4-2. Koszt fizjologiczny i energetyczny pracy fizycznej dynamicznej - pojęcia, metody oceny, optymalizacja obciążeń

W celu lepszego zrozumienia istoty  pracy fizycznej dynamicznej należy znać budowę i rodzaje mięśni oraz czynniki decydujące o ich sile.

Do kości przytwierdzonych jest ponad 500 mięśni szkieletowych. Mięśnie są przyczepione do kości za pośrednictwem zwężających się, powrózkowatych zakończeń, zwanych ścięgnami. W czasie ruchu mięsień kurczy się i pociąga kość. Kości i mięśnie tworzą jeden z głównych układów ciała - układ szkieletowo-mięśniowy.

Podstawową jednostką strukturalną każdego mięśnia są włókienka kurczliwe (miofibryle) zbudowane z dwóch rodzajów białek kurczliwych: aktyny i miozyny. Włókienka są tak drobne, że można je dostrzec tylko pod mikroskopem. We włókienkach mięśni poprzecznie prążkowanych białka kurczliwe są tak usytuowane, że miejscami mają różny współczynnik załamania światła, co daje efekt prążkowania. Mięśnie gładkie sprawiają wrażenie jednorodnych (stąd ich nazwa). Skurcz mięśnia następuje wtedy, gdy włókienka miozyny „wślizgują się” pomiędzy włókienka aktyny.

Miofibryle wypełniają komórki (miocyty) tkanki mięśniowej, każda komórka jest wydłużona i stanowi tzw. włókno mięśniowe. Do każdego dochodzą odrębne zakończenia nerwowe. Włókna mięśni poprzecznie prążkowanych są zebrane w wiązki otoczone tkanką łączną włóknistą, która doprowadza do każdej wiązki naczynia krwionośne i limfatyczne. W przypadku mięśni gładkich włókna są połączone ze sobą za pomocą tkanki łącznej. W mięśniach gładkich nie można rozróżnić poszczególnych miocytów. Mięsień taki jest strukturą powstałą z połączenia się wielu komórek.

Struktura mięśnia sercowego (widoczna pod mikroskopem) jest bardzo podobna do struktury mięśni poprzecznie prążkowanych (szkieletowych), z wyjątkiem tego, że poszczególne włókna krzyżują się między sobą.

W tkance mięśniowej znajdują się rezerwy „paliwa” dla mięśni w postaci wielocukru - glikogenu. Energia niezbędna do pracy mięśni jest tworzona w mitochondriach, znajdujących się w komórkach, gdzie podczas procesu oddychania komórkowego, następuje rozkład cukrów i uwalniana jest energia.

Włókna nerwowe, biegną wzdłuż rdzenia kręgowego, od motorycznych (kontrolujących ruchy) części kory mózgowej do komórek nerwowych znajdujących się w rogach przednich rdzenia kręgowego, wypustki tych komórek „opuszczają” rdzeń jako pojedyncze nerwy rozchodzące się do poszczególnych mięśni. Jeśli mięsień zostanie pozbawiony pobudzenia elektrycznego w postaci impulsów elektrycznych przewodzonych drogą nerwową, traci zdolność skurczu i zaczyna zanikać.

W każdym mięśniu znajdują się obszary, w których nerwy stykają się z włóknami mięśniowymi. Przejście impulsu wywołującego skurcz odbywa się w specjalnej płytce motorycznej znajdującej się w miejscu zetknięcia się włókna nerwowego z włóknem mięśniowym. Przewodzony wzdłuż nerwu impuls elektryczny nie pobudza mięśnia bezpośrednio, wywołuje natomiast wydzielenie przez zakończenia włókien nerwowych neuroprzekaźnika - acetylocholiny, który wywołuje skurcz.

Ślizganie się włókienek miozyny po włókienkach aktyny jest procesem złożonym, podczas którego wielokrotnie następuje powstanie i rozpad połączeń chemicznych pomiędzy nimi. Ten proces wymaga energii, powstałej dzięki beztlenowemu lub tlenowemu rozkładowi substratów pokarmowych w mitochondriach. Energia ta jest przechowywana i przenoszona w postaci złożonego związku organicznego zwanego ATP (kwas adenozynotrójfosforanowy), bogatego w wysokoenergetyczne wiązania fosforanowe.

Z wysiłkiem fizycznym, mierzonym wydatkiem energetycznym, łączy się ściśle pojęcie pracy fizycznej dynamicznej ( 4-2. slajd 9).

4-2. slajd 9

Praca fizyczna dynamiczna jest definiowana jako praca wykonywana z przeważającym udziałem skurczów izotonicznych i krótkotrwałych skurczów izometrycznych mięśni (chód, bieg, jazda na rowerze).

Skurcz izotoniczny zachodzi wtedy, jeśli jeden z przyczepów mięśnia jest wolny i w wyniku pobudzania następuje jego skracanie z maksymalną szybkością. Napięcie mięśnia w tej sytuacji nie zmienia się.

Skurcz izometryczny zachodzi wtedy, gdy obydwa przyczepy mięśni są unieruchomione, a opór przekracza wielkość siły maksymalnej skurczu, co w efekcie powoduje w mięśniu pobudzonym wzrost napięcia, natomiast jego długość nie zmienia się. Taki typ skurczu przeważa w czasie wysiłków statycznych.

W czasie pracy dynamicznej następuje równocześnie skurcz i rozkurcz mięśni i w związku z tym wykonują one pracę fizyczną, która może być zmierzona w sposób obiektywny. Skurcz i rozkurcz włókienek mięśniowych ułatwia jednocześnie usuwanie z komórek tkanki mięśniowej metabolitów przemiany materii, dzięki czemu jest mniejsze odczucie zmęczenia, inaczej niż w pracy statycznej.