Lihas

Ihmisen luurankolihaksia selkäpuolelta. Punaisella korostettuna kaksoiskantalihakset.

Lihas on kudossäiekimppu, joka liikuttaa eläimen ruumiinosia tai elimiä. Lihas sisältää lihassolujen muodostamaa lihaskudosta sekä muun muassa sidekudosta, verisuonia ja hermokudosta.

Määrä

Ihmisen luurankolihasten eri tyyppejä muodon mukaan: A. Ympyrämäinen, B. Kolmionmuotoinen, C. Sulkamainen, D. ja F. Sukkulamainen, E. Spiraalimainen.

Pääartikkeli: Ihmisen lihaksisto

Ihmisellä on noin 640 lihasta eli kehon symmetrisyyden vuoksi 320 lihasparia. Luku on epätarkka, sillä monen lihaksen kohdalla on määritelmäkysymys, onko kyse yhdestä lihaksesta eri osineen vai useasta itsenäisestä lihaksesta.

Ihmisen 640 lihaksesta noin 430 on tahdonalaisen hermotuksen alaisia. Loput 210 toimivat pääasiassa autonomisesti.

Tehtävät

Lihakset kykenevät supistumaan, koska kaikissa lihassoluissa on runsaasti supistumiskykyisiä proteiinisäikeitä, jotka muodostuvat erityisesti aktiini- ja myosiiniproteiinista.

Lihasten päätehtäviä ovat voiman tuottaminen ja kehonosien liikuttaminen. Lihasten muita tehtäviä ovat vartalon asennon säilyttäminen, sisäelinten, hermojen ja verisuonien tukeminen ja suojaaminen, ruumiinaukkojen toiminnan säätely, peristaltiikka eli etenevien supistusaaltojen tuottaminen, verenvirtausten säätely sekä lämmönsäätely. Lisäksi lihakset osallistuvat elimistön homeostasian eli sisäisen tasapainotilan ylläpitämiseen ja säätelyyn. Lihakset myös tuottavat lämpöä lihasvärinän kautta sekä varastoivat energia- ja ravintoaineita ja osallistuvat niiden aineenvaihduntaan.

Rakenne

Lihas koostuu lihaskudoksesta ja sidekudoksesta.

Lihaskudos

Luurankolihaksen rakenne. Lihas kiinnittyy luuhun (1) jänteellä (8). Lihassolut (4) muodostavat lihassolukimppuja (5). Lihaksessa kulkee myös verisuonia (3), ja lihassoluja, lihassolukimppuja ja koko lihasta ympäröivät erilaiset sidekudoksen muodostamat kalvot (2, 6, 7).

Pääartikkeli: Lihaskudos

Kaiken lihaskudoksen yhteisiä ominaisuuksia ovat sähkönjohtavuus, ärtyvyys, venymiskyky, supistumiskyky ja rentoutumiskyky. Noin kaksi kolmasosaa ihmisen lihaksista on tahdonalaisia. Ihmisellä on kolmentyyppistä lihaskudosta: poikkijuovaista, sileää ja sydänlihaskudosta.

• Luustolihakset eli luurankolihakset koostuvat poikkijuovaisesta lihaskudoksesta. Ne ovat kiinni luissa ja supistuessaan lähentävät luita toisiinsa ja aiheuttavat liikkeen.
• Sileät lihakset koostuvat sileästä lihaskudoksesta. Niitä ovat muun muassa verisuonten, hengitysteiden, virtsateiden ja ruuansulatuskanavan seinämien lihakset. Sileät lihakset säätelevät sisäelinten liikkeitä ja vastaavat ravinnon, ilmavirtauksen, veren ja virtsan kuljetuksesta sekä ihokarvojen kohottamisesta ja silmän pupillin koon säätelystä.
• Sydänlihas koostuu sydänlihaskudoksesta.

Lihassolut

Pääartikkeli: Lihassolu

Lihaskudos koostuu pitkistä ja kapeista, supistumiskykyisistä lihassoluista, jotka puolestaan koostuvat lihassäikeistä. Lihassolut eli lihassyyt muodostavat lihassolukimppuja.

Lihaksissa on kahdentyyppisiä lihassoluja, nopeita ja hitaita. Nopeat lihassolut supistuvat lyhimmillään 20 millisekunnissa ja pystyvät tuottamaan enemmän voimaa kuin hitaat lihassolut. Hitaat lihassolut ovat hitaampia mutta kestävämpiä kuin nopeat, ja niiden avulla ihminen suorittaa pitkäkestoiset ja matalatehoiset lihastyöt.

