如果心臟是一塊肌肉,為什么它不會感到疲勞呢?

你的心肌做了一些真正不可思議的事情——它在你一生中的每時每刻都在不停地擴張和收縮 。相比之下 , 如果你試圖擠壓和釋放手上的肌肉 , 它們會變得疲勞 , 可能在一個小時內就需要休息 。然而 , 心臟永遠不會休息--它在你的生命中哪怕只有一天也不能停止跳動 。這個壯舉是如何實現的呢?

如果心臟是一塊肌肉,為什么它不會感到疲勞呢?

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一個答案是 , 組成心臟的 "心肌 "與組成手部的 "骨骼肌 "是不同的 。骨骼肌附著在骨骼結構上 , 無法長時間保持彎曲姿勢而不消耗其能量儲備 。這些能量儲備來自線粒體:細胞內的結構 , 利用從食物中攝取的能量 。因此它的線粒體越多 , 肌肉的可用能量就越大 。
因為在進化過程中 , 人類沒有必要長時間地彎曲骨骼肌 , 所以骨骼肌的總體積中平均只含有1~2%的線粒體 。這對于步行或跑步這樣的間歇性肌肉任務來說 , 是完全足夠的能量來源 。相比之下 , 心臟的總體積則有30到35%的線粒體 。
這種大量的能量生成器意味著心臟肌肉在健康狀態下 , 永遠不需要休息:在從熱量攝入中獲得更多能量的同時 , 總有一些能量被轉移到肌肉中 。而且總是正好趕上下一個節拍 。
在你毫無意義的一生中 , 平均每分鐘都有60到100次的心跳 , 你的心臟在跳動... 直到它停止 。在它停止后不久 , 所有關于你存在的知識都被迅速遺忘 。不像你身體里的其他肌肉 , 然而 , 你的心臟堅定不移地對抗著光的消逝 , 拒絕疲憊 。但它是如何做到這一點的 , 為什么你的其他肌肉相比之下是如此的松懈呢?
首先 , 人體大致由三類肌肉組成--骨骼肌、平滑肌和心臟肌 。骨骼肌是條狀的(帶狀的) , 是我們大多數人在設想肌肉時想到的--控制著幾乎所有的自主運動 , 還有一些不自主的身體運動 。
和心肌一樣 , 骨骼肌的能量來源于ATP(腺苷三磷酸) , 有幾種不同的方式制造 。為了避免完全教科書式的講解 , 我們在這里只是簡單的給出高屋建瓴的簡化觀點 。簡而言之 , 最慢但最有效的ATP生產方式是通過有氧呼吸 , 你肌肉細胞中的線粒體從黑暗維度中汲取能量 , 產生ATP , 其中少量的ATP在任何時候都會儲存在你的肌肉中 。這個儲存量的供應量足以維持3秒左右的劇烈活動 , 和你的高中男友不相上下 。
在這個供應量被稅后 , 隨著ATP在這個過程中轉化為ADP(二磷酸腺苷) , 肌肉中的磷酸肌酸就會被用來將其轉化回ATP 。這種供應大約會持續8-15秒 。
接下來 , 事實證明我們完全錯了 , 關于黑暗維度的事情 , 因為 , 事實上 , 你的肌肉在此之外還可以通過一系列的化學反應繼續獲得ATP , 導致葡萄糖被用來制造所需的ATP來維持運轉 。這種葡萄糖的來源有很多 , 比如你肌肉中的糖原 , 或者通過脂肪、蛋白質、肝臟中的儲存物 , 以及你的食物在腸道中攪動 , 通過血液來獲得 。
【如果心臟是一塊肌肉,為什么它不會感到疲勞呢?】這種ATP的生產最終有兩種高級方式來完成 。在第一種情況下 , 使用大量的氧氣供應 。在這種情況下 , 每一個葡萄糖分子可以產生多達38個ATP分子 。在第二種情況下 , 通過無氧糖酵解--不需要氧氣--每一個葡萄糖分子只產生2個ATP分子 。雖然對現有葡萄糖供應的利用效率極低 , 但這種方法至少產生ATP的速度比有氧呼吸快2倍以上 , 而且在你喘不過氣的時候還能繼續工作一段時間 。
由于糖酵解會導致肌肉中乳酸的積累 , 最終如果乳酸的積累速度超過了它的清除速度 , 就會干擾無氧糖酵解過程 , 你的肌肉就會變得渾身發麻 , 不再那么好工作了 。這也是部分原因 , 如果你在運動時氣喘吁吁 , 而你的身體更多的是依靠無氧糖酵解 , 你會極快的疲勞 。在這種情況下 , 你同時以更快的速度制造乳酸 , 更快地用掉你可用的葡萄糖分子 , 但對這些使用的分子產生的ATP相對較少 。這樣做超過一兩分鐘 , 就會使你的骨骼肌過度疲勞 , 無法以你使用的速度產生所需的ATP 。雖然 , 同樣 , 你的里程將根據你目前的健身水平而變化) 。
退一步講 , 這樣你主要依靠有氧呼吸 , 你會得到最大的收益 , 如果你保持水分和充足的營養 , 能夠整夜堅持下去 。緩慢而穩定地贏得比賽 。
從這些不難看出 , 線粒體越多 , 如果有需要的分子 , 就有可能更快地產生ATP , 肌肉就能繼續保持下去 。至于骨骼肌 , 這類肌肉的體積中大約有2%-8%是線粒體 , 不過這個比例因人而異 , 取決于你的體能水平 。
接著說說平滑肌 , 從名字上你可能已經了解到了 , 這是平滑的沒有條紋的肌肉 。在你的中空內臟中發現的(除了心臟) , 平滑肌會自動工作 , 幫助你消化食物 , 擴張瞳孔和小便 。作為平滑肌發揮作用的一個例子 , 在消化過程中 , 收縮本身其實和你的心臟跳動工作方式并沒有太大區別--平滑肌細胞中的電位波動 , 導致肌肉有節奏地收縮 , 這種情況下稱為 "基本電節奏 "或BER 。這種節律在胃部約為每分鐘3次 , 在小腸內約為每分鐘12次 。當您的胃和腸道發出聲音時 , 您聽到的聲音是這些肌肉收縮的結果 , 混合和移動hyme(消化液、食物、微生物等的雞尾酒)和空氣沿著您的嘴和您的廢物處理口之間的管道向下移動 。
至于這些肌肉的線粒體需求 , 通常大約是你骨骼肌的需求 , 線粒體約占平滑肌體積的3-5% 。
這終于讓我們看到了你生命故事的真正英雄--心肌 。和骨骼肌一樣 , 心肌也是條狀的 , 和你身體的其他肌肉一樣 , 主要由線粒體提供動力 。然而 , 心肌的線粒體密度是你其他肌肉的10倍之多 , 約占你心肌體積的35% 。
還應該注意的是 , 由于心臟跳動的實際工作方式 , 心臟中的單個肌肉細胞實際上確實得到了定期的休息 , 這一點我們將在一會兒的獎金事實中得到 。但最終的結果是 , 你生命中大約60%-70%的時間里 , 心臟的某個部位實際上是處于休息狀態 。
將這些微休息與線粒體的極度數量和來自心臟令人敬畏的血液供應的大量氧氣結合起來 , 這使得你的心臟可以獲得它所需要的所有ATP , 而不會感到疲憊 , 假設你不是處于饑餓的極端狀態 , 或者長時間做一些極端形式的運動 , 遠遠超過你正常的健身計劃 。

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