Oleh Dr. Gianfranco De Angelis
Sangat menyedihkan melihat instruktur dan pelatih pribadi memberikan penjelasan "empiris" tentang berbagai topik: massa otot (hipertrofi), peningkatan kekuatan, resistensi, dll., Tanpa memiliki pengetahuan kasar tentang struktur histologis dan fisiologi otot.
Sedikit yang hanya memiliki pengetahuan anatomi makroskopik yang kurang lebih dalam, seolah-olah cukup untuk mengetahui di mana biseps atau dada, salah paham struktur histologis dan bahkan lebih sedikit biokimia dan fisiologi otot. Saya akan mencoba, sejauh mungkin, untuk membuat perawatan yang singkat dan sederhana dari subjek, dapat diakses juga oleh orang awam ilmu biologi.
Struktur histologis
Jaringan otot berbeda dari jaringan lain (saraf, tulang, ikat), karena karakteristik yang jelas: kontraktilitas, yaitu jaringan otot dapat berkontraksi, atau memperpendek panjangnya. Sebelum melihat bagaimana cara mempersingkat dan mekanisme apa, mari kita bicara tentang strukturnya. Kami memiliki tiga jenis jaringan otot, berbeda secara histologis dan fungsional: jaringan otot lurik kerangka, jaringan otot polos dan jaringan otot jantung. Perbedaan fungsional utama antara yang pertama dan yang kedua adalah bahwa, sementara yang pertama diatur oleh kehendak, dua lainnya tidak tergantung pada kehendak. Yang pertama adalah otot-otot yang membuat tulang bergerak, otot-otot yang kita latih dengan barbel, dumbel dan mesin. Tipe kedua diberikan oleh otot-otot visera, seperti otot-otot perut, usus, dll. yang, seperti yang kita lihat setiap hari, tidak dikendalikan oleh kehendak. Tipe ketiga adalah jantung: bahkan jantung terbuat dari otot, bahkan mampu berkontraksi; khususnya, bahkan otot jantung diratakan, sangat mirip dengan kerangka, namun, perbedaan yang penting, kontraksi ritmisnya tidak bergantung pada kemauan.
Otot luruk kerangka adalah yang bertanggung jawab untuk kegiatan motorik sukarela, dan karenanya untuk kegiatan olahraga. Otot lurik terdiri dari sel-sel, seperti semua struktur dan peralatan lain dari organisme; sel adalah unit terkecil yang mampu hidup mandiri. Di dalam tubuh manusia terdapat milyaran sel dan hampir semuanya memiliki bagian sentral yang disebut nukleus, dikelilingi oleh zat agar-agar yang disebut sitoplasma. Sel-sel yang membentuk otot disebut serat otot : mereka adalah elemen memanjang, diatur memanjang ke sumbu otot dan dikumpulkan dalam bentuk strip. Karakteristik utama serat otot lurik adalah tiga:
- Ini sangat besar, panjangnya bisa mencapai beberapa sentimeter, diameternya 10-100 mikron (1 mikron = 1/1000 mm). Sel-sel tubuh yang lain, dengan beberapa pengecualian, berukuran mikroskopis.
- Ia memiliki banyak nuklei (hampir semua sel hanya memiliki satu) dan oleh karena itu disebut "polinuklear syncytium".
- Tampaknya luruk transversal, yaitu menyajikan pergantian pita gelap dan pita cahaya. Serat otot memiliki formasi memanjang dalam sitoplasma, diatur secara longitudinal pada sumbu serat dan oleh karena itu juga pada otot, yang disebut myofibril, kita dapat menganggapnya sebagai kabel memanjang yang ditempatkan di dalam sel. Myofibrils juga bergaris-garis melintang dan merekalah yang bertanggung jawab atas goresan seluruh serat.
