Jak funguje kůň - část 8.: Svaly

V minulých dílech seriálu jsme si popsali stavbu a principy fungování pasivních částí pohybové soustavy, víme, jak vypadá kostra, jak fungují klouby, jak je kůň „uspořádán“, aby mohl žít svým přirozeným životem: po většinu dne se popásat a v případě potřeby rychle utéct před nebezpečím. Kosti se však samy od sebe hýbat nebudou. Hýbou jimi svaly. A u těch se nyní zastavíme, protože struktura a především funkce svalové soustavy je velmi složitá a její nerušený průběh ovlivňuje zdraví celého pohybového aparátu koně. Pojďme se tedy podívat, co je to vlastně sval a jak funguje. Protože bez toho nelze pochopit ani pohyb koňského těla a podstatu jeho výcviku, tréninku i „pouhého“ ježdění.

Svaly, čili svalová tkáň, se skládají z buněk, které jsou schopné na základě nervového vzruchu (čili elektrického impulzu) přeměnit chemickou energii, získanou z potravy, v energii mechanickou (čili se stáhnout) a tepelnou (pracující sval se zahřívá). Svalové buňky najdeme všude v těle, hladká svalovina zajišťuje pohyblivost vnitřních orgánů, díky ní mohou žlázy vylučovat svůj sekret a cévy měnit svůj průsvit, srdeční svalovina umožňuje tlukot srdce. Nás ale bude zajímat svalovina příčně žíhaná (kosterní), která je součástí pohybové soustavy.

• obr. 1: Struktura kosterního svalu: 1 – svalové bříško, 2 – šlachové úpony, 3 – sval, 4 – svalový snopec, 5 – svalové vlákno, 5a – rychlé vlákno, 5b – pomalé vlákno, 6 – jádro, 7 – myofibrila, 8 – sarkomera, 9 – aktin, 10 – myosin, 11 – krevní cévy, a – stažený sval, b – uvolněný sval.

Jak vypadá sval
Sval se skládá z vlastního svalového bříška, které se umí stahovat a je protkáno a „vyztuženo“ vazivovou tkání, která na konci svalu přechází ve šlachový úpon. Ten je pevně spojený s kostí. Základní stavební jednotkou svalového bříška je svalová buňka (či spíše soubuní čili splynuté buňky), která má protáhlý tvar a říká se jí svalové vlákno. Několik vláken tvoří svalové snopečky, ty snopce a z těch se skládá celý sval. Svalová bříška jsou obalená silnými vazivovými blánami, které od sebe oddělují jednotlivé svaly a umožňují jim hladké klouzání, menší snopce obalují tenčí vazivové blanky, ještě tenčí blankou jsou obalená svalová vlákna. Ve všech těchto vazivových blánách se nacházejí krevní cévy, které dodávají svalu v krvi potřebný kyslík a zdroj energie pro svalový stah a odvádějí odpadní produkty. Svalová vlákna a jejich obaly jsou vlastně nám známé „maso“.
Každá svalová buňka je vyplněná různým počtem (až tisíce) paralelně uložených myofibril (vlákénka), které jsou složené ze svalových bílkovin aktinu a myozinu, spojených příčnými můstky v komplex zvaný aktomyozin, který se řadí za sebou ve formě sarkomer a dodává kosternímu svalu ono příčné pruhování. Je to funkční jednotka svalu, která se stará o jeho stah. V cytoplazmě svalových vláken je uloženo červené svalové barvivo myoglobin, které je zásobárnou kyslíku. Podle množství myofibril, myoglobinu a další buněčných struktur rozeznáváme vlákna rychlá (bílá) a pomalá (červená).
Kromě výše zmíněných struktur nacházíme ve svalech tzv. svalová vřeténka. Jsou to receptory, které zaznamenávají napětí svalu a po senzitivních nervových vláknech ho přenášejí mozku a míše. Díky nim vnímáme i bez kontroly zraku pohyb jednotlivých částí těla i jejich vzájemnou polohu.

