Ugrás a tartalomhoz

Funkcionális anatómia I.

János, Szentágothai, Miklós, Réthelyi (2006)

Medicina Könyvkiadó Zrt.

5.2. ÁLTALÁNOS IZOMTAN

5.2. ÁLTALÁNOS IZOMTAN

A contractilis szövetekről általában már szóltunk a 2. fejezetben. Itt most azzal a kérdéssel kell foglalkoznunk, hogy a contractilis elemek miképpen hoznak létre nagyobb működési egységeket. A simaizomszövet kevés kivétellel cső alakú vagy üreges szervek contractilis falait alkotja, egységes rétegeket képez (tunicae musculares), amelyekben a sejtek lehetnek egy irányban vagy hálózatosan rendezettek, de mindenesetre nem képeznek önálló szerv jellegű contractilis egységeket. A simaizomzat leírásának ezért általában a cső alakú és az üreges szervek (erek, bél-, vizeled és nemzőcsatorna stb.) ismertetésénél van helye. Az ugyancsak sejtes organizációjú szívizom, amely a vázizomhoz hasonló contractilis állománnyal (myofibrillumok) bír, speciális hálózatos szerkezetű, réteges falakat és azokból kiemelkedő gerendákat alkot, de ugyancsak nem hoz létre önálló szerv jellegű egységeket.

Az ún. vázizomzat rostos organizációjú és szerv jellegű önálló anatómiai és funkciós egységeket alkot: ezek az izmok (musculi). Néhány zsigerben, főleg a táplálócsatorna kezdetén és végén, a vázizomzathoz hasonló harántcsíkos izomszövet részt vehet cső alakú zsigerek falának kiképzésében (garat, a nyelőcső felső része), gyűrűs záróizmokat alkothat (sphincterek, pl. a végbél, a húgycső körül), vagy akár tömör izomszerveket is képezhet (nyelv). Ezeket értelemszerűen nemaz izomtanban, hanem a zsigerek leírásában ismertetjük. A vázizomzathoz mindenben hasonló néhány érzékszervi izom leírása, speciális helyzetük és működésük folytán, az érzékszervek (látószerv, hallószerv) ismertetéséhez tartozik. Viszont fordítva: a vázizomzatnál tárgyaljuk az ember néhány bőrizmát, amelyeket szigorú értelemben nem lehetne idesorolni.

A következő fejezetekben először általánosságban foglalkozunk az izmok felépítésével, alaki, szerkezeti és ebből folyó működési sajátosságaival. Az izmok mellett orvosi jelentőségük folytán speciális fontosságúak az őket körülvevő izompólyák (fasciae), melyek egyes izmok vagy gyakrabban izomcsoportok számára önálló rekeszeket (izompáholyokat) képeznek. Fasciák nemritkán a csontváz különböző részeivel (csontokkal és szalagokkal) együttesen képeznek rekeszeket izmok és inak számára, ilyenkor osteofibrosus terekről szólunk. Említésre kerülnek az izmok mozgásait megkönnyítő speciális súrlódáscsökkentő berendezések az ínhüvelyek (vaginae tendinum) és a nyálkatömlők (bursae synoviales) is.

Az izmokról általában

Az aktív mozgásrendszert képező izomzat szerkezeti és működési egysége az izom (musculus). Ezen egységes kötőszöveti vázzal és többnyire gyenge burokkal (perimysium) összetartott és meghatározott irányokban rendezett izomrosttömeget értünk, amely a csontváz egyik részéről ered (origo = eredés), és az esetek többségében tömött rostos kötőszövetből álló ín (tendo) közvetítésével rögzül (insertio = tapadás) annak más részén.

Az izom alakja leggyakrabban orsónak, hasábnak vagy pántnak megfelelő, tehát valamilyen megnyúlt idomhoz hasonlít, de nem ritkák, főleg a törzsön, az aránylag széles, lapos, lemez alakú izmok. Az izom húsos – azaz izomrostokból álló – részét izomhasnak (venter) nevezzük. A két, három vagy négy résszel eredő, de azután összeolvadó és közös ínnal tapadó izmok különálló részeit fejeknek (caput) nevezzük, és ezek száma szerint többfejű izmokról szólunk (m. biceps, m. triceps, m. quadriceps).

Ha az izom hasát közbülső ín szakítja meg, és a két has nem esik egymás folytatásába, akkor kéthasú izomról (m. digastricus, m. biventer) szólunk. Ha az izomhas iránya nem változik meg, akkor nem beszélünk külön izomhasakról, hanem az inas megszakítást intersectio tendineanek nevezzük.