Sidekudos

Sidekudos ympäröi lihaksen lihaskudosta ja yksittäisiä lihassoluja. Lihasten sidekudos jaetaan löyhään ja tiiviiseen sidekudokseen. Sidekudos muodostaa lihassolujen ulkoista väliainetta sekä erilaisia kalvorakenteita. Tiivis sidekudos muodostaa jänteitä, jotka välittävät lihaksen tuottamia voimia luihin, joihin ne ovat kiinnittyneet, sekä saavat aikaan venyvyyttä ja elastisuutta.

Lihasten ohjaus

1. Alfamotoneuronin viejähaarake eli aksoni. 2. Aksoninpääte. 3. Lihassolu. 4. Lihassäie.

Lihaksia ohjaa keskushermosto. Lihasreseptorit muuttavat ärsykkeet keskushermoston ymmärtämään muotoon ja tarjoavat sille palautejärjestelmän lihasten toiminnan säätelyyn. Lihassukkulat viestittävät tuntohermoja pitkin tietoa lihaksen pituudesta ja sen muutoksista, Golgin jänne-elin aistii jänteeseen kohdistuvaa venytystä, ja vapaat hermopäätteet tarkkailevat lihaksen liiallista rasitusta ja venytystä.

Lihasten supistumisesta päättävät primaarisen motorisen aivokuoren neuronit. Lihasjäntevyyden säätelystä vastaa suplementaarinen motorinen aivokuori. Lihastoiminnan tasapainon ylläpitoon ja lihastoiminnan hienosäätelyyn osallistuvat pikkuaivot. Lihastoiminnan suunnittelusta ennen liikkeen alkamista vastaavat tyvitumakkeet. Tiedon lihaksiin aivoista välittää selkäydin, ja perifeeriset selkäydinhermot kuljettavat hermoimpulssit selkäytimestä lihaksiin. Lihassoluun tuleva viejähaarake muodostaa lihaksen kanssa hermo-lihasliitoksen, jonka kautta lihassolu saa supistumiskäskynsä hermoimpulssin muodossa.

Energiantuottotavat

Lihaksen energiatuotto, eli lihassolun supistuminen tuotetaan pääpiirteittäin kolmella eri tavalla:

Anaerobisessa alaktaattisessa, eli hapettomassa maitohapottomassa energiantuotannossa energia tuotetaan lihassolussa välittömästi saatavilla olevasta adenosiinitrifosfaatista. Adenosiinitrifosfaattia (ATP) on varastoituneena lihassoluun. Suorituksen jatkuessa lihassolu voi tuottaa lisää ATP:ia kreatiinifosfaatista. Myös kreatiinifosfaatti (KP) on varastoituna lihassolussa. ATP:n ja KP:n rajallisen määrän takia anaerobinen alaktaattinen energianmuodostus voi jatkua vain muutamia sekunteja. Lihastyön edelleen jatkuessa energianmuodostus perustuu joko hapen avulla (aerobinen), tai ilman happea (anaerobinen) tapahtuvaan kemialliseen prosessiin, jossa ATP:ia tuotetaan lisää elimistön välillisistä energialähteistä.

Anaerobisessa laktaattisessa, eli hapettomassa maitohapollisessa energiantuotannossa ATP:ia tuotetaan hiilihydraateista, glykogeenistä, tai glukoosista joita on varastoituneena lihassoluun, mutta myös vereen ja sisäelimiin. Anaerobiseksi glykolyysiksi kutsutulle prosessille on ominaista että se tuottaa tehokkaasti ATP:ia ilman happea, mutta toisaalta syntyy myös maitohappoa, joka kerääntyessään lihassoluun estää prosessin jatkumisen jo muutamien minuuttien jälkeen.

Aerobisessa, eli hapellisessa energianmuodostuksessa ATP:ia tuotetaan kemiallisesti hiilihydraateista, rasvoista, tai proteiineista. Soluhengitykseksi kutsuttu prosessi ei monimutkaisuudessaan kykene tuottamaan ATP:ia kovin tehokkaasti, lisäksi se edellyttää, että lihassolun käytettävissä on riittävästi happea. Toisaalta se ei happamoita elimistöä. Aerobista energianmuodostusta rajoittaa välillisten energiavarastojen riittävyys. Käytännössä lihastyö voi jatkua useita tunteja.

Energiantuotto voi olla myös osin aerobista, osin anaerobista laktaattista. Tällöin passiiviset lihassolut ja sisäelimet poistavat syntyvää maitohappoa ja lihastyö voi jatkua joitakin kymmeniä minuutteja.

Biomekaniikka

Lihastyömuodot

Lihaksen työskentely voidaan jakaa karkeasti dynaamiseen lihastyöhön ja staattiseen lihastyöhön.

