a Biomechanika skeletálního svalu
* hladká svalovina o srdeční svalovina o kosterní svalovina
. 40-45% hmotnosti
■  > 430 svalů
■  párové uložení (levá/pravá strana)
■  funkce: distribuce zátěže, absorbce nárazů, pohyb segmentů, rezistence proti vnějším silám
■  dynamická x statická práce
Q sv. vlákno
- tloušťka 10-100 |jm
■  délka 1-30 cm
• sval
■  epimysium - perimysium endomysium - sv. vlákno myofibrila - sarkomera -aktin (5 nm)+ myosin (15 nm) + titin (elastický) + nebulin (neelasticky)
* šlacha
■  pokračování perimysia + epimysia
elastická struktura
Epimysium
Perimysium
Thin
filament (actin)
Thick
filament
D  (myosin)
Myosi filament
-as."'iS^
Actin J filament 1
Group
iof five muscle fibers
Endomysium
Nucleus
Sarcolemma
Myofibril
Cri ■
:  31
Tropomysin
Troponin
Cross-bridge
■
Z-line
Thin
filament
(actin)
Thick filament (myosin)
V
M-line
A-band
part
of titin
V
Elastic
part of
titin
<i
J   Extent of one   L
\   titin molecule   /
í>
WMMittBi^mBamm
■m^BCBBTCH
Sarcomere
I            A Band
Band
Band
Mitochondrion
M[J j Sarcoplasmic reticulum

e vyrovnávání nárůstu a poklesu intenzity sv. kontrakce
o návrat kontraktil n ich elementů vlákna do původní pozice po ukončení kontrakce
o prevence pasivního nadměrného oddálení aktivních kontraktilních komponent od sebe (aktin - myosin)
a absorpce a disipace energie (viskózni vlastnosti šlachosvalové jednotky)
■  první fáze při stretchingu dána protažením elastických <omponent
■  další protažení podmíněno viskózními vlastnostmi
constant time section isochronous section
constant strain seciion isometric section
constant stress section creep- curve
SUMACE
elektrických stimulů
100
200 S2S3	.300
Time	(msec)
400
.„J-
jtmtmrntííTímrmimmttm
ssssssssssssssssssssssssssssssssssss 700             800             900
k sumaci se zvýšenou relativní tenzí svalu dochází při zkracování impulsu z 200 na 100 ms
tetanická kontrakce nastává při 100 stimulech/s
•Vztah délka - napětí (sv. vlákno)
1.27
1.65 2.0 Sarcomere Length fam)
tffMff«     HTftfIT
'7                    M             A
^              irttnif   mnu
3.6
h=
2.0-2.25 /*m <ŕ s / <>
^z:
irttmr   umní
:C3>
-i <  i v
<1.65 /um ^ ^ ' ^
■ i-  \—v
o Vztah délka napětí (sval)
o Vztah zátěž - rychlost
•o
3
Velocity
o Vztah zátěž - čas
o dosažení ax. kontrakce
Time
• Vztah zátěž - typ kontrakce
excentrická
T isometrická
T koncentrická




Uspořádání sv. vláken:
v sérii <-► paralelně
Charakter sv. kontrakce:
rychlost + prac. rozsah <-► max. sv. síla
Efekt architektoniky skeletálního svalu
páky sily x páky rychlosti
100



