Lihakset – suunnittelutaidon mestarinäyte

LIIKE ylläpitää elämää. Esimerkiksi rintakehäsi nousee ja laskee jokaisen sisään- ja uloshengityksen aikana ja sydämesi lyö rytmisesti, mikä pitää sinut elossa. Miten nämä liikkeet syntyvät? Lihasten vaikutuksesta!

Lihakset ovat lujaa, joustavaa kudosta, jonka ansiosta ruumiisi eri osat voivat toimia ja ilmentää ajatuksiasi ja tunteitasi. Onpa kyse hymyilemisestä, nauramisesta, itkemisestä, puhumisesta, kävelemisestä, juoksemisesta, työn tekemisestä, leikkimisestä, lukemisesta tai syömisestä, tarvitaan lihaksia. On vaikea kuvitella toimintaa, johon ei tarvittaisi lihasta.

Ruumiissa on noin 650 lihasta. Pienimmät ovat kiinnittyneet korvassa oleviin pikkuriikkisiin luihin. Suurimmat ovat jalkoja liikuttavat pakaralihakset. Lihaksisto, josta koostuu noin puolet miehen ja noin kolmasosa naisen ruumiinpainosta, on suunniteltu työntekoon. Biotekniikan professori Gerald H. Pollack on sanonut, että niitä pidetään ”biologisina moottoreina” ja että ne muuttavat päivittäin enemmän energiaa liikkeeksi kuin kaikki ihmistekoiset koneet yhteensä, autot mukaan luettuina.

Silloinkin kun lepäät lihaksesi ovat valmiustilassa, valmiina toimimaan. Jokaisessa lihaksessa on aina lihassyitä, jotka ovat supistuneina. Ilman tätä vähäistä supistusta leukasi retkottaisi avonaisena ja sisäelimesi jäisivät lähes kokonaan vaille tukea. Silloinkin kun seisot tai istut, lihaksesi korjaavat hienokseltaan asentoasi, jottet horjuisi tai putoaisi tuolilta.

Lihastyypit

Elimistössäsi on kolmenlaisia lihaksia. Kullakin lihastyypillä on oma tehtävänsä. Yksi niistä on sydänlihas, joka saa sydämen pumppaamaan verta. Sydänlihas on puolet ajasta lepotilassa, koska jokaisen supistuksen jälkeen sen on levättävä seuraavaan supistukseen saakka.

Seuraava lihastyyppi on sileä lihas. Sileät lihakset kietoutuvat useimpien sisäelinten, myös verisuonten, ympärille. Sydänlihaksen tavoin sileidenkin lihasten toiminta on tahdosta riippumatonta. Ne suorittavat hyvin tärkeitä tehtäviä. Ne esimerkiksi liikuttavat nesteitä munuaisten ja virtsarakon läpi, työntävät ruoan ruoansulatuskanavan läpi, säätelevät verenvirtausta suonissa, muuttavat silmän mykiön muotoa ja laajentavat valoaukkona toimivaa mustuaista eli pupillia.

Suurin osa 650 lihaksestasi on luusto- eli luurankolihaksia. Ne suorittavat tahdonalaiset liikkeesi. Näitä lihaksia oppii säätelemään syntymän jälkeen. Pieni lapsi esimerkiksi oppii liikuttamaan käsiään ja jalkojaan niin, että se voi kävellä ja pysyä tasapainossa. Koska lihakset työskentelevät ainoastaan supistumalla, luustolihakset toimivat kaksittain. Kun toinen lihas supistuu, toinen rentoutuu. Jollei tällaista yhteistyötä olisi, niin joka kerta kun raavit päätäsi, sinun pitäisi antaa käsivartesi pudota alas painovoiman vaikutuksesta. Mutta hauislihaksen parina toimivan kolmipäisen olkalihaksen ansiosta voit oikaista käsivarren nopeasti.

