เส้นใยกล้ามเนื้อลาย
เส้นใยที่พบในกล้ามเนื้อลาย มี 2 ชนิด คือ
1. เส้นใยกล้ามเนื้อขาว ใช้ในการออกกำลังกายที่หนักๆ แต่ใช้ระยะเวลาสั้นๆ
2. เส้นใยกล้ามเนื้อแดง ใช้ในการออกกำลังกายที่ใช้ความทนทาน ระยะเวลานานๆ
โครงสร้างกล้ามเนื้อ
กล้ามเนื้อลายประกอบด้วยเส้นใยเล็กๆ ที่หดตัวได้ นับเป็นพันๆ เส้นโดยมีเนื้อเยื่อเกี่ยวพันห่อหุ้มอยู่
เนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่ห่อหุ้มเส้นใย เรียกว่า เอนโดไมเซียม Endomysium
เยื่อหุ้มเซลล์ เรียกว่า ซาร์โคเลมมา Sarcolemma
เซลล์กล้ามเนื้อประกอบด้วย โพลโทพลาซึม
Protoplasm ซึ่งเรียกเฉพาะว่า ซาร์โคพลาซึม Sarcoplasm
กลุ่มเส้นใยกล้ามเนื้อจะอยู่รวมกันแต่ละกลุ่ม เรียนกว่า ฟาสซิคูลิ Fasciculi หรือ บันเดิล Bundle โดยมีเนื้อเยื่อเกี่ยวพันเรียกว่า เพริไมเซียม
Perimysium หุ้มอยู่
โครงสร้างของมัดกล้ามเนื้อทั้งมัดจะมีเนื้อเยื่อเกี่ยวพันปกคลุมอยู่อีกชั้น เรียกว่า
เอพิไมเซียม epimysium
ในมัดกล้ามเนื้อจะประกอบด้วยเนื้อเยื่อเกี่ยวพันประสานกันเป็นร่างแห และจะรวมกันเป็นเอ็นกล้ามเนื้อ Tendon ตรงปลายมัดเพื่อยึดเกาะกับกระดูก
ในเส้นใยกล้ามเนื้อ มีเส้นประสาทอยู่คือ
1. ประสาทสั่งการ จะกระตุ้นให้กล้ามเนื้อหดตัว
กล้ามเนื้อมัดหนึ่งๆ เส้นประสาทสั่งการที่มาเชื่อมต่อประมาณ 60 %
2. ประสาทรับรู้ มีในกล้ามเนื้อมัดหนึ่งๆ 40 %
การเป็นหนี้ออกซิเจน (Oxygen Debt)
ขณะที่เราออกกำลังกายแบบเข้มนานาขึ้นนั้น ความสามารถในการสังเคราะห์พลังงาน เอทีพี จะไม่สูงตามไปด้วย เนื่องจากการสังเคราะห์พลังงานนี้สูงสุดแล้ว เพราะได้พลังงานจากระบบไม่ใช้ออกซิเจน
ระยะฟื้นตัว เป็นระยะที่ผู้ออกกำลังกายใช้เวลาสำหรับการจ่ายคืนออกซิเจนที่เป็นหนี้ต่อร่างกาย เรียกว่า การเป็นหนี้ออกซิเจน
ออกซิเจนที่ขาดหายไป จะจ่ายคืนในระยะฟื้นตัว กล้าเนื้อเป็นอวัยวะที่ทนต่อการเป็นหนี้ออกซิเจนได้ดีกว่าอวัยวะอื่นๆ
การคำนวณหาปริมาณของการเป็นหนี้ออกซิเจน คำนวณได้โดยวัดปริมาณของออกซิเจนที่หายใจเข้าไปในระยะฟื้นตัว ลบด้วยปริมาณของออกซิเจนที่ต้องใช้จริงในสภาพปกติ
ปริมาณของออกซิเจนที่ต้องใช้ในระหว่างการออกกำลังกาย เท่ากับปริมาณออกซิเจนที่ใช้ ไปจริงระหว่างออกกำลังกายรวมกับการเป็นหนี้ออกซิเจน เรียกผลรวมทั้งสองช่วงนี้ว่า ปริมาณของออกซิเจนที่ต้องใช้สำหรับการออกกำลังกาย
