Włókna mięśniowe: rodzaje, właściwości, struktura

12.06.2019

Mięśnie lub mięśnie - najważniejszy składnik układu mięśniowo-szkieletowego, który ma zdolność kurczliwości. Dzięki zdolności tkanki mięśniowej do skurczenia się, człowiek może wykonywać różne ruchy, zaczynając od najprostszych (mruganie i uśmiechanie się), a kończąc na najbardziej subtelnych (jak jubilerzy) i energicznych (jak sportowcy). Funkcjonalność szkieletu mięśniowego jest bezpośrednio związana z kompozycją jego głównych jednostek strukturalnych - włókien mięśniowych. Dzisiaj zbadamy strukturę włókien mięśniowych, ich klasyfikację i rolę w aktywności fizycznej człowieka.

Włókna mięśniowe

Dlaczego mięśnie kurczą się

Włókna mięśni szkieletowych są połączone z rdzeniem kręgowym za pośrednictwem grubych włókien nerwowych. Po wejściu do mięśnia każdy z włókien nerwowych jest podzielony na setki odgałęzień, które dostarczają setki włókien mięśniowych. Połączenie nerwu z włóknem tkanka mięśniowa nazywane synapsą lub połączeniem nerwowo-mięśniowym. Warto zauważyć, że na każdym włóknie może powstać tylko jedna synapsa. Przy odpowiednim sygnale nerwowym powstaje potencjał czynnościowy, który jest przekazywany wzdłuż nerwów od rdzenia kręgowego do mięśni.

Własności mięśni określają, w jaki sposób mięśnie dostosowują się do powtarzających się sygnałów. To rodzaje włókien określają predyspozycje sportowca do konkretnego programu treningowego. Podczas ćwiczeń dochodzi do przerostu włókien mięśniowych - wzrostu ich objętości i masy. Ważne jest, aby zrozumieć, że liczba włókien nie zmienia się i jest spowodowana cechami genetycznymi danej osoby.

Skład

Skład włókien mięśniowych obejmuje:

  1. Myofibryle. Wykonaj funkcję kurczliwości.
  2. Mitochondria. Odpowiedzialny za produkcję energii.
  3. Rdzenie. Odpowiedzialny za rozporządzenie.
  4. Sarcolemma Jest to osłona tkanki łącznej.
  5. Reticulum (sarkoplazmatyczny lub endoplazmatyczny). Jest to depot wapnia, który jest niezbędny do wzbudzania miofibryli.
  6. Kapilary Odpowiada za dostarczanie tlenu i składników odżywczych.

Szybkie włókna mięśniowe

Rodzaje włókien mięśniowych

Włókna mięśni szkieletowych mogą mieć różne właściwości mechaniczne i metaboliczne. Klasyfikacja włókien opiera się na różnicy w maksymalnej szybkości ich redukcji (szybkiej i wolnej) oraz szlaku metabolicznym, który stosują do tworzenia trójfosforanu adenozyny (ATP) (oksydacyjnego i glikolitycznego). Ogólnie rzecz biorąc, włókna mięśniowe dzieli się na powolny oksydacyjny i szybki glikolit.

Powolne utlenianie

Cienkie włókna tego typu są dobrze zaopatrzone w krew i zawierają dużo mioglobiny, nadając im czerwony kolor (dlatego często nazywa się je czerwonymi). Mają także niski próg aktywacji neuronu ruchowego, powolne kurczenie się i obecność dużej liczby dużych mitochondriów, które zawierają enzymy fosforylacji oksydacyjnej. Wolne włókna mięśniowe, w porównaniu do szybkich, zawierają więcej miozyny i mniej enzymu trifosfatazowego adenozyny (ATPazy). Inneracja wolnych włókien oksydacyjnych jest dostarczana przez małe neurony ruchowe rdzenia kręgowego. Ze względu na powolną redukcję, takie włókna są dobrze dostosowane do długotrwałego obciążenia.

Szybki glikolit

Grube włókna tego typu charakteryzują się dużą szybkością skurczu, dużą wytrzymałością i szybkim zmęczeniem. Są gorzej zaopatrywane w krew niż poprzedni, mają mniej mitochondriów, mioglobiny i lipidów. Wynika to z jasnego koloru szybkich włókien mięśniowych, dla których nazwano je "białymi". W przeciwieństwie do poprzednich gatunków, zawierają głównie beztlenowe enzymy utleniające i miofibryle, które zawierają niewielką ilość miozyny. W tym samym czasie ten miozyna jest w stanie szybko skurczyć się i metalizować ATP. Ponadto obecność retikulum sarkoplazmatycznego jest bardziej widoczna w szybkich włóknach. Ponieważ redukcja i zmęczenie tych włókien występuje szybko, są one zaangażowane w krótkoterminowe prace wybuchowe. Innervacja szybkich włókien mięśniowych jest prowadzona przez duże neurony ruchowe rdzenia kręgowego.

