İskelet kası vücudun en büyük organıdır. İskeletin üzerini sararak vücudumuza esas şeklini veren ve eklemlerle birlikte hareketi sağlayan yapılardır. Kas dokusu insan vücut ağırlığının %40-50’sini oluşturan özel bir dokudur. İnsan vücudunda İSKELET KASI, DÜZ KAS ve KALP KASI olmak üzere üç farklı kas tipi vardır. a). İskelet Kası: Hareketi sağlayan bu kaslar, iskeletin etrafında bulundukları için iskelet kasları olarak adlandırırlar. Bir Hareketin oluşumu iskelet kaslarının kasılmasına bağlı olduğundan, iskelet kasları egzersiz fizyolojisi içerisinde ayrı bir öneme sahiptir. b). Kalp Kası: Sadece kalpte bulunur. Miyofibrillerin düzenlenişi yönünden iskelet kasına ve istemsiz kasılması yönünden düz kasa benzer. Kalp kası hücrelerde bol miktarda bulunan mitokondria, kasın devamlı çalışmasına imkan verir. c). Düz Kas: Mikroskopta incelendiği zaman diğer kas türlerine göre çizgili görünmedikleri için bu adı alır. Çalışmaları otonom sinir sistemi tarafından kotrol edilir. Bu da bu kasların istemsiz kasılmalarını sağlar. Vücudumuzda sindirim sistemi, solunum ve ürogenital sistemler gibi iç boşluk sistemlerde bulunur. Onun yerine mide, barsak, safra kesesi v.b. organları oluştururlar.
Kas Dokusunun İskelet Kasının Ortak Özellikleri:
1. Hareket: Kemikler ve eklemlerle birlikte yürüme, koşma gibi yer değiştirme hareketlerinin yanı sıra işin ortaya çıkmasını sağlarlar. 2. Vücutta madde taşınması: Vücudumuzda bulunan kaslardan; düz kaslar sindirim, boşaltım ve üreme sistemlerinin hareketini sağlarken, kalp kası kanın tüm vücuda pompalanmasından sorumludur. 3. Vücudun şeklinin oluşması: Kemiklerin etrafında bulunan iskelet kasları vücut seklinin oluşturulmasından da sorumludurlar. 4. Isı üretimi: Vücut ısısının % 85’i kas kasılması sonucu oluşur. Ürperme iskelet kasının istemsiz kasılması sonucu ısı üretmesidir.
Kas Dokusunun Ortak Özellikleri
Kas dokusu homeostazın korunmasına hizmet eden beş önemli karakteristiğe sahiptir. 1. Uyarılabilirlilik (Eksitabilite): Kas ve sinir hücreleri uyaranlara tepki verebilme yeteneğine sahiptir. 2. İletebilme (Kondüktivite): Kas hücreleri ve nöronların uyaranları iletebilme yeteneği vardır. 3. Kasılabilirlilik (Kontraktilite): Uyaranlara cevap olarak kısalabilir ve kalınlaşabilir. Bu sayede iş yapma özelliği ortaya çıkar. 4. Uzayabilirlilik (Ekstensibilite): Bir eklem etrafında bulunan kaslar eklemin hareket edebilmesi için bazılarının boyu kısalırken bazılarının boyu uzar. 5. Esneyebilirlilik (Elastisite): Kasın kasılma veya gevşemeden sonra orijinal durumuna geri dönebilme özelliğidir.
İSKELET KASININ YAPISI
Bağ Dokusu Kılıfları İskelet kası, lif adı verilen, boyu 1 mm ile 30 cm, eni ise 10-100 mikron arasında değişen binlerce kas hücresinin bir araya gelmesi ile oluşmuştur.