Az izom két vége közül eredésnek anatómiai konvenció szerint a törzs középvonalához közelebb esőt, illetve végtag esetében a proximalisabbat nevezzük. Minthogy ezek egyidejűleg az izmok viszonylagosan rögzítettebb végét (punctum fixum) jelentik, olyan izmokra, amelyekre a fenti szabály nem vonatkoztatható (pl. sok fejés nyakizomra), az eredést az izom mozgásainál rögzítettebb végre alkalmazzuk. A punctum fixum ellentéte a punctum mobile. A két pont a mozgás jellege szerint természetesen igen változó lehet: szabadon a levegőben mozgatott tag esetében nyilvánvaló, hogy az izom összehúzódása során két rögzítési pontja közül a distalisabbat fogja a testrész tömegesebb részében helyet foglaló proximalishoz közelíteni. Mindjárt megfordul a helyzet, ha – mint sok tornaműveletnél – a kéz rögzített (pl. tornaszeren), és az izmok a proximalisabb csontokat, sőt ezeken keresztül az egész testet mozgatják. Még közönségesebb eset ez az alsó végtag izmainál, annak következtében, hogy sok mozgásnál a láb támaszkodik – tehát rögzül a talajon.

A legtöbb izom húsosan, tehát közvetlenül izomrostjaival ered. Ez logikusan következik abból, hogy az eredés a proximalisabb (törzs közeli) vázrészen van, azaz ott, ahol nagyobb felület áll rendelkezésre. Előfordul azonban nemritkán az is, hogy az izom ín közbevetésével ered, vagy pedig az izomrostok egy része az izomnak ilyen esetben ínszerűen megvastagodott kötőszöveti burkán vagy szomszédos izompólyán ered.

Bár számos izom közvetlenül, azaz húsosan is tapad, mégis – főleg a végtagokon – általánosabb, hogy az izomhas ínba megy át. Az ín tömött kollagén rostos kötőszövetből álló, fehér, selyemfényű, igen hajlékony képződmény, amely az izomhasnál lényegesen vékonyabb. Az izom erejét ezek a nagy szakítási szilárdságú, gyakorlatilag nem nyújtható karcsú pánt- vagy kötélszerű képződmények jelentős távolságokra – pl. az alkarról az ujjak végeire – közvetíthetik. Ennek nagy előnye, hogy az izomrendszer a karcsú ujjak végére viszi át azokat az aránylag jelentős erőket, amelyek kifejtéséhez az alkar (vagy a lábszár) felső tömegesebb részében elhelyezett, aránylag nagy izomhasakra van szükség.

Az inak alakja az izmokéhoz hasonlóan mind vastagság, mind hosszúság és keresztmetszetük alakja tekintetében igen változatos. Lapos, lemez alakú izmok sokszor hasonló inas lemezbe mennek át; ezeket aponeurosisnak nevezzük. Előfordul, hogy az izom ina egy csontos vagy porcos horgon (trochlea) megtörik, és mint csigán átvetett kötél, más irányban húz, mint az izom. Az izomrostok és az ín sok esetben nem mennek át egyszerűen egymás folytatásába, hanem változatos, és az izom működése szempontjából igen fontos, speciális rendezettséggel bírhatnak. Igen általános rendezettségi elv az izomrostok ún. tollazott (pennatus) elhelyezkedése. Ez főleg a végtagizmokon fordul elő, amikor az izom hosszan ered valamelyik hosszú csöves csont testéről, és rostjai nem párhuzamosan futnak az izom hossztengelyével, hanem ferdén, majd aránylag rövid lefutás után az izomba magasan benyúló ínon tapadnak. Ha valamennyi rost az izom egyik oldalán ered, és a másik oldalán elhelyezett ín felé halad, az izmot egyszer tollazottnak (unipennatus) nevezzük, ha pedig az izomrostok egy közbülső elhelyezkedésű ín felé tartanak – mint a madártoll pihéi a toll szára felé –, akkor kétszer tollazott (bipennatus) izomról szólunk.

Perimysium és peritendineum

Az izom és – bár az első pillantásra furcsának tűnhet – maga a tömött kötőszövetből álló ín is sajátos kötőszöveti vázzal és ennek a felületre eső részét képező burokkal bír. Az izom húsos részének e vázát perimysiumnak nevezzük. Szerkezetét az izom keresztmetszetének mikroszkópos nagyítású (lupe) képén érthetjük meg (5/1. ábra). A perimysiumnak az izom felületét borító burokszerű részéből sövények hatolnak be az izom belsejébe, és vaskosabb elsődleges, majd mind finomabbá váló másod- és harmadlagos sövényekből álló hálóval osztják fel mind apróbb rekeszekre az izmot. Természetesen csak keresztmetszetben háló, a valóságban a háló hézagai csőszerű terek. Végül minden egyes izomrost külön saját rekeszbe kerül, mégis funkcionális jelentősége miatt külön egységként szoktuk tekinteni az izom ama szabad szemmel még jól felismerhető rostkötegeit, amelyek az izom húsrostjainak rendezettségét – fasciculatióját (például az előző szakaszban említett tollazottságot) – mutatják.

5/1. ábra. Izom keresztmetszete lupenagyítással a kötőszövetes tokok feltüntetésére

A perimysium különböző részeit külön nevekkel szokták ellátni: a külső tok epimysium vagy perimysium externum a nagyobb sövény: perimysium internum, végül a legkisebb fasciculusokon belüli sövény: endomysium.