Lihasten koko ja muoto vaihtelee. Jotkut ovat pitkiä ja kapeita, kuten polven koukistajat. Toiset ovat raskaita ja paksuja, kuten pakaralihakset. Niiden kaikkien tarkoituksena on tehdä liikkuminen mahdolliseksi. Rintakehä olisi jäykkä, jolleivät lihakset täyttäisi kylkiluiden välejä. Näiden lihasten ansiosta rintakehä voi liikkua kuin harmonikka, mikä helpottaa hengittämistä. Vanerin ristikkäisten viilukerrosten tavoin vatsalihakset on järjestetty eri kulmissa oleviksi levyiksi, jotka estävät vatsaontelossa olevia elimiä valumasta ulos.

Lihasten ja jänteiden yhteistyö

Luiden päällä olevia lihaksia yhdistää luihin luja, valkea, nauhamainen kudos, jota sanotaan jänteeksi. Jänteet ulottuvat pitkälle lihasten sisään ja yhdistyvät lihassyytä ympäröivään sidekudokseen. Sidekudoksen ansiosta lihaksen sisällä syntyvät voimat voivat vetää jännettä ja liikuttaa luita. Vahvin jänne, akillesjänne, on kiinnittynyt elimistön voimakkaimpiin lihaksiin, pohjelihaksiin. Nämä lihakset toimivat ruumiin iskunvaimentimina. Kun kävelet, juokset tai hyppäät, niihin kohdistuva paine voi vastata yli tuhannen kilon painoa.

Lihasten ja jänteiden yhteistyöstä voidaan ottaa esimerkiksi myös kätesi liikkuvuus. Kyynärvarren kaksikymmentä lihasparia ovat kiinnittyneet käden ja sormien moninivelisiin luihin pitkillä jänteillä, jotka kulkevat ranteen säikeisen selkäsiteen alitse. Nämä ja kaksikymmentä muuta lihasta, jotka sijaitsevat kämmenessä ja sormien tyvessä, antavat käsille hämmästyttävää näppäryyttä, jota tarvitaan kellon hienon koneiston kokoamiseen tai kirveenvarteen tarttumiseen, kun aiotaan hakata puita.

Yli 30 kasvolihasta

Kasvosi ilmentävät persoonallisuuttasi enemmän kuin mikään muu ruumiinosa. Jotta voisit saada aikaan suunnattoman määrän erilaisia kasvonilmeitä, Luoja on keskittänyt suuren määrän lihaksia kasvoihisi: kaiken kaikkiaan yli 30. Hymyilemiseenkin tarvitaan 14:ää lihasta!

Jotkin kasvolihakset ovat voimakkaita, esimerkiksi leukaan kiinnittyneet lihakset, joiden avulla leukoja voi ruokaa pureskeltaessa puristaa yhteen 75 kilon voimalla. Jotkin niistä ovat hennompia mutta silti kestäviä, kuten ne lihakset, jotka säätelevät silmäluomien toimintaa räpyteltäessä ja puhdistavat silmiä yli 20000 kertaa päivässä nesteellä, joka pesee pois lian ja taudinaiheuttajat.

Hämmästyttävää suunnittelua

Jokainen lihas on suunniteltu supistumaan tasaisesti. Luustolihasten supistukset täytyy säätää siten, että höyhenen käteen ottamiseen ei käytetä yhtä paljon voimaa kuin kymmenen kiloa painavan esineen nostamiseen. Millä tavalla tämä tapahtuu? Katsotaanpa.

Kaikki lihakset muodostuvat yksittäisistä soluista. Koska lihassolut ovat pitkänomaisia, niitä sanotaan syiksi. Jotkin syyt ovat vaaleita, toiset tummia. Vaaleat ovat nopeita lihassyitä. Niitä käytetään suurissa hetkittäisissä voiman ponnistuksissa, esimerkiksi kun nostetaan raskasta taakkaa tai juostaan 100 metrin pyrähdys. Nopeat lihassyyt ovat voimakkaita, ja niiden energianlähteenä on glykogeeni, eräs sokeri. Ne kuitenkin väsyvät nopeasti ja voivat maitohapon kerääntymisen vuoksi jopa mennä kramppiin tai kipeytyä.

Tummat lihassyyt ovat hitaita, ja niitä ohjaa hapen aineenvaihdunta lihaskudoksessa. Koska hitaat lihassyyt saavat enemmän verta kuin nopeat lihassyyt ja niillä on enemmän aerobista energiaa kuin nopeilla lihassyillä, ne ovat ”kestävyyden säikeitä”.

