Svaly — Mistrovská konstrukce

ŽIVOT je udržován pohybem. Naživu nás například udržuje to, že hrudník se při dýchání zvedá a klesá a že srdce pravidelně tluče. Co způsobuje tyto pohyby? Svaly!

Sval je pevná, elastická tkáň, která jednotlivým částem našeho těla umožňuje vykonávat jejich funkci a dává nám možnost vyjadřovat myšlenky a pocity. Ať jde o jakoukoli činnost — úsměv, smích, pláč, mluvení, chůzi, běh, práci, hraní, čtení nebo jedení —, vždy jsou zapojeny svaly. Je těžké představit si něco, k čemu bychom svaly nepotřebovali.

V našem těle je asi 650 svalů. Nejmenší svaly se upínají k nejmenším kostem v těle a jsou v uchu. Největší jsou hýžďové svaly, pomocí kterých hýbáme nohama. Svaly jsou určeny k práci a u muže tvoří zhruba polovinu váhy těla, u ženy asi jednu třetinu. Jsou pokládány za „biologický motor“, a jak uvedl profesor bioinženýrství Gerald H. Pollack, ‚denně přemění v pohyb více energie než všechny lidmi vyrobené motory včetně automobilů‘.

Naše svaly jsou stále ve stavu pohotovosti a k činnosti jsou připraveny dokonce i tehdy, když odpočíváme. V každém svalu jsou vždy některá vlákna smrštěna. Bez tohoto nepatrného stahu by nám visela čelist a vnitřní orgány by neměly oporu. Dokonce i když jen stojíme nebo sedíme, svaly provádějí drobné úpravy a tak nám pomáhají, abychom dokázali stát, nebo zabraňují, abychom nespadli ze židle.

Typy svalů

V našem těle jsou tři typy svalů a každý typ má jinou funkci. Jedním typem je srdeční sval, kterým srdce čerpá krev. Polovinu doby tento sval odpočívá, protože před každým dalším stahem se musí uvolnit.

Jiným typem jsou hladké svaly. Tyto svaly obalují většinu vnitřních orgánů včetně krevních cév. Stejně jako u srdečního svalu, jehož funkce probíhá bez vědomí člověka, také hladké svaly nemůžeme ovládat vůlí. Hladké svaly zajišťují takové životně důležité funkce, jako je průtok tekutin ledvinami a měchýřem, posun potravy zažívacím systémem, regulace krevního průtoku cévami, změny tvaru oční čočky a rozšiřování zřítelnice.

Většinu ze 650 svalů však tvoří kosterní svaly, které provádějí volní pohyby. Tyto svaly se učíme ovládat již od narození. Dítě se například učí hýbat rukama a nohama tak, aby dokázalo chodit a udržet rovnováhu. Vzhledem k tomu, že svaly mají pouze schopnost se stáhnout, kosterní svaly musí pracovat ve dvojicích. Když se jeden sval smrští, druhý povolí. Bez této týmové spolupráce bychom se sice mohli poškrábat na hlavě, ale pak bychom museli nechat gravitaci, aby nám stáhla ruku. Avšak trojhlavý pažní sval, který je partnerem našeho dvojhlavého pažního svalu, se smrští a tím umožní, aby se ruka rychle napřímila.

Svaly se liší velikostí i tvarem. Některé jsou dlouhé a štíhlé, například ohýbače bérce na noze. Jiné svaly, jako například hýžďové, jsou mohutné a tlusté. Všechny jsou určeny k tomu, aby nám umožnily pohyb. Kdyby nebylo svalů, které vyplňují mezery mezi žebry, byl by hrudník nehybný. Tyto svaly umožňují hrudníku, aby se pohyboval jako harmonika a napomáhal tak dýchání. Svaly břicha jsou podobně jako překližka uspořádány ve vrstvách, tak, že jedna vrstva překrývá druhou v jiném úhlu, a tím zajišťují, aby nevypadly orgány v břišní dutině.

Spolupráce svalů a šlach

Kosterní svaly jsou ke kostem připojeny pevnou, bílou tkání podobnou provázku, která se nazývá šlacha. Šlachy sahají hluboko do svalů a přecházejí zde v pojivovou tkáň, jež obklopuje svalová vlákna. Síla vzniklá ve svalech může díky této pojivové tkáni trhnout šlachou a pohnout kostmi. Nejsilnější šlachou je Achillova šlacha a je připojena k jednomu z nejsilnějších svalů našeho těla, který je v lýtku. Lýtkové svaly fungují jako tlumiče nárazů. Když chodíme, běžíme nebo skáčeme, snesou tlak, který odpovídá hmotnosti přesahující jednu tunu.