A perimysium mennyisége és a különböző sövények vastagsága változó. Vannak durva kötőszöveti vázú (durván köteges) izmok – pl. a nagy fanzom (m. gluteus maximus) és igen finom kötőszövetes vázú izmok, ilyen a m. psoas major. A perimysium sövényeiben haladnak és ágazódnak el az izom nagyobb erei; a legfinomabb sövényekben gazdag capillarishálózatot találunk. Ugyanitt ágazódik el az izom idege is.

A perimysium az ínba való átmenetnél lényeges változás nélkül megy át a peritendineumba. Ennek szerepe hasonló a perimysiuméhoz. Hálószerű felépítésével az ínnak már a tömött kötőszöveteknél leírt köteges szerkezetét szorosan egybetartja, és nem engedi elemeire felrostozódni. A peritendineumban ágazik el az ín kevés ere és idege.

Az erőátvitel mikroszkópos módján régen igen sokat vitatkoztak – ez ma sem teljesen tisztázott –, de bizonyos, hogy az izomfibrillumok nem mennek át az ín kollagénfibrillumaiba. Képletesen a legjobban, de nem biztos, hogy leghelyesebben szoros gumikesztyűben levő ujjainkkal magyarázhatnánk el, amelyekről a kesztyűt az ujjvégeken való húzással semmiképpen sem húzhatjuk le; sőt minél jobban húzzuk a kesztyűt, annál szorosabban tapad ujjunkhoz az elvékonyodó gumi.

A sarcolemma két rétegből áll: az egyik az izom sejthártyája, a másik egy ehhez mindenütt szorosan hozzáfekvő, a lamina basalisokhoz hasonló és az izomnak ínba átmenő kötőszöveti vázával összefüggő, még elektronmikroszkóp alatt is egységesnek tűnő hártya. Anélkül, hogy a kettő közt speciális összeköttetést keresnénk, elképzelhető az egyes izomrost húzóerejének átvitele a két hártyafelszín egyszerű adhaesiója révén. – Mindenesetre akár húsosan, akár inasan ered vagy tapad is az izom, rögzülési helyén az erőt végül is kötőszöveti (kollagén) rostok viszik át a csontra, melybe az ínrostok vagy a perimysium rostjai sokszor ún. Sharpey-rostok formájában vannak mintegy „lehorgonyozva”.

Izompólyák (fasciae)

Izmok többnyire nem szabadon helyezkednek el a laza kötőszövetben, hanem egyesével vagy csoportosan erősebb kötőszöveti lemezek által alkotott rekeszekben (izompáholyokban). A rekeszeket alkotó kötőszöveti lemezeket nevezzük, izompólyáknak (fascia). Különösen erősek ezek a fasciarekeszek a végtagokon, elsősorban az alsón. Itt, mint később látni fogjuk, a venás keringés támogatásában fontos szerepe van a zárt terekben összehúzódó, azaz a teret hol szorosabban, hol lazábban kitöltő izmoknak. Sok esetben az izomrostok egy része ered is vagy tapad az izompólyák egyes részein, amelyek ilyenkor ínszerűen megvastagodnak, úgyhogy nehéz eldönteni, vajon fasciának vagy inkább aponeurosisnak kell-e tekintetnünk őket.

Orvosi (sebészeti) szempontból a fasciák és az általuk körülvett rekeszeik szinte nagyobb fontosságúak, mint a bennük levő izmok, mert egyrészt a rekeszek alkalmas teret képeznek kóros (fertőző) folyamatok terjedésének, és ezért sebészi kezelésükhöz az egyes terek ismerete nélkülözhetetlen. Másrészt, nagyobbára kollagén kötőszövetből állván, folytonosságuk megszakításai kifogástalanul gyógyulnak, és ezért a sebész, ha csak lehet, kötőszöveti lemezeken keresztül hatol be mélyebb területre, és ezek helyreállítására alapozza az eredeti szerkezetet és működést legjobban megközelítő rekonstrukciót.

Súrlódáscsökkentő berendezések

Az izom segédszervei közé tartoznak és az izmok közötti, ill. izom/szalag, izom/csont közötti súrlódásokat csökkentik az izomtömlők (bursae synoviales) és az ínhüvelyek (vaginae tendinum).

Izomtömlők (bursae synoviales)

Az izomtömlők külső rostos burokból és belső felszínükön az izületek synovialis felszíneihez hasonló sejtdús rétegből álló, résszerű üregükben az íznedvhez hasonló nyúlós, de egyúttal sikamlós nedvet tartalmazó, lencse alakú képződmények.

A lencseidom két külső felszíne az egymáshoz súrlódó felszínekhez rögzül, belső sima felszíneik a tömlő nedve által mintegy „zsírozva”, egymáshoz viszonyítva könnyen elcsúsznak. A lencse peremén természetesen a két egymásba átmenő felszínnek mozgás közben bizonyos egymásba való „áthengeredése” fordul elő. Érthető, hogy ilyen bursák elsősorban a nagyobb ízületek (térd, váll) körül fordulnak elő, sokszor a bőr és az alatta fekvő csont között is (pl. bursa prepateliaris subcutanea). Egy másik jellemző helyük inak hegyesszögben való tapadása esetén a csont és ín közti szöglet. Ez biztosítja, hogy megfeszített ín mellett is a csont az ín húzási irányára merőleges síkban elmozdulhat; ti. a hegyes szögletben elhelyezkedő bursa megengedi az ín és a csont közötti lap szerinti elcsúszást.