20-
0-


Long fibers, small PCSA
Muscle Length (cm)
"i 25




100
80-
60-
Short fibers, large PCSA
40-
20-
0
Long fibers, small PCSA
15                20
Muscle Velocity (cm/s)
25
ropertlee of Three Types of Skeletal Muscle Fibers
	TYPE 1 Slow-Twitch Oxidative (SO)	TYPE IIA Fast-Twitch Oxidative-Glycolytic (FOG)		TYPE HB Fast-Twitch Glycolytic (FG)
Speed of contraction	Slow	Fast		Fast
Primary source of ATP production	Oxidative phosphorylation	Oxidative phosphorylation		Anaerobic glycolysis
Glycolytic enzyme activity	Low	Intermediate		High
Capillaries	Many	Many		Few
Myoglobin content	High	High		Low
Glycogen content Fiber diameter Rate of fatigue	Low Small Slow	Intermediate Intermediate Intermediate		High Large Fast
Normální populace: Typ 1: 50-55% Typ IIa: 30-35%	Sprinteři, vrhači koul Typ I: 30%	í:            Maratonci: Typ I: 80%		
Typ IIb: 15%				
Postupný nábor jednotlivých typů sv. vláken:
nízká intenzita zátěže <-> vysoká intenzita zátěže
SO <-► FOG <-► FG
růst zásob glykogenu
zvýšení krevního
průtoku (neoangiogeneza)
lepší schopnost
využívat při tělesném
zatížení lipidy
(šetření glykogenu)
nedochází ke svalové
hypertrofii
ani k výraznému
růstu síly
adaptace
VB
pn
vytrvalostním
tréninku
zvýšená aktivita
enzymů Krebsova cyklu
změna poměru sv. vláken SO/FG ve prospěch SO
snížená intenzita svalových kontrakcí
zvýšený počet mitochondrií
zvýšeni
obsahu
ATP
a
kreatinfosfátu
adaptace
VB
pn
rychlostním
tréninku
změna poměru
sv. vláken
SO/FG
nesignifikantní
zvýšení
rychlosti
utilizace ATP a
kreatinfosfátu
(rychlejší
maximální
utilizace)
rozvoj
glykolytického
metabolického
potenciálu kosterního
svalu
C zvýšení pufrovací kapacity svalu
>
(nárazníkové systémy)
a vyšší tolerance
k laktátu (nízké pH)
adaptace
VB
pri
rychlostně-
vytrvalostním
tréninku
vyšší aktivita
glykolytických
enzymů
(fosforyláza,
fosfofruktokináza,
laktátdehydrogenáza)
lepší utilizace
glykogenu, zvyšuje
se množství
glykogenu
(superkompenzace)
hypertrofie svalových vláken, především
typu „FG (glykolytická, anaerobní)
adaptace
	pri	
výrazný nárůst	silovém	
silových	tréninku	zvýšení aktivity
schopností,		myokinázy
(závisí na		(regulátor tvorby
charakteru		ATP ze 2 molekul
zatížení, intenzitě a		ADP)
objemu)		

u
15 ^ 100-
flS   >N
äj-ÍS
(D   ^ Q. '(Q
O    (/)
</> ■=
5 w
*^™  ^c
.E   o
o -5 o  g
o -o
Q.   <D O —'
50-
pň práci střední a
submaximální intenzity je za
2-3 minuty veškerá energie u
zdravého organismu získávána aerobním způsobem
x
AEROBNÍ produkce energie
^               ANAEROBNÍ
*^"^      glykolýza
~l---------1--------1---------1---------1--------1---------1--------1---------1---------1--------T"
I0      20      30      40      50      tiO      70      30      00      I00     110
Trvání zátěže (s)
o
3 > >
o
(O
> (O
>
= o
(/)  +5
c Q-
c c
SO)       >
(O
>
t; «o
(O
> o n
c o
(/>
*<« N
O  '0 Q. O
horizontální pohled na mikrocirkulační , reciste vláken kosterního svalu	i
	\
w
transverzální
pohled na
mikrocirkulační
reciste vláken kosterního svalu
* Rozpuštění bazálni membrány (vazodilatace —► mechanické narušení BM (shear stress) -» enzymatické narušení BM (proteázy) —► zvýšení permeability stěny cévní (angiogenní faktory) —► průnik plasminogenu a fibrinogenu —► přeměna na plasmin a fibrin jehož síť je podkladem pro vytváření nové cévy)
o Proliferace a migrace endotelií (Endotelové buňky (vliv angiogenních faktorů) vytvářejí na povrchu cévy "pupeny" —► nabývají lokomočních vlastností —► zachycují se na fibrinové síti = tj. základ nové cévy)
o Vlastní morfogeneze nové cévy (ativace pericytů —► proliferace fibroblastu s podporou syntézy kolagenu po stimulaci TGF-b, EGF a PDGF —► vznik nové stěny cévní a jejího lumen).
VGF
l l
Pro life race endotelii
Změna cyto-skeletu Migra^ endo-
(^PKC)
Proliferace
endotelii
Permeabilita
ANGIOGENEZE
Fyziologicky jsou faktory podporující angiogenezi v dynamické rovnováze s faktory, které ji potlačují:
* snížení účinnosti angiogenní aktivity má za následek poruchu hojení ran nebo pomalé hojení zlomenin ...
o zvýšená podpora novotvorby cév se může podílet na patogenezi RA, retinopatie nebo chronického zánětu
o angiogeneze má významnou úlohu v růstu nádorového ložiska a v metastazování.