Trening szybkich włókien mięśniowych

Szybkie włókna dzielą się na dwa typy:

  • IIa: szybki oksydacyjno-glikolityczny. Często nazywa się je po prostu "szybkim utlenianiem". Włókna średniej grubości mają większą wytrzymałość niż włókna typu IIb, ale szybciej się zużywają i mają zdolność do znacznego zmniejszenia. Źródłem energii dla tego rodzaju włókien są procesy utleniające i beztlenowe.
  • IIb: szybkie włókna glikolityczne. Mają duże rozmiary, wysoki próg aktywacji neuronu motorycznego i zmęczenia. Aktywacja następuje przy obciążeniach krótkotrwałych wymagających dużej siły. Ten rodzaj włókna otrzymuje energię poprzez beztlenowe utlenianie. Charakteryzują się wysoką zawartością glikogenu i niską zawartością mitochondriów.

Ponadto czasami izolowany jest inny typ szybkiego włókna - IIc. Włókna tego typu mogą wykazywać zarówno funkcję utleniającą, jak i glikolityczną. Ich udział w mięśniach nie przekracza jednego procenta. W zależności od rodzaju obciążenia włókna typu IIc mogą być przekształcone w włókna innych typów.

Szybko lub wolno

Przynależność włókien mięśniowych do szybkiego lub wolnego zależy od aktywności ATPazy miozynowej, co powoduje szybkość skurczu mięśni. Aktywność tego enzymu jest dziedziczona, dlatego nie można zmienić stosunku szybkich i wolnych włókien przez trening.

Dzięki ATPase uwalniana jest energia zawarta w ATP. Energia jednej cząsteczki trifosforanu adenozyny wystarczy, aby mosty miozyny wykonały jeden obrót ("obrys"). Prędkość pojedynczego "skoku" jest taka sama dla wszystkich rodzajów mięśni. We włóknach zawierających wysoce aktywną ATPazę, uderzenie jest szybsze, co oznacza, że ​​przez pewien okres czasu włókno jest redukowane więcej razy.

Powolne włókna utleniające z fosforylacją oksydacyjną zawierają wiele mitochondriów. W takich włóknach lipidy mogą znajdować się w znaczących ilościach, a glikogen w nieznacznej ilości. Główna ilość ATP wytwarzanego przez te włókna zależy bezpośrednio od cząsteczek paliwa i dostarczania tlenu do układu krążenia. Są otoczone dużą liczbą naczyń włosowatych i zawierają dużo mioglobiny, co zwiększa wchłanianie tlenu przez tkanki i sprzyja niewielkiemu gromadzeniu tlenu w komórkach. W szybkich włóknach mitochondria są małe, ale ich stężenie jest znacznie większe, podobnie jak stężenie glikolitycznych enzymów i glikogenu.

Struktura włókien mięśniowych

Glikoliczny, pośredni lub utleniający

Z reguły włókna glikolityczne mają większą średnicę niż oksydatywne. Im większa średnica, tym więcej rozciągania mogą osiągnąć i tym większa jest ich wytrzymałość. Klasyfikacja opiera się na potencjale oksydacyjnym mięśnia, czyli liczbie mitochondriów zawartych w błonie mięśniowej. Mitochondria nazywają organelle komórkowe, w których glukoza lub tłuszcz rozpadają się na dwutlenek węgla i wodę, jednocześnie resyntetyzując ATP, który z kolei ponownie syntetyzuje fosforan kreatyny. Fosforan kreatyny jest niezbędny do resyntezy miofibrylarnych cząsteczek ATP, które stosuje się w skurczu mięśni. Poza mitochondriami możliwe jest również odszczepienie glukozy do pirogronianu i resyntezy ATP, jednak w tym przypadku kwas mlekowy powstaje w tkankach mięśniowych, co powoduje zmęczenie.

Dzięki powyższej funkcji włókna mięśniowe są podzielone na trzy grupy:

  1. Utlenianie. Zawartość mitochondriów w nich jest tak wysoka, że ​​w procesie treningu ich przyrost nie występuje.
  2. Średniozaawansowany. Liczba mitochondriów w nich jest zmniejszona, a podczas pracy mięśnia w nim gromadzi się kwas mlekowy. Zdarza się raczej powoli.
  3. Glikolity. Zawierają niewielką ilość mitochondriów, więc dominuje w nich proces beztlenowej glikolizy z akumulacją kwasu mlekowego.

Współczynnik światłowodu

U ludzi, którzy nie uprawiają sportu, z reguły szybkie włókna są glikolityczne lub pośrednie, a wolne włókna są utleniające. Jednak przy odpowiednim przeszkoleniu szybkie włókna mięśniowe mogą przechodzić z glikolitycznego do pośredniego oraz z pośredniego do oksydacyjnego. Chodzi o rozwijanie wytrzymałości. Podczas treningu, którego celem jest rozwój wytrzymałości, włókna pośrednie stają się glikolityczne. Jednocześnie stosunek szybkich i wolnych włókien mięśniowych jest z góry określony genetycznie, dlatego praktycznie nie zmienia się przez trening. Możliwe jest przejście rzędu 1-3%, ale nie więcej.

