Fotokrediter: lululemon athletica, Wikimedia, cc 2.0.

Vätska är en tidigare okänd källa till den spänning vi känner när vi sträcker våra muskler, föreslår forskning.

I varje djur, inklusive människor, är varje muskelfiber båda fyllda med inkomprimerbar vätska och mantlad i ett lindande nät av kollagenbindvävnad. När en muskel sträcker sig längs, förlängs det omgivande nätet och blir smalare i diameter.

Det som följer är som det som händer i en av de vävda "fingerfälla" -leksakerna, rapporterar doktorand David Sleboda, doktorand för Brown University, huvudförfattare till studien publicerad i Biologibrev. Precis som leksaken pressar dina mjuka fingrar när du sträcker den tillräckligt mycket, pressar kollagennätet så småningom ner på muskelfibrerna. Eftersom fibern är full av inkomprimerbar vätska, upptäcker Sleboda, dess volym trycker tillbaka mot det smalande nätet, vilket ger en spänning som gör det längre svårare att sträcka sig.

"Det grundläggande problemet är en volymkonflikt", säger Sleboda. "Maskens hylsa kan ändra volymen men fibern är en konstant volym. Så småningom kommer de två att springa in i varandra, och det är där du ser spänningen verkligen skjuter upp. "

Andra tidigare positionerade faktorer bidrar också till den spänning du känner när du sträcker, erkänner Sleboda. En är spänning som skapas av kinks i själva kollagenmasken, och en annan är ett stretchigt protein i muskelfibrer som kallas titin. Men vätskefyllda naturen hos muskelfibrer förefaller också spela en roll.

Condom + Techflex

Sleboda arbetar i studietillverkaren Thomas Roberts, en professor i ekologi och evolutionär biologi som studerar muskelstruktur och prestanda. Sleboda tittade på elektronmikroskopbilder av djurmuskelfibrer och deras kollagenhöljen och bestämde sig för att bygga en enkel modell själv.

Material för Sleboda modell var inte svårt att komma med. Kollagenmassan är väl simulerad av Techflex flätad mantel (används vanligtvis för att buntbandssamlarna sitter fint ihop), och muskelfibrerna kan tillverkas av en vattenfylld kondom som köpts på hörnaffären.

Modellen visade att vätskan spelade en signifikant roll i muskelens mekaniska egenskaper - motståndet i det vattenfyllda kondomet gjorde Techflex svårare att sträcka sig. Forskare har sällan modellerat muskelmekanik för att berätta för vätska i fibrerna, säger Sleboda. De hade till stor del antagit att vätskan bara spelade en kemisk roll inom cellerna.

Bullfrog muskel

Men sade Slebodas modell något meningsfullt om den faktiska fysiologin? Han utförde experiment för att ta reda på. I studien rapporterar Sleboda och Roberts noggranna mätningar av längdsträckan och den resulterande spänningen i inte bara modellen utan även i reell bullfrogmuskel som de varierade mängderna av vätska i muskelfibrerna (och kondomerna).

Modellen och den verkliga muskeln uppvisade samma karaktär i sin plott: Ju mer vätskevolym i muskelfibrerna desto mer spänning för en viss sträcksträcka. Vätskan gör en specifik, mätbar, mekanisk skillnad.

"Vi kan få exakt samma beteende med bara en enkel modell," säger Sleboda. "Vår studie ger det första empiriska beviset på vätska som påverkar muskelspänning."

Sleboda säger att hans fynd argumenterar för redovisning av vätska i modeller av muskelmekanik. Till exempel, efter träning, tycks muskelfibrer påta sig mer vätska. Att lägga vätskans effekter på modeller av muskelbeteende kan då förbättra förståelsen för hur musklerna uppträder efter träning.

Det finns också medicinska tillstånd som påverkar hur kollagenmaskan är strukturerad eller utför, säger Sleboda. Att veta hur det interagerar med vätskefyllda muskelfibrer kan också visa sig vara viktigt vid framtida forskning.

Studier inom andra områden av djurfysiologi ger en färdig färdplan, eftersom fiberbaserade vätskehåligheter, kallade "hydrostatiska skelett", är vanliga strukturella element i vissa organismer, säger Sleboda.

De nationella instituten för hälsa finansierade studien.

Källa: Brown University

Relaterade böcker:

at InnerSelf Market och Amazon