Kas hücresi SARKOLEMMA adı verilen hücre zarı ile örtülüdür. Her kas lifinin üzeri ENDOMİSYUM denen konnektif doku ile sarılmıştır. Yaklaşık 150 lif bir araya gelerek lif demetlerini (fasiculus) oluştururlar. Bu demetlerin üzerini saran konnektif doku ise PERMISYUM adını alır. Nihayet lif demetlerinin bir araya gelmesiyle de iskelet kası oluşur ve kasın üzerini de EPİMİSYUM adı verilen bir konnektif doku sararken tüm vücut FACİA adı verilen bir konnektif doku çevreler.
Kas hücresi SARKOLEMMA adı verilen hücre zarı ile örtülüdür. Her kas lifinin üzeri ENDOMİSYUM denen konnektif doku ile sarılmıştır. Yaklaşık 150 lif bir araya gelerek lif demetlerini (fasiculus) oluştururlar. Bu demetlerin üzerini saran konnektif doku ise PERMISYUM adını alır. Nihayet lif demetlerinin bir araya gelmesiyle de iskelet kası oluşur ve kasın üzerini de EPİMİSYUM adı verilen bir konnektif doku sararken tüm vücut FACİA adı verilen bir konnektif doku çevreler
Kas liflerinde endomisyumun hemen altında sarkolemma adı verilen hücre zarı bulunur Bu zar sarkoplazma adı verilen hücre plazmasını çevreler. Her lif sarkoplazma içerisinde asılı halde duran yüzlerce MYOFİBRİL’den (lifcik) oluşmuştur. Myofibriller, protein yapısındaki ince ve kalın myofilamentlerden oluşmuşlardır. Bunlardan ince olan ağırlıklı olarak AKTİN olmak üzere TROPONİN ve TROPMYOZİN moleküllerinden, kalın olan ise MYOZİN moleküllerinden oluşmuştur. Bu nedenle ince ve kalın flamentler sırasıyla aktin ve myozin flamentleri olarak da tanımlanırlar. Myozin flamentleri orta bölgeleri dışında, çapraz köprüler içerirler. Çapraz köprülerin başlarında myozin ATP’az enzimi yer alır. Bu enzim ATP’yi parçalayarak ADP+P+ENERJİ oluştururlar.
İskelet kaslarına çizgili görünümü veren aktin ve miyozin filamentlerinin dizilişidir. Sarkomer üzerinde, yalnızca aktin filamentlerin bulunduğu bölge I bandı adını alır ve ışık mikroskobunda açık renk görüntü verir.
Öte yandan aktin ve miyozin flamentlerinin birlikte yer aldığı kısımlar daha koyu renk görülürler. Bu bölgeler A BANDI olarak isimlendirilirler. A bandının ortasında aktinin ulaşamadığı ve yalnızca miyozinden oluşan bir alan vardır. H BÖLGESİ olarak adlandırılan bu bölge I bandından daha koyu, A bandından ise daha açık renkte görülecektir. I bandı ortasında dikey olarak uzanan Z ÇİZGİSİ bulunur. Böylece, dinlenim durumundaki, iki Z çizgisi arasında H bölgesini saymazsak sırasıyla I-A-I bantları yer almış olur. Z çizgileri bir bir myofibrilden diğerine doğru uzanarak kas lifinin içindeki myofibrilleri birbirine bağlarlar. İki Z çizgisi arasında kalan bu bölgeye SARKOMER adı verilir. Sarkomer kas kasılmasında kısalma ve uzamanın gerçekleştiği bölümdür.
Saroplazma içerisinde yer alan organellerden biriside SARKOPLAZMİK RETİKULUM, uzunlamasına (longitudinal) tübüller ve bunların sonlandıkları sarnıç bölgelerinden oluşur. Uzunlamasına tübüller myofibrillere paralel olarak yerleşmişlerdir. Sarkoplazmik retikulum sarnıçları, hücre zarından lif içine doğru kıvrım yapmasıyla oluşan transvers tübüllerle (T tübüller) her iki yanda komşuluk yapar. Böylece T Tübül-Sarkoplazmik retikulum Sistemi ilişkisi sayesinde aksiyon potansiyeli lif içlerine kadar iletebilir. Bu ileti bir kalsiyum deposu olan sarkoplazmik retikulumdan Ca++ iyonunun sarkoplazmaya salınmasına yol açarak kas kasılmasına neden olur. T-Tübül Sarkoplazmik Retikulum Sisteminin kas lifinde oluşturduğu hacim, antrenmanlı bireylerde normalin 3 katına kadar ulaşabilir.
