Дальнейшее изучение показало, что это вещество работает не только локально в мышцах. Субстанция, производимая мышцами, действует во многом подобно гормону, который может запускать метаболические процессы и в других органах тела. Интерлейкин-6, к примеру, стимулирует образование иммунных клеток, которые возбуждают иммунную систему и запускают механизмы восстановления. Это помогает противостоять инфекциям и опухолевым заболеваниям. Вырабатываемый мышцами IL-6 также повышает чувствительность клеток к инсулину и ускоряет сжигание жира, причем сигнальное вещество напрямую связывается с ферментами в жировой ткани. Чем больше напрягается мышца в процессе движения, тем сильнее эффект.
Группа Педерсен, а также другие исследовательские группы по всему миру продолжили поиски мышечных медиаторов. И ученые обнаружили, что, когда мышцы «раздражаются» из-за движения, они выделяют не только интерлейкин-6, но и сотни других сигнальных веществ. Педерсен назвала эти мышечные медиаторы «миокины». Слово, составленное из греческих «mys» (мышца) и «kines» (движение), было призвано подчеркивать необходимость движения для их производства и выделения. Между тем уже стали известны сотни различных миокинов, которые действуют локально в мышце, а также во всем теле. В целом, согласно Педерсен, при движении скелетные мышцы общаются с этими гормоноподобными веществами на собственном биохимическом языке, который позволяет им напрямую коммуницировать с другими тканями и органами.
То, что у мышц должна быть собственная система коммуникации, предполагали еще в шестидесятые годы ХХ века. У пациентов, парализованых от шейных позвонков и ниже, электростимуляция мышц вызывала реакции в печени, сердце и мозге, даже если у них больше не было нервных связей с мозгом. Таким образом, мышцы могли общаться с телом без нервных связей, а именно через свои сигнальные вещества. Но в то время еще не было полного представления о собственном гормональном языке мышц и пользе движения мышц для здоровья.
Этот феномен более подробно начали изучать только в наши дни в рамках исследования миокинов. Из сотен сигнальных веществ, вырабатывающихся в мышцах, детально исследованы лишь несколько десятков. Но уже сегодня мы знаем, что мускулатура содержит в себе целую индивидуальную аптечку. Миокины не только стимулируют иммунную систему, но и способствуют образованию новых кровеносных сосудов. Сигнальные вещества влияют на рост нервных клеток и их связей, синапсов[4], в мозге.
Мышцы в движении укрепляют иммунную систему.
Последнее могло бы объяснить, почему люди, которые много двигаются, реже страдают от приобретенного слабоумия, например болезни Альцгеймера. Все дело в мышечных медиаторах, которые способны защитить головной мозг.
Миокины, выделяющиеся в мышцах в результате их стимуляции движением, также отвечают за торможение воспалительных процессов в суставах и за запуск процессов детоксикации в печени. Миокины положительно влияют на углеводный и жировой обмен, а также на сердечно-сосудистую и иммунную системы.
Благодаря этим новым результатам исследований сегодня гораздо проще объяснить, почему движение, и особенно интенсивное, оказывает такое благотворное воздействие на состояние здоровья. Можно сделать вывод, что движение заставляет мышцы открывать свою аптечку. Проще говоря, нужно просто укреплять мышцы, а остальную часть оздоровительной программы они выполнят самостоятельно.
«Многие пациенты поначалу крайне скептически относятся к тренировке мышц. Однако новейшие данные совершенно однозначно показывают – будущее за активными методами лечения. Мышечная аптечка открывается только тогда, когда мышцы активны. То есть при нагрузках! Миокины рады, что могут оказаться полезными. Так дайте им шанс и минимум два раза в неделю выполняйте оздоровительные силовые тренировки. Пассивные методы лечения, такие как массаж, электротерапия и обертывания – это всего лишь дополнительные возможности».
Мышцы и «spiritus animalis»[5]
Если мышцы настолько важны, тогда стоит присмотреться к ним повнимательнее. На самом деле мышцы – это не что иное, как маленькие мышки. Их название происходит от латинского слова «musculus», что означает «мышонок». Греки называли мышцы «mys», то есть «мышь», римляне же превратили их в мышат.
Забавно перекатывающиеся под кожей мышцы интересовали еще древних врачей. Они удивлялись, почему мышцы вообще могут двигаться и менять свою форму. Одним из первых был Гален (129–216 гг. н. э.), греческий врач, который жил в Пергаме, сегодняшнем городе Бергама в Турции. В двух книгах он рассказывает «О движении мышц» и излагает первую теорию: когда в мозгу формируется мысль о движении, к мышцам приливает pneuma psychikon. Это вещество заставляет их изменять форму. Врачи эпохи Возрождения и раннего Нового времени говорили о spiritus animalis, духовной субстанции, которая закачивается в мышцы при мысли о движении, чтобы надувать их.