ฮิลล์ และ ไม เออร์ออฟ ชาวอังกฤษ เป็นผู้ค้นพบการเป็นหนี้ออกซิเจน เมื่อปี ค.ศ. 1922
การจ่ายหนี้ในระยะแรกเป็นการจ่ายแบบรวดเร็ว ใช้เวลาประมาณ 2 – 3 นาที ในระยะ ฟื้นตัว
ออกซิเจนที่จ่ายคืนในระยะนี้นำไปใช้สังเคราะห์ฟอสโฟครีเอทีกลับคืน จะใช้ออกซิเจนประมาณ 2.5 ลิตร
ฟอสโฟครีเอที จะถูกสังเคราะห์และเก็บสะสมในกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้น 40 % หลังจากการฝึกวิ่งเร็วเป็นระยะเวลา 8 สัปดาห์
พลังงานเอทีพี ใช้ในการสังเคราะห์
ฟอสฟาเจน จากระบบออกซิเจนเป็นหลัก
การสังเคราะห์ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อ
การเติมไกลโคเจนสะสมในกล้ามเนื้อหลังจากออกกำลังกายต้องใช้เวลาหลายๆ วันขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ 2 ประการ คือ
1. แบบการออกกำลังกายอันเป็นมูลเหตุให้ไกลโคเจนสิ้นเปลือง
2. ปริมาณของคาร์โบไฮเดรตที่ได้รับในระยะฟื้นตัว
ปริมาณของการออกกำลังกายที่ทำให้ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อสิ้นเปลือง หรือสังเคราะห์ขึ้นใหม่ มีข้อแตกต่าง 2 ประการ คือ
1. กิจกรรมฝึกความทนทาน ความเข้มต่ำ แต่ระยะเวลานานๆ
2. กิจกรรมที่สร้างความอ่อนเพลีย แต่มีช่วงเวลาพัก ความเข้มสูง แต่ระยะเวลาสั้นๆ
การออกกำลังกายติดต่อกัน เป็นเวลา 1 ชั่วโมง
เพื่อฝึกความทนทาน
1. ไกลโคเจน จำนวนเล็กน้อย จะถูกสังเคราะห์ขึ้นทันทีในระยะฟื้นตัว (1-2 ชั่วโมง)
2. ไกลโคเจน จะถูกสังเคราะห์โดยสมบูรณ์หลังจากออกกำลังกายเพื่อฝึกความทนทาน จะต้องรับประทาน คาร์โบไฮเดรต ซึ่งต้องใช้เวลามากกว่า 46 ชั่วโมง นับจากระยะฟื้นตัว
3. ถ้าหากไม่ได้รับ คาร์โบไฮเดตร โดยใช้เพียงไกลโคเจนจำนวนเล็กน้อยที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นทันที จะต้องใช้เวลาไม่น้อยกว่า 5 วัน
สภาพปกติ ไกลโคเจน จะถูกสะสมในตับประมาณ 1 ใน 3 ปอนด์ ส่วนอีก 2 ใน 3 ปอนด์ ถูกสะสมในกล้ามเนื้อ
ประโยชน์ของกรดแล็กติก คือ ใช้เป็นเชื้อเพลิงในกระบวนการ เมแทบอลิซึม ในระบบออกซิเจน ถือเป็นสารแรกที่เคลื่อนย้ายในระหว่างฟื้นตัวจากการออกกำลังกาย
กล้ามเนื้อลายมีบทบาทสำคัญที่สุดในการออกซิไดส์กรดแล็กติก จะเกิดขึ้นในเส้นใยกล้ามเนื้อแดงมากกว่าเส้นใยกล้ามเนื้อขาว
แหล่งเก็บออกซิเจนในกล้ามเนื้อ