Mari kita ambil myofibril dan mempelajarinya: ia memiliki pita hitam, yang disebut band A, dan pita cahaya disebut I, di tengah pita I ada garis gelap yang disebut garis Z. Ruang antara garis Z dan yang lain disebut sarkomer, yang mewakili elemen kontraktil dan unit fungsional terkecil otot; dalam praktiknya, serat dipersingkat karena sarkomernya dipersingkat.
Sekarang mari kita lihat bagaimana myofibril dibuat, itulah yang disebut ultrastruktur otot. Itu terbuat dari filamen, beberapa yang besar disebut filamen myosin, yang lain tipis disebut filamen aktin. Yang besar cocok bersama dengan yang tipis sedemikian rupa sehingga band A dibentuk oleh filamen tebal (inilah sebabnya lebih gelap), band I malah dibentuk oleh bagian filamen tipis yang tidak menempel pada filamen berat (dibentuk oleh filamen tipis lebih ringan).
Mekanisme kontraksi
Sekarang kita tahu struktur histologis dan ultrastruktur, kita dapat menyebutkan mekanisme kontraksi. Dalam kontraksi filamen ringan mengalir di antara filamen berat, sehingga panjang pita I berkurang; demikian juga sarcomere berkurang panjangnya, yaitu jarak antara band Z dan yang lain: oleh karena itu kontraksi terjadi bukan karena filamen telah memendek, tetapi karena mereka telah membuat panjang sarcomere berkurang. Mengurangi panjang sarkomer mengurangi panjang miofibril, jadi karena miofibril merupakan serat, panjang serat menurun, akibatnya otot, yang terbuat dari serat, dipersingkat. Jelas, agar filamen-filamen ini dapat mengalir, energi diperlukan dan ini diberikan oleh suatu zat: ATP (adenosine triphosphate), yang merupakan mata uang energi tubuh. ATP dibentuk oleh oksidasi makanan: energi yang dimiliki makanan dialihkan ke ATP yang kemudian memberikannya pada filamen untuk membuatnya mengalir. Agar kontraksi dapat terjadi, unsur lain juga diperlukan, yaitu ion Ca ++ (Kalsium). Sel otot menyimpan stok besar di bagian dalamnya dan membuatnya tersedia untuk sarkoma ketika kontraksi harus terjadi.
Kontraksi otot dari sudut pandang makroskopis
Kita telah melihat bahwa unsur kontraktil adalah sarkomer, kita sekarang memeriksa seluruh otot dan mempelajarinya dari sudut pandang fisiologis, tetapi secara makroskopis. Agar otot berkontraksi, rangsangan listrik harus sampai padanya: rangsangan ini berasal dari saraf motorik, dimulai dari sumsum tulang belakang (seperti yang terjadi secara alami); atau dapat berasal dari saraf motor yang direseksi dan distimulasi secara elektrik, atau dengan secara langsung merangsang otot secara elektrik. Bayangkan mengambil otot: satu ujung diikat ke titik tetap, ujung yang lain kita gantungkan pada berat; pada titik ini kita menstimulasi itu secara elektrik; otot akan berkontraksi, yaitu akan memendek, mengangkat beban; kontraksi ini disebut kontraksi isotonik. Jika sebaliknya kita mengikat otot dengan kedua ujungnya ke dua penyangga yang kaku, ketika kita menstimulasi otot akan meningkatkan ketegangan tanpa memperpendek: ini disebut kontraksi isometrik. Dalam praktiknya, jika kita mengambil bilah di deadlift dan mengangkatnya, ini akan menjadi kontraksi isotonik; jika kita memuatnya dengan beban yang sangat berat dan, ketika mencoba mengangkatnya, jadi walaupun kita mengerutkan otot secara maksimal, kita tidak menggerakkannya, ini akan disebut kontraksi isometrik. Dalam kontraksi isotonik, kami telah melakukan pekerjaan mekanis (kerja = gaya x perpindahan); dalam kontraksi isometrik kerja mekanik adalah nol, karena: kerja = gaya x perpindahan = 0, perpindahan = 0, kerja = gaya x 0 = 0
