Dołącz do czytelników
Brak wyników

Z praktyki ortopedy , Otwarty dostęp

3 września 2019

NR 15 (Sierpień 2019)

Prawidłowe funkcjonowanie mięśni

0 91

W ostatnich latach tkanka mięśniowa, układ mięśniowy, fizjologia i biomechanika pracy mięśni, schorzenia i dysfunkcje aparatu mięśniowego, sposoby wspomagania pracy mięśni zaczęły ponownie być w centrum zainteresowania specjalistów od aparatu ruchu, jak się wydaje z dwóch głównych powodów: pierwszy z nich – zdecydowanie wzrastająca liczba osób a więc również pacjentów, którzy decydują się na podejmowanie aktywności fizycznej w różnym wymiarze, amatorsko i „dla zdrowia” ale też w formie ekstremalnej i tzw „zawodowego amatorstwa”, drugi – to coraz bardziej aktualny a nawet można by powiedzieć naglący temat starzenia się społeczeństwa, postrzegany również w wymiarze możliwości ruchowych, aktywności fizycznej, już nie tylko sportowo-rekreacyjnej (choć śledząc mocno rozwijający się w wielu konkurencjach sportowych ruch i system zawodów Masters, także) ale aktywności pacjentów geriatrycznych na polu samodzielności, samoobsługi, lokomocji, bycia niezależnym od osób trzecich. Warto wiec zdaniem autorów poświęcić nieco czasu na przypomnienie i uaktualnienie wiadomości dotyczących mięśni ich fizjologii i roli w aparacie ruchu.

Mięśnie stanowią ok. 40% masy ciała. W ciele człowieka wyróżnia się trzy rodzaje tkanki mięśniowej: mięśnie poprzecznie prążkowane, mięśnie gładkie i poprzecznie prążkowane w mięśniu sercowym. Zależne od naszej woli są jedynie mięśnie poprzecznie prążkowane budujące mięśnie szkieletowe. Budowa ich jest skomplikowana (ryc. 1). Miofilamenty łączą się w miofibryle, które z kolei tworzą włókna mięśniowe. Włókna mięśniowe łączą się w większe jednostki zwane wiązkami mięśniowymi, z których powstają mięśnie.

Ryc. 1 Budowa mięśnia


Podstawową jednostką czynnościową, z której zbudowane są mięśnie, jest jednostka motoryczna (Sherringtona). Tworzy ją pojedynczy motoneuron wraz z unerwianymi przez niego włóknami mięśniowymi (akson łączy się z płytką nerwowo-mięśniową). 
W zależności od wskaźników biochemicznych i histochemicznych włókna mięśniowe można podzielić na trzy rodzaje:

  • typ I – włókna o metabolizmie oksydacyjnym, wolno kurczliwe i bardzo wytrzymałe na zmęczenie,
  • IIa – których metabolizm jest oksydacyjno-glikolityczny, szybko kurczące się i odporne na zmęczenie,
  • IIb – włókna o metabolizmie tylko glikolitycznym, szybko kurczliwe i nieodporne na zmęczenie, szybkość ich skracania jest ok. 10 razy większa niż włókien typu I.

Biorąc pod uwagę procentowy udział poszczególnych włókien w mięśniu, można ocenić jego cechy charakterystyczne opisane przez parametry, takie jak: 

  • masa i siła mięśniowa, 
  • szybkość skurczu, 
  • natężenie skurczu,
  • możliwości adaptacyjne. 

Maksymalna siła jest uzależniona od przekroju poprzecznego. Wzrost masy mięśniowej warunkuje wzrost siły skurczu izometrycznego oraz jest jednym z elementów warunkujących wzrost maksymalnej mocy (głównym czynnikiem wpływającym na wartość tego parametru jest jednak skład włókien mięśniowych).
Istotnym elementem warunkującym wzrost siły i mocy jest efektywność produkcji energii w komórkach mięśniowych. Uzależniona jest ona od ilości wiązań ATP (adenozynotrifosforan), które należą do wiązań makroergicznych i odpowiadają za przenoszenie energii w komórce. Resynteza ATP w komórce może przebiegać w dwóch różnych przemianach:

  • beztlenowej (wysoka moc ATP, która jednak po kilku sekundach maksymalnej produkcji spada),
  • tlenowej (duża pojemność przy jednocześnie niskiej mocy ATP).

Praca mięśnia prowadzi do wzrostu temperatury w jego wnętrzu. I tak np. temperatura mierzona na głębokości 4 cm w mięśniu czworogłowym wynosi ok. 36°. O 3–4° wzrasta ten parametr po prawidłowo przeprowadzonej rozgrzewce. Wzrost temperatury prowadzi do wzrostu generowania mocy maksymalnej (włókna wolno kurczliwe nabierają cech włókien szybko kurczliwych). Spadek temperatury prowadzi do wystąpienia efektu przeciwnego do opisanego powyżej (zmniejsza się moc mięśniowa), czego efektem jest wiele urazów występujących u osób starszych [1].
Zaburzenia funkcjonowania tkanki mięśniowej mogą być wynikiem wielu przyczyn:

  • niewydolność krążeniowo-oddechowa,
  • choroby metaboliczne,
  • uraz i uszkodzenia,
  • starzenie się organizmu.