Skład włókien mięśniowych

Mięśnie mają różny procent białych i czerwonych włókien. W konsekwencji szybkość skurczu, siła i wytrzymałość różnych grup mięśni jest różna. Na przykład mięsień brzuchaty łydki zawiera więcej szybkich włókien, które dają mu zdolność szybkiego i silnego zmniejszania się, np. Podczas skoku. Natomiast mięsień płaszczkowaty, przylegający do brzuchatego łydki, zawiera więcej wolnych włókien, ponieważ jest odpowiedzialny za długą aktywność nóg.

Stosunek głównych rodzajów włókien mięśniowych determinuje predyspozycje sportowe różnych osób. Dlatego nie ma uniwersalnych sportowców.

Wysoki próg i niski próg

Między innymi włókna mięśniowe są również dzielone przez poziom progu pobudliwości. Mięsień kurczy się, gdy ma na niego wpływ impulsy nerwowe o charakterze elektrycznym. Jednostka motoryczna (DE) składa się z motoneuronu, aksonu i zbioru włókien mięśniowych. Liczba DE w ciele ludzkim nie zmienia się przez całe życie. Każda z jednostek motorycznych ma własny próg pobudliwości. Jeśli mózg wysyła impulsy nerwowe o częstotliwości poniżej tego progu, DE jest pasywny. Jeśli impulsy nerwowe mają częstotliwość progową lub przekraczają ją, wówczas włókna mięśniowe są aktywowane i zmniejszone. W niskonakresowych DE, małych neuronach ruchowych, cienkim aksonie i unerwionych wolnych włóknach, numerujących w setkach. Wysokoprogowe DE wyróżniają się dużymi neuronami ruchowymi, grubym aksonem i tysiącami unerwionych szybkich włókien.

Tak więc wolne włókna utleniające mają niski próg i są wzbudzane przy niewielkim obciążeniu. A szybkie włókna, odpowiednio, należą do wysokiego progu i są aktywowane tylko przy intensywnym obciążeniu.

Rodzaje włókien mięśniowych

Myosin

Znacząca różnica między różnymi typami włókien mięśniowych powoduje znaczną niejednorodność tkanki mięśniowej i ich zdolność do wykonywania różnych zadań funkcjonalnych. Analiza biochemiczna i immunohistochemiczna mięśni szkieletowych pokazuje, że strukturalna i funkcjonalna różnorodność włókien mięśniowych jest spowodowana szerokim zakresem izoform miozyny. Miozyna to włókno włókniste, które jest jednym z głównych składników kurczliwych włókien mięśniowych. Stanowi 40 do 60% całkowitej ilości białka mięśniowego w ciele. Kiedy miozyna łączy się z aktyną (innym białkiem mięśniowym), powstaje aktomiozyna, główny element układu mięśniowego.

Cząsteczka miozyny zawiera dwa ciężkie łańcuchy (MyHC) i cztery lekkie (MyLC). Łańcuchy ciężkie mają kilka izoform, których właściwości powodują wskaźniki siły i prędkości włókien mięśniowych. Cztery izoformy są uważane za najważniejsze: MyHCI, MyHCIIA, MyHCIIX / IID i MyHCIIB. Każda izoforma ma określoną szybkość redukcji i pozwala na rozwinięcie pewnego wysiłku. Włókna, które zawierają MyHCI, w porównaniu z włóknami zawierającymi inne formy ciężkiego łańcucha miozyny, kurczą się wolniej i rozwijają mniej siły. Najszybsze i najsilniejsze włókna to te, które zawierają izoformę ciężkiego łańcucha MyHCIIB. Następnie następuje formularz MyHCIIX i MyHCIIA.

Aktywność fizyczna może prowadzić do istotnych zmian w właściwościach kurczliwości mięśni. Uważa się, że gdy trening wytrzymałościowy zwiększa liczbę wolnych izoform miozyny. Jednak podczas treningu siłowego wzrasta ilość MyHCIIA i spadek MyHCIIX. Ponadto uważa się, że większość osób, których działalność ogranicza się do prostych prac domowych, włókien zawierających miozynę w postaci MyHCIIX, jest niezwykle rzadko zaangażowanych w pracę. W procesie treningu fizycznego zaczynają się angażować i stopniowo przechodzą do formy MyHCIIA. Faktem jest, że włókna zawierające izoformę IIA ciężkiego łańcucha miozyny mają większą wytrzymałość w porównaniu z włóknami typu IIX.

Podczas treningu, wytrzymałość lub siła to znacząca zmiana w tle hormonalnym mięśni szkieletowych, która służy jako silny sygnał, który wyzwala proces zmiany składu miozyny w mięśniach pod wpływem stresu.

Włókna mięśniowe

Wniosek

Podsumowując, warto zauważyć, że włókna mięśniowe są główną strukturalną jednostką mięśni szkieletu. Stosunek białych i czerwonych włókien jest czynnikiem genetycznym, podobnie jak całkowita ilość włókien w mięśniu. Dzięki odpowiedniemu treningowi nie tylko zwiększysz objętość i masę włókien mięśniowych, ale także osiągniesz zmiany ich właściwości glikolitycznych i oksydacyjnych.