Dalším příkladem spolupráce šlach a svalů je všestrannost naší ruky. Ruka, kterou tvoří mnoho kloubů a prstních kostí, je dlouhými šlachami probíhajícími ve vazivových pochvách spojena s dvaceti páry svalů na předloktí. To vše a dalších dvacet svalů dlaně a prstů propůjčuje ruce úžasnou obratnost, která je zapotřebí při skládání jemného hodinkového strojku nebo k uchopení násady sekery při štípání dříví.

Přes třicet svalů obličeje

Obličej vyjadřuje naši osobnost více než kterákoli jiná část těla. K tomu, aby bylo možné vyjádřit obrovskou rozmanitost výrazů tváře, Stvořitel vybavil obličej velkým množstvím svalů — celkem jich je přes třicet. Vždyť jen k tomu, abychom se usmáli, potřebujeme čtrnáct svalů.

Některé svaly obličeje jsou silné, jako například svaly spojené s čelistí, které mohou při žvýkání potravy vyvinout sílu odpovídající pětasedmdesáti kilogramům. Jiné jsou jemné, avšak vytrvalé, jako například svaly ovládající oční víčka, které dvacettisíckrát denně mrknou a přitom opláchnou oči tekutinou, jež odstraňuje nečistotu a choroboplodné zárodky.

Úžasná konstrukce

Každý sval je zkonstruován tak, aby se smrštil plynule. Kosterní svaly musí kontrakce přizpůsobit tak, aby ke zvednutí pírka nepoužívaly stejnou sílu jako ke zvednutí desetikilového závaží. Jak to dělají? Podívejme se.

Všechny svaly se skládají z jednotlivých buněk. Svalové buňky jsou protáhlé, a proto se označují jako vlákna. Některá vlákna mají světlejší barvu, jiná jsou tmavší. Světlejší vlákna se smršťují rychle, rychlými záškuby. Používáme je při krátkodobém výdeji energie, jako je zvednutí těžkého nákladu nebo sprint na sto metrů. Tato rychlá svalová vlákna jsou silná a jejich zdrojem energie je cukr glykogen. Rychle se však unaví, a může se dokonce objevit křeč nebo bolest v důsledku hromadění kyseliny mléčné.

Tmavší svalová vlákna se smršťují pomaleji, pomalými záškuby a jsou poháněna kyslíkovým metabolismem. Vzhledem k tomu, že tato vlákna mají větší krevní zásobení a mají více aerobní energie než rychle se smršťující vlákna, „jsou to vazy vytrvalosti“.

Dalším typem jsou vlákna trochu tmavší než vlákna světlá a rychle se smršťující. Jsou jim podobná, ale nepodléhají únavě. Tento typ vláken využívá jako palivo nejen cukr, ale také kyslík, a pravděpodobně se zapojí při dlouhodobé intenzivní práci.

Každý člověk má ve svalech kombinaci těchto vláken. Běžci na dlouhé tratě například mají v nohách průměrně osmdesát procent pomalu se smršťujících vláken, zatímco sprinteři mohou mít více než sedmdesát pět procent rychle se smršťujících vláken.

Aktivována pomocí nervů

Všechna svalová vlákna jsou aktivována nervy. Když nerv vyšle impuls do svalů, svaly odpovídají záškubem nebo stahem. Ve svalu se však nestahují všechna svalová vlákna najednou. Jsou totiž uspořádána do motorických jednotek. V motorické jednotce je jeden nerv spojen s mnoha vlákny, která řídí.

V některých motorických jednotkách, například na svalech nohy, je s jedním nervem spojeno více než dva tisíce svalových vláken. Avšak motorická jednotka oka má jen tři vlákna. Jestliže motorickou jednotku tvoří menší skupina vláken a ve svalu je těchto jednotek více, umožňuje to koordinovanější, jemnější pohyby, takové, jaké jsou například zapotřebí k navlékání nitě do jehly nebo ke hře na klavír.

Při zvednutí pírka se kontrahuje pouze několik motorických jednotek. Při zvedání těžkého předmětu vyšlou zvláštní senzorické orgány ve svalových vláknech rychlostí blesku signál do mozku, že se má zapojit do činnosti více motorických jednotek, a tím vzroste síla, kterou ke zvednutí břemena použijeme. Jestliže kráčíme pomalu, jsou aktivovány pouze některé motorické jednotky; jestliže běžíme, je jich podrážděno mnohem více a ve vyšší frekvenci.

