Мышцы. Как у вас дела? О том, как тренировка мышц укрепляет здоровье и омолаживает кожу

Двигайтесь!

На первый взгляд, мышцы по своей анатомической структуре просто переплетены и, подобно многожильному кабелю, состоят из большого количества пучков мышечных волокон. Если рассмотреть их с более близкого расстояния, то можно увидеть, что отдельные мышечные волокна в «жилах кабеля», в свою очередь, разделяются на клетки, так называемые мышечные фибриллы, или миофибриллы. И даже они все еще представляют собой нечто составное. Они состоят из крошечных выстроенных друг за другом камер, «саркомеров». Уже само слово «саркомер» указывает на то, что под ним понимают анатомы. «Sarkomer» – это «sárx», что означает «плоть», и «méros», что означает «часть». Итак, «саркомер», или «часть плоти», – это минимальная функциональная единица мышц.

Мышцы состоят не только из пучков мышечных волокон, как это принято считать.

Под микроскопом саркомеры выглядят как поперечные полосы. Поэтому скелетные мышцы также называют поперечно-полосатыми. Это отличает их от «гладких» мышц, которые отвечают за движение в желудочно-кишечном тракте^[6] и кровеносных сосудах. У гладких мышц тоже есть саркомеры, но они расположены не настолько упорядоченно, чтобы можно было различить рисунок. Сердечная мышца, кстати, тоже поперечно-полосатая, занимает особое место. Ею, как и гладкой мускулатурой, невозможно управлять по желанию. И у нее имеется собственная система стимуляции.

Анатомы делят скелетные мышцы на две команды игроков, то есть на «агонистов» и «антагонистов», а также на «синергистов», если в процессе движения взаимодействуют несколько мышц. Все мышцы, на первый взгляд, выполняют всего одну четко поставленную задачу: когда головной мозг по нервам посылает им импульс «двигайся», мышечная ткань в агонисте активно сокращается, а в антагонисте пассивно растягивается.

При взаимодействии различных комплексов мышц можно осуществлять чрезвычайно сложные движения. Вспомните виртуозных артистов в Цирке дю Солей, гимнастов или гимнасток, их абсолютное владение телом. Здесь параллельно происходят сотни мускульных напряжений и расслаблений, и игра между агонистами, антагонистами и синергистами превращается в высочайшее искусство движения. Правда, у мышц есть еще одна функция, о которой люди частенько забывают. Они не просто умеют двигаться, они поддерживают и стабилизируют кости и суставы.

Мы не можем управлять Сердечной мышцей по желанию.

Например, в глубоких слоях мышц вдоль позвоночника несут свою службу короткие мышцы, стабилизируя тела позвонков и защищая межпозвонковые диски. Если эти мышцы ослаблены, могут появляться боли в спине. Но об этом позже. Мышцы также управляют крупными суставами: коленными, тазобедренными, плечевыми. Здесь группы мышц всегда работают вместе. Можно сказать, что ни одно движение они не выполняют поодиночке. Даже чтобы нахмуриться, приходится задействовать 40 мышц.

А если вспомнить музыку для фортепиано Моцарта, становится ясно, с какой поразительной точностью и невероятной сложностью команду «двигайся» способны выполнить пальцы виртуозного пианиста. Кстати, игра на пианино – да и на любом музыкальном инструменте – идеально подходит для тренировки мозга. Но для тренировки тела важно двигать крупные мышцы, от плеч, спины и живота до ног и рук. Как показывают исследования, это тоже положительно влияет на интеллект. Но об этом тоже позже.

Кашель может спровоцировать боль в широчайшей мышце спины.

Скелетные мышцы, несмотря на их структуру, подобную многожильному кабелю, сильно различаются по величине, форме и конструкции. Они могут быть веретенообразными, ремнеобразными, спиральными, двубрюшными, трехглавыми, кольцеобразными, треугольными, одноперистыми, двуперистыми и многоперистыми или плоскими, словно камбала.

В зависимости от того, отвечает ли мышца за силу или большой объем движений, за одно или несколько действий, мышечные волокна располагаются по-разному. Однако расположение волокон практически всегда можно отнести к одной из двух категорий: параллельному или перистому.

