcze tężcowe utrzymują się długo bez oznak zmęczenia
   - ATP wytwarzają w toku oksydatywnych fosforylacji.
   - mają dużo mitochondriów
   - to wszystko sprawia że są odporne na zmęczenie

2. Włókna szybkokurczące FT

• FT aksytocytyne (FTa)
  - siła skurczu narasta w nich szybko
  - zawierają mitochondria i mioglobinę ale mniej niż ST
  - aktywność enzymów przemian tlenowych jest 20 – 50% większa niż w FTb
  - męczą się szybciej niż ST ale wolniej niż FTb

• FTb glikolityczne – (białe( o szybkim przewodzeniu
  - zawierają mało mioglobiny i mitochondriów
  - bezpośrednim źródłem ATP są procesy beztlenowe – glikoliza beztlenowa i fosfokreatyna
  - kurczą się najszybciej, skurcz tężcowy utrzymuje się krótko bo męczą się najszybciej

Jednostka motoryczna zawiera jeden typ komórek (albo ST, albo FTa, albo FTb)!!!!!!

Elektromiografia – EMG

1. Polega na badaniu i rejestrowaniu potencjału czynnościowych mięśni w czasie spoczynku i w czasie wysiłku fizycznego.

2. Rejestruje potencjały pojedynczych jednostek motorycznych

3. Pozwala wykryć zaburzenia dotyczące samych mięśni, neuronu ruchowego oraz przewodnictwa nerwowo – mięśniowego.

4. Rodzaje elektromiografii

• globalna – rejestrujące zapisy całościowe mięśnia za pomocą elektrod powierzchniowych

• elementarna lub ilościowa (głęboka) – oparta na ilościowej analizie zapisu potencjałów za pomocą elektrod igłowych wkłutych do badanych mięśni.

Elementy zapisu EMG:

• zapis spoczynkowy (tzw. Cisza elektryczna) stanowi linię izoelektryczną

• zapis wysiłkowy w zależności od mocy wysiłków
  - mały wysiłek – zapis prostych lub pojedynczych wychyleń o częstotliwości 4 – 12 Hz
  - umiarkowany wysiłek – zapis pośredni (ubogi lub bogaty w zależności od liczby rekrutowanych jednostek motorycznych)

- maksymalny wysiłek – zapis interferencyjny (potencjały jednostek nakładają się na siebie)

Prawidłowy od 100 mikroV do 5 mV i czas trwania 3 – 15 ms

Rodzaje ciepła wytwarzanego przez mięsień:
- ciepło początkowe, tj ciepło powstające od momentu pobudzenia do zakończenia aktywacji układów kurczliwych
1. ciepło aktywacji powstaje przez cały czas aktywacji układów kurczliwych
2. ciepło skracania
3. ciepło rozkurczu
- ciepło wypoczynku wydziela się w toku procesów tlenowych resyntezy ATP.