Stavba svalů

Kosterní svaly jsou tvořeny sérií paralelních svazků vláken, tvořících dokonalou funkční jednotku. Nejmenší z těchto vláken – jako základ funkční svalové jednotky – jsou aktinová a myosinová vlákna. Vlákna jsou tak nepatrná, že jsou vidět pouze pod elektronovým mikroskopem. Jsou to stažitelné (kontraktilní) bílkoviny. Následkem společného podélného stahu aktinových a myosinových vláken je zkrácení svalu.

Aktinová a myosinová vlákna jsou shromážděna do svazků zvaných myofibrily. Mezi myofibrilami je uloženo svalové palivo (zdroj energie) ve formě glykogenu (je to cukr, obecně zvaný škrob), a také nitrobuněčné částice (organely) zvané mitochondrie, běžné energetické továrny buněk, kde je získávána energie spalováním kyslíku a potravy. Myofibrily jsou shromážděny do dalších větších svazků zvaných svalová vlákna. Svalová vlákna jsou ve skutečnosti svalové buňky, s buněčným jádrem podél jejich zevního okraje. Do každé svalové buňky vchází nervové vlákno, které ji v případě potřeby uvádí do činnosti. Svalová vlákna jsou sloučena dohromady ve svazky obalené pojivovou tkání, což vypadá jako izolace obalující měděný drát elektrického kabelu. Malé svaly mohou obsahovat pouze málo svazků vláken, zatímco obrovské svaly, jako je velký hýžďový sval, se skládají ze stovek svazků. Celý sval je obalen vazivovou (fibrózní) tkání. Má tlusté bříško ve střední části a 2 kuželovité konce zvané šlachy, které se upínají na kost.

Struktura vláken hladkého svalu není tak pravidelná a uspořádaná do složitých geometrických tvarů; hladký sval se skládá z volně uspořádaných vřetenovitých buněk, a jeho stah závisí na funkci myosinových a aktinových vláken.

Struktura srdečního svalu pod mikroskopem je podobná struktuře kosterních svalů, avšak vlákna zde tvoří mřížku (překrývají se křížem krážem).

Jak pracují svaly

Kosterní (příčně pruhované) svaly jsou aktivovány tzv. motorickými míšními nervy (tj. nervy ovlivňujícími pohyblivost – motoriku), které běží z mozku směrem dolů páteřním kanálem. Motorické nervy se štěpí na jednotlivá vlákna, která vstupují do svalů a inervují je. Každé vlákno ovládá rozdílné svalové buňky. Z mozku běží elektrický impuls nervem až na jeho konec, kde z granulí obsahujících acetylcholin uvolní nepatrné množství této chemické látky. "Štěrbina" mezi koncem nervu a svalem je překonána, a acetylcholin se dostane na povrch svalu na tzv. receptory (speciální místa svalové membrány se specifickou vazebnou schopností). Jakmile je receptor acetylcholinem obsazen, sval se stáhne a zůstává stažen tak dlouho, dokud je chemikálie v kontaktu s receptorem. Aby bylo zaručeno uvolnění staženého svalu, začne působit enzym neutralizující acetylcholin.

Nejjednodušší reflexní pohyby jsou obstarány přímou aktivací motorických nervů, a to signály přicházejícími do míchy z periferních smyslových (senzorických) receptorů cestou senzorických nervů. Příkladem může být patelární reflex: klepnutí těsně pod čéškou (patelou) je snímáno receptory uvnitř šlachy čtyřhlavého stehenního svalu, který se zde upíná. Tyto receptory posílají signály do míchy cestou senzorického nervu a následně jsou aktivovány motorické nervy běžící z míchy do stehenního svalu. Následkem je rychlý svalový stah a dolní část dolní končetiny (bérec a noha) cukne vpřed.

Vědomé pohyby kosterních svalů jsou naproti tomu vyvolány signály poslanými dolů míchou z mozku. Některé z těchto signálů stimulují jednotlivé motorické nervy a jiné celé nervové svazky, takže je vypracován stimulační vzorec, podle kterého se některé svaly najednou stáhnou a jiné zase uvolní.

Činnost myosinových a aktinových vláken během svalové kontrakce je složitý proces, během kterého se mezi nimi plynule tvoří a zase ruší množství chemických vazeb. Tento proces vyžaduje energii, kterou poskytují mitochondrie spalováním kyslíku a potravy jako paliva a která je akumulována a přenášena jako energeticky bohatá sloučenina zvaná ATP (adenosintrifosfát). Proces svalové kontrakce je zahájen přílivem vápníku (kalcia) do svalových buněk skrze řadu drobných kanálků zvaných mikrotubuly, běžících mezi myofibrilami.

V kterýkoli čas je několik buněk ve svalu kontrahováno, a tím tak svalu dávají určitý stupeň klidového napětí (tzv. klidový tonus). Když se dostatečný počet svalových vláken stáhne, celý sval se zkrátí, a tím se zkrátí vzdálenost mezi začátkem a úponem svalu. Pohyb svalů způsobí díky úponům na kostech pohyb kostí. Jednotlivé svaly mohou reagovat pouze zkrácením, nikoli prodloužením své délky. Pro pohyb v protisměru se musí aktivovat jiný sval. Například dvojhlavý sval na paži (musculus biceps) může ohnout horní končetinu v lokti, ale natáhnout jí musí trojhlavý pažní sval (musculus triceps)). Biceps a triceps jsou svaly s protichůdným účinkem (tzv. antagonisté).

Hladké svaly jsou také inervovány motorickými nervy. Avšak místo motorického nervu stimulujícího jednu svalovou buňku se stimulace šíří ve vlnách přes několik buněk. Tato činnost jakoby ve vlnách pomáhá například pohybu potravy střevem.

Stah srdečního svalu není řízen motorickými nervy, ale speciálním řídícím centrem tvořícím impulsy přímo v srdci. Tyto impulsy přechází srdcem asi 72 krát za minutu a způsobují, že se srdce stahuje a vytlačuje krev do krevního oběhu.