Мышцы называют перистыми, если их конструкция напоминает птичье перо: волокна прикрепляются к центральному сухожилию под косым углом. Такой принцип строения используется в теле, когда мышца должна генерировать больше силы при меньшем объеме движения. Одноперистая мышца – это задняя большеберцовая мышца, которая может сгибать стопу и поднимать ее внутренний край. Двуперистые мышцы находятся в кисти (m. lumbricales) и в бедре. Примером многоперистой может служить дельтовидная мышца (m. deltoideus), она лежит над плечевым суставом и вместе с другими мышцами образует вращательную манжету, которая удерживает головку плечевой кости в суставной впадине.

Мы задействуем 40 мышц, чтобы нахмуриться.

Знаменитый бицепс, наоборот, состоит из параллельно расположенных волокон. Его отличительной чертой являются большое мышечное брюшко и сильные сухожилия. В отличие от перистых мышц, он располагает меньшей силой, зато может отлично двигать плечо и кости предплечья относительно друг друга, так как ему в этом помогает трицепс, который располагается на задней стороне плеча и работает вместе с бицепсом.

Другие, например самая длинная мышца из всех, что есть у человека, портняжная на бедре, напоминают ремни. Треугольные с веерообразно расположенными волокнами – это большие мышцы груди и спины.

Какая мышца тела самая крупная, не так-то просто сказать. По площади – это широчайшая мышца спины. Musculus latissimus dorsi отвечает за приведение рук к верхней части тела и их продольное скручивание (внутренняя ротация). Вместе с трапециевидной мышцей широчайшая покрывает верхнюю часть спины. С помощью широчайшей мышцы можно поворачивать руку наружу в направлении ягодиц. Среди прочего, она становится заметной при кашле, и, поскольку одновременно является дыхательной, ее называют «мышцей кашля». Следовательно, затяжной кашель может провоцировать боли в широчайшей мышце спины.

Если спросить, какая мышца обладает наибольшим объемом, то это будет musculus gluteus maximus, большая ягодичная мышца. У нас, двуногих, она достигла таких размеров, поскольку играет важную роль в сохранении вертикального положения тела при ходьбе, разгибании тазобедренного сустава и стабилизации бедра. Ее функция, помимо непосредственно «седалища», также имеет эротическую составляющую, но это уже другая история, о которой здесь речь не пойдет. Эту мышцу можно натренировать посредством выполнения многочисленных упражнений для ног, таких как приседания, жим ногами, выпады или подъем по лестнице.

Самая сильная мышца находится на черепе, а не на ногах или руках.

Продолжаем «хит-парад мышц»: самая сильная мышца человека находится не на руках или ногах, как многие полагают, а на черепе. Это musculus masseter, одна из четырех жевательных мышц, отвечающая за закрывание челюсти. При нормальном жевании она развивает силу в 30 ньютонов, то есть три килограмма. Но она способна многократно превзойти этот результат и достичь силы укуса в 4000 ньютонов, то есть 400 килограммов.

Самая активная группа мышц – это глазные. При длительной работе они демонстрируют наименьшую усталость. Эти мышцы особенно хорошо иннервированы и обильно снабжаются кровью и кислородом.

Кстати, самая маленькая мышца длиной 0,27 миллиметра находится в ухе, она называется «стременная мышца» (musculus stapedius). Благодаря ее сокращению слуховая косточка, стремечко, при слишком громких звуках не вибрирует слишком сильно. Это защищает внутреннее ухо от чрезмерно высокого уровня шума.

Ромео и Джульетта…

Почему мышцы двигаются? На протяжении сотен лет это оставалось загадкой для исследователей. Мы уже слышали о spiritus animalis. Теперь давайте обратимся к мышце и посмотрим, как она реализует движение биохимически. Не волнуйтесь, медицинской лекции не будет! Скорее мы погрузимся в мир театра, возвышенных чувств и амурных приключений, и да, все это будет разыгрываться в ваших мышцах! Скорее всего, вам известна история любви Ромео и Джульетты или Тристана и Изольды. Великий мир театра! Трагедия и романтика!

В мышечных клетках сжигаются углеводы и жиры, чтобы извлечь энергию для движения.

