AVSNITT 4. Muskelfysiologi

Transkript

1 AVSNITT 4 Muskelfysiologi

2 TYPER AV MUSKLER Musklernas roll är huvudsakligen, som du kanske kan gissa, att skapa rörelse. Utan muskler hade vårt skelett inte kunnat röra på sig. detta är dock en sanning med modifikation, eftersom det finns tre olika typer av muskler: 1. Skelettmuskulatur: muskler som är kopplade till skelettet genom senoroch får det att röra på sig. Vi kan själva styra över detta muskler. Skelettmuskulatur 2. Glatt muskulatur: muskler som kan vidga och konstrigera framförallt finns luftstrupen, matstrupen och blodkärl. Dessa styr sig själva med hjälp av det så kallade autonoma nervsystemet. 3. Hjärtmuskulatur: en speciell muskeltyp som bara finns i hjärtat. Av dessa är det skelettmuskulatur som som vi ska fokusera på. Bilden nedan visar hur skelettmuskler generellt är uppbyggda SKELETTMUSKEL I detta fall biceps. Förkortas ( kontraherar ) och drar därmed i ben för att skapa rörelse. Sena SENA Muskelfäste till ben som bildas som fortsättning av muskel. SKELETT I detta fall radius.

3 BINDVÄV Grundsubstans Elastiska fibrer Kollagen Du har tidigare lärt dig om kroppens oliak ledtyper och hur ligament håller ihop dessa. Du har även fått lära dig att synnovialleder består av ledkapslar. Du har nu även fått lära dig om senor som kopplar muskler till ben. Alla strukturer ovan är exempel på vävnader som håller ihop kroppen. De består till stora delar av bindväv. Bindväv är sörjan som håller ihop kroppen. Bindväv finns i ligament, senor och ledkapslar, men även mellan dina organ. Det finns många oliak typer av bindväv, men grundprincipen är att bindväv består av en grundsubstans och förstäkande fibrer. Det finns många olika typer av grundsubstanser och fibrer, varför det finns många oliak typer av bindväv. Elastiska fibrer kan exembelvis ge bindväven stretch, med kollagenfibrer ger bindväven styrka. Fibrernas ritkning påverkar också vilken typ av belastning bindväven tål. Senor har exempelvis fibrrer i en och samma riktning för att stärka senorna i samma riktning som muskeln drar it, medan bindväv i ledkapslar har fibrer i olika riktningar för att stärka bindväven i alla tänkbara riktningar som leden kan belastas i. Bindväv är inte dött material och kan läka och byggas om vid skada, varför det även finns celler i grundsubstansen. Stram regelbunden bindväv Stram oregelbunden bindväv

4 MUSKELSTRUKTUR Vi kan titta ännu närmare på själva musklernas struktur. Fascia Fascikel Muskelfiber Bilden visar att muskeln är omsluten av en hinna som kallas för fascia. Varje muskel omges av en fascia, som minskar friktionen mellan muskler och även hjälper muskeln arbeta. Vissa anser att en spänd fascia är orsaken bakom många smärtor, men det vetenskapliga underlaget för detta är begränsat. Du ser även att muskeln i består av små buntar som kallas för fasciklar. Mellan fasciklar löper kärl som förser muskeln med blod och därmed närning, och syre. Varje fascikel består i sin tur av små trådar som kallas för muskelfibrer. Muskelfibrer är resultatet av att flera celler har kopplats tillsammans och är väldigt långa. Muskelfibrer kan således anses vara musklens celler. Fibrerna använder energi för att bli kortare. Hela muskeln blir då kortare och drar i benet genom senan. Detta är grundprincipen för hur skelettmuskler skapar rörelse. Men hur fungerar muskelfibrer? Nästa sida kommer titta ännu närmare på muskelfibrernas struktur!