Kas kasılmasında aktin ile myozin flamentlerin etileşimi sonucu aktin flamentleri ortaya doğru çekilmesi ile sarkomerin boyunun kısalmasıyla gerçekleşir. Aktin ile myozin arasında aktomyozin köprücükleri kurulur. Kas kasılması aktin filamentlerin miyozin filamentleri üzerinde kayması ile gerçekleşir. Bu duruma literatürde KAYAN FİLAMENTLER TEORİSİ olarak adlandırılır.
Kayan filamentler teorisine göre kas kasılmasının gerçekleşme aşamaları aşağıdaki gibidir.
Dinlenim
1. Dinlenimde aktin üzerindeki miyozin çapraz köprülerinin tutunacağı aktif bölgeler troponin-tropomiyozin kompleksi tarafında kapatıldığından miyozin ile aktin arasında herhangi bir bağlanma yoktur.
2. Aksiyon potansiyeli (sinirsel ileti) kas hücresi içine T-Tübleri yoluyla ulaştığında sarkoplazmik retikulum içinde bulunan Ca++ hücre içine çıkar.
3. Kalsiyum troponin C ile birleşir ve aktin üzerinde troponin tropopmiyozin kompleksinin kapattığı etkin noktalar açılır.
4. Miyozin başları aktine bağlanır, akto-myozin çapraz köprücükleri kurulur.
Kasılmanın Gerçekleşmesi
5. Miyozin çapraz köprü başlarındaki ATP az enzimi ATP yi parçalar, bu durumda açığa çıkan enerji ile aktin filamentler sarkomerin ortasına doğru çekilir. Kas Hücresi içerisine t tübleri yoluyla aksiyon potansiyeli geldiği sürece bu olay devam eder.
Kasılmanın Sona Ermesi
6. Aksiyon potansiyelinin kesilmesi durumunda gevşeme süreci başlar. Bu süreçte, kalsiyum aktif transport ile (enerji kullanılarak) sarkoplazmik retikuluma geri pompalanır.
7. Aktin üzerindeki etkin noktalar troponin-tropomiyozin kompleksi tarafindan kapatılır.
Kas Lif Tipleri
İskelet kasları farklı metabolik ve fonksiyonel özelliklere sahip kas liflerinin bir araya gelmesiyle oluşmuştur. Kas liflerinin tanımlanmasında biyopsi (resim, …) ile alınan örneklerin histokimyasal veya immünokimyasal olarak boyanması sonucunda kas lifleri mikroskopta çeşitli renklerde (resim .... ) olduğu gözlenir buda onların farklı özelliğine sahip olduğunu belirtir.
Histokimyasal olarak miyofibriller ATPaz (m-ATPaz) reaksiyonuna göre kas liflerinin kasılma hızı tahmin edilebilir. Buna göre yüksek ATPaz aktivitesine sahip lifler daha yüksek bir kasılma hızı göstereceklerinden, liflerin ATPaz aktivitesine bağlı olarak bu enzimle yapılan boyama sonrasında vereceği farklı renk o liflerin hızlı ve yavaş olarak ayırd edilmesini sağlar.
Böyle bir çalışma sonucunda; genellikle düşük ATPaz aktivitesi gösteren lifler tip I, yüksek ATPaz aktivitesi gösteren lifler ise tip II olarak tanımlanmıştır. Ayrıca tip II lifler de kendi içerisinde tip II A ve tip II B diye ikiye ayrılır ve bunlar arasından m-ATPaz aktivitesi en yüksek olan tip II B fibrilleridir.
