ТОПЛИННИ И ХИМИЧНИ ЯВЛЕНИЯ ПРИ МУСКУЛНОТО СЪКРАЩЕНИЕ

Отдавна е известно, че при мускулна работа се образува топлина в резултат на която температурата на тялото се повишава и при усилена и продължителна мускулна работа тя може да достигне и дори да надвиши 3839С.

Образуването на топлина става през цялото време на съкращението и известно време след него. Схематично това може да се изрази по следния начин: в самото начало на съкращението образуването на топлина става бързо и в значително количество, през време на поддържане на съкращението топлообразуването малко намалява, наново се увеличава през време на разпускането и след това постепенно, понякога в течение на много минути след завършване на съкращението, продължава да намалява. По този начин в процеса на топлообразуването при мускулното съкращение могат да се отделят две фази: първа фаза на началната (работната) топлина, която се образува в периода на съкращението и която се характеризира с това, че се образува много бързо, и втора фаза на възстановителната топлина, която се образува в периода на разпускането и след него и която се характеризира с това, че се образува много бавно и постепенно.

По количество тези две топлини са равни или приблизително равни помежду си. Отношението между тях е 1:1 до 1:1,5. Доказано е, че ако мускулът се постави да работи в безкислородна среда, образува се само работната топлина, а възстановителната топлина липсва. Следователно, докато работната топлина се образува при анаеробни условия, възстановителната топлина се образува при аеробни условия, т. е. при достъп на кислород.

Химичните реакции, протичащи .в мускула през време на неговото съкращение, се извършват следователно в две фази анаеробна и аеробна. При това, докато по-голямата част от енергията, освободена в анаеробната фаза, се използува за извършване на съкращението и следователно за работа, енергията, освободена през време на аеробната фаза, отива изцяло за възстановяването на мускула.

Установено е, че при мускулното съкращение енергия се получава от разграждането на три основни съединения: аденозинтрифосфорна киселина, креатинфосфорна киселина или фосфатен и хексозомонофосфорна и хексозодифосфорна киселина, които носят общото име лактацидоген. Аденозинтрифосфорната киселина се разпада на аденилова и фосфорна киселина, а фосфагенът на креатин и фосфорна киселина. Лактацидогенът е съединение на гликозата с моно- и дифосфорната киселина и при разграждането си се разпада на млечна и фосфорна киселина.

Едновременно с разграждането на тези три съединения се извършва и тяхното възстановяване. При това, докато енергията от разпадането на аденозинтрифосфорната киселина отива почти изцяло за вършене на външна работа, енергията, освободена при разпадането на останалите две вещества, се изразходва за възстановяване тази на фосфагена за възстановяване на аденозинтрифосфорната киселина, а тази на лактацидогена за възстановяване на фосфагена. Освен това през време на мускулното съкращение като резултат от съединяването на фосфорната киселина с гликогена става постоянно новообразуване на все нови и нови количества лактацидоген, а количеството на гликогена постоянно намалява.

Изброените реакции се извършват през време на самото съкращение и не изискват присъствие на кислород. С други думи, те се извършват в неговата безкислородна фаза. Едва след тяхното откриване можа да бъде обяснен фактът, че жабешкият мускул, поставен в безкислородна среда, може да се съкращава повече от 1500 пъти. Това е възможно поради обстоятелството, че аденозинтрифосфорната киселина и креатинфосфорната киселина се възстановяват, като за тяхното възстановяване не е необходим кислород.

Кислородът е необходим не за самото мускулно съкращение, а за възстановяването на мускула, т. е. за отстраняването на натрупващата се във все по-големи количества млечна киселина продукт от разпадането на хексозомоно- и дифосфорната киселина. Крайните продукти от изгарянето на млечната киселина са водата и въглеродният двуокис. Изгаря обаче не всичката млечна киселина, а само ¹/₅ от нея. Освободената при това изгаряне енергия е достатъчна, за да се ресинтезират останалите / млечна киселина наново в гликоген. По този начин въпреки разнообразните химични вещества и сложните химични реакции, които вземат участие при мускулното съкращение, веществата, които се изразходват и които в крайна сметка, макар и косвено, дават енергия за вършене на мускулна работа, са въглехидратите. При това изразходват се и изгарят до крайни продукти вода и въглероден двуокис не всички въглехидрати, а само ¹/₅ от тях, докато останалите ⁴/₅ наново се възстановяват. Оттук и големият икономически ефект, който като общ принцип за живия организъм е особено отчетливо изразен при химизма на мускулното съкращение.