• Dynaamisen lihastyön aikana lihas lyhenee (konsentrinen eli samakeskeinen lihastyö) tai pitenee (eksentrinen eli erikeskeinen lihastyö). Jos lihaksen pituuden muutosnopeus ja liikuteltavan nivelen kulmanopeus vaihtelevat liikkeen aikana, lihastyö tapahtuu variokineettisesti. Jos muutoksia ei tapahdu, lihastyö tapahtuu isokineettisesti.
• Staattisessa eli isometrisessä tai samanmittaisessa lihastyössä lihaksen ulkoinen pituus ei muutu, vaikka sen jännitys vaihtelisikin. Lihastyömuoto on isotoonista, jos lihasjännitys pysyy vakiona.

Liikerata

Lihas voi supistua tai venyä ääriasentoon, mutta se voi toimia myös vain osalla mahdollista liikealuetta. Lihaksen koko liikerata tarkoittaa lihaksen pituuden muutosta täysin venyttyneestä asennosta täysin supistuneeseen asentoon. Sisärata on keskiosasta täysin supistuneeseen asentoon, ja ulkorata keskiosasta täysin venyttyneeseen asentoon. Keskirata on liikealue liikeradan keskiosan molemmin puolin.

Lihaksen toimintaroolit

Liikkeeseen osallistuu yleensä samanaikaisesti useita lihaksia, joista jokaisella on liikkeessä oma toimintaroolinsa:

• Agonisti eli suorittaja on liikkeen puolella oleva lihas, joka kantaa päävastuun suoritettavasta liikkeestä. Se tekee yleensä konsentrista lihastyötä.
• Antagonisti eli vastasuorittaja sijaitsee agonistin vastakkaisella puolella ja venyy agonistin supistuessa. Se säätelee liikenopeutta ja pehmentää liikkeitä, ja tekee myös eksentristä liiketyötä ääriasennoissa.
• Synergisti eli avustaja sijaitsee liikkeen puolella lähellä agonistia ja avustaa agonistin toimintaa konsentrisella lihastyöllä. Jos agonisti vaurioituu, synergisti voi korvata sen toiminnan ja ottaa päävastuun liikkeen suorittamisesta.
• Neutralisoija eli tasaaja eliminoi lihasten yhteistoiminnan kannalta epätarkoituksenmukaista toimintaa, kuten agonistin toisen liikkeen tilanteessa, jossa tällä on kaksoisrooli.
• Fiksaattori eli paikallaanpitäjä tukee ja stabilisoi vartalon tai raajan staattisella lihastyöllä antaakseen agonistin lihastyölle hyvän ja tukevan pohjan.

Harjoituksen vaikutus

Lihas kasvaa ja vahvistuu rasittamalla sitä. Aluksi rasitus aiheuttaa lihassoluun vaurioita, ja lihas hajoaa ja menee kataboliseen ja myolyyttiseen tilaan. Sen seurauksena elimistön anaboliset hormonitasot nousevat ja hajotetun lihaksen proteiinisynteesi lisääntyy harjoitusta seuraavina päivinä. Kiihtynyt proteiinisynteesi aiheuttaa lihasfilamenttien kasvamisen ja lisääntymisen. Korjaantunut lihassolu on aiempaa paksumpi ja voimakkaampi. Ihmisellä lihassolujen lukumäärä ei kuitenkaan merkittävästi lisäänny.

Lihasvoimaharjoittelu on poikkijuovaisen lihaskudoksen tietoista harjoittamista, jotta lihakseen saadaan voimaa, voimantuottonopeutta, kestävyyttä tai kokoa. Harjoittelu kehittää myös lihaskudoksen hermotusta. Harjoittelu perustuu lihasten ylikuormittamiseen toistuvien ja vastustettujen lihassupistusten avulla. Tämä voidaan tehdä erilaisilla vastuslaitteilla, vapailla painoilla tai kehon omaa painoa hyväksikäyttäen.

Liike ja liikkuminen ylläpitää lihasta. Mikäli lihasta ei käytetä, lihaskudos surkastuu, sidekudoksen määrä kasvaa, lihaksen hermotus laskee ja lihaksen toimintakyky heikkenee. Täydellisessä liikkumattomuudessa esimerkiksi yläraajojen lihasvoima laskee ensimmäisen viikon aikana 1–5 prosenttia vuorokaudessa, ja kahdessa viikossa lihaksen poikkipinta-ala voi olla pienentynyt 20–30 prosenttia.

Lähteet

• Kauranen, Kari: Lihas – rakenne, toiminta ja voimaharjoittelu. Liikuntatieteellinen seura, 2014. ISBN 978-952-5762-00-6

Aiheesta muualla

• OpetusTV, biologia: Luusto ja lihakset