Jika kita menstimulasi otot dengan frekuensi yang sangat tinggi (yaitu, banyak impuls per detik), itu akan mengembangkan kekuatan yang sangat tinggi dan tetap berkontraksi secara maksimal: otot dalam kondisi ini dikatakan dalam tetanus, oleh karena itu kontraksi tetanik berarti kontraksi maksimal dan kontinu. Otot dapat berkontraksi sedikit atau banyak, sesuka hati; ini dimungkinkan melalui dua mekanisme: 1) Ketika otot berkontraksi sedikit, hanya beberapa serat yang berkontraksi; meningkatkan intensitas kontraksi, serat lainnya ditambahkan. 2) Serat dapat berkontraksi dengan kekuatan yang lebih sedikit atau lebih besar tergantung pada frekuensi pelepasan, yaitu jumlah impuls listrik yang mencapai otot-otot dalam satu unit waktu. Dengan memodulasi kedua variabel ini, sistem saraf pusat memerintahkan dengan kekuatan apa otot harus berkontraksi. Ketika ia memerintahkan kontraksi yang kuat, hampir semua serat otot memendek, tidak hanya, tetapi mereka semua akan memendek dengan banyak kekuatan: ketika ia memerintahkan kontraksi yang lemah, hanya beberapa serat yang lebih pendek dan dengan kekuatan yang lebih kecil.
Kami sekarang membahas aspek penting lain dari fisiologi otot: tonus otot. Nada otot dapat didefinisikan sebagai keadaan kontraksi otot yang kontinu, yang tidak tergantung pada keinginan. Faktor apa yang menyebabkan kondisi kontraksi ini? Sebelum lahir, otot memiliki panjang yang sama dengan tulang, kemudian, seiring perkembangannya, tulang memanjang lebih dari otot, sehingga yang terakhir diregangkan. Ketika otot meregang, karena refleks tulang belakang (myotatic reflex), otot itu berkontraksi, oleh karena itu peregangan terus menerus yang menjadi sasaran otot menentukan keadaan kontraksi kontraksi ringan namun persisten. Penyebabnya adalah refleksi dan karena karakteristik utama refleks adalah non-sukarela, nadanya tidak diatur oleh kehendak. Nada adalah sebuah fenomena berdasarkan refleks saraf, jadi jika saya memotong saraf yang beralih dari sistem saraf pusat ke otot, itu menjadi lembek, benar-benar kehilangan nadanya.
Kekuatan kontraksi otot tergantung pada bagian melintang dan sama dengan 4-6 kg.cm2. Tetapi pada prinsipnya berlaku pada prinsipnya, tidak ada rasio proporsionalitas langsung yang tepat: pada seorang atlet, otot yang sedikit lebih kecil dari pada atlet lain dapat menjadi lebih kuat. Otot meningkatkan volumenya jika dilatih dengan resistensi yang meningkat (itu adalah prinsip yang menjadi dasar latihan senam berbasis beban); harus ditekankan bahwa volume setiap serat otot meningkat, sementara jumlah serat otot tetap konstan. Fenomena ini disebut hipertrofi otot.
Biokimia otot
Sekarang mari kita hadapi masalah reaksi yang terjadi di otot. Kami telah mengatakan bahwa untuk kontraksi terjadi energi terjadi; energi ini yang disimpan sel dalam apa yang disebut ATP (adenosin trifosfat), yang, ketika memberi energi pada otot, berubah menjadi ADP (adenosin difosfat) + Pi (fosfat anorganik): reaksi terdiri dalam menghilangkan fosfat. Jadi reaksi yang terjadi pada otot adalah ATP → ADP + Pi + energi. Namun, stok ATP sedikit dan perlu disintesis ulang. Oleh karena itu, agar otot berkontraksi, reaksi balik (ADP + Pi + energi> ATP) juga harus dilakukan, sehingga otot selalu memiliki ATP yang tersedia. Energi untuk membuat resintesis ATP memberi kita makanan: ini, setelah dicerna dan diserap, mencapai otot melalui darah, tempat mereka melepaskan energi, tepatnya untuk membuat bentuk ATP.