Ínhüvely (vaginae tendinum)

Ínhüvelynek nevezzük a végtagok állandó (boka) vagy gyakori (csukló, ujjak) megtörési helyein, rendszerint erős leszorítószalagok (retinaculumok) alatt átfutó inakat körülvevő csőszerű, könnyű elcsúszást biztosító hüvelyeket. A valóságban bonyolultabb felépítésűek, mint a felületes szemlélő számára tűnnék. Csupán külső rostos burkuk [vagina fibrosa (tendinis)]valóban cső alakú, ezt azonban kettős falú belső synovialis hüvely béleli [vagina synovialis (tendinis)]. Az utóbbi külső lemeze a rostos burok belső felszínéhez tapad, belső lemeze pedig az ín felszínéhez nőve synovialis felszínét kifelé fordítja.

Az ínnak a hüvelyben való ide-oda csúszását a két egymás felé fordított synovialis felszín és a köztük levő sikamlós nedv biztosítja. A két synovialis felszín az ínhüvely mindkét végén átfordul egymásba, és ezért az ín valamilyen irányban való mozgásához az egyik végén a külső réteg tűrődik át a belsőbe, a másikon fordítva.

Az ínhüvely keresztmetszetéből (5/2. ábra) kitűnik, hogy a két synovialis réteg nem csupán az ínhüvely két végén megy át egymásba, hanem a nagy savós hártyáknál megismerendő módon a külső lemez kettőzet útján (mesotendineum) is áthajlik a belső synovialis rétegbe. E kettőzet mindig a belső rostos hüvelynek a csontos vagy ízületes alaphoz rögzülő oldaláról indul el, tehát a mesotendineum mindig az ínnak a csontok és az ízületek felé fordított oldalát éri el.

5/2. ábra. Az ínhüvely keresztmetszete sémásan. Igen bonyolult viszonyok vannak az ujjak hajlító oldalán levő ínhüvelyekben, ahol a két – felületes és mély – ujjhajlító izom ina ugyanabban a hüvelyben fut, sőt egyik ín átbújik a másik ín nyílásán. E viszonyok gondos tanulmányozása néhány felnyitott ínhüvelyen ezért különösen fontos feladat

Gyakorlati jelentősége, hogy e kettőzet viszi az ínhoz a kisszámú, de mégis nélkülözhetetlen ereket. Bár az ín mozgathatóságának biztosítására e kettőzetek elég lazán kötik össze az inat az ínhüvely basisával, mégis fontos megjegyeznünk, hogy az ínhüvely gyulladásainál szükségessé vált műtéti feltárásakor semmi körülmények közt sem szabad felemelni az inat az ínhüvely alapi (ti. a csonthoz és az ízülethez rögzített) részéről. Ezzel ugyanis elszakadna a rendkívül vékony hártyaszerű mesotendineum, és vérellátási zavar folytán az ín elhalna.

Általános izommechanika

Az izmok működésének általános elemzésénél látni kell, hogy azok többféleképpen vehetnek részt a test, ill. egyes részeinek a mozgatásában.

(1) Az izmok nagy része működésével az eredési és a tapadási pontot közelíti egymáshoz. Magától értetődik, hogy a két pont nem ugyanazon a csonton, hanem 1 vagy 2 ízülettel elválasztott, ill. összekapcsolt csontokon van. Ebben az értelemben az izmok működhetnek nyílt láncban és zárt láncban attól függően, hogy a végtag vége szabadon áll vagy rögzített (pl. láb a talajon vagy függeszkedés során a kéz). Fontos azt tudni, hogy az ín melyik oldaláról kerüli meg az ízületet vagy halad el mellette, mert ez meghatározza az izom működését. Egynél több ízületet átugró izom működése lényegesen összetettebb, és ilyenkor az izom neve vagy funkcionális csoportba sorolása csak töredékét jelzi a valóságos funkciónak.

Az előbbi állítást egy egyszerű példán demonstrálhatjuk. A comb hátsó oldalán levő térdhajlító flexorok) szabadon mozgó végtag esetén (pl., ha ülő helyzetben hajlítjuk és feszítjük térdünket) valóban összehúzódnak, azaz tapintható módon megkeményednek a térd hajlítása közben, és elernyednek (tapinthatóan ellazulnak) a térd feszítése közben. Ilyenkor az izmok „nyílt láncban” működnek. Guggoló helyzetből való felemelkedés közben viszont – tapintással könnyen meggyőződhetünk róla – a térdhajlítók épp ellenkezőleg, a térd extensiója közben húzódnak össze erősen. Az 5/3. ábrán látható sémából könnyen érthetővé válik, hogy a zömben az ülőgumó tájékáról eredő és a lábszárcsontok felső végén tapadó térdhajlítók két ízületet (a csípőt és a térdet) ugorva át, a talajon támaszkodó láb és a felülről ránehezedő testtömeg között „zárt láncban” működő térdet hátrafeszítik; azaz ebben az esetben nem hajlítják a térdet, hanem feszítik.