ออกซิเจนจะถูกเก็บที่สารประกอบทางเคมี ซึ่งเป็นโปรตีนในกล้ามเนื้อ เรียกว่า ไมโอโกลบิน Myoglobin มีลักษณะคล้าย ฮีโมโกลบิน Hemoglobin ในเม็ดเลือดแดง มีขนาดเล็กสามารถเก็บออกซิเจนได้ 11.2 มิลลิลิตรต่อน้ำหนักกล้ามเนื้อ 1 กิโลกรัม
สรุป
ระหว่างการฟื้นตัวจากการออกกำลังกาย ออกซิเจนจะหมดเปลืองมากกว่าขณะพักผ่อนออกซิเจนที่ต้องการเพิ่มขึ้นมากกว่าในระดับพักผ่อน เรียกว่า การเป็นหนี้ออกซิเจน
แหล่งเก็บฟอสฟาเจน ที่ใช้ในการออกกำลังกาย จะถูกสร้างขึ้นใหม่อย่างรวดเร็วใน 3-5 นาที
แรกของการฟื้นตัว
อาหารคาร์โบไฮเดรต มีความจำเป็นในระยะฟื้นตัว ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อจะถูกสร้างได้ถึง 60 % ในเวลา 5 ชั่วโมง และสร้างได้สมบูรณ์ภายใน 24 ชั่วโมง
กรดแล็กติก สะสมในเลือดและกล้ามเนื้อ จะถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคส หรือ ไกลโคเจน หรือโปรตีน
ไมโอไฟบริล (Myofibrils)
เป็นเส้นใยโปรตีนที่อยู่ในเซลล์กล้ามเนื้อ เป็นแถบสีจางสลับสีทึบจัดเรียงตัวตลอดแนวเส้นใย
แถบสีจางเรียกว่า แถบไอ (I-bands) มีเส้นผ่ากลางเรียกว่า เส้น-แซด (Z-line)
แถบสีทึบเรียกว่า แถบเอ (A-Bands) มีแถบจาง ๆ ผ่ากลางเรียกว่า เขต-เอซ (H-zone)
สายโปรตีน (The Protein Filaments)
ที่แถบไอ และแถบเอ จะประกอบด้วยสายโปรตีนบางเรียกว่าแอกทิน (Actin) มีประมาณ 20-25 เปอร์เซ็นต์
สายโปรตีนหนาเรียกว่า ไมโอซิล (Myosin) มีประมาณ 50-55 เปอร์เซ็นต์
ใยกล้ามเนื้อเล็ก ๆ อันหนึ่งจะมี แอกทิน และ ไมโอซิน ประมาณ 500-2,500 อัน ความยาวของไมโอไฟบริล โดยวัดจากเส้นแซดถัดไปเรียกว่า ซาร์โคเมียร์ (Sacomere)
กลไกการหดตัวของกล้ามเนื้อ
กล้ามเนื้อลายในร่างกาย จะทำงานได้ต้องได้รับคำสั่งจากสมอง โดยสมองจะส่งกระแสประสาทเป็นทอด ๆ จนกระทั่งเข้าสู่มัดกล้ามเนื้อ
กระแสประสาท เป็นปฎิกิริยาทางไฟฟ้าซึ่งเกิดขึ้นที่ปลายแอกซอนจะมีการขับสารเคมีออกมาคืออะซิทิลโคลีน (Acetylcholion) ก่อให้เกิดประจุไฟฟ้าโดยผ่านจุดประสานระหว่างประสาทและกล้ามเนื้อจะเกิดดีโพราไรเซชัน (Depolalization)เกิดที่เยื้อหุ้มเซลล์กล้ามเนื้อ แอล-ทูบุล ซึ่งประสานเป็นร่างแหอยู่ เมื่อถูกกระแสประสาทกระตุ้น จะปล่อยแคลเซียมไอออน ใน ซาร์โคพลาซึม และจะทำปฎิกิริยา กับไมโอซินทันทีเป็น ไมโอซินปลุกฤทธิ์
กลไกการหดตัวของกล้ามเนื้อ
1. ขณะพักผ่อน
1.1 สะพานไขว้ เอทีพี กางออก
1.2 แอกทินและไมโอซิน แยกกันอยู่
