Muskuļšķiedra: skeleta muskuļa pamatšūna

Šķiedru no ārpuses klāj šūnas membrāna jeb sarkolemma, tai cieši pieguļ bazālā membrāna, un ārpusē ir plāns saistaudu slānis. Zem sarkolemmas guļ kodoli un satelītšūnas, bet gandrīz viss atlikušais tilpums ir piepildīts ar saraušanās aparātu un to apkalpojošām struktūrām.

Šūnas citoplazmu sauc par sarkoplazmu. Tajā ir daudz mitohondriju, glikogēna graudiņu un mioglobīna, kas piesaista skābekli. Ap katru miofibrillu ir izveidots sarkoplazmatiskais tīkls, kas darbojas kā kalcija krātuve, un to divās vietās šķērso ar sarkolemmu saistītie T kanāliņi.

• Sarkolemma: šūnas membrāna, kas vada darbības potenciālu.
• T kanāliņi: membrānas iegrimumi, kas ievada elektrisko signālu šūnas dziļumā.
• Sarkoplazmatiskais tīkls: kalcija jonu krātuve tieši blakus saraušanās aparātam.
• Miofibrillas: saraušanās pavedienu kūļi, kas stiepjas visā šķiedras garumā.
• Kodoli un satelītšūnas: guļ pavisam tuvu apvalkam, katrs kodols apkalpo savu šūnas posmu.

Sarkomērs ir atkārtotā vienība starp divām Z līnijām. No Z līnijas uz centru sniedzas plānie aktīna pavedieni, bet centrā guļ resnie miozīna pavedieni, kas ar saviem izaugumiem var pieķerties aktīnam. Miera stāvoklī pieķeršanās vietas uz aktīna ir aizsegtas ar tropomiozīnu, un tieši kalcijs ar troponīna starpniecību šo aizsegu noņem.

Saraušanās nenotiek tā, ka pavedieni saīsinātos. Tie slīd viens gar otru, un saīsinās tikai attālums starp Z līnijām. Tāpēc muskuļa spēks ir atkarīgs no tā, cik liels ir aktīna un miozīna pārklāšanās laukums: gan pārāk izstieptā, gan pārāk saīsinātā stāvoklī muskulis spēj attīstīt mazāku spēku nekā vidējā garumā.

1. Motorais neirons nervu muskuļu sinapsē izdala acetilholīnu.
2. Sarkolemma depolarizējas, un darbības potenciāls izplatās arī pa T kanāliņiem.
3. Sarkoplazmatiskais tīkls atbrīvo kalciju sarkoplazmā.
4. Kalcijs saistās ar troponīnu, tropomiozīns pavirzās un atsedz saistīšanās vietas.
5. Miozīna galviņas pieķeras aktīnam, izdara vēzienu un pavelk pavedienu, patērējot ATF.
6. Kalcijs tiek iesūknēts atpakaļ tīklā, saistīšanās vietas tiek aizsegtas un šķiedra atslābst.

Ne visas šķiedras ir vienādas. Tās atšķiras pēc miozīna veida, ar kuru strādā, un pēc tā, no kurienes ņem enerģiju. Katrā muskulī ir dažādu tipu šķiedras, tikai proporcijas atšķiras: stājas muskuļos pārsvarā ir izturīgās lēnās šķiedras, bet muskuļos, kas veic ātrus, spēcīgus vēzienus, vairāk ir ātro šķiedru.

Svarīgi saprast, ka cilvēks netrenē atsevišķas šķiedras, bet gan veselas motorās vienības. Viegla slodze piesaista galvenokārt lēnās vienības, un tikai tad, kad spēka prasība aug, pievienojas ātrās. Tieši tāpēc ļoti viegla, bet ļoti ilga slodze un īsa maksimāla piepūle trenē atšķirīgas šķiedru grupas.

Embrija attīstībā muskuļu priekšteči veidojas no somītu miotomiem. Vienkodola mioblasti saplūst cits ar citu, un no šīs saplūšanas rodas daudzkodolu šķiedra. Tāpēc muskuļšķiedra ir īsts sincitijs: viena kopēja citoplazma ar daudziem kodoliem, kuri paši vairs nespēj dalīties.

