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재활원리 - 근육의 수축 기전 [광주 도수치료 재활병원 더나은병원]

척추관절 수술 후 재활 | 피부 레이저 클리닉 2021. 6. 21. 16:24

안녕하세요.

광주더나은병원입니다.

오늘은 재활과정에서 알고 있으면

도움이 되는 재활원리 중

근육의 수축에 대해서 알아보려고 합니다.

인체의 움직임은 근육의 수축에 의해 발생됩니다. 근육은 신경전달 및 ATP등의 화학적 에너지를 기계적 에너지와 열로 진환시키는 에너지 변환기로 볼 수 있습니다.

인체의 근육은 3가지 종류로 구분이 됩니다. 인체의 움직임을 만드는 골격근, 주로 내장기계에 위치한 평활근, 그리고 심장근 이렇게 3가지로 구분이 됩니다. 이중 평활근과 심장근은 우리의 의지대로 움직일 수 없는 자율신경계의 지배를 받는 불수의근으로 구분되고 골격근은 우리의 의지로 움직이는 체성신경계인 운동신경의 지배를 받는 수의근으로 구분됩니다. 오늘은 이중 골격근에 대해서 알아보려고 합니다. 골격근은 뼈에 부착이 되어 있어 뼈를 움직여 위치를 변경시키거나 저항에 대항하여 인체를 지탱하는 역할을 수행하게 됩니다.

골격근은 체중의 40~50%를 차지하며 근섬유와 이를 결합하는 결합조직으로 구성되어있습니다. 이러한 근섬유는 그룹별로 근내막으로 둘러쌓여 있고 그 그룹을 근섬유속이라고 합니다. 이러한 근섬유속의 여러 다발을 다시 근주막이 싸고 있고 이를 근외막과 근막이 차례로 감싸고 있습니다. 근막 안의 모든 근섬유와 다발들을 근육이라고 합니다.

근섬유의 구조

근섬유는 그 안에 수천개의 규칙적으로 배열된 실린더 모양의 근원섬유를 가지고 있습니다. 근육의 수축운동은 근원섬유에 의해 나타나게 됩니다. 근원섬유는 가는 세사(thin filament)와 굵은 세사(thick filament)로 구분이되고, 겹치는 정도에 따라 어두운 부분(A band)과 밝은 부분(I band)으로 구분이 됩니다. 밝은 부분은 가는 세사로만 되어 있어 밝게 나타나고 어두운 부분은 가는 세사와 굵은 세사가 서로 겹쳐 어둡게 보이게 됩니다. 각각의 가는 세사는 Z선에 의해 양분이 되고 이 Z선과 Z선 사이를 근절이라고 합니다.

굵은 세사 미오신이라는 수축성 단백질로 되어 있고 미오신에는 여러개의 돌기가 나와 있고 이를 미오신 머리라고 합니다. 가는 세사는 수축성 단백질인 액틴 트로포미오신으로 이루어져 있고 트로포미오신에는 트로포닌이 분포되어 있습니다. 액틴은 두줄의 구슬모양의 띠가 나선형으로 겸겨져 있고, 트로포마이오신이 이러한 액틴을 감싸고 있으면서 미오신과의 결합부위(액틴의 미오신 결합부위)를 차단하고 있습니다.

근수축기전

근수축은 가는 세사의 활주에 의해 이루어 진다고 하여 근세사활주설이라고합니다.

운동신경섬유의 말단부인 운동종판을 통해 근섬유에 활동전위가 전달이 되면 근섬유막에 빠르게 활동전위가 전파가 됩니다. 이러한 활동 전위는 빠르게 T세관을 타고 근섬유의 내부로 전달이 됩니다. T세관을 따라 활동전위가 전파되면 이는 근형질세망을 자극하여 칼슘이온을 유리시킵니다.

근형질세망에서 유리된 칼슘이온 가는세사의 트로포닌과 결합하여 트로포미오신을 이동시켜 액팀의 미오신 머리 결합부를 노출시키게 됩니다. 결합부가 노출이 되면 미오신의 머리는 액틴과 연결교를 형성하게 됩니다. 결합된 미오신의 머리는 에너지를 소모하며 머리를 강하게 회전시켜 가는세사를 중앙으로 이동시키게 됩니다. 미오신의 ATP분해 과정을 미오신ATPase 활성이라고 합니다. 이 ATPase활성도는 근수축 속도를 결정하는데 중요한 역할을 합니다. 한개의 근원섬유내에서 수백개의 가는세사가 당겨지면 Z선의 간격이 짧아지게 되고(근절의 길이 감소) 수많은 근절의 길이가 짧아지면 근육의 수축이 되고 이는 뼈를 움직이는 운동을 일으키게 됩니다.

근수축의 강도가 클 수록, 큰힘이 필요할수록 미오신머리와 액틴이 결합하는 연결교의 수가 더 많이 형성이 됩니다. 그렇다고 모든 미오신 머리가 연결교를 형성하지는 않습니다. 일부 미오신 머리가 연결교를 형성하면서 회전하는 동안 다른 미오신의 머리는 재결합을 준비하게 됩니다. 결합, 분리, 재결합의 반복적인 움직임을 통해 지속적인 근수축을 유도할 수 있는 것입니다. 이러한 반복적인 움직임을 연결교 주기라고 합니다. 여기서 미오신 머리가 액틴에서 분리되기 위해서는 에너지를 소모하게 됩니다. 예를 들어 사후강직이 나타나는 이유는 미오신의 머리를 분리시키기 위한 에너지가 없기 때문입니다.

신경흥분의 전달이 중지되면 트로포닌과 결합하고 있던 칼슘이온은 다시 근형질세망으로 이동하여 저장됩니다. 트로포닌이 칼슘과 분리되면 트로포미오신은 액틴을 다시 감싸게 되고 미오신머리의 결합부위를 가리게 됩니다. 이렇게 되면 근육이 이완되게 됩니다.

근 수축과 재활

근수축기전은 재활에 있어서 몇가지 주요한 부분을 시사하게됩니다. 예를 들어 칼슘의 양, 근형질세망의 기능에 문제가 발생되는 경우 근무력, 근피로, 근경련 등을 발생시킬수 있게 됩니다. 또한 ATP의 지속적인 공급은 근수축을 지속하는데 꼭 필요한 요소입니다. 또한 근육의 길이는 연결교 형성에 영향을 주게 됩니다. 과도한 신장자세에서는 미오신머리와 결합부가 서로 멀어져 효과적인 힘을 발휘할 수 없게 되고 반면 과도한 수축자세에서는 가는 세사가 중첩되어 연결교가 형성되지 않습니다. 이러한 문제로 인해 재활시에는 칼슘의 공급 등의 영양학적인 문제를 고려해야 하고, 부하를 적용하는 방법과 위치 등을 충분히 고려하여 효과적인 운동을 프로그래밍하는 것이 중요합니다.


오늘은 재활과정에서 알고 있으면

도움이 되는 재활원리 중

근육의 수축에 대해서 알아보았습니다.

다음시간에는 더욱 알찬 정보로 찾아뵙겠습니다.

 

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