• obr. 2: Zjednodušené schéma vzájemné spolupráce „horních“ a „dolních“ krčních svalů.

• obr. 2a: Kůň snižuje hlavu, dolní krční svaly na obou stranách se stahují a horní se musí uvolnit, aby se mohly „prodloužit“.

• obr. 2b: Kůň zvedá hlavu, stahují se horní krční svaly na obou stranách, dolní se musí uvolnit. V těchto dvou případech pracují obě svalové skupiny antagonisticky, čili „proti sobě“.

• obr. 2c: Kůň drží krk zhruba vodorovně, ale stáčí hlavu doprava. Horní i dolní svaly na pravé straně se stahují a na levé straně se obě tyto skupiny svalů musí uvolnit. Horní a dolní krční svaly jsou tedy synergisté (pracují společně), zato pravé a levé krční svaly pracují navzájem antagonisticky.

Co je to šlacha
V první řadě bych ráda udělala jasno: šlacha je něco zcela jiného než vaz. Zatímco vaz je pevný vazivový pruh spojující dva konce kostí a tím zpevňující kloub, šlacha je součástí svalu, vyznačuje se pevností i pružností a podílí se na pohybu tím, že přenáší svalový stah na kost a uschováním a opětovným uvolněním pružné energie „šetří“ svalovou práci. Šlachová vlákna jsou vlastně trochu upraveným pokračováním vazivových obalů uvnitř svalových bříšek. Druhý konec šlachy je Sharpeyovými vlákny pevně spojen s kostí nebo chrupavkou. U koní je i v samotných svalových bříškách velké zastoupení šlachové tkáně, spodní části končetin jsou opatřené pouze šlachami. Díky tomu se kůň pohybuje energeticky výhodně, jeho pohyb lze přirovnat pohybu „na pružinách“ a svaly se méně unaví. Na rozdíl od svalů je prokrvení šlach velmi omezené. Šlachy jsou obalené šlachovými pochvami, vyplněnými synoviální tekutinou, která umožňuje hladké klouzání stahující se a natahující šlachy. Tato tekutina se filtruje skrze stěnu šlachové pochvy, pokud dojde k narušení této filtrace, například při zánětu šlachové pochvy, zmnoží se synovie a vzniká nálevka.
Jak funguje sval
Základem svalového stahu je elektrický impuls, čili nervový vzruch. Ten je z mozku nebo míchy přiveden do svaloviny motorickým nervem. Jeho vlákna se v místě zvaném nervosvalová ploténka napojí na vlákna svalová a tvoří motorickou jednotku, nervosvalový komplex. Jeden nerv tak může být spojen (inervovat) s pár až s tisícem svalových vláken, čím více vláken inervuje, tím je stah svalu silnější, ale méně přesný. Svalová vlákna jedné motorické jednotky nejsou hned vedle sebe, ale jsou uspořádána difusně ve větší části svalu. Díky tomu mohou pracovat jen některé jednotky a ostatní odpočívat a pak se prostřídat, aniž by to ovlivnilo sílu nebo směr stahu celého svalu. Když po nervu přijde k nervosvalové ploténce elektrický impuls, prostřednictvím acetylcholinu se přenese na svalové vlákno a šíří se po jeho membráně k okrajům. Membrána má četné výchlipky zasahující dovnitř vlákna. V nich se nacházejí vápenaté ionty, které se příchodem nervového impulsu uvolní a dají myofibrilám signál ke stahu. Aktinové a myozinové molekuly po sobě sklouznou, myofibrily se zkrátí a sval se stáhne (kontrakce) a pohne kostmi. Jeden nervový vzruch vyvolá jeden svalový záškub. Pokud po sobě následuje více nervových vzruchů, svalový stah je silnější a nebo trvá delší dobu. Síla svalu se zvětšuje jednak zvětšováním počtu pracujících motorických jednotek, jednak zvyšováním frekvence jejich stahů.
Celý tento proces potřebuje ke svému fungování energii. Tu si sval bere rozkladem speciální molekuly, zvané adenosin trifosfát (ATP), což je adenosin se třemi atomy fosforu. Pro každý svalový stah je třeba uvolnit energii odštěpením jednoho fosforu. Protože zásoby ATP jsou omezené, musí si ho sval vyrábět během své práce. Vyrábí ho z glukózy (kterou získá rozkládáním cukrů, tuků, bílkovin nebo mastných kyselin) za přítomnosti kyslíku (aerobní práce) nebo bez kyslíku (anaerobní práce).
Svalové vlákno nemůže pracovat (být stažené) neustále. Musí mít přestávky na obnovení sil, během kterých je necitlivé k elektrickým impulsům.
 