Актин и миозин, вероятно, будут вам не так хорошо знакомы, если только вы не изучаете медицину в США и не проходите как раз сейчас интенсивный курс по метаболизму мышц. Биохимический процесс обмена веществ при мышечном движении преподносят студентам как несчастную любовь между двумя основными персонажами, белками актином и миозином. Их сложные взаимоотношения объясняют, как мышцы при движении преобразуют биохимическую энергию в механическую. Параллельно происходит большое количество метаболических процессов, подробности которых до сих пор на стадии исследований.

…В театре мышц

Но прежде давайте сперва посмотрим, где живут наши герои Актин и Миозин. Для этого нам придется отправиться не в Верону к Ромео и Джульетте, а в мир мышц.

В саркомере скелетной мышцы бурлит активная жизнь. Здесь начинается история любви Актина и Миозина. С кровью в мышечную клетку постоянно поступают питательные вещества. Они перерабатываются на клеточных электростанциях, митохондриях, для последующего получения энергии. Мышечные клетки (или, точнее, плавающие в них электростанции, митохондрии) – это место, где сжигаются углеводы и жиры, чтобы мышца получала энергию для движения.

Мышечная клетка также является домом наших главных действующих лиц Актина и Миозина, этих несчастных влюбленных, которые напоминают Ромео и Джульетту. Актин и Миозин^[7] – это две нити белкового вещества. Они, можно сказать, обитатели мышечной клетки и населяют саркомер тысячами. Именно здесь начинается романтическое театральное представление о движении мышц: изящный Актин имеет небольшие углубления вдоль своего стройного тела и в нашей пьесе играет роль Джульетты. Белок Миозин играет Ромео. Потому что он сильнее и имеет множество маленьких головок, расположенных вдоль его тела.

Ночью мышцы тоже отдыхают.

Наш Ромео не желает заниматься ничем иным, кроме как проникать в углубления Актина. Но проделывать это ему удается лишь в тех случаях, когда мышца находится в движении. Если мышца пребывает в состоянии покоя, между Актином и Миозином нет соприкосновения и нет никакой романтической связи. Печально, но Актин и Миозин в неподвижной мышце могут лишь смотреть друг на друга на расстоянии, и больше ничего. Так что им остается только тосковать друг о друге…

Наступает ночь. Мышцы отдыхают. Наш Миозин-Ромео страстно направляет свои головки в сторону Актина-Джульетты. Долгая сцена на балконе, Ромео мышечной ткани дарит томные слова любви своей Джульетте. Но для свидания тет-а-тет нет ни единого шанса. Потому что на родине Актина и Миозина, в Саркомере, действуют суровые законы. Никаких мышечных движений – никакой любовной романтики! За этим следят несколько антагонистов, разлучающих Актина и Миозина. Опустив головки, наш Ромео вынужден смириться с тем, что его Джульетту стерегут двое сильных телохранителей. Их зовут Тропомиозин и Тропонин, и, если Ромео приблизится к Джульетте, оба телохранителя встанут у него на пути.

Миозин пытается хитростью убедить Тропомиозина и Тропонина пренебречь их долгом, пробует подкупить охранников. Для этого он использует валюту, которая высоко ценится во всех клетках тела: знаменитый аденозинтрифосфат, АТФ. Он является абсолютной мышечной валютой, поскольку представляет собой чистую энергию, которую мечтают заполучить все жители клетки.

Почему АТФ пользуется таким спросом, понятно каждому обитателю мышечной клетки. Все потому, что вместе с АТФ в распоряжении у них появляется уже переработанная мускульная энергия. Углеводы, жиры? Никто в мышечных клетках не может ничего с ними сделать. Но, когда это сырье при обильной подаче кислорода «сжигается» на клеточных электростанциях, превращаясь в АТФ, настроение поднимается. В мышцах, которые много и хорошо двигаются, АТФ присутствует в большом количестве, но в слабых мышцах его мало.