(2) Az izmok sokszor egy végtagot vagy a törzs ízületeit rögzítik bizonyos megkívánt helyzetekben. Ehhez az ellentétes hatású (antagonista, szemben az azonos irányban ható, synergeta) izmok egyidejű összehúzódása szükséges. Ennek kapcsán jegyezzük meg, hogy a végtagokon az antagonista izmok rendszerint a végtag dorsalis-ventralis oldalán helyezkednek el, pl. a lábszáron elöl levő extensor izmok antagonistái a hátul lévő flexor izmok, és viszont. A törzs esetében ez az elrendeződés annyiban módosul, hogy az egyik oldali izmok antagonistái gyakran az ellenkező oldalon helyezkednek el.

(3) Az izmoknak egy további működési formája a végtag egyenletes visszaengedése, amire lépcsőn lefelé járáskor látunk példát. Itt a különböző izomcsoportok tónusának fokozatos csökkentése jelenti az izom működését.

Mindezeket azért írjuk le itt ilyen részletesen, hogy megvilágítsuk az izom tisztán mechanikai működéséből is adódó számos bonyolult problémát, és felhívjuk a figyelmet egy-egy izom működésének sokoldalú lehetőségeire, nem is szólva több izom együttműködésének szinte megszámlálhatatlan sokféleségű kombinációira. Ismereteink e téren még igen kezdetlegesek, pedig sportorvosi, a sportokban oly fontos „stílus”-elemzési és -fejlesztési törekvések fontos alapismereteit képezhetik. Az izmok valódi összjátékát csak különböző testmozgások során végzett lassított filmfelvételek segítségével és több izom aktivitását egyidejűleg regisztráló elektromiográfiai felvételekből lehet megállapítani.

5/3. ábra. Séma annak érzékeltetésére, hogy térdhajlított helyzetből való felemelkedéskor a zárt láncban működő, két ízületet átugró combflexorok a térdet hátrahúzzák, tehát feszítők

5/4. ábra. A m. brachialis húzóerejének felbontása. Nyújtott könyök mellett a m. brachialis húzóerejének nagyobbik komponense az alkarcsont tengelyirányában hat, tehát a hajlítás szempontjából elvész. Behajlított könyök mellett a húzóerő gyakorlatilag teljes mértékben érvényesül

Az izomnak az ízületre kifejtett hatása attól is függ nagymértékben, hogy húzási iránya milyen viszonyban van az ízület tengelyéhez. Az 5/4. ábrából látható, hogy teljesen kinyújtott kar mellett a sémásan jelzett m. brachialis húzóerejének jelentékeny része elvész az ulna tengelyirányban való húzására, és csak aránylag kis része használtatik fel a hajlításra. Behajlított könyök mellett a húzóerő sokkal nagyobb mértékben érvényesül. A térdízülettel kapcsolatban említettük, hogy a patella csigaként (hypomochlion) szerepel a térd feszítőizmai erejének átvitelében, mert rajta ezeknek az izmoknak a húzása megtörik és a lig. patellae kissé hátrafelé haladva éri el a tibiát. Így e rostok előnytelen tapadási viszonya, legalábbis részben kiegyenlítődik.

Az izom fascicularis felépítése is rendkívül fontos tényező az izom működésének meghatározásában. Vegyük figyelembe az 5/5. ábrán bemutatott alakra és méretre teljesen egyforma három izmot, és fontoljuk meg, hogy miben különbözhet a működésük. Ehhez tudnunk kell egy, az élettanban majd megismerendő tényt, hogy az izomrostok az élő szervezetben maximális nyugalmi hosszuk felére képesek megrövidülni. Az A jelzésű izomban az izomrostok vagy húsos fasciculusok hossza az izomhas hosszával (x) egyenlő, az izom rövidülése tehát x/2. A B jelzésű izom unipennatus, ferde lefutású fasciculusai jóval rövidebbek (y), az izom rövidülése tehát y/2. A C jelzésű izom bipennatus, fasciculusai még rövidebbek (z), az izom rövidülése tehát z/2. Nézzük meg már most az izommunka másik tényezőjét, az erejét. Nem nehéz átlátni, hogy az izomrostokat egyforma vastagnak fogva fel, az összehúzódással kifejtett erő független az izomrostok hosszától, de a számukkal arányos. Azaz az izom ereje a keresztmetszetétől függ, de olyan keresztmetszettől, amely minden rostját valóban átmetszi. Ezért az izom ún. „anatómiai (haránt) keresztmetszete” mellett a „fiziológiai keresztmetszet” fogalmát is be kell vezetnünk. Fiziológiai keresztmetszeten olyan síkot értünk, amely az izom minden rostját keresztben metszi. Ez unipennatus izomnál az izomhasat ferdén átmetsző sík, amely nyilvánvalóan jóval nagyobb átmetszetet ad, mint az A izom harántmetszete. A bipennatus izom fiziológiai keresztmetszete még ennél is lényegesen nagyobb, nyilvánvalóan nagyobb tehát maximálisan kifejthető ereje is. Munkavégző képesség tekintetében nincs a három izom közt lényeges különbség; ez az izomállomány tömegétől függ.