Eräs lihassyytyyppi on hieman tummempi kuin vaalea, nopea lihassyy. Se muistuttaa nopeaa lihassyytä mutta ei väsy helposti. Koska tämä tyyppi hyödyntää hyvin sekä sokeria että happea polttoaineena, sitä käytetään luultavasti silloin, kun tehdään pitkään kovaa työtä.

Näitä lihassyytyyppejä on toistensa seassa jokaisen ihmisen eri lihaksissa. Esimerkiksi pitkänmatkanjuoksijoilla voi olla jalkalihasten lihassyistä keskimäärin 80 prosenttia hitaita mutta pikajuoksijoilla vastaavasti yli 75 prosenttia nopeita.

Supistuvat hermojen vaikutuksesta

Hermot saavat aikaan kaikkien lihassyiden supistumisen. Kun ne lähettävät lihaksiin impulsseja, lihakset reagoivat nykäyksellä eli ne supistuvat. Kaikki lihaksen syyt eivät kuitenkaan supistu samanaikaisesti. Ne ovat sen sijaan järjestyneet motorisiksi yksiköiksi. Motorisessa yksikössä yksi hermo on kiinnittynyt moniin lihassyihin ja säätelee niiden toimintaa.

Joissakin motorisissa yksiköissä yksi ainoa hermo säätelee yli kahtatuhatta lihassyytä. Näin on esimerkiksi jalkalihaksessa. Silmässä taas kukin motorinen yksikkö säätelee vain kolmea lihassyytä. Kun yksikössä on vähemmän syitä ja lihaksessa enemmän yksiköitä, liikkeet ovat koordinoidumpia ja tarkempia, esimerkiksi silloin kun pujotetaan lankaa neulaan tai soitetaan pianoa.

Kun otetaan käteen höyhen, vain pieni osa motorisista yksiköistä supistuu. Kun nostetaan raskasta esinettä, lihassyissä olevat erityiset aistinelimet lähettävät salamannopeasti viestin aivoihin ja kutsuvat lisää motorisia yksiköitä toimintaan, mikä kasvattaa taakan nostamiseen käytettäviä voimia. Käveltäessä hitaasti vain pieni osa motorisista yksiköistä on toiminnassa, mutta juostaessa toimintaan ärsytetään monia muita ja ärsytys on voimakkaampaa.

Sydänlihas eroaa luustolihaksista siinä, että se supistuu kaikki tai ei mitään -periaatteella. Kun yksi sydänlihaksen solu saa ärsykkeen, viesti kulkeutuu kaikkiin lihaksen soluihin ja ne kaikki reagoivat samanaikaisesti, minkä vuoksi koko lihas supistuu ja sitten rentoutuu, noin 72 kertaa minuutissa.

Sileät lihakset toimivat paljolti sydänlihaksen tavoin: kun supistus alkaa, koko elin supistuu. Sileät lihakset voivat kuitenkin olla supistustilassa kauemmin kuin sydänlihas. Sileät lihakset eivät juuri muistuta olemassaolostaan, ellei oteta lukuun satunnaista vatsan kurnimista tai voimakkaita synnytyssupistuksia.

Pidä lihaksesi kunnossa

”Liikunnasta hyötyy koko ruumis, sekä sisältäpäin että ulkopuolelta. – – Kun lihaksia harjoitetaan säännöllisesti, ne suoriutuvat kaikista tehtävistään paremmin”, sanotaan kirjassa Muscles: The Magic of Motion. Liikunta pitää lihakset hyvässä kunnossa, minkä ansiosta sisäelimet saavat enemmän tukea eivätkä lihakset väsy helposti.

Lihaksia hyödyttävää liikuntaa on kahdenlaista. Anaerobinen liikunta, jossa painoja nostetaan lyhyen aikaa joka päivä, vahvistaa lihaksia. Vahvemmat lihakset eivät ainoastaan varastoi enemmän sokeria ja rasvahappoja, vaan ne myös polttavat näitä ravintoaineita tehokkaammin, minkä vuoksi lihakset eivät väsy helposti.