Pēc piedzimšanas jaunu kodolu piegādātājas ir satelītšūnas, kas guļ starp šķiedru un tās bazālo membrānu. Tās ir miera stāvoklī esošas cilmes šūnas, kuras pēc slodzes vai bojājuma sāk dalīties un pievieno savus kodolus esošajai šķiedrai vai veido jaunu šķiedras posmu. Tieši šis mehānisms dara iespējamu muskuļa atjaunošanos pēc sastiepuma.

Ar gadiem samazinās gan satelītšūnu atbildes spēja, gan motoro neironu skaits, un muskuļu masa sarūk. Šo procesu sauc par sarkopēniju, un tas vairāk skar ātrās šķiedras, tāpēc gados vecākam cilvēkam pirmā pazūd tieši ātrā spēka rezerve, kas nepieciešama, lai noturētu līdzsvaru paklupšanas brīdī.

Muskuļšķiedra var ciest vairākos veidos: var trūkt kāda struktūras olbaltumviela, var iestāties iekaisums, var tikt pārtraukts nervu pieslēgums vai sabojāta enerģijas ieguve. Šie mehānismi dod dažādas ainas, un tieši pēc tām ārsts izlemj, ko meklēt tālāk.

Ja bojāta ir šķiedras karkasa olbaltumviela, kas savieno saraušanās aparātu ar apvalku, šķiedra ik reizi saraujoties pati sevi ievaino. Šāds mehānisms ir muskuļu distrofijām. Iekaisuma slimībās šķiedras bojā imūnsistēma, bet rabdomiolīzes gadījumā liels skaits šķiedru sabrūk uzreiz, un to saturs nonāk asinīs, apdraudot nieres.

• Muskuļu distrofijas: pakāpeniski progresējošs vājums, bieži sākas bērnībā; ar tām strādā neirologs.
• Iekaisīgas miopātijas: vājums kopā ar paaugstinātiem muskuļu fermentiem; iesaistīts reimatologs.
• Rabdomiolīze: pēc ekstremālas slodzes, traumas vai dažu zāļu lietošanas; neatliekams stāvoklis.
• Nervu muskuļu sinapses slimības: vājums, kas pastiprinās dienas gaitā un pēc atkārtotas kustības.
• Vienkāršs muskuļu sastiepums: sāpes konkrētā vietā pēc konkrētas kustības, ar labu atveseļošanos.

Pirmais solis parasti ir asins analīze, kurā nosaka kreatīnkināzi. Šis ferments atrodas šķiedras iekšpusē, tāpēc tā pieaugums asinīs norāda, ka šķiedru membrānas tiek bojātas. Rādītājs var pieaugt arī pēc parastas smagas treniņa dienas, tāpēc to vienmēr vērtē kopā ar sūdzībām.

Elektromiogrāfija ļauj atšķirt, vai problēma ir pašā muskulī vai to apgādājošajā nervā. Magnētiskā rezonanse parāda, kuri muskuļi ir pietūkuši vai aizvietoti ar taukaudiem. Precīzāko atbildi dod muskuļa biopsija, kurā zem mikroskopa redz pašas šķiedras, to izmēru dažādību, iekaisuma šūnas un ar krāsojumiem var pārbaudīt konkrētu olbaltumvielu esamību. Iedzimtu slimību gadījumā to papildina ģenētiskā izmeklēšana.

Latviešu tekstos bieži sajauc četrus līdzīgi skanošus līmeņus. Atšķirība ir vienkārša: tikai viens no tiem ir šūna, pārējie ir vai nu šūnas iekšējās daļas, vai šūnu grupas.

Izplatīts priekšstats ir tāds, ka treniņā muskuļšķiedru skaits palielinās. Patiesībā pieaugušam cilvēkam galvenā izmaiņa ir šķiedru resnums: katrā šķiedrā pieaug miofibrillu skaits, un šķiedra kļūst biezāka. Lai apkalpotu lielāku tilpumu, tai nepieciešami arī papildu kodoli, kurus piegādā satelītšūnas.

Interesantākais ir tas, kas notiek, treniņu pārtraucot. Šķiedras tilpums sarūk, bet reiz iegūtie kodoli vismaz daļēji paliek. Tas ir viens no izskaidrojumiem, kāpēc cilvēks, kurš kādreiz ir bijis labā formā, atgriežoties pie slodzes, formu atgūst ātrāk nekā tas, kurš nekad nav trenējies. Sadzīvē to sauc par muskuļu atmiņu, un tā ir daudz burtiskāka lieta, nekā šķiet.