השרירים זקוקים לאנרגיה כדי לבצע את תפקידיהם. ה אספקת אנרגיה ניתן להבטיח בדרכים שונות באמצעות פירוק והמרת חומרים מזינים.
מהי אספקת האנרגיה?
אספקת האנרגיה לפעילות השריר אפשרית בארבע דרכים שונות. הם נבדלים זה מזה מבחינת המהירות והכמות בה הם יכולים לספק אנרגיה. עוצמת פעילות השרירים מחליטה איזה מתהליכים אלה משמשים לספק אנרגיה.
התהליכים השונים לרוב פועלים זה לצד זה. בתהליך האנאירובי (ללא חמצן) האלקטי (ללא התקף לקטט), אחסון ה- ATP (אדנוזין טריפוספט) ואחסון הקריאטין פוספט מספקים אנרגיה לזמן קצר. עם זאת, זה מספיק רק למשך 6-10 שניות, לספורטאים מאומנים היטב עד 15 שניות והוא נקרא לביצועים מקסימליים באזור של מקסימום, כוח מהיר ומהירות. כל התהליכים האחרים דורשים נוכחות של גלוקוז או חומצות שומן. הם מספקים ATP (אדנוזין טריפוספט) בכמויות שונות באמצעות השפלה מלאה או לא שלמה.
עם אספקת אנרגיה אנקטית לקטית, הגלוקוגן, צורת האגירה של הגלוקוזה, מתפרק באופן מלא. מכאן שתהליך זה נקרא גם גליקוליזה אנאירובית. התוצאה היא לקטט ומעט אנרגיה, המספיקה למשך 15-45 שניות של ביצועים אינטנסיביים, לספורטאים המובילים למשך 60 שניות. לפעילות ספורטיבית לאורך זמן ובעוצמה נמוכה, האנרגיה מתקבלת משריפה מלאה של חומצות גלוקוז או שומן בתהליכי הפקת אנרגיה אירובית (עם צריכת חמצן) המתרחשים במיטוכונדריה של תאי השריר.
פונקציה ומשימה
השרירים זקוקים לאנרגיה כדי לבצע את תפקידיהם. הם ממירים זאת לעבודה מכנית להנעת מפרקים או לייצוב אזורי הגוף. היעילות המכנית היא נמוכה מאוד, עם זאת, מכיוון שרק כשליש מהאנרגיה המסופקת משמשת לדרישות הקינטיות. השאר נשרף בצורה של חום, שמשתחרר לחוץ או משמש לשמירה על חום הגוף.
ספורטאים שעבורם תנועות מהירות או כאלה הנוגעים למאמץ גופני חשובים לאורך תקופה קצרה שואבים את האנרגיה שלהם ממאגרי האנרגיה שנמצאים בפלזמה של תאי השריר. תחומים אופייניים העונים לדרישות אלה הם למשל קפיצת 100 מטר, הרמת משקולות או קפיצה לגובה.
פעילויות ספורטיביות אופייניות המציגות משך של 40 - 60 שניות בתפקוד מירבי אפשרי הן ריצת 400 מטר, החלקה על מהירות 500 מטר או רכיבה על מסלול 1000 מטר, אך גם ספרינט סופי ארוך בתום מירוץ סיבולת. השרירים משיגים את האנרגיה לפעילויות אלו ממטבוליזם האנרגיה הלקטית האנאירובית. בנוסף ללקט, מיוצרים יותר יוני מימן, המחמצים את השריר בהדרגה יתר על המידה וכך מייצגים את הגורם המגביל לסוג זה של פעילות ספורטיבית.
במקרה של פעילויות ספורטיביות ארוכות טווח ובעוצמה נמוכה, יש לחדש את האנרגיה ללא הרף ללא התרחשות חומרים המובילים להתמוטטות. זה עושה זאת על ידי שריפה מוחלטת של גלוקוז וחומצות שומן המתקבלות מפחמימות ושומנים. בסופו של דבר, שני מקורות האנרגיה מסתיימים לאחר שלבי השפלה שונים כמו אצטיל-קו-אנזים A במחזור הציטראט, שם הם מושברים תוך צריכת חמצן ומספקים אנרגיה משמעותית יותר מגליקוליזה אנאירובית.
יש משמעות לכך שמאגרי השומן בגוף יכולים לספק אנרגיה לאורך זמן משמעותית יותר ממאגרי הפחמימות, אם כי בעוצמה נמוכה יותר. אם ספורטאי סיבולת לא מצליחים לחדש את אספקת הפחמימות שלהם בין לבין, יכולה להיות ירידה משמעותית בביצועים.
מחלות ומחלות
לכל המחלות הפוגעות בפירוק, הובלה וספיגה של חומצות שומן וגלוקוז יש השלכות שליליות על אספקת האנרגיה. בסוכרת, הליקוי העיקרי הוא ספיגת הגלוקוז מהדם לתאים, עבורם נדרש אינסולין. בהתאם לדרגת החומרה, זה יכול להוביל לאספקה מספקת בתאי השריר, מה שמפחית את הביצועים. התוצאה של הפרעת ספיגה זו היא העלייה ברמת הסוכר בדם, אות ללבלב לייצר עוד יותר אינסולין על מנת להפחית עודף זה. בנוסף לנזק האיבר לטווח הארוך שנגרם כתוצאה משינויים בהרכב הדם, לתהליך זה השפעה ישירה על האפשרויות לגיוס עתודות שומן וגלוקוזה בכבד. הנוכחות המוגברת של אינסולין מקדמת את ההמרה של הגלוקוז לצורת האחסון שלו גליקוגן ויצירת שומן אגירה, המעכב את התגייסותם של חומרים אלה למסירת אנרגיה.
למחלות כבד כמו כבד שומני, צהבת, פיברוזיס בכבד או שחמת הכבד יש השפעות דומות על גיוס השומן, גם אם מנגנוני הפעולה שונים זה מזה. האיזון בין ספיגת השומן ואגירתו מצד אחד לפירוק והובלה מאידך מופר במחלות אלו בגלל פגמים אנזימטיים, והשפעות על הביצועים הכלליים.
ישנן כמה מחלות נדירות המופיעות ישירות בתאי השריר ובמקרים מסוימים השלכות משמעותיות על האנשים שנפגעו. מחלות גנטיות אלו מסוכמות תחת המונח myopathies metabolic. ישנן שלוש צורות בסיסיות עם גרסאות שונות: במחלות מיטוכונדרליות, הפגמים הגנטיים גורמים להפרעות בשרשרת הנשימה, דבר שחשוב להתמוטטות אירובית של הגלוקוזה. משמעות הדבר היא כי לא נוצרת כמות קטנה של ATP או רק זמינה כמקור אנרגיה. בנוסף לתסמינים השריריםיים, ניוון עצבים נמצא בקדמת הבמה. במקרה של מחלת אגירת גליקוגן (הצורה הידועה ביותר היא מחלת פומפה) הפגמים הגנטיים משבשים את ההמרה של הגליקוגן לגלוקוזה. ככל שמתרחשת מחלה זו מוקדם יותר, כך הפרוגנוזה גרועה יותר. מחלת אחסון השומנים מתנהגת באופן דומה, אך יש בעיות בהמרת שומן.
מגוון תסמינים מופיעים בכל המחלות. בשרירים יש לפעמים ירידות ניכרות בביצועים, עייפות מהירה, התרחשות התכווצויות שרירים, היפוטוניה של השרירים ועם התקדמות ממושכת בזבוז שרירים.