Aerobisen liikunnan muodot, esimerkiksi hölkkä, uinti, pyöräily tai ripeä kävely, kohentavat yleiskuntoa. Tällainen kestävyysharjoittelu kiihdyttää verenvirtausta lihaksissa ja kasvattaa mitokondrioiden määrää. Mitokondriot valmistavat lihassupistukseen tarvittavaa ATP:tä, energiaa sisältävää yhdistettä. Erityisesti sydän hyötyy tällaisesta liikunnasta, joka voi jopa torjua sydäninfarktin.

Taivuttelu ja lihasten venyttely ennen voimaperäistä liikuntaa voi ehkäistä nyrjähdyksiä ja lihasvaurioita. Tällainen alkulämmittely nostaa lihasten lämpötilaa, mikä kiihdyttää verenvirtausta niissä. Tämä taas saa entsyymit tuottamaan enemmän energiaa, minkä ansiosta lihakset supistuvat paremmin. Alkulämmittelyn kaltainen loppuvenyttely ehkäisee kipuja ja jäykkyyttä poistamalla lihaksiin kerääntynyttä maitohappoa.

On kuitenkin hyvä muistaa, että liian raju liikunta voi vaurioittaa luustolihaksia, varsinkin jos lihakset eivät ole saaneet harjoitusta. Samoin jos lihaksia rasitetaan liikaa pitämällä niitä toistuvasti pitkään supistuneina – esimerkiksi laskemalla raskasta taakkaa hitaasti tai juoksemalla mäkeä alas – lihaskudos voi repeytyä. Rasituksesta johtuvat vähäisetkin repeämät voivat aiheuttaa tuskallisia lihaskouristuksia ja -tulehduksia.

Pidä huolta lihaksistasi. Harjoita niitä sopivasti ja anna niiden levätä, jotta ne voisivat palvella sinua niin kuin hyvin suunniteltu kone, kehosi ylivertainen moottori.

[Huomioteksti s. 20]

Ruumiissa on noin 650 lihasta. Suurimpia ovat jalkoja liikuttavat pakaralihakset

[Tekstiruutu s. 24]

Lihakset ja ravinto

On tärkeää saada hyvää ravintoa, jotta lihakset pysyisivät terveinä. Ruoka-aineet, joissa on runsaasti kalsiumia (esimerkiksi maitotuotteet) ja kaliumia (esimerkiksi banaanit), samoin kuin kuivatut hedelmät, sitrushedelmät, syvänkeltaiset vihannekset, pähkinät ja siemenet auttavat säätelemään lihassupistusta. Kokojyväleivästä ja viljasta saa rautaa ja B-ryhmän vitamiineja, erityisesti B¹-vitamiinia, joka tekee tärkeää työtä muuttaessaan hiilihydraatteja, valkuaisaineita ja rasvoja lihasten tarvitsemaksi energiaksi. Runsas veden juonti ei ainoastaan vaikuta elektrolyytti-tasapainon säilymiseen, vaan myös poistaa maitohappoa ja kuona-aineita, jotka voisivat häiritä lihasten toimintaa.

[Tekstiruutu/Kaavio s. 22, 23]

LIHASSUPISTUKSEN IHME

Lihaksen toiminta voi näyttää yksinkertaiselta. Supistusmekanismi on kuitenkin uskomaton tapahtuma. Professori Gerald H. Pollack sanoo: ”Luonnossa esiintyvien rakenteiden kauneus on alkanut herättää minussa pelonsekaista kunnioitusta. Kemiallinen energia muutetaan mekaaniseksi energiaksi niin taitavasti – houkuttelisi sanoa niin älykkäästi – että se herättää ihmetystä.”

Tarkastellaanpa monimutkaista lihassupistusta elektronimikroskoopin avulla saadaksemme enemmän tietoa tästä Luojamme suunnittelutaidon mestarinäytteestä.

Jokainen lihassolu eli -syy on todellisuudessa pienempien säikeiden kimppu. Näitä säikeitä sanotaan myofibrilleiksi, ja ne ovat järjestyneet lihassolussa samansuuntaisiksi. Jokaisessa myofibrillissä on tuhansia ohuita myofilamentteja. Toiset myofilamentit ovat paksumpia ja toiset ohuempia. Paksummissa on myosiinia ja ohuemmissa aktiinia, valkuaisaineita jotka saavat aikaan lihassolun supistumisen.

