Raumenų funkcinė struktūra

Kiekvienas mūsų žinome, kad turime daugybę skirtingo dydžio raumenų, kurie mums padeda atlikti įvairius įprastinius kasdienius ir sudėtingesnius specifinius judesius. Matome sportininkus su puikiai išvystais raumenimis, gebančius iškelti didžiulius svorius ar neįtikėtinu greičiu nubėgti įvairius nuotolius.
Tačiau ar žinome kas iš tikro yra tie raumenys? Ar žinome kodėl raumuo susitraukia, kokie raumens susitraukimo rėžimai egzistuoja, kodėl gebame sulenkti ranką ar ištiesti koją ir atlikti daugybę kitų judesių bei jų junginių?
Šiame straipsnyje gana paprastai, aiškiai ir suprantamai apžvelgsime skeleto (griaučių) raumenų sandarą užtikrinančią jų funkciją bei vykstančius procesus, kurių dėka mes turime laisvę judėti.
Raumenys, kaip ir automobiliai, kuriuos dauguma mūsų vairuojame ar netrukus vairuosime, sudaryti iš daugybės smulkesnių komponentų - detalių, veikiančių kartu ir priklausomų vienas nuo kito, o atskirai neduodančių naudos.
Skeleto raumenys sudaro didžiausią kūno audinių masę, t.y. apie 40 – 60 % kūno masės, o šis dydis nėra pastovus ir kinta postnatalinės ontogenezės metu (bręstant didėja, o senstant mažėja). Tai sudėtinga sistema susidedanti iš raumenų ląstelių, nervų ir kraujagyslių.

1 pav. Raumens funkcinė struktūra.

Net 70 – 80 % raumens masės sudaro vanduo, 17 – 21 % baltymai, 3 – 4 % kitos medžiagos.
Pagrindinis skeleto raumenų struktūrinis vienetas – raumeninė ląstelė ar dar kitaip raumeninė skaidula. Raumeninės skaidulos yra surištos į pluoštus bei taip suformuoja visą raumenį, o jų skaičius raumenyje priklauso nuo pastarojo dydžio bei atliekamos funkcijos.
Raumeninės skaidulos yra cilindro formos (žr. 1 pav.), kurių skersmuo paprastai 50 – 100 µm (kas lygu žmogaus plauko diametrui), o ilgis 1 – 40 cm ir visada yra mažesnis už viso raumens ilgį. Jas dengia jungiamojo audinio sluoksnis – endomysium. Raumeninių skaidulų išoriniame paviršiuje yra išsidėstę daugybė branduolių, kuriuose yra saugoma genetinė infromacija, inicijuojama baltymų sintezė. Taip pat čia išsidėsčiusios tik per mikroskopą matomos satelitinės ląstelės. Tai nesubrendusios raumeninės ląstelės, kurios, bent jau taip šiandien mano dauguma mokslininkų, intensyvaus krūvio metu aktyvinamos, gali dalintis, prisidėti prie esamų, brandžių raumeninių ląstelių, o visas raumuo – hipertrofuoti (didėti).
Raumeninės skaidulos formuoja raumeninių skaidulų pluoštus (apie 150 skaidulų sudaro vieną pluoštą), kuriuos taip pat dengia jungiamasis audinys (perimysium), o raumeninių skaidulų pluoštai savo ruožtu sudaro raumenis, kuriuos dengiantis jungiamasis audinys vadinasi epimysium (1 pav.). Šie trys jungiamojo audinio sluoksniai pereina į sausgyslę, kuri tvirtinasi prie kaulų antkaulio (periousteum – specializuotas skaidulinis audinys dengiantis visus kaulus). Susitraukiant raumeninėms skaiduloms - raumenims sukeliama jėga, kuri per šias jungiamojo audinio plėves perduodama sausgyslėms, toliau kaulams – atliekamas judesys (kaulai pritraukiami, pasukami per skirtingas ašis priklausomai nuo sąnarinės jungties, raumens funkcijos).