Problem starzenia się staje się coraz popularniejszym tematem badań naukowych. Aktualne prognozy demograficzne mówią o wzroście udziału osób starszych w społeczeństwach na całym świecie. Szacuje się, że do 2050 r. ok. 30% ludności Polski będą stanowiły osoby po 65. roku życia [2].
W chwili obecnej panuje pogląd mówiący o tym, że starzenie się samo w sobie nie prowadzi do powstania chorób, a jedynie umożliwia występowanie patologii [3]. Zespoły geriatryczne charakteryzują się częstym występowaniem, upośledzeniem szeroko pojętego zdrowia oraz wysokimi nakładami na ich leczenie. 
Do charakterystycznych cech starzenia się należą zmiany w czynnościowych i anatomicznych cechach mięśni szkieletowych, takie jak:

  • zmniejszenie masy mięśniowej,
  • zmniejszenie siły mięśniowej,
  • zanik prawidłowego unerwienia mięśni,
  • zmiany kurczliwości włókien mięśniowych,
  • zmiany na poziomie enzymatycznym i komórkowym [4].

Starzenie się organizmu niesie ze sobą wiele niekorzystnych zmian zachodzących we wszystkich sferach funkcjonowania organizmu. Efektem długofalowych i wieloaspektowych zmian są upośledzenia w funkcjonowaniu fizycznym, psychicznym oraz socjalnym. W mięśniach szkieletowych dochodzi do powolnego procesu spadku masy mięśni szkieletowych połączonego ze zmniejszeniem ich wytrzymałości, elastyczności, a w konsekwencji tych procesów – do spadku wydolności. Proces został określony jako sarkopenia (po raz pierwszy termin ten został użyty przez I. Rosenberga w 1989 r.). 
Sarkopenia jest jednym z zespołów geriatrycznych, który może prowadzić do wystąpienia poważnych konsekwencji, takich jak:

  • zaburzenia poruszania się,
  • zwiększone ryzyko upadków i zranień,
  • upośledzona zdolność do podejmowania aktywności dnia codziennego,
  • niepełnosprawność,
  • utrata samodzielności,
  • zwiększone ryzyko śmierci [5–9].

Przyczyny powstania sarkopenii są złożone i można zaklasyfikować je do kilku grup (ryc. 2).

Ryc. 2 Przyczyny powstawania sarkopenii


Etapy sarkopenii zostały sklasyfikowane w trzech stadiach:

  • presarkopenia (spadek masy mięśniowej),
  • sarkopenia (spadek masy mięśniowej oraz siły mięśniowej lub wydajności),
  • ciężka sarkopenia (spadek masy mięśniowej, spadek siły mięśniowej oraz spadek wydajności).

Po 50. roku życia masa mięśniowa zmniejsza się średnio o 1–2% rocznie [4]. Przekrój poprzeczny mięśni szkieletowych u siedemdziesięciolatka jest o 25–30% mniejszy niż u młodej, sprawnej osoby, natomiast siła mięśniowa spada o 30–40% [10]. Proces ten zachodzi w sposób zmienny osobniczo zarówno, jeśli brać pod uwagę szczytową masę mięśniową, jak i tempo, w którym dochodzi do zmian. Intensywniejszy przebieg charakteryzuje płeć męską (pomimo wyjściowo większej zawartości tkanki mięśniowej w porównaniu z kobietami) oraz w większym stopniu dotyka kończyn dolnych niż kończyn górnych [11]. 
W organizmie starzejącego się człowieka dochodzi do stopniowej degeneracji i zaniku α-motoneuronów, co prowadzi do zaniku jednostek motorycznych [12]. Dochodzi do stopniowej demielinizacji i zmniejszenia średnicy aksonów unerwiających mięśnie. Szybkość przewodzenia we wszystkich włóknach motoneuronów spada, maleje również częstotliwość potencjałów czynnościowych. Zmiany w unerwieniu prowadzą nieuchronnie do zmian w strukturze samej tkanki mięśniowej i w efekcie do trwałego uszkodzenia (dotyczy to głównie włókien typu II). Wraz z wiekiem następuje również przebudowa złącza nerwowo-mięśniowego, maleje liczba pęcherzyków synaptycznych, a powiększa się obszar postsynaptyczny. Regeneracja układu nerwowego prowadzi do ponownej reinerwacji włókien mięśniowych przez aksony pochodzące z nieuszkodzonych motoneuronów (unerwienie ruchowe maleje jednak w przebiegu powtarzania się tego procesu i mięśnie osłabiają się). Niejednokrotnie proces ten nie następuje w wystarczająco szybkim czasie po odnerwieniu i tkanka tłuszczowa zastępuje zanikające włókna mięśniowe. Dochodzi do atrofii mięśniowej i spadku masy mięśni [13].
Spadek siły mięśni jest nieodłącznym skutkiem malejącej masy mięśniowej. Wraz z wiekiem zmniejsza się również szybkość skurczu oraz precyzja wykonywania ruchu, zmniejszeniu ulegają też zdolności oksydacyjne mięśni szkieletowych (za przyczyny tego zjawiska uznaje się zmniejszoną gęstość mitochondriów w komórce wraz z obniżoną funkcją mitochondriów, ale również obniżenie aktywności ruchowej) [14, 15].
Wraz z wiekiem zwiększa się liczba produkowanych w tkankach wolnych rodników (atomy lub związki z niesparowanym przynajmniej jednym elektronem na zewnętrznej orbicie, o zwiększonej reaktywności). Jednym z takich związków są np. reaktywne formy tlenu powstałe jako uboczny efekt podstawowego met...

Artykuł jest dostępny dla zalogowanych użytkowników w ramach Otwartego Dostępu.

Jak uzyskać dostęp? Wystarczy, że założysz konto lub zalogujesz się.
Czeka na Ciebie pakiet inspirujących materiałów pokazowych.
Załóż konto Zaloguj się

Przypisy