Diğer histokimyasal boyama yöntemi süksinat dehidrogenez (SDH) enzimi ile yapılan boyama yöntemidir. SDH enzimi mitokandriada yer alır ve aerobik metabolizma ile ilişkilidir. Bu yüzden bu yöntemle yapılan boyama çalışmaları sonucu koyu renkli görülen liflerin oksidatif lifler olduğu, açık renkli görülenler liflerin ise glikolitik lifler olduğu ortaya konmuştur. Buna göre;
1.-tip I; yavaş oksidatif lifler (SO),
2.-tip IIA; hızlı oksidatif-glikolitik lifler (FOG),
3.-tip IIB; hızlı glikolitik lifler (FG), tanımlama yapılabilir.
ST lifleri yavaş kasılma hızı ve düşük miyozin ATP az aktivitelerine sahiptirler. Yorgunluğa dirençli ancak güç üretme yetenekleri düşük liflerdir. Kılcal damarlardan zengin olup, bol miktarda mitokondria içerirler. Aerobik enerji üretiminde ihtiyaç duyulan enzimler bu liflerde daha yoğundur, kırmızı renkli görünümlerinden dolayı kırmızı lifler adı da verilmektedir. Bu liflerin kasılmalarının yavaş, kasılma sürelerinin uzun ve kasılma kuvvetlerinin düşük oluşu, submaksimal şiddetteki uzun süreli egzersizlere daha iyi uyum sağlamalarına neden olmaktadır.
FT lifleri ise ST liflerinin aksine yüksek kasılma hızı ve myozin ATP az enzim aktivitesine sahiptirler. ST liflerinin boyunun kısalma hızı 17 mm/sn iken FT lifleri ise 42 mm/sn hızla kasılabilmektedir. Güç üretimleri yüksek olup yorgunlukları çabuk oluşmaktadır. Bu kas lifleri, kısa zamanda büyük kasılma gücü oluşturmaları nedeniyle, yüksek şiddette yapılan kısa süreli egzersizlere uyum sağlamaktadırlar.
FTa lifleri ise, FTb ve ST arasında bir özelliğe sahip olup kanlanmasıda FTb’ye göre fazladır. FTb liflerinin aksine bol miktarda mitokondria içerirler ve daha çok aerobik sistem enzimlerine sahiptirler. FOG lifler olarak da adlandırılan bu liflere intermediate lifler de denir.
Sonuç olarak; ST lifleri enerjisini daha ziyade mitokondriada oksidatif olarak, FT lifleri ise sarkoplazmada anaerobik glikoliz ile ATP sentezinden sağladığından dolayı; ST lifleri aerobik, FT lifleri ise anaerobik performansları daha yüksek liflerdir.
Lif Tipleri ve Performans
Sporcuların performansının değerlendirilmesinde kas lif tipleri önemli bir performans kriteridir. Çünkü, antrenmanlarla kaslarda bulunan ST ve FT liflerinin sayısal oranlarının artması sağlanamaz. Sadece var olan kapasitelerinin artışı sağlanır. Bu manada ST lifleri daha çok uzun süreli ve dayanıklılık türü yani aerobik egzersizlerle, FT lifleri ise daha çok kısa süreli ve yüksek şiddette yapılan (100-400m gibi) anaerobik egzersizlerle antrene edilerek var olan kapasiteleri geliştirilmeye çalışılır.
İnsan iskelet kası ATP ve CP gibi acil enerji kaynaklarına ek olarak glikojen ve yağ depolarını içerir. Yapılan çalışmalar ST fibrillerin FT fibrillere göre 3-5 kar daha fazla yağ düzeyine sahip olduğunu göstermiştir. Diğer yandan Tip II fibrilleri, Tip IIA’ya göre daha fazla glikojen içermektedir. İskelet kası fosfojen içeriği, 23-25 mMol/kg yaş kas olup bunun 18-20’si CP, 4-5 mMol’ü ise ATP’dir.
Sonuç olarak; Tip I lifleri dayanıklılık, Tip II lifleri ise yüksek atlama, atmalar, sprint gibi kuvvet ve güç türü aktivitelerle uygunluk gösterir.