Využití energie kumulované v elastických
komponentách
Změny mechanických vlastností myofibril
(využití v PNF)
Zvýšení teploty (6-34°C lineární vzrůst sv. sily):
•rychlejší vedení vzruchu (sarkolema) —► zvýšení frekvence
stimulace —► zvýšení sv. sily
•vyšší enzymatická aktivita sv. metabolismu
•vyšší elasticita kolagenu —► vyšší extensibilita šlacho-svalové
jednotky —► výraznější prestretching
Možnosti zvýšení teploty svalu:
•zvýšení krevního průtoku
•zvýšení intenzity metabolismu
•zvýšení frikce mezi kontraktilními komponentami
pH
•výraznější role pH při nižších teplotách svalu

Q          anicKa účinnost KontraKce
• diferenciace s    vláker (závislost na inervaci!!!)
■
SKELETAL MUSCLE
CONTRACTILE TISSUE
C
NEURALTISSUE
ELASTIC COMPONENT
^
CONTRACTILE COMPONENT
§>C
VASCULAR TISSUE
C

Q
r
3 C

9 Q
i
MOTOR NERVE ENDINGS    i           SENSORY NERVE ENDWGS
J-      _J-
D
r      n
Epí.Perí. ínáomfňun
Myofibril
Motor unit     |   [ Muícle spindles j [   Golgi organ    j í Golgi Mazzoni
C Intrinsic       \ /    Collateral circulation      }   \     circulation
•A*$ur* that mu»c1« temíon á
producta and transmitted smoothly
during contraction
•Tran«n»s«on and production
of tensile load
•Conterve energy
•Prevent overjtretch
♦Return to original length
Contraction
C

)(                        .'.ion         )                 (        Nociception        )            í
Nutrition      A :ores   1
Structural unit
■
Dynamic Component: CONTRACTILE
ontrol.
Nutrition Energy stores
C
VOLUNTARY CONTRACTION
J
Produced by
EXTRINSIC FACTORS
£
INFECTION AGENTS
Viral:
•Herpes Zoster
Bacterial:
•Gangrene
CHEMICAL FACTORS
3 C
THERMAL FACTORS
Toxic:
•Snake bite
Drugs:
•Steroid Myopathy
3
r
INDIRECTTRAUMA
Force-Velocity-Length
3
MECHANICAL FACTORS
IMMOBILIZATION
•Atrophy
3
DIRECT TRAUMA
•Blunt Trauma •Lacerations •Gun Injuries
MUSCLE DAMAGE
Produced by
INTRINSIC DISORDERS
C
Endocrine and Metabolic Disorders
Circulatory Disorders
)
•Amyloidosis
•Thyrotoxicosis
•Hypopituitarism with myopathy
•Hyperparathyroidism
with myopathy
•Myoglobinuria
»Volkmann's Ischemic
Contracture
•Crush Syndrome
•Myositis Ossificans
1
Tumoral Disorders
svalové vlákno
klidový stav
inaktivní progenitorová
jádro
selír.
e9enen
zvýšená aktivita progenitorových buněk
3ce
D
regenerované vlákno s centrálně uloženým jádrem
HYPERTROFIE
chemotaxe progenitorových buněk k místu poškození
fúze progenitorových buněk s poškozeným vláknem
HYPERPLAZIE
fúze progenitorových buněk k tvorbě nových myofibril
Úloha
progenitorových
buněk v procesech
svalové regenerace


fr j množství paralelních sv. vláken (průřezu)
(především    SO   vlákna    z   důvodu    snížené stimulace nervosvalových plotének ... )
• izometrická    cvičení    nevyužívající    plnou
délku svalu nejsou dostačující k prevenci
dystrofie vláken  (především vláken SO, jako dostačující se jeví pouze pro vlákna FOG)
• imobilizace  v  protažení  svalu  má  menší dopad na jeho degradaci
fru sportovců  převažuje degradace nejvíce rozvinutého typu sv. vláken
patrný exces jizevnaté tkáně po neadekvátně léčené parciální rupture m. gastrocnemius
					
>(D
<r	O)
^	_3
-^	
	0
s^	>o
c	<CT5
^-^	
o	-C
-^	3
	*
0	O
o	
m	-^
E	3 ■o
£	■o 05
/*;f ffffíf |
íffl^BHffiífflÄirHir»
ektopická kost - operační nález


N Q)
>CT5
-^
O
O) O
o
c/)
c
05 O
C/) CO
CO
č/5
o
E
05 C/)
05
(Ď c/)
É >
E o
Q.
N (D
>05
CO
(Ď
Q.
O
akutní nástup bolesti kvadricepsu při zátěži - dg. natržení svalu. Negativní efekt terapie a rostoucí edém vedl ke změně diagnózy na akutní krvácení do rhabdomyosarkomu
před zákrokem
po laterálním release
léze u skokana do dálky po nekoordinovaném odrazu



přímé připojení m. soleus na calcaneus s absencí Achillovy šlachy (přítomna peritenonitis)
'--"■?■::■-:..
vápenaté depozity v paratenoniu