Nghiên cứu co cơ- Hướng đi và những điều chưa biết
Trên con đường tìm hiểu và giải thích cho các cơ chế hoạt động của cơ thể người, đã có rất nhiều các nhà khoa học tìm kiếm cho mình những hướng đi, những cách làm khác nhau để trả lời những câu hỏi hiện đang còn tồn tại. Một trong những hướng đi đó là nghiên cứu về cấu trúc co cơ của cơ thể người.
Có thể nói, cơ thể người là một vũ trụ thu nhỏ. Nó bao gồm một cấu trúc tổng thể một hệ thống các cơ quan khác nhau, được sắp xếp theo một cấu trúc nhất định. Mỗi hệ thống chức năng này là là một chỉnh thể cấu thành từ các bộ phận trong cơ thể con người. Mỗi bộ phận chức năng trong cơ thể người lại là một tổ hợp các mô, các tế bào chức năng sắp xếp theo một cấu trúc chức năng riêng tuỳ thuộc vào từng loại mô hoặc tế bào. Các tế bào này lại được hình thành từ những đơn vị đơn giản hơn đó chính là các hợp chất hoá học. Như vậy, xét về nguyên nhân sâu xa tạo ra các hoạt động trong cơ thể người chính là các nguyên nhân có nguồn gốc phát sinh từ tế bào. Vậy nghiên cứu các chức năng hoạt động sinh hoá tại cấp độ tế bào chính là một bước trong hàng ngàn hàng vạn bước đi để trả lời cho một số lượng lớn các bí ẩn trong cơ thể người. Nghiên cứu về hiện tượng co cơ tại cấp độ tế bào cũng không nằm ngoài các mục đích trên.
Mục đích của các nghiên cứu hiện nay về co cơ đều nhằm biết được rõ hơn về các cấu trúc phân tử của quá trình co cơ của các tơ cơ và các tế bào cơ đơn nhằm giải thích được câu hỏi làm thế nào mà năng lượng hoá học trong quá trình co cơ (sinh ra bởi quá trình thuỷ phân ATP) được chuyển đổi thành năng lượng cơ học để thực hiện các thao tác, các vận động của cơ thể người hay cũng như hàng loạt các câu hỏi khác. Đã có rất nhiều các phương pháp đo khác nhau như đo nhiệt tạo ra trong suốt quá trình co cơ của cơ ếch(1,2) hay phân tích hoá học của PCr trong quá trình co cơ (3) hay đo đạc các giá trị về năng lượng cơ học của các tơ cơ khác nhau. Để đo lường được các năng lượng cơ học đó, một vài phòng thí nghiệm sử dụng các cảm biến tụ điện(4) (Watertown, MA) hoặc sử dụng các phương pháp như sử dụng cấu trúc sợi quang trong quá trình đo đạc, các ống hút siêu nhỏ, các vi điện cực thuỷ tinh, hay sử dụng cấu trúc chùm mái chìa bằng vật liệu silicon tổng hợp. Tất cả các phương pháp đo đạc đó đều thường được sử dụng kết hợp với các phương pháp đo lường điện tử tiên tiến được ứng dụng trong ngành điện tử y sinh học như các hệ thống cầu cân bằng, các hệ thống đo sức căng (strain gauge) hay thực hiện phân tích trên video, hoặc sử dụng phương pháp quang học hay tia laze… Và tất cả các phương pháp này hiện nay hầu như đều gắn với một khái niệm mới đó là hệ thống kính hiển vi đo lực nguyên tử. Trong các quá trình nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đều đã chỉ ra được rất nhiều ưu nhược điểm của các hệ thống đo lường, các thông số thu thập khác nhau nhằm giải thích cho hiện tượng co cơ nhưng cho đến hiện nay vẫn chưa có lời giải cuối cùng. Và cũng trên con đường đi tìm lời giải đó, đã có rất nhiều các phát minh mới cho ra các hệ thống đo lường điện tử chất lượng cao, với độ chính xác cao mà không tốn kém nhiều. Các nghiên cứu về hiện tượng co cơ trên thế giới vẫn đang được tiếp tục với hy vọng rằng sẽ lý giải được các cơ chế co cơ trong cơ thể người nhằm tìm ra một giải pháp chữa trị tốt hơn cho con người mà đặc biệt là bệnh tim và phục hồi chức năng vận động cho cơ thể.
Tài liệu tham khảo
1. Woledge, R.C., Curtin, N.A and Homsher, E. (1985) Energetic aspect of muscle contractiion. Monographs of the Physiology Society 41, Academic press.
2. Curtin, N.A. and Woeledge, R.C. (1979) chemical change and energy production during contraction in frog muscle: how are their time courses related? J. Physiol. 288, 356.
3. Curtin, N.A. and Woeledge, R.C. (1981) Effect of muscle length on energy balance in frog skeleton muscle. Journal of Physiology 316, 453-468
4. Kien, N.P and Takakazu Kobayashi (2006) NEW FORCE MEASUREMENT SYSTEM USING COMMERCIAL CAPACITOR AND APPLICATION FOR MYOFIBRIL AND MYOCYTES. International Symposium at HUT.
5. Takakazu K., Takaharu N., Kien, N.P, (2006) Measurement apparutus for chemical and mechanical energy during contraction of muscle fibers, International Symposium at HUT.
Bản quyền
NCS. Nguyễn Phan Kiên