Эта теория продержалась в качестве основной вплоть до XVII века. Впервые ее пошатнул голландский натуралист Ян Сваммердам (1637–1680). В экспериментах с лягушачьими лапками он показал, что при движении мышцы не изменяют свой объем. Таким образом, субстанция, как бы она там ни называлась, необходимая для того, чтобы надувать мышцы, просто не могла существовать. И лишь в конце XVIII века исследователи узнали, что нервы передают электрические импульсы мышцам, чтобы стимулировать их движение. Легендарными стали эксперименты Луиджи Гальвани (1737–1798), итальянского медика и натуралиста, который жил в Болонье. Вдохновение пришло к Гальвани по чистой случайности. Поскольку его жена заболела, он захотел порадовать ее, приготовив укрепляющий суп из вареных лягушачьих лапок. Гальвани разложил животных в лаборатории, где он вместе со своим ассистентом экспериментировал с электростатической машиной, работающей на принципе трения.
Слово «мышцы» произошло от греческого «musculus», что означает «мышонок».
Когда ассистент привел машину в действие, она, как обычно, выпустила длинные искры. Гальвани, сосредоточившись на процедуре нарезания, дотронулся ножом до открытого нерва бедра лягушки – мышцы дернулись. Непреднамеренно он создал электрическую цепь – и обнаружил, что на мышцы можно воздействовать электричеством.
Однако прошло более двухсот лет, пока наконец удалось понять, как мышцы в каскаде биохимических процессов преобразуют электрические нервные импульсы в движение. Убедительное объяснение появилось у исследователей только в середине ХХ века. Его краткое изложение таково: в мышечных клетках при наличии двигательного импульса два белковых слоя сдвигаются вместе, а когда мышца расслабляется, они снова расходятся. При напряжении мышечные клетки укорачиваются, а при расслаблении снова удлиняются. Правда, чтобы это могло произойти, потребуется вагон химических веществ.
Двигайтесь!
На первый взгляд, мышцы по своей анатомической структуре просто переплетены и, подобно многожильному кабелю, состоят из большого количества пучков мышечных волокон. Если рассмотреть их с более близкого расстояния, то можно увидеть, что отдельные мышечные волокна в «жилах кабеля», в свою очередь, разделяются на клетки, так называемые мышечные фибриллы, или миофибриллы. И даже они все еще представляют собой нечто составное. Они состоят из крошечных выстроенных друг за другом камер, «саркомеров». Уже само слово «саркомер» указывает на то, что под ним понимают анатомы. «Sarkomer» – это «sárx», что означает «плоть», и «méros», что означает «часть». Итак, «саркомер», или «часть плоти», – это минимальная функциональная единица мышц.
Мышцы состоят не только из пучков мышечных волокон, как это принято считать.
Под микроскопом саркомеры выглядят как поперечные полосы. Поэтому скелетные мышцы также называют поперечно-полосатыми. Это отличает их от «гладких» мышц, которые отвечают за движение в желудочно-кишечном тракте[6] и кровеносных сосудах. У гладких мышц тоже есть саркомеры, но они расположены не настолько упорядоченно, чтобы можно было различить рисунок. Сердечная мышца, кстати, тоже поперечно-полосатая, занимает особое место. Ею, как и гладкой мускулатурой, невозможно управлять по желанию. И у нее имеется собственная система стимуляции.
Анатомы делят скелетные мышцы на две команды игроков, то есть на «агонистов» и «антагонистов», а также на «синергистов», если в процессе движения взаимодействуют несколько мышц. Все мышцы, на первый взгляд, выполняют всего одну четко поставленную задачу: когда головной мозг по нервам посылает им импульс «двигайся», мышечная ткань в агонисте активно сокращается, а в антагонисте пассивно растягивается.
При взаимодействии различных комплексов мышц можно осуществлять чрезвычайно сложные движения. Вспомните виртуозных артистов в Цирке дю Солей, гимнастов или гимнасток, их абсолютное владение телом. Здесь параллельно происходят сотни мускульных напряжений и расслаблений, и игра между агонистами, антагонистами и синергистами превращается в высочайшее искусство движения. Правда, у мышц есть еще одна функция, о которой люди частенько забывают. Они не просто умеют двигаться, они поддерживают и стабилизируют кости и суставы.
Мы не можем управлять Сердечной мышцей по желанию.
Например, в глубоких слоях мышц вдоль позвоночника несут свою службу короткие мышцы, стабилизируя тела позвонков и защищая межпозвонковые диски. Если эти мышцы ослаблены, могут появляться боли в спине. Но об этом позже. Мышцы также управляют крупными суставами: коленными, тазобедренными, плечевыми. Здесь группы мышц всегда работают вместе. Можно сказать, что ни одно движение они не выполняют поодиночке. Даже чтобы нахмуриться, приходится задействовать 40 мышц.