Srdeční sval se od kosterního svalu liší tím, že se stahuje podle principu ‚vše, nebo nic‘. Dojde-li k podráždění jedné buňky srdečního svalu, rozšíří se tento podnět na všechny buňky, které ‚vypálí‘ najednou. Výsledkem je, že se celý sval smrští a potom se celý uvolní — a to asi dvaasedmdesátkrát za minutu.

Hladké svaly fungují podobně jako srdeční sval — když stah začne, smrští se celý orgán. Hladké svaly však mohou být v kontrakci delší dobu než srdeční sval a neunaví se. O činnosti hladkých svalů obvykle nevíme, snad pouze tehdy, když příležitostně zakoušíme bolest z hladu nebo když má žena prudké stahy při porodu.

Udržme si svaly ve formě

„Cvičení pomáhá celému tělu, zvenku i zvnitřku . . . Svaly, které pravidelně procvičujeme, jsou po všech stránkách výkonnější,“ uvádí kniha Muscles: The Magic of Motion (Svaly: Kouzlo pohybu). Cvičení vede k dobrému svalovému tonusu, díky němuž mají vnitřní orgány lepší oporu a svaly se tak snadno neunaví.

Pro naše svaly jsou užitečné dva druhy cvičení. Anaerobní cvičení, kdy se každý den krátce zvedá závaží, naše svaly posiluje. Silnější svaly skladují nejen více cukru a mastných kyselin, ale také dovedou tyto pohonné látky lépe využít, takže lépe odolávají únavě.

Aerobní formy cvičení, jako je jogging, plavání, cyklistika nebo rychlá chůze, zlepšují celkovou kondici. Tento typ vytrvalostního cvičení zvyšuje přítok krve do svalů, a tím se zvyšuje počet mitochondrií, které vytvářejí ATP — sloučeninu obsahující energii potřebnou k tomu, aby se svaly smrštily. Zvlášť prospěšné je toto cvičení pro srdce, protože jím můžeme dokonce předejít infarktu.

Rozcvičíme-li svaly před intenzivním cvičením, můžeme tím předejít poškození svalů. Takovéto zahřívací cviky zvyšují teplotu ve svalech, takže jimi protéká více krve, a to zase umožňuje enzymům vytvářet více energie, díky které se svaly mohou lépe smršťovat. Stejné cviky jako na začátku lze použít také na konci cvičení. Tyto cviky pomáhají odstraňovat kyselinu mléčnou, která se při cvičení nahromadila, a předejde se tak bolestem a ztuhnutí svalů.

Je však třeba připomenout, že příliš energickým cvičením lze kosterní svaly poškodit, zvláště u netrénovaného člověka. Rovněž jsou-li svaly opakovaně příliš napínány při dlouhodobé zátěži, když například pomalu spouštíme těžká závaží nebo běžíme dolů z kopce, mohou se svalová vlákna přetrhnout. I malé natržení svalu způsobené námahou může vést k bolestivým svalovým spasmům a k zánětu.

Pečujme o své svaly. Dopřejme jim přiměřené cvičení a odpočinek, aby nám mohly sloužit jako dobře zkonstruovaný stroj, náš ‚jedinečný motor‘ těla.

[Praporek na straně 20]

V našem těle je asi 650 svalů. Největší jsou hýžďové svaly, které hýbají nohama

[Rámeček na straně 24]

Svaly a výživa

Klíčovým faktorem pro to, aby byly svaly zdravé, je dobrá výživa. Potrava bohatá na vápník, který je například v mléčných výrobcích, a na draslík, který je třeba v banánech, ale také citrusové plody, sušené ovoce, kořenová zelenina, ořechy a semena pomáhají regulovat svalové stahy. Celozrnný chléb a obiloviny dodávají železo a vitamíny B komplexu, zvláště vitamín B₁, který má rozhodující význam při přeměně uhlovodanů, bílkovin a tuků na energetické palivo potřebné pro svaly. Dostatečné pití vody nejen napomáhá udržet si rovnováhu elektrolytů, ale také vyplavuje kyselinu mléčnou a další odpadové produkty, které mohou zasahovat do funkce svalů.

