Fyziologie a biochemie svalového stahu K. Barták Ústav tělovýchovného lékařství LF a FN, Hradec Králové

Základní pojmy Reakce: všechny funkční a morfologické změny, vzniklé v organizmu při jednorázovém zatížení. Adaptace: všechny funkční a morfologické změny, vzniklé v organizmu při opakovaném zatížení. Tělesná zdatnost: schopnost optimálně reagovat na zevní i vnitřní podněty. Tělesná výkonnost: schopnost podat výkon.

Obecné schéma cirkulační a metabolické reakce na svalovou zátěž. Takto funguje v organizmu obecně - homeostáza, člověk není stroj (nekryje se začátek a konec práce a reakce organizmu), anticipační reakce (předstartovní stavy), katabolická a anabolická fáze (splácení kyslíkovéhjo dluhu), superkompenzace (využití pro dozování tréninku – ranní klidová TF), probereme postupně reakce a adaptace jednotlivých systémů. Čárkovaně je naznačen průběh křivky, jestliže člověk nastávající zátěž očekává. Cirkulační reakce tu nastává dříve, než zátěž začne (anticipační r.). Fáze: K - fáze činnostní (katabolická), A - fáze zotavovací (anabolická), S - superkompenzační fáze metabolické reakce. 88

Příčné průřezy svalem: Pohled: a) makroskopický b) mikroskopický c) elektronmikroskopický Makroskopický pohled – vidíme svalové snopečky, vazivo, větší cévy, Mikroskopický pohled – vidíme jednotlivá svalová vlákna, vazivovou trámčinu, až kapiláry, Elektronmikroskopický pohled – vidíme myofibrily – aktinové a myozinové 53

Příčné žíhání (střídání aktinových a myozinových myofibril) v polarizovaném světle mikroskopu). 52

Schéma sarkomery – základní funkčně morfologické jednotky svalu. Aktin – izotropní v polarizovaném světle - vlastní pohyb, myozin – anizotropní – působí jako ATPáza, doporučuji zopakovat fyziologii a biochemii svalového stahu Schéma sarkomery – základní funkčně morfologické jednotky svalu. 55

Schéma pohybu myofibril v jedné sarkomeře v klidu, v nataženém a kontrahovaném stavu. Sval natažený (dilatovaný) Sval v klidovém stavu Pohyb aktinu, myozin zůstává na místě. Sval stažený (kontrahovaný) 185

Schéma izotonické a izometrické kontrakce svalu. Auxotonní stah – každá kontrakce začíná jako izometrická, po překonání odporu pokračuje jako stah izotonický. Schéma izotonické a izometrické kontrakce svalu. 61

Svalová ploténka Hybná jednotka jako nervosvalová synapse. jako soubor svalových vláken, inervovaných z jedné motorické buňky (z předních rohů míšních nebo hlavových nervů). Jedna motorická buňka inervuje jednotky svalových vláken (mimické svaly obličeje, pohyb je proto velmi přesný), nebo stovky svalových vláken (sedací svaly, pohyb je velmi hrubý). Význam acetylcholinu. Kurarové látky. 71

Sarkoplasmatické retikulum a T systém jako systém kanálků, obepínající jednotlivá svalová vlákna – mají vztah k rychlému šíření vzruchu v celém svalu. Význam uvolňování vápníku pro rychlý přenos vzruchu 60

Akční potenciál jako jeden z projevů šíření vzruchu (mV a msec). Teplo, jako další z projevů vzruchu se uvolňuje řádově v desítkách msec, elektromyografie. 63 Akční potenciál jako jeden z projevů šíření vzruchu (mV a msec).