Raumeninės skaidulos struktūra

Kiekvieną raumeninę skaidulą iš išorės dengia membrana (sarkolema), o po ja yra sarkoplazma, kurioje yra raumens susitraukimo elementų miofibrilių, mitochondrijų, branduolių ir kt.
Branduoliuose yra sukaupta genetinė informacija, mitochondrijose vyksta aerobinė (naudojant deguonį) ATP resintezė, o anaerobinė (be deguonies) vyksta sarkoplazmoje.
Taip pat sarkoplazmoje yra baltymo mioglobino (baltymas panašaus į hemoglobiną), raumens rezervinio baltymo mioalbumino, glikogeno, riebalų, ATP, kreatinfosfato, fermentų, mineralų, druskų ir kitų elementų.

Taigi, kiekvieną atskirą raumenį sudaro keli šimtai ar net keliolika tūkstančių miofibrilių (pagrindinis griaučių raumenis sutraukiantis elementas), kurias savo ruožtu formuoja aktino (ploni, sudaryti iš baltymo aktino) ir miozino (stori ir sudaryti iš baltymo miozino) filamentai. Kiekvienoje miofibrilėje yra apie 1500 aktino ir 3000 miozino siūlų. Miozino ir aktino siūlai iš dalies persidengia, todėl skaidula yra skersai ruožuota (ne veltui raumenys vadinami skersaruožiais). Juostos, kurias sudaro tik aktino siūlai yra šviesios ir yra izotropiškos poliarizuotai šviesai ir yra vadinamos I diskais. Juostos, kurias sudaro aktino ir miozino filamentai, yra anizotropiškos poliarizuotai šviesai ir yra vadinamos A diskais. I diskus į dvi lygias dalis dalina siauras anizotropinės medžiagos ruožas vadinamas Z linija. Tuo tarpu miofibrilės elementai (aktino ir miozino siūlai) esantys tarp dviejų gretimų Z linijų, sudaro struktūrinį – funkcinį miofibrilės vienetą – sarkomerą.

2 pav. Sarkomeras.

Aktino filamentai tvirtinasi prie abiejų Z linijos galų, kuri tęsiasi per visas raumeninės skaidulos miofibriles ir jungia jas į vieną darinį.
Sarkomeras – mažiausias raumeninės skaidulos struktūrinis vienetas.
Taip pat reikia paminėti, kad visą miofibrilės, visos raumeninės skaidulos karkasą (užtikrina mechanines sąlygas raumenims susitraukti) sudaro baltymai kaip integrinas, vimentinas, syneminas ir kiti.
Raumens funkcinės struktūros grafinį pavaizdavimą galite peržiūrėti žemiau pateiktame video filmuke (anglų kalba). Čia ne tik paprastai, aiškiai ir suprantamai supažindinama su griaučių raumenų struktūra, bet kartu ir vaizduojamas raumenų susitraukimo mechanizmas (slenkančių siūlų teorija pagal Huxley & Huxley 1954), kurį pagrindiniais aspektais aptarsime sekančioje temoje.

Naudota literatūra:

• Beachle T.R., Earle R.W.(2008). Esentials of strength training and conditioning/National strength and conditioning asssociation - Human Kinetics.
• Huard, J., Li, Y. and Fu, F. (2002). Muscle Injuries and Repair: Current Trends in Research. The Journal of Bone & Joint Surgery, (84) 5
• Hofman, J. (2002). Physiological Aspects of Sport Training and Performance. Human Kinetics.
• Tyldesley, B., Grieve, J. (2003). Muscles, nerves and movement in human occupation. Oxford: Blackwell science.
• Skernevičius, J. (1997). Sporto treniruotės fiziologija. Vilnius.
• Saplinskas, J. (2004). Griaučių raumenys, molekulės, judėjimas. Vilnius.