• obr. 3: Zjednodušené znázornění antagonisticky působících svalových skupin na pánevních končetinách koně

• obr. 3a: Levá pánevní končetina je společně s pravou hrudní kolmo pod tělem ve fázi podpěru, jejich spěnkové klouby jsou maximálně prošlápnuté, hlezenní a kolenní klouby jsou stabilizovány příslušnými svaly, aby mohly působit jako pilíře, na něž „padá“ shora tíha (bílá šipka). Červeně označené hýžďové a zadní stehenní svaly natahují i kyčelní kloub. Kdyby byla pánevní končetina ve vzduchu, kůň by ji zakročil dozadu. Jenže končetina je pevně zapřená o zem, takže tyto silné svaly naopak sunou celý trup koně dopředu a vyrábějí tím posun (zelená šipka). Přední stehenní svaly (modré) se musí uvolnit. Levá hrudní končetina (stejně jako pravá pánevní) je ve fázi kmitu, čili se její klouby ohýbají a ona jde dopředu - do předkročení.

• obr. 3b: Už o chvíli později se hýžďové a zadní stehenní svaly levé pánevní končetiny stále stahují a stále natahují kyčelní kloub. Spěnka už není tolik prošlápnutá, protože tíha těla je sunutá dopředu (zelená šipka). Záď je motor koně. Modře označené přední stehenní svaly levé pánevní končetiny musí být uvolněné a natahují se, aby za chvilinku, po odrazu kopyta, mohly ohnout kyčelní kloub a končetinu stahovat dopředu pod tělo a připravit ji k dalšímu kroku (viz obr. 3c).

• obr. 3c: Zde jsou končetiny v opačné situaci než je na obr. 3a. Levá pánevní se už odrazila, kopyto opisuje oblouk dopředu a nahoru, přední stehenní svaly ohýbají kyčelní kloub a tím stahují končetinu dopředu pod tělo. Hýžďové a zadní stehenní svaly musí být uvolněné a natahovat se, aby ohnutí kyčle nebránily. Stejně tak se zvedá a ohýbá pravá hrudní končetina. Pravá pánevní a levá hrudní jsou momentálně v kolmé pozici pod tělem, kdy nesou celou hmotnost těla (spěnka je maximálně prošlápnutá), pracují u nich přední i zadní svaly a tím stabilizují končetiny jako podepírající sloupy.

Jak sval pracuje
Podle toho, jakou má sval v těle funkci rozeznáváme:
– natahovače x ohýbače,
– přitahovače x odtahovače,
– otáčeče (přivraceče ×odvraceče),
– zvedače, stahovače, zatahovače, svěrače, rozvěrače apod.

• obr. 4: Oboustranný stah hýžďových a zadních stehenních svalů (červené šipky) může mít v různých situacích

• obr. 4a: Při odrazu před překážkou kůň „startuje“ v pozici, kdy má pod tělem obě pánevní končetiny výrazně ohnuté. Oběma zadními kopyty se zapře o zem a silný a energický koncentrický stah těchto svalů způsobí zvednutí zadního konce pánve (= prohnutí beder) a natáhnutí kyčelního kloubu, čímž je kůň jako pružinou vymrštěný nahoru a dopředu přes překážku (zelená šipka). Pevným bodem jsou pánevní končetiny, pohyblivým bodem pánev a trup, to vše probíhá dynamicky v rámci energického pohybu vpřed.