5 HUR MUSKLER KONTRAHERAR Myofibriller Sarkomer Bilden visar att varje muskelfiber innehåller cyklinderformade strukturer som kallas för myofibriller. Det är myofibrillerna som drar ihop muskelfibrerna så att de blir kortare. De åstadkommer detta med hjälp av proteinerna aktin och myosin. Dessa proteiner bildar överlappande trådar i små enheter som kallas sarkomerer. I varje sarkomer finns det myosin i mitten och aktintrådar på utsidan. När muskeln börjar arbeta händer följande i samtliga myofibriller: 1. Mysoin använder energi för att dra ihop aktintrådarna i varje sarkomer. 2. På så sätt förkortas varje sarkomer. 3. Eftersom myofibrillen består av sarkomerer på rad, förkortas hela myofibrillen Aktin / Myosin 4. Eftersom samtliga myofibriller förkortas, förkortas hela muskelfibern. 5. Eftersom muskeln består av muskelfibrer, förkortas hela muskeln skapar rörelse! När skelettmuskuler arbetar kallas det för en kontraktion. Kontraktion Om du är intresserad, visar denna video hur detta sker. När man bygger muskler så bildas fler myofibiller, dvs antelet sarkometer av aktin och myosin ökar i varje muskelfiber! Eftersom aktin och myosin är proteiner så är det viktigt att kroppen har tillgång till protein för att vi ska kunna bygga muskler. Det är därför ett ökat proteinintag hjälper en att bygga mer muskler.

6 TYPER AV MUSKELFIBRER Typ 1 Fibrer Du har nu en grundläggande förståelse för hur muskler är uppbyggda. Muskelfibrer med massor av myofibriller (sarkomerer av aktin och myosin) kontraherar och drar i våra ben för att skapa rörelse. Men visste du att alla muskelfibrer inte är skapta lika? Kroppen har tre olika typer av fibrer som är anpassade till olika situationer! Bilden nedan sammanfattar de olika fibertyperna. Typ 2A Fibrer Typ 2X Fibrer Man brukar prata om snabba (fast twitch) och långsamma (slow twitch) muskelfibrer. Långsamma fibrer är typ 1, och är anpassade till uhållig aktivitet, och är svåra at trötta ut. Snabba muskelfibrer är anpassade till att skapa mycket kraft vid behov. Olika muskler har olika andel av varje muskelfiber. Vadmusklerna och eller ländryggsmusklerna är exmepel på muskler med många typ 1 fibrer eftersom de är aktiva hela dagen och behöver dessa. Det finns också en stor variation mellan människor och man har exempelvis sett att de som lyckas bäst i marathonlopp har större andel typ 1 fibrer medan de som lyckas bäst i strkelyft har större andel typ 2X fibrer. För att muskler ska växa måste dessa muskelfibrer aktiveras. Endast aktiverade muskelfibrer växer. Typ 1 fibrer är generellt sätt de första som aktiveras och är enkla aktivera. För att aktivera typ II fibrer måste man göra ett av följande: 1. Lyfta tungt: >85% av ens maximala vikt brukar behövas. 2. Lyfta explosivt: Dvs med maximal hastighet. 3. Lyfta till man inte orkar mer: Detta tröttar ut typ 1 fibrer och tvingar kroppen till att använda typ 2 fibrer för att fortsätta arbeta.

7 TYPER AV MUSKLER Unipennat Muskelfibrer löper på olika sätt i olika muskler beroende på hur de måste kontrahera. Vissa muskler som bicep måste endast kontahera åt ett håll, medan andra som axelmusklerna måste kunna kontahera i flera riktningar. Bilden nedan visar tre exempel på muskeltyper utifrån hur muskelfibrerna löper. Bipennat Multipennat Unipennata muskler har fibrer som löper i en riktning, oftast längs muskelns längd (uni = 1). Bipennata muskler har fibrer som löper i två riktningar (bi = 2). Multipennata muskler har fibrer som löper i flera riktningar (multi = flera). Fördelen med fler fiberriktningar är att muskeln kan utföra rörelser i fler riktningar. Nackdelen blir att färre muskelfibrer kan hjälpa till vid en rörelse i en given riktning, dvs muskeln blir svagare per riktning.