Časové vztahy vzruchů na výslednou odpověď pohybu svalu, pohyby jsou tetaniformní, časová a místní desynchronizace vzruchů na jednotlivé nervosvalové ploténky, proto je výsledný pohyb svalu plastický. Vztah akčního potenciálu (elektrický projev vzruchu) a mechanické odpovědi svalu (myografická křivka). Sumace, superpozice, vlnitý a hladký tetanus. 64

Teorie únavy Tetanické dráždění svalu – vzniklá únava se projevuje nejdříve v tom, že se sval nemůže úplně relaxovat, později se nemůže také stahovat. 76

Vysvětlit co je anaerobní a co aerobní Vysvětlit co je anaerobní a co aerobní. Vše nakonec jako ATP – vznik z jídla mandlí, nebo jiných živin. Propojení anaerobního a aerobního způsobu získávání energie pro svalový stah. Jediným zdrojem energie pro svalový stah je makroergní fosfát z ATP. 65

Pohotová energie v ATP a CF, velmi málo jen na sekundy práce, glykogen 1g 4,1 kcal (asi 300g v játrech a ve svalech), tuk 9,3 kcal (různé množství - % tuku – kaliperace). Celkové množství energie obsaženého v ATP, kreatin fosfátu, glykogenu a tuku u člověka vážícího 75 kg – má asi 20 kg svalů. Důležitý je poslední sloupec! 66

Běh na 400 m obtížnost, setrvalé stavy jsou hrazeny vždy z tuků a aerobně. Běh na 100 m bez zvýšení laktátu. Schéma energetických zdrojů v začátcích svalové práce. V prvních sekundách se štěpí zásoby ATP, pak CP, současně se rozvíjí anaerobní glykolytická fosforylace vrcholící okolo 40. sekundy. Oxidační fosforylace, závislá na dodávce kyslíku, stoupá v prvních minutách pomaleji. Okolo 1 minuty se energie hradí asi půl na půl aerobně a anaerobně. 205

Mrtvý bod a druhý dech Soubor nepříjemných subjektivních příznaků (dechová tíseň, bolest nohou, píchání v pravém podžebří apod.). Vzniká hlavně u netrénovaných jedinců v okamžiku, kdy u nich asi po 40s namáhavé práce dojde k vyčerpání anaerobních zdrojů energie a aerobní zdroje ještě (nebo vůbec) nestačí potřebnou energii poskytnout. Sportující musí snížit výkon. Po vyrovnání energetické potřeby a možností sportovce dojde k pocitu tzv. „druhého dechu“. Nepříjemné pocity vymizí a práce je konána již nadále v setrvalém stavu, tedy aerobně.

V mitochondriích vzniká energie Obrázek z elektronového mikroskopu – mitochondrie a v její blízkosti jsou hrudky glykogenu. 68

Kyselina mléčná (laktát) jako ukazatel velikosti anaerobního metabolismu. Klidová hodnota 1-1,5 mmol/l – krát 9 mg% (glukosa 180 – kyselina mléčná 90), při maximální práci až 10-15 mmol/l. Mizení laktátu – Corriho cyklus, využívá také srdeční sval a lehce pracující svaly – vyklusávání. Corriho cyklus kyseliny mléčné. Přeměna laktátu v játrech znovu na glukózu. 67

Typy svalových vláken a jejich změna tréninkem Podle aktivity myozinové ATPázy vlákna dělíme: I. (S) - pomalá, červená, oxidativní, zajišťují práci v trvání nad 3 minuty malou a střední intenzitou – „vytrvalci“. II a. (FO) – rychlá, bleděčervená, oxidativní, trvání od 20 s do 3 min maximální intenzitou – „mílaři“. II b. (FA) – rychlá, bledá, anaerobní, trvání do 20 sekund – „sprinteři“. Člověk má zastoupeny v každém svalu všechny druhy svalových vláken. Jejich poměr je dán hlavně geneticky. Špičkoví sportovci mají 60-90% vláken určitého typu. Vlákna IIb. se mohou tréninkem změnit na IIa, ne opačně. Špičkový sprinter (ale i vytrvalec) se tedy musí narodit!