Zat enerjik par excellence diberikan oleh gula, khususnya glukosa. Glukosa dapat dibelah dengan adanya oksigen (dalam kondisi aerob) dan, seperti yang tidak tepat dikatakan, "terbakar"; energi yang dilepaskan mengambilnya dari ATP, sementara glukosa hanya memiliki air dan karbon dioksida. 36 molekul ATP diperoleh dari molekul glukosa. Tetapi glukosa juga dapat diserang karena tidak adanya oksigen, dalam hal ini diubah menjadi asam laktat dan hanya dua molekul ATP yang terbentuk; kemudian asam laktat, masuk ke dalam darah, pergi ke hati di mana ia kembali diubah menjadi glukosa. Siklus asam laktat ini disebut siklus Cori. Apa yang terjadi secara praktis ketika otot berkontraksi? Pada awalnya, ketika otot mulai berkontraksi, ATP segera habis dan, karena tidak ada adaptasi jantung dan pernapasan setelah itu, oksigen yang mencapai otot tidak mencukupi, oleh karena itu glukosa terbagi menjadi tidak adanya oksigen yang membentuk asam laktat. Dalam kedua kalinya kita dapat memiliki dua situasi: 1) Jika upaya berlanjut dengan cara yang ringan, oksigen cukup, maka glukosa akan teroksidasi dalam air dan karbon anhidrit: asam laktat tidak akan menumpuk dan latihan dapat berlangsung berjam-jam ( jenis usaha ini oleh karena itu disebut aerobik, sebagai contohnya adalah bottom run). 2) Jika upaya terus menjadi intens, meskipun banyak oksigen mencapai otot, banyak glukosa akan rusak tanpa adanya oksigen; oleh karena itu banyak asam laktat akan terbentuk yang akan menyebabkan kelelahan (kita berbicara tentang upaya anaerob; misalnya lari cepat, seperti 100 meter). Selama istirahat, asam laktat akan kembali menjadi glukosa di hadapan oksigen. Pada awalnya, bahkan dalam upaya aerobik, kita kekurangan oksigen: kita berbicara tentang hutang oksigen, yang akan dibayarkan ketika kita beristirahat; kata oksigen akan digunakan untuk mensintesis kembali glukosa dari asam laktat; sebenarnya, segera setelah upaya kita mengkonsumsi lebih banyak oksigen daripada biasanya: kita melunasi hutang. Seperti yang Anda lihat, kami mengutip glukosa sebagai contoh bahan bakar, karena itu adalah bahan bakar otot yang paling penting; pada kenyataannya, bahkan jika lemak memiliki jumlah energi yang lebih besar, untuk mengoksidasi mereka, Anda selalu membutuhkan jumlah glikida tertentu dan lebih banyak oksigen. Dengan tidak adanya ini ada gangguan yang signifikan (ketosis dan asidosis). Protein dapat digunakan sebagai bahan bakar, karena mereka adalah satu-satunya yang digunakan untuk membentuk otot, fungsi plastik berlaku di dalamnya. Lipid memiliki karakteristik bahwa, untuk berat yang sama, mereka memiliki lebih banyak energi daripada gula dan protein: mereka secara ideal digunakan sebagai deposit. Jadi glikida adalah bahan bakar, protein adalah bahan mentah, lemak adalah cadangan.
Saya mencoba dalam artikel ini pada fisiologi otot agar sejelas mungkin, tanpa mengabaikan kekakuan ilmiah: Saya pikir saya akan mencapai hasil yang bagus jika saya merangsang operator kebugaran untuk mengambil minat yang lebih serius dalam fisiologi, karena saya percaya bahwa Gagasan mendasar fisiologi dan anatomi harus menjadi warisan budaya yang sangat diperlukan untuk mencoba memahami tubuh manusia yang indah ini dalam beberapa cara.