Миозин-Ромео печалится и злится одновременно. Он живет в мышечной клетке нашего совершенно неспортивного современника. АТФ в дефиците. Даже если бы он очень постарался, то все равно не смог бы достать достаточно АТФ, чтобы подкупить телохранителей Джульетты. Но Ромео все равно пытается. С небольшим количеством АТФ он появляется у охранников Джульетты. Они сердито глядят на него сверху вниз. «Приказа о движении не было, проваливай», – говорят ему. Ромео проявляет настойчивость. Быть может, когда он раздобудет еще немного АТФ?.. Телохранители Джульетты качают головами. Ромео знает, что они продажные. Но его все равно немного удивляет их ответ. «Если ты добавишь к АТФ еще немного кальция, мы подумаем». Итак, кальций. Ромео знает, насколько важен кальций для раздражимости мышц. Он содержится в цитоплазме и доставляется с помощью специальных насосов в клеточные мембраны саркомера.

Перед Миозином забрезжил лучик надежды. АТФ, хоть и немного, но найдется, кальциевые насосы можно запустить, и тогда охранники освободят Джульетту. Миозин-Ромео сможет беспрепятственно соединиться со своей любимой Актин-Джульеттой и окажется на седьмом небе от счастья…

Но ничего не происходит. Лежебока заснул перед телевизором и не двигает своими мышцами. Телохранители не уходят. В мире мышц все остается по-старому. Актин плачет, Миозин в отчаянии.

Но, когда влюбленные уже почти смиряются со своей судьбой, неожиданно приходит помощь извне. К лежебоке пришел гость. Миозин и Актин слышат, как они спорят. Очевидно, какой-то приятель хочет уговорить лежебоку заняться фитнесом. После многочисленных «Нет…», «Не хочу…», «Может, завтра…», кажется, приятель начинает побеждать. «Хорошо, но только на полчаса». Мозг лежебоки, как верховный правитель и дирижер мышц, принимает решение. Движению быть! «Ребята, что-то будет!» – Миозин чутко прислушивается и готовится. Когда правитель планирует осуществить мероприятие, все может быстро измениться.

Внезапно в маленьком Саркомере поднимается волнение. Команда «Двигайся!» запускает цепную реакцию. Нервы и мотонейроны провозглашают биоэлектрический потенциал. Электрический импульс проходит через нервные окончания и синапсы к мышцам. Мышечные рецепторы распознают команду движения как особо важное сообщение извне и пропускают импульсы: «Ладно, проходите». Они моментально открывают натриевые каналы и электризуют всю мышцу.

Что происходит в мышце, когда отдана команда «Двигайся!»?

Так, без особых препятствий, импульс достигает дома нашей влюбленной пары, Актина и Миозина, внутренности мышечной клетки. Теперь все происходит очень быстро. На первый взгляд, в Саркомере царит хаос. Армия крошечных молекул пребывает в смятении. Сигнальные вещества заняли позиции, клеточные электростанции работают с полной нагрузкой, чтобы сжигать больше жира. АТФ!

Миозин готовится к прыжку, словно дикая кошка. Он следит за телохранителями Актина. Внезапно электрические импульсы открывают хранилище кальция в Саркомере. И в этот самый момент выскакивает Миозин. Наш Ромео хватает АТФ и кальций и приносит его охранникам Джульетты. Тропонин, первый телохранитель Актина, забирает молекулу кальция и отпускает Актина. Чуть позже Ромео удается подкупить и второго телохранителя, Тропомиозина. Наш Миозин-Ромео почти достиг своей цели! В общем хаосе он захватывает свободную молекулу АТФ, отделяет ее часть и производит аденозиндифосфат (АДФ) плюс фосфат. Это тот самый момент, когда химическая энергия превращается в механическую. Свежая энергия придает Миозину уверенности в себе. Он поднимает головки и соединяется с Актином.

Наконец-то влюбленные счастливы. Актин и Миозин обнимают и ласкают друг друга. Многочисленные головки Миозина входят в нежные углубления Актина. Ромео и Джульетта наконец вместе. Наш Ромео теперь чувствует себя сильным и могущественным. Далее разыгрываются сцены, имеющие возрастное ограничение. Маленькие головки Миозина-Ромео теперь полны силы и возбуждения. Зажатые в углублениях Актина, головки сильно отклоняются в сторону и вытягивают над собой хрупкую белковую нить Джульетты. Начинается осторожное «сокращение мышцы».