8 HUR VI STYR VÅRA MUSKLER Motorneuron Motorenhet Det är nervsystemet som avgör när muskler kontraheras. Detta sker genom att en nervcell (ett så kallat motorneuron) skickar en signal till muskelfibrerna som i sin tur kontraherar. Detta kan ske viljestyrt med hjälp av hjärnan (som när vi väljer att lyfta en vikt på gymmet), eller automatiskt utan att vi tänker på det (som när vi automatiskt drar bort handen från en för varm yta). Ett motorneuron kan aktiverar flera olika fibrer i en muskel, som i sin tur kontraherar tillsammans. Vissa motorneuron är kopplade till många muskelfibrer och skapar därmed kraftiga men klumpiga kontraktioner (som i ryggens muskler), medan andra motorneuron är kopplade till ett fåtal muskelfibrer för att skapa svagare men mer precisa rörelser (som fingrarnas muskler). Ett neuron med dess kopplade muskelfibrer kallas för en motorenhet. Bilden nedan illustrerar en stor och en liten motorenhet. HJÄRNAN NEURON MOTORENHET MUSKELFIBRER Neural anpassning RYGGMÄRGEN Varje muskel har således ett antal motorenheter som aktiveras när vi ska använda dem. När vi lyfter tunga vikter aktiveras många motorenheter för att sätta muskelfibrer i arbete. En anledning till att vi blir starkare är att nervsystemet lär sig aktivera flera motorenheter när vi ska lyfta tungt. Detta sker framförallt under de första månaderna av träningen, vilket förklarar att nybörjare blir starka smabbt trots att de inte blir större. Kroppen lär sig använda befintliga muskelfibrer mer effektivt (s.k. neural anpassning).

9 TYPER AV KONTRAKTIONER Koncentrisk Excentrisk Isometrisk Tonus Isotonisk Isokinetisk Bara för att en muskel arbetar betyder inte alltid att den lyckas bli kortare och skapa rörelser. Det finns således tre typer av muskelkontraktioner: 1. Koncentrisk kontraktion: Muskeln arbetar och bli kortare. Detta motsvarar i praktiken när man använder en muskel för att lyfta något. Exempel: Lårmusikeln jobbar koncentriskt när du ställer dig upp. 2. Excentrisk kontraktion: Muskeln arbetar och blir längre. Detta innebär i praktiken att man håller emot med en muskel. Exempel: Lårmusikeln jobbar excentriskt när du sätter dig ner. 3. Isometrisk kontraktion: Muskeln arbetar men längden förblir oförändrad. Exempel: Håll armarna rakt ut åt sidorna. Blir du trött i axlarna efter ett tag? Det är för att axlarna jobbar isometriskt. Många muskler jobbar isometriskt utan att vi tänker på det. Ryggens muskler är ett bra exempel. De jobbar isometriskt för att vi ska hålla oss upprätta. Låggradig aktivitet i en muskel kallas för tonus. Utöver kontraktionerna ovan finns det även kontaktioner som sällan ses i praktiken, men som förekommer i forskningssammanhang: 4. Isotonisk kontraktion: Muskeln arbetar med oförändrad spänning genom hela rörelsen. I vanliga fall har en övning olika svårighetsgrader under oliak delar beroende på vilken vinkel man drar vikten från. Att göra en bicepscurl med en 10 kg hantel är exempelvis enkelt början, men svårare halvvägs igenom rörelsen vid ca 90 graders vinkel i armbågen, och blir sedan enklare i sista halvan av rörelsen. För att göra en sådan övning isoton för biceps innebär att viken måste ändras under övningen, varför denna typ av kontraktion sällan utförs på gym. 5. Isokinetisk kontraktion: Muskeln arbetas med oförändrad hastighet genom rörelsen. Bilden nedan visar hur bicepsmuskeln kan jobba koncentriskt eller excentriskt när man lyfter en hantel.