[Rámeček a nákres na straně 22 a 23]

ZÁZRAK SVALOVÉ KONTRAKCE

Činnost svalů může vypadat jednoduše. Avšak mechanismus kontrakce je úžasný. Profesor Gerald H. Pollack říká: „Nádhera tohoto přírodního výtvoru mě naplňuje hlubokou úctou. K přeměně chemické energie v energii mechanickou dochází tak obratně — jsem v pokušení říci tak inteligentně —, že člověk žasne.“

Vezměme si elektronový mikroskop a podívejme se na komplikovaný průběh svalové kontrakce, abychom se dověděli více o tomto mistrovském projektu našeho Stvořitele.

Každou svalovou buňku neboli vlákno v podstatě tvoří svazek menších vláken, kterým se říká myofibrily a jsou uspořádány souběžně. Každá myofibrila obsahuje tisíce tenčích vlákének neboli myofilament. Některá vlákenka jsou silnější, jiná tenčí. Silnější myofilamenta obsahují myosin a tenčí aktin — bílkoviny, které umožňují kontrakci svalové buňky.

Na povrchu každého svalového vlákna je prohlubeň. K těmto prohlubním vedou nervová vlákna z míchy a přesně do nich zapadají. Naše svaly se začnou pohybovat tehdy, když mozek vydá příkaz, který se přes miliony nervových buněk v centrálním nervovém systému dostane až k tomuto nervovému zakončení. V každém nervovém zakončení, které je podrážděno, se otevře více než sto malinkých váčků a z nich se vylije chemická látka, která nervový impuls posílí a ten dospěje až k membráně svalové buňky. Tak se spustí vlna elektrické aktivity, která podráždí celou svalovou buňku. Membrána svalové buňky uvolní elektricky nabité vápníkové ionty, které pak vyvolají mechanický stah.

Vápníkové ionty se nyní šíří v celém svalovém vlákně pomocí sítě jemných kanálků a dostávají se do styku s různými bílkovinami. Působení kalcia na tyto bílkoviny má za následek, že chráněná bílkovinná místa na tenkých aktinových vlákénkách se nějakým způsobem odkryjí nebo obnaží.

V té době se dají do pohybu páry kulovitých pupenů, které jsou ověnčeny vysokoenergetickou sloučeninou zvanou ATP a které vyčnívají ze silnějších myosinových vlákének. Jeden pupen na hlavici myosinového vlákénka se zaklesne do jednoho právě obnaženého aktivního místa na aktinovém vlákénku a vytvoří se příčný můstek. Druhý pupen rozštěpí ATP a uvolní tak dostatek energie, aby příčný můstek táhl aktinové vlákénko podél myosinového vlákénka nebo aby aktinové vlákénko sklouzlo přes něj. Podobně jako tým, který ručkováním táhne za provaz, i myosinové hlavice vždy své sevření uvolní, jen aby se zachytily na aktinovém vlákénku o něco dále, a pohánějí tak aktinové vlákénko ke středu myosinového vlákénka. To se opakuje tak dlouho, dokud není kontrakce úplná. Celý tento řetěz reakcí trvá pouhé tisíciny sekundy!

Když je kontrakce dokončena, vápník se vrací do místa svého zdroje v membráně svalové buňky, obnažená místa podél aktinového vlákénka se znovu zakryjí a svalové vlákno se uvolní do doby, než dostane opět nějaký podnět. Ano, ‚jsme podivuhodně uděláni, způsobem, který vzbuzuje bázeň‘! (Žalm 139:14)

[Nákres]

(Úplný, upravený text — viz publikaci)

Naše svaly se vlastně skládají z mnoha vrstev tvořených svazky vláken

Silná a slabá myofilamenta (mnohonásobně zvětšeno)

Myofibrila

Svazek myofibril

Svalové vlákno

Sval

[Obrázek na straně 21]

(Zvětšeno 2x)

Nejmenší svaly jsou připojeny k nejmenším kostem v těle a jsou v uchu

[Obrázek na straně 21]

Při úsměvu používáme 14 svalů

[Obrázek na straně 21]

Svaly vám umožňují mrknout více než 20 000krát denně

[Obrázek na straně 24]

Srdeční sval se stáhne a uvolní asi 72krát za minutu nebo 2,6 miliardkrát za průměrnou dobu života

[Obrázek na straně 24]

Anaerobní cvičení

[Podpisky obrázku na straně 20]

Člověk s. 20, oko s. 21, srdce s. 24: The complete Encyclopedia of Illustration/J. G. Heck