• obr. 4b: Stejné svaly se koncentricky stahují i při dopadu za překážkou, také zde zvednou zadní konec pánve (prohnou bedra) a natáhnou kyčelní kloub. Pevným bodem je zde však trup, pohyblivým bodem končetiny, takže výsledek je, že kůň zvedne záď nahoru a dozadu, aby neskopl překážku. Podobné by to bylo u koně, který vyhazuje, ten by však měl pravděpodobně ještě snahu energicky natáhnout koleno a hlezno a ne je skrčit. V této situaci je třeba myslet na excentrický stah předních i zadních svalů hrudních končetin (bílé šipky), které mají za úkol stabilizovat končetiny. Tíha dopadajícího těla (žlutá šipka) má tendenci „pozohýbat“ klouby hrudních končetin, které by pak nebyly schopné ho podepřít a podlomily by se. Takže přestože se tyto svaly nezkracují, jak by bylo při koncentrickém stahu, stahují se a tím pracují proti působící síle. V tuto chvíli jsou velmi náchylné na poranění.

• obr. 4c: Situace podobná jako na obr. 4a. Hýžďové a zadní stehenní svaly se stahují, zvedají vůči trupu zadní konec pánve a narovnávají kyčelní kloub, pevným bodem jsou končetiny stojící na zemi. Rozdíl je však v dynamice pohybu. Zde kůň nikam neběží, stojí a pouze odrazem zvedl přední konec trupu do vzepnutí (zelená šipka). Zadní svaly pánevních končetin pracují staticky a společně se svaly předními stabilizují pánevní končetiny a pomáhají tak koni udržet vratkou rovnováhu „na dvou“. Při statické práci se svaly velmi rychle unaví, proto ani kůň s tou nejlepší rovnováhou nevydrží stát ve vzepnutí dlouho.

Některé svaly mohou plnit několik funkcí. Mohou pracovat proti sobě (např. ohýbače x natahovače, antagonisté) či ve stejném směru (synergisté), mohou vyvolávat pohyb nebo se naopak podílet na stabilizaci částí těla, které se momentálně nehýbou (stabilizátory).
To, kterou kostí a kterým směrem sval kostí pohne, bude záviset na místě úponu obou svalových konců, na úhlu úponu ke kosti, na směru uspořádání svalových vláken, na vzdálenosti úponu od osy kloubu i na současném stahu či uvolnění dalších svalů (antagonistů, synergistů). Sval působí vždy jako páka, takže jedna kost je jako „pevné rameno“ a druhá jako „rameno pohyblivé“. Podle toho se například kůň silným stahem hýžďových svalů buď odrazí k překonání překážky nebo vší silou vyhodí zádí do vzduchu při skotačení ve výběhu. Záleží i na tom, zda se patřičný sval stáhne pouze na jedné polovině těla nebo na obou.
Jenže výsledný pohyb (a také zdraví!) bude velmi záviset i tom, jak se sval stahuje, mluvíme o typech svalové kontrakce:
– izometrická, kdy se sval stahuje, ale nezkracuje. Je to statická svalová práce, umožňující koni udržovat v gravitačním poli země nějaký postoj.
– Koncentrická, kdy se sval zkracuje, úpony a k nim připevněné konce kostí se přibližují k sobě, sval iniciuje pohyb.
– Excentrická, kdy se sval stahuje, ale zvnějšku na něj působí příliš velká síla, takže se nezkracuje, ale zůstává stejně dlouhý či se dokonce prodlouží. Takový sval většinou brzdí nějaký pohyb, například při došlápnutí končetiny na zem má pohybující se hmotnost těla tendenci ohnout klouby, ale svaly je svým stahem drží narovnané, aby mohla končetina tělo podepřít. Tato práce je pro svaly velmi namáhavá a většinou právě při ní dochází k poranění, kterému říkáme „natažení svalu“.

V příštím díle se podíváme na to, jak vypadá svalová soustava koně.