10 KROPPENS HÄVSTÄNGER Hävstångseffekten Första klassens hävstång Har du märkt att det är mycket svårare att stänga en dörr om du trycker nära dörrens gångjärn jämfört med om du trycker vid dörrens handtag? Detta beror på något som heter hävstångseffekten! Dörrens gångjärn kalals för stödet och ju länge bort från denna som du anstränger dig, desto mindre kraft behövs för att skapa rörelse i dörren. Kroppens leder är också stöd för benens rörelser, och muskler skapar kraft genom att dra dra i benen på olika sätt för att skapa rörelse mot motstånd med hjälp av hävstångseffekten. Det finns generellt sätt tre olika typer av hävstänger i kroppen: Första klassens hävstång innebär att stödet ligger mellan motståndet och kraften, som vid en gungbräda! Denna typ av hävstång är relativt sällsynt i kroppen. Se bilden till höger. Andra klassens hävstång Andra klassens hävstång innebär att motståndet ligger mellan stödet och kraften, som vid en skottkärra! Denna typ av hävstång är också relativt sällsynt i kroppen. Se bilden till vänster. Tredje klassens hävstång Tredje klassens hävstång innebär att kraften ligger mellan stödet och motståndet, och är den vanligaste typen av hävstånd i kroppen. Se bilden till höger. Således kan muskler skapa rörelse på olika sätt i kroppen.

11 MUSKELTILLVÄXT Hypertrofi När vi genom träning ställer prestationskrav på kroppen så svarar kroppen genom att rusta sig inför liknande prestationskrav i framtiden. Detta innebär att om vi tränar på ett sätt somdär kroppen har nytta av att använda musklerna, så kommer kroppen att öka mängden muskelmassa när den får tillfälle. Styrketräning är den främsta metoden som kräver muskelmassa av kroppen. Därför blir musklerna större efter styrketräning. Tillväxt av muskelfibrer kallas för hypertropfi. Men hur sker detta? Ni kanske minns att muselfibrerna är fyllda med små proteincylindrar som kallas för myofibriller, som i sin tur var uppbyggda av sarkomerer av proteinerna aktin och myosin. Muskelproteinsyntes MYOFIBRILLER FLER MYOFIBRILLER Muskelproteinnedbytning MUSKELPROTEINSYNTES LÄGRE ÄN MUSKELPROTEINNEDBRYTNING MUSKELFIBER STÖRRE MUSKELFIBER MUSKELPROTEINSYNTES HÖGRE ÄN MUSKELPROTEINNEDBRYTNING När vi ökar vår muskelmassa skapar muskelfibrerna fler sarkomerer för att rusta sig inför framtida krav. På så sätt blir muskelfibrerna större. Eftersom sarkomerer består av proteiner så kan man sägga att vi bygger muskler med proteiner. Denna process kallas för mukselproteinsyntes. Du kommer lära sig mer om protein under näringsläran, men kortfattat kan sägas att protein består avmolekyler som kallas aminosyror. Kroppen använder aminosyror för en massa saker, bland annat att bygga muskler. vissa aminosyror kan kroppen själv tillverka, men de aminosyror som är viktiga för att byss muskler måste vi få i oss genom maten. Eftersom kroppen hela tiden använder proteiner till olika saker så händer det att den bryter ner proteiner i muskelfibrer för att tillgängliggöra aminosyror till andra saker. Denna process kallas för muskelproteinnedbrytning. Det är viktigt att förstå att muskelproteinsyntes och muskelproteinnedbrytning sker samtidigt, om muskelproteinsyntesen är högre än muskelproteinnedbrytningen, så bygger vi muskler!