5/5. ábra. Séma az izom fascicularis rendeződése és ereje, valamint rövidülőképessége közötti összefüggésről. A séma D ábrája a tollazott izomszerkezetnek azt az előnyét illusztrálja, hogy összehúzódásakor a vastagodó rostok számára tágabb tér keletkezik (részletesebb magyarázatot lásd a szövegben

Nyilvánvaló ugyanis, hogy a pennatus típusú izmok nagy erővel rövid szakaszon, a párhuzamosak kisebb erővel hosszabb szakaszon tudnak összehúzódni. Nem csodálkozhatunk ezek után azon, hogy pennatus izmok főleg a lábszáron és az alkaron, a mélyebb rétegekben fordulnak elő, ahol főleg az előbbi esetében nagymérvű rövidülésre nincs is lehetőség, viszont igen nagy erőkre van szükség. A felületesebb helyzetű izmok az ízületek tengelyétől általában távolabb erednek és tapadnak, mint a mélyebbek, tehát az utóbbiaknál az erőkarok is rövidebbek, azaz rövidülési lehetőségeik kisebbek, és egyúttal nagyobb erőt kívánnak.

Fordítva: a felületesebb és proximalisabb comb-, kar-, váll-, medence- és törzsizmok inkább a párhuzamos rostú típusokhoz tartoznak. Itt ugyanis jelentékeny méretű megrövidülésekre van szükség, és ha nagy erők kellenek is, az izom vastagsága az amúgy is tömegesebb testrészeken növelhető.

Egyes izmokban, mint pl. a lábikra nagy izmaiban (m.gastrocnemius, m. soleus), a pennatus-elv igen bonyolult rostszerkezettel érvényesül, és ezek az izmok méreteikhez képest óriási erőket képesek kifejteni (pl. „dobbantás” az ugrómozgásoknál). A pennatus izomrost-elrendeződés külön előnye még az is, hogy az 5/5. ábra D sémájából érthetően az izom összehúzódásakor táguló izomrostok közötti közök helyet adnak a megvastagodott rostok elhelyezésére, míg a párhuzamos rostú izmok rostjai egymást szükségszerűen zavarják.

Az izom hossza és erőkifejtése közti összefüggés az izomműködés lényeges oldala. Maximális erőkifejtésre az izom a test nyugalmi helyzetében elfoglalt „nyugalmi hosszában” képes. Ennél nyújtottabb, illetve rövidültebb helyzetben ereje eleinte lassan, majd bizonyos határon túl gyorsabban csökken, míg a szélső nyújtottság, ill. összehúzódottság közelében fokozatosan a zérushoz közeledik (Ernst). Passzív erők hatására létrejött szélső ízületi helyzetekben sok izom már akcióra képtelenné válik. Ezt alkalmazzák pl. gyermekek, amikor társuktól összeszorított öklében elrejtett tárgyat igyekeznek úgy elvenni, hogy felhasználva a csukló gyengébb feszítőizmait, a tenyér felé törik be az ellenfél csuklóját, amikor is passzív behajlított helyzetében az ujjhajlító izmok túlságosan megrövidülnek, és nem képesek többé szorosan behajlítva tartani az ujjakat. A birkózósportoknak is fontos eleme az izomműködés eme ténye. Az izom ideális erőkifejtő hosszának megválasztása természetesen lényeges vonása minden nagyobb erőt igénylő mozgásnak, mind a sportokban, mind számos munkafolyamatban. Ezeknek az alapvető tényeknek különleges jelentőségük van minden olyan orvosi tevékenységben, amely sérült vagy bénult testrészek működésének akár műtéti, akár más (konzervatív) módon (pl. speciális gyógytorna) való rehabilitációjára (helyreállítására) törekszik.

Izom és ideg

Az izomösszehúzódás és az izomtónus kérdéseivel az élettan foglalkozik. Itt csak röviden utalunk néhány anatómiai alaptényre.

A simaizommal és a szívizommal szemben, amelyeknek minden idegellátástól független automatikus működésük is van, a harántcsíkolt izom csak idegimpulzusra húzódik össze, sőt minimális saját rugalmasságán felüli, ún. tónusa is idegimpulzusok beérkezésétől függ. (Az izom rugalmassága nagyobbrészt nem az izomrostoknak, hanem a kötőszövetes váznak a rugalmassága.) Minden harántcsíkolt izom lényeges anatómiai adata tehát az ún. beidegzése. Ezen általában az izom mozgatóidegét értjük, mert az izom leírásához hozzátartozik, hogy mozgató idegrostjait mely ideg vagy idegfonat szolgáltatja. A gerincvelő és a gerincvelői idegek leírásából az is kitűnik, hogy a legtöbb izom nem egy, hanem két vagy három, ún. gerincvelői szelvényből kapja idegrostjait, függetlenül attól, hogy ezek a rostok mely környéki idegen keresztül érik el az izmot. Az orvos számára mindkét adat fontos, tehát hogy egy-egy izmot mely környéki ideg és mely gerincvelői szelvények idegzik be. Ezért külön említjük az izom ún. peripheriás és szelvényes beidegzését. Az anatómiai tanulmányok során konkrétan megkívánják minden izom peripheriás beidegzésének ismeretét, míg a szelvényes beidegzésnek csupán az elvét kell ismerni. Ez utóbbi beosztás a legtöbb ideggyógyászati szakkönyvben közölt táblázatokból néhány másodperc alatt leolvasható, feltéve hogy az illető érti az elvet.

