Lihas (lihaskudos): miten se tuottaa liikkeen ihmisessä ja eläimissä

Lihas (lihaskudos): selkeä opas siitä, miten lihakset supistuvat ja tuottavat liikettä ihmisissä ja eläimissä — rakenne, toiminta ja käytännön esimerkit.

Lihas on kudos eläinten kehossa. Niiden päätarkoitus on auttaa meitä liikuttamaan kehon osia. Ne ovat yksi ihmisen ja eläinten kehon tärkeimmistä järjestelmistä. Kun lihas aktivoituu, se supistuu, lyhenee ja paksuuntuu ja vetää siten päitään lähemmäs toisiaan.

Lihastyypit

• Luustolihakset (poikkijuovaiset, tahdonalaiset): kiinnittyvät luihin jänteiden kautta ja mahdollistavat taivutukset, ojennukset ja kehon liikkeet. Rakenneosia ovat lihaskuitu, myofibrillit ja sarkomeerit.
• Sydänlihas (poikkijuovainen, tahdosta riippumaton): muodostaa sydämen seinämän ja lyö rytmikkäästi pumpatakseen verta. Solut ovat haarautuneita ja kytkeytyneitä toisiinsa niin, että sähköinen ärsytys leviää nopeasti.
• Sileä lihas (ei-poikkijuovainen, tahdosta riippumaton): sijaitsee sisäelimissä (esim. suolisto, verisuonet, virtsarakko) ja säätelee ilmavirtaa, ruoansulatusta ja verenpainetta hitaammilla supistuksilla.

Miten liike syntyy — solutasolla

Lihassoluissa liike syntyy liukumasäikeen (sliding filament) periaatteella. Perusyksikkö on sarkomeeri, jossa ohuet aktiinisäikeet ja paksut myosiinisäikeet liukuvat toistensa lomitse. Kun lihas saa hermoärsykkeen, solun solukalvolla kulkeva toimintaelektrinen impulssi aiheuttaa tubulusten (T-tubuli) ja sarkoplasmakalvoston (sarkoplasminen retikulum) kautta vapautuvan kalsiumin (Ca2+). Ca2+ sitoutuu troponiiniin, vapauttaen aktiinin ja myosiinin väliset siteet ja mahdollistamalla myosiinin "potkut" (voima-askel), jotka lyhentävät sarkomeeria. Jokainen myosiinin voima-askel tarvitsee ATP-molekyylin; ATP:ta tarvitaan myös myosiinin irrottamiseen aktiinista ja lihaksen rentoutumiseen.

Nervous system — hermotus ja voiman säätely

Lihasta ohjaa motorinen hermo, joka päättyy neuromuskulaariseen liittymään (motor end plate). Vapautuva välittäjäaine on asetyylikoliini, joka aiheuttaa lihassolussa toimintajännitteen. Yksittäinen motorinen hermosolu ja sen hermottamat lihassolut muodostavat motorisen yksikön. Voiman säätely tapahtuu kahdella päämekanismilla:

• Yksikköjen rekrytointi — pienet, hitaat yksiköt aktivoituvat ensin, ja voimantuotannon kasvaessa mukaan tulevat suuremmat, nopeammat yksiköt.
• Taajussäätö — hermoimpulssien taajuuden lisääntyessä lihassyyt supistuvat voimakkaammin (temporal summation ja tetanus).

Lihastyypit toiminnallisesti ja kuitutyypit

• Hitaat oksidatiiviset (type I): kestäviä, paljon mitokondrioita, sopivat pitkäkestoiseen matalaan kuormitukseen (esim. asento). Punaisia kuituja.
• Nopeat oksidatiivis-glykolyysiset (type IIa): kohtuullinen kestävyys ja voima, monipuoliset.
• Nopeat glykolyysiset (type IIx/IIb): voimakkaat ja nopeat supistukset, väsyvät nopeasti; hyödyllisiä räjähtävissä liikkeissä.

Energia ja lihastyö

Lihastyöhön tarvitaan jatkuvasti ATP:ta. Energiantuotantotavat ovat:

• Fosfokreatiinivarastot – nopeasti käytettävissä oleva ATP:n regenerointi hetkellisissä suorituksissa.
• Anaerobinen glykolyysi – nopea ATP:n tuotanto ilman happea, tuottaa maitohappoa (laktaattia).
• Oksidatiivinen fosforylaatio – hitaampi mutta pitkäkestoinen ATP:n tuotanto mitokondrioissa käyttäen rasvaa ja hiilihydraatteja hapen kanssa.

Kontraktiotyypit ja tehtävät

• Konentriset supistukset — lihas lyhenee ja tuottaa liikettä (esim. hauiskäännön nosto).
• Eccentriset supistukset — lihas pidetään jännityksessä ja venyy hallitusti, usein voimakkaampia ja aiheuttavat enemmän mikrovaurioita (esim. lasku alas kyykystä).
• Isometriset supistukset — lihas jännitetään ilman pituuden muutosta (esim. staattinen pito).

Lihakset osallistuvat liikkeen tuottamisen lisäksi myös asennon ylläpitoon, lämmöntuotantoon (lihastyö lämmittää kehoa, esimerkiksi tärinä/särinä lämmittää kylmässä) ja suojatoimintoihin (esim. vatsalihasten suoja roiskeilta ja vammoilta).

Sopeutuminen, harjoittelu ja palautuminen

Harjoittelun vaikutuksia ovat lihasmassan lisäys (hypertrofia), voiman kasvu ja hermoston tehokkuuden parantuminen. Pitkäaikainen käyttämättömyys johtaa atrofiaan. Lihassolujen korjaantumisessa ja uudelleenrakentamisessa tärkeä rooli on satelliittisoluilla, jotka aktivoituvat vaurion jälkeen. Riittävä lepo, proteiini ja energia ovat tärkeitä palautumiselle.

Sairaudet ja ikääntyminen

• Neuromuskulaariset sairaudet kuten myasthenia gravis (autovastainen häiriö asetyylikoliinin reseptoreita vastaan) heikentävät lihasten toimintaa.
• Lihasdystrofiat ovat perinnöllisiä sairauksia, joissa lihaskudos tuhoutuu vähitellen.
• Sarpopenia tarkoittaa ikääntymiseen liittyvää lihasmassan ja voiman menetystä.
• Äkilliset vammat: venähdykset, revähdykset ja lihaskouristukset (krampit).

Lihas eläimillä

Eläimillä lihaksisto on mukautunut monenlaisiin toimintoihin: lentoon, uimaan, kaivamiseen ja nopeisiin saalistusliikkeisiin. Esimerkiksi lintujen rintalihakset ovat hyvin kehittyneet lentoon, ja nisäkkäiden lihasrakenteet vaihtelevat lajin elintapojen mukaan. Myös erikoistuneet lihasrakenteet, kuten joidenkin hyönteisten synkronisoimattomat (asynkroniset) lentolihakset, mahdollistavat hyvin nopeita toistuvia liikkeitä.

Yhteenvetona: lihas on monimutkainen, energialle ja hermotukselle altis kudos, joka muuntaa kemiallisen energian mekaaniseksi työksi. Sen toiminta perustuu solutasolla aktiini–myosiinivuorovaikutukseen, kalsiumin vapautumiseen ja ATP:n kulutukseen. Lihaksilla on keskeinen rooli liikkeessä, lämmöntuotannossa ja elintoiminnoissa sekä niiden terveydestä huolehtiminen on tärkeää toimintakyvylle ja hyvinvoinnille.

Hae kirjaimella