Jokaisen lihassyyn pinnalla on painanne. Selkärangasta haarautuva hermosyy ulottuu tähän painanteeseen ja sopii siihen. Lihaksemme alkavat liikkua, kun aivot antavat käskyn ja viesti, joka välittyy keskushermoston miljoonien hermosolujen kautta, saapuu hermopäätteeseen. Kun kutakin hermopäätettä ärsytetään, aukeaa yli sata pienen pientä rakkulaa, ja ne päästävät ulos ainetta, joka voimistaa hermoimpulssia joutuessaan kosketuksiin lihassolun kalvon kanssa. Tämä käynnistää sähköisen toiminnan aallon, joka aktivoi koko lihassolun ja saa solukalvon vapauttamaan sähköisesti varautuneita kalsiumioneja, jotka käynnistävät supistuksen mekaanisen tapahtumasarjan.

Seuraavaksi kalsiumionit leviävät koko lihassyyhyn ohuiden putkien välityksellä ja joutuvat kosketuksiin eri valkuaisaineiden kanssa. Kalsiumin toiminta näiden valkuaisaineiden pinnalla saa jotenkin aikaan sen, että ohuessa aktiinifilamenttipylväässä suojattuina olevat valkuaisaineiden paikat paljastuvat.

Samanaikaisesti alkavat toimia paksummasta myosiinifilamentista esiin pistävät pallukkaparit, joihin on sitoutuneena runsasenergiaista ATP-yhdistettä. Toinen myosiinifilamentin päässä oleva pallukka muodostaa poikittaisen sillan kiinnittymällä yhteen niistä aktiinifilamentin aktiivisista kohdista, jotka ovat nyt paljastuneet. Toinen pallukka pilkkoo ATP:tä ja vapauttaa riittävästi energiaa, jotta poikittain oleva silta voi vetää tai liu’uttaa aktiinifilamenttia myosiinifilamentin viereen tai sen päälle. Kuin ryhmä ihmisiä, jotka vetävät köyttä siirtämällä vuoroin vasemman vuoroin oikean käden toisen eteen, myosiinin päät irrottavat otteensa ja kiinnittyvät kauemmaksi aktiinipylvääseen ja kuljettavat aktiinifilamenttia kohti myosiinifilamentin keskustaa. Tätä jatketaan, kunnes supistus päättyy. Koko tähän tapahtumasarjaan menee vain muutamia sekunnin tuhannesosia!

Kun supistus päättyy, kalsium palaa takaisin lihassolun kalvoon, aktiivifilamenttipylvään paljastuneet kohdat peittyvät jälleen ja lihassyy rentoutuu, kunnes saapuu uusi ärsyke. Meidät on tosiaan tehty ”pelottavan ihmeellisesti”! (Psalmit 139:14.)

[Kaavio]

(Ks. painettu julkaisu)

Lihaksemme muodostuvat todellisuudessa päällekkäisistä syykimpuista

Paksuja ja ohuita myofilamentteja (paljon suurennettuina)

Myofibrilli

Myofibrillikimppu

Lihassyy

Lihas

[Kuva s. 21]

(Kaksinkertaisesti suurennettuna)

Pienimmät lihakset ovat kiinnittyneet pikkuriikkisiin korvan luihin

[Kuva s. 21]

Hymyilemiseen tarvitaan 14:ää lihasta!

[Kuva s. 21]

Lihasten ansiosta silmiä voi räpyttää yli 20000 kertaa päivässä

[Kuva s. 24]

Sydänlihas supistuu ja rentoutuu noin 72 kertaa minuutissa eli 2,6 miljardia kertaa keskimääräisen eliniän aikana

[Kuva s. 24]

Anaerobista liikuntaa

[Kuvien lähdemerkinnät s. 20]

Ihminen, s. 20; silmä, s. 21; sydän, s. 24: The Complete Encyclopedia of Illustration/ J. G. Heck