Az izom idege általában az izomhas közepén vagy attól kissé proximalisan lép be az izomba. Az izomhasban az ideg a perimysiumban fonatot képez, rendszerint az izom eléggé körülírt területén. Párhuzamos rostú izmokban ez a terület meglehetősen kicsi, ugyanis minden izomrost gyakorlatilag végighalad az izom egész hosszán, és minden izomrost csak egyetlen idegvéglemezzel bír, ezért elég, ha az idegelágazódás az izom egyetlen keresztmetszeti területén történik. Pennatus, főleg pedig bipennatus izmokban az ideg elágazódásának jóval nagyobb területre kell kiterjednie ahhoz, hogy minden izomrostot elérjen. Az izomrostok mozgató véglemezéről a 2. fejezetben az idegszövet általános leírásában szóltunk.

Az izom mozgató beidegzésének fontos fogalma a motoros egység. Egy-egy gerincvelői vagy agytörzsi mozgató idegsejt egyetlen idegrostot küld ugyan a mozgatóidegekbe, de az izmon belül ez az idegrost ismételten elágazódik, és több izomroston végződik mozgató véglemezzel. Minthogy a mozgató idegroston keresztül beérkező idegimpulzus egyformán tovább terjed a rost minden ágán, és minden véglemezén keresztül minden vele összefüggő izomrostot összehúzódásra bír, az ugyanazon idegsejt által beidegzett izomrostok nem külön-külön, hanem mindig csak együtt húzódhatnak össze. Ezért az egy mozgató idegsejt által ellátott összes izomrostot motoros egységnek nevezzük. Egyes izmokban a motoros egységek igen kicsinyek: pl. a külső szemizmokban egy idegsejt átlagosan 2,5 izomrostot lát el. Fordítva: a nagy proximalis végtagizmokban az egységek igen nagy méretűek, egy idegsejt 4–500 izomrostot is elláthat. Minthogy az idegimpulzus és az elemi izomcontractio egységnyi (minden vagy semmi) jellegű működésűek, és nincsenek fokozataik, az izomműködés fokozatait az idegrendszer azzal éri el, hogy különböző számú és elrendeződésű motoros egységet „vet be” egyidejűleg. Ezért nyilvánvaló, hogy igen kis izmokban a motoros egységek kicsik kell hogy legyenek, míg nagy izmokban, amelyeknek nincsenek finomabb működési fokozataik, a nagy motoros egységek a gazdaságosak. Ettől függetlenül is azonban a szemizmok kis motoros egységeit – azaz a kis izmot ellátó motoros idegsejtek szélsőséges nagy számát – ezen izmok elképzelhetetlenül precíz működése is indokolja.

Nem térhetünk ki arra a fontos tényre, hogy a mozgató neuronok közt vannak ún. fázisos és ún. tónusos működésűek; az előbbiek inkább a tényleges mozgásokat, mások inkább az izom tónusát szolgálják, de ez a különbség csak viszonylagos. Vannak egész izmok, amelyek inkább tónusos működésűek, mások inkább rövid gyors összehúzódásra képesek. Az előbbiek rostjai felépítésükben – a sarcoplasma és a fibrillumok mennyiségi arányában – és színükben, is eltérőek, ún. vörös izmok, az utóbbiak fehérebbek. Emberben az izmok többsége kevert rostozatú, mind működés, mind szerkezet tekintetében.

A tónusos izomműködés egyébként az izomműködés legbonyolultabb kérdése, melynek tárgyalásába még legelemibb szinten sem bocsátkozhatunk e Helyen. Elsősorban nagyon sokféle tónus létezik szinte minden izomban más a mindenkori testhelyzettől és több más tényezőtől függően. Az Általános izommechanika c. alfejezetben az ízületrögzítő izomműködésekről mondottakból logikusan következik, hogy minden testhelyzethez tartozik a legtöbb izomnak valamilyen speciális összehúzódottsági állapota, ami abban a testhelyzetben rögzíti a rögzítendő ízületeket.