А если вспомнить музыку для фортепиано Моцарта, становится ясно, с какой поразительной точностью и невероятной сложностью команду «двигайся» способны выполнить пальцы виртуозного пианиста. Кстати, игра на пианино – да и на любом музыкальном инструменте – идеально подходит для тренировки мозга. Но для тренировки тела важно двигать крупные мышцы, от плеч, спины и живота до ног и рук. Как показывают исследования, это тоже положительно влияет на интеллект. Но об этом тоже позже.
Кашель может спровоцировать боль в широчайшей мышце спины.
Скелетные мышцы, несмотря на их структуру, подобную многожильному кабелю, сильно различаются по величине, форме и конструкции. Они могут быть веретенообразными, ремнеобразными, спиральными, двубрюшными, трехглавыми, кольцеобразными, треугольными, одноперистыми, двуперистыми и многоперистыми или плоскими, словно камбала.
В зависимости от того, отвечает ли мышца за силу или большой объем движений, за одно или несколько действий, мышечные волокна располагаются по-разному. Однако расположение волокон практически всегда можно отнести к одной из двух категорий: параллельному или перистому.
Мышцы называют перистыми, если их конструкция напоминает птичье перо: волокна прикрепляются к центральному сухожилию под косым углом. Такой принцип строения используется в теле, когда мышца должна генерировать больше силы при меньшем объеме движения. Одноперистая мышца – это задняя большеберцовая мышца, которая может сгибать стопу и поднимать ее внутренний край. Двуперистые мышцы находятся в кисти (m. lumbricales) и в бедре. Примером многоперистой может служить дельтовидная мышца (m. deltoideus), она лежит над плечевым суставом и вместе с другими мышцами образует вращательную манжету, которая удерживает головку плечевой кости в суставной впадине.
Мы задействуем 40 мышц, чтобы нахмуриться.
Знаменитый бицепс, наоборот, состоит из параллельно расположенных волокон. Его отличительной чертой являются большое мышечное брюшко и сильные сухожилия. В отличие от перистых мышц, он располагает меньшей силой, зато может отлично двигать плечо и кости предплечья относительно друг друга, так как ему в этом помогает трицепс, который располагается на задней стороне плеча и работает вместе с бицепсом.
Другие, например самая длинная мышца из всех, что есть у человека, портняжная на бедре, напоминают ремни. Треугольные с веерообразно расположенными волокнами – это большие мышцы груди и спины.
Какая мышца тела самая крупная, не так-то просто сказать. По площади – это широчайшая мышца спины. Musculus latissimus dorsi отвечает за приведение рук к верхней части тела и их продольное скручивание (внутренняя ротация). Вместе с трапециевидной мышцей широчайшая покрывает верхнюю часть спины. С помощью широчайшей мышцы можно поворачивать руку наружу в направлении ягодиц. Среди прочего, она становится заметной при кашле, и, поскольку одновременно является дыхательной, ее называют «мышцей кашля». Следовательно, затяжной кашель может провоцировать боли в широчайшей мышце спины.
Если спросить, какая мышца обладает наибольшим объемом, то это будет musculus gluteus maximus, большая ягодичная мышца. У нас, двуногих, она достигла таких размеров, поскольку играет важную роль в сохранении вертикального положения тела при ходьбе, разгибании тазобедренного сустава и стабилизации бедра. Ее функция, помимо непосредственно «седалища», также имеет эротическую составляющую, но это уже другая история, о которой здесь речь не пойдет. Эту мышцу можно натренировать посредством выполнения многочисленных упражнений для ног, таких как приседания, жим ногами, выпады или подъем по лестнице.
Самая сильная мышца находится на черепе, а не на ногах или руках.
Продолжаем «хит-парад мышц»: самая сильная мышца человека находится не на руках или ногах, как многие полагают, а на черепе. Это musculus masseter, одна из четырех жевательных мышц, отвечающая за закрывание челюсти. При нормальном жевании она развивает силу в 30 ньютонов, то есть три килограмма. Но она способна многократно превзойти этот результат и достичь силы укуса в 4000 ньютонов, то есть 400 килограммов.
Самая активная группа мышц – это глазные. При длительной работе они демонстрируют наименьшую усталость. Эти мышцы особенно хорошо иннервированы и обильно снабжаются кровью и кислородом.
Кстати, самая маленькая мышца длиной 0,27 миллиметра находится в ухе, она называется «стременная мышца» (musculus stapedius). Благодаря ее сокращению слуховая косточка, стремечко, при слишком громких звуках не вибрирует слишком сильно. Это защищает внутреннее ухо от чрезмерно высокого уровня шума.