1.3 แคลเซียมไอออน ถูกเก็บใน แลเทอรัลแซก ที่ ซาร์โคพลาสมิก เรติคูลัม
2. กล้ามเนื้อได้รับการกระตุ้น (Xcitation -coupling)
2.1 เกิดกระแสประสาท
2.2 แคลเซียมไอออน ออกจากถุง
2.3 แคลเซียมไอออน รวมกับ โทรไพนิน กลับไปสู่ แอกทิน
2.4 สะพานไขว้ เอทีพี เริ่มทำงาน
2.5 แอกทิน จับกับ ไมโอซิน เป็น แอกโทไมซิน (Actomysin)
3. การหดตัว (Contraction)
3.2 พลังงานถูกปลดปล่อย ทำให้ สะพานไขว้โบกไปมา
3.3 แรงดึงตัว (Tension) สูงขึ้น
4. การเติมพลังงานภายหลังการหดตัว
(Recharging)
4.2 แอกโทไมโอซิน ถูกแยกออกเป็นแอกทินและไมโอซิน เพื่อเตรียมรวมกันใหม่
4.3 สะพานไขว้หยุดโบกไปมา
5. การหดตัว (Relaxction)
5.1 กระแสประสาทหยุดการกระตุ้น
5.2 แคลเซียมไออนถูกฉีดกลับที่เก่า โดยเครื่องสูบฉีดแคลเซียม (Calcium pump)
5.3 กล้ามเนื้อคลายตัวคืนสู่สภาพพักผ่อนปกติ
องค์ประกอบของกล้ามเนื้อ
กล้ามเนื้อลายมีประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ ของน้ำหนักตัวในกล้ามเนื้อมัดหนึ่ง ๆ จะมีองค์ประกอบดังนี้
1. น้ำ ประมาณ 75 เปอร์เซ็นต์ ของมวลกล้ามเนื้อ
2. โปรตีน ประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ ได้แก่
ไมโอซิน 50-55 % แอกทิน 20-25 % โทรโพไมโอซิน และ โทรโพนิน 10-15 % ไมโอโกลบิน โกลบูลิน-เอกซ์ (Globulin-x) และไมโอเจน (Myogen) อีกจำนวนเล็กน้อย
3. สารประเภทอื่น ๆ
3.1 คาร์โบไฮเดรต ประมาณ 0.5-1.5 เปอร์เซ็นต์ เช่น กลูโคส ไกลโคเจน
3.2 ไขมัน ประมาณ 1 เปอร์เซ็นต์ อยู่ที่เนื้อเยื้อเกี่ยวพันในรูปแบบไขมันที่เป็นกลาง และอยู่ที่เส้นใยกล้ามเนื้อในรูปคอเลสเทอรอล และ ฟอสโฟลิพิด
3.3 สารเคมีที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวของกล้ามเนื้อ เช่น ATP ADP PC
3.4 สารประกอบอินทรีย์ที่เป็นของเสีย เช่น กรดแล็กติก
3.5 สารสี (Pigment)
3.6 เอนไซม์ เช่น โคลีนเอสเตอเรส
3.7 แร่ธาตุต่าง ๆ เช่น โซเดียม แคลเซียม โพแทสเซียม
คุณสมบัติทางกายภาพของกล้ามเนื้อ
1. กล้ามเนื้อมีความยืดหยุ่น สามารถหดตัวได้
2. กล้ามเนื้อจะยืดหยุ่นได้ดี ภายหลังจากที่ได้ยืดหยุ่นก่อน 2-3 ครั้งแล้ว
3. กล้ามเนื้อที่หดตัวอยู่ จะมีคุณภาพดีกว่ากล้ามเนื้อที่คลายตัวอยู่
4. เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ สามารถทนทานต่อแรง
ที่มากระทำได้ประมาณ 2.6-12.5 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น