Izomtónuson voltaképpen az izmok feszülési (contractiós) állapotát értjük. Ezt az illető izmokat beidegző mozgató idegsejtek egy részének tartós izgalmi állapota – azaz a mozgató idegrostokon az izmokhoz állandó sorozatban küldött impulzusok – tartja fenn. Elektromiográfiás eljárásokkal kapott eredményekből, azaz a működő izmok bioelektromos jelenségeinek tanulmányozásából újabban mindinkább kitűnik, hogy a természetes testtartásokban és a mozgásokban (pl. járás) az idegrendszer bámulatos gazdaságossággal működteti az izomrendszert. Amikor csak – akár néhány tized másodpercre is – teljesen ki lehet kapcsolni egy-egy izom működését a mozgás vagy testhelyzet bizonyos fázisában, az izom működése (tónusa is) gyakorlatilag a zérusra csökken. Ez teszi lehetővé, hogy gyakorlott ember naphosszat végezhet megerőltető folyamatos fizikai munkát anélkül, hogy (általános és egészséges fáradtságon kívül) ez a működtetett izomra káros hatással lenne. Nem áll az természetesen a gyakorlatlan és izmait célszerűtlenül használó, úgyszintén a lelki feszültség alatt, hajszoltan stb., azaz nem kiegyensúlyozottan – nem „tempósan” – dolgozó emberre. Igazán pihentető az az alvás, amelynél a legtöbb izom tónusa a minimumra, sőt a zérusra csökken. Ennek előfeltétele a fejet éppen csak a törzs tengelyében tartó minél kisebb párnán kívül a tökéletes vízszintes, nem túl lágy (süppedő) fekhely.

Az izom érző beidegzésének jelentősége, amint ez a gerincvelői reflexek ismertetésénél fog elsősorban kitűnni, igen nagy. Az érző végkészülékek között két specifikus izomreceptort is említettünk: az izomorsót és a Golgi-féle ínorsót. Ezek tájékoztatják az idegrendszert az izom passzív (izomorsó), illetve nettó (aktív és passzív; ínorsó) feszültségi állapotáról. Ezek mellett az izomban általános érző, pl. fájdalomérző idegvégződések is vannak. Ezek az érzőrostok az izmot ellátó motoros rostokkal együtt lépnek be az izomba.

Az izom működési alkalmazkodása

Más szövetekhez hasonlóan az izomszövet is gyorsan alkalmazkodik a funkciós igénybevételhez. Közismert, hogy rendszeres gyakorlattal az izmok teljesítménye jelentős mértékben fejleszthető. Az izom ily módon növelhető ereje több tényezőből adódik. Az egyik – valószínűleg jelentősebb – csoportja e tényezőknek nem izom eredetű, hanem azzal függ össze, hogy a gyakorlott ember motoros idegmechanizmusai jobb időzítésben tudják bevetni egy-egy izom motoros egységeit; az egy-egy mozgásban együttműködő izmainak működését jobban koordinálja és gazdaságosabban (azaz több közbülső pihentető teljes ellazítással) működteti izmait. Ezen túlmenően azonban az izomnak van valódi aktivitási hypertrophiája.A rendszeresen működtetett izom rostjai vastagságban megnőnek, de számban nem szaporodnak. Fehérje-összetétele és anyagcseréje is megváltozik; a myofibrillumok változásairól nincsen megbízható adatunk, de nem zárható ki, hogy a fibrillumok vagy felépítő filamentumaik szaporodnak. Az aktivitási hypertrophia nem hajszolható a végletekig: rendszeres működtetéssel az izom bizonyos szintig hypertrophisál, majd ez a folyamat megáll, és további erőltetés ezután negatív funkciós eredménnyel jár: az izom teljesítménye gyorsan visszaesik. Érthető, hogy ezeknek az összefüggéseknek döntő sport- és munka-egészségügyi jelentőségük van (pl. tréning tervezése, irányítása és felügyelete).

Az aktivitási hypertrophiák gyógyító orvosi szempontból sokkal fontosabb jelenségei a simaizmokon és főleg a szívizmon jelentkeznek.

Orvosi szempontból fontosabb jelenség az izom inaktivitási atrophiája. Az akárcsak rövid ideig is teljes nyugalomba helyezett testrész izmai (csonttörések, ízületi megbetegedések esetén) igen gyorsan – szinte napok alatt – sorvadnak; rostjaik elvékonyodnak, fehérje-összetételük, anyagcseréjük megváltozik, erejük és hasznos erőkifejtő hosszúsági tartományuk csökken. Ezzel rokon, de még súlyosabb atrophia következik be az izom „túlrövidülése” – pl. ínszakadás, tartós ízületi ficam, rosszul gyógyult törés stb. – esetében.

Speciális esete az izomatrophiának a motoros idegének a bénulása vagy folytonosságának megszakadása nyomán fellépő bénulásos atrophia. Ez az ún. elfajulási reakció az izom ingerlékenységének súlyos elváltozásával járó, az izomszöveteknek az inaktivitási atrophiánál mélyrehatóbb valódi „elfajulása” (degeneratiója). Az orvos tevékenysége az atrophiák körül arra kell hogy irányuljon, hogy megtalálja a nyugalomba helyezés szükségessége, és az izom működésének fenntartása, ill. helyreállítása (masszázs, elektroterápia, gyógytorna) közti helyes kompromisszumot. Különösen átmenetinek ígérkező idegbénulások során fontos az elfajulás megelőzése vagy hátráltatása az izmok elektromos ingerlésével, ami ideig-óráig helyettesítheti az idegi ingereket.