Mišična vlakna: vrste, lastnosti, struktura

Mišice ali mišice - najpomembnejši del mišično-skeletnega sistema, ki ima kontraktilno sposobnost. Zahvaljujoč zmožnosti mišičnega tkiva, da se skrči, lahko oseba opravlja vse vrste gibov, začenši z najbolj preprosto (utripanje in nasmeh) in konča z najbolj subtilnimi (npr. Zlatarji) in energičnimi (kot športniki). Funkcionalnost mišičnega ogrodja je neposredno povezana s sestavo njegovih glavnih strukturnih enot - mišičnih vlaken. Danes bomo preučili strukturo mišičnih vlaken, njihovo klasifikacijo in vlogo v telesni aktivnosti osebe.

Zakaj se mišice skrčijo

Vlakna skeletnih mišic so povezana z hrbtenjačo skozi debela živčna vlakna. Po vstopu v mišico je vsako od živčnih vlaken razdeljeno na stotine razcepov, ki oskrbujejo več sto mišičnih vlaken. Povezava med živcem in vlaknom mišičnega tkiva imenujemo sinapsa ali živčno-mišični spoj. Omeniti je treba, da se lahko na vsaki mišični vlakni oblikuje samo ena sinapsa. Z ustreznim živčnim signalom se pojavi akcijski potencial, ki se prenaša po živcih iz hrbtenjače v mišice.

Lastnosti mišičnih vlaken določajo, kako se mišice prilagajajo ponavljajočim se signalom. Vrste vlaken določajo predispozicijo športnika za določen program usposabljanja. Med vadbo se pojavi hipertrofija mišičnih vlaken - povečanje njihovega volumna in mase. Pomembno je razumeti, da se število vlaken ne spreminja in da ga povzročajo genetske značilnosti osebe.

Sestava

Sestava mišičnih vlaken vključuje:

1. Myofibrils. Izvedite kontraktilno funkcijo.
2. Mitohondriji. Odgovoren za proizvodnjo energije.
3. Jedra. Odgovoren za uredbo.
4. Sarcolemma Je plašč vezivnega tkiva.
5. Retikulum (sarkoplazmični ali endoplazmatski). To je kalcijev depo, ki je potreben za vzbujanje miofibril.
6. Kapilare Odgovoren za oskrbo s kisikom in hranilnimi snovmi.

Vrste mišičnih vlaken

Vlakna skeletnih mišic imajo lahko različne mehanske in presnovne lastnosti. Razvrstitev vlaken temelji na razliki v najvišji stopnji njihovega zmanjšanja (hitra in počasna) in presnovni poti, ki jo uporabljajo za tvorbo adenozin trifosfata (ATP) (oksidativni in glikolitični). Na splošno se mišična vlakna delijo na počasno oksidativno in hitro glikolitično.

Počasi oksidira

Tanka vlakna te vrste so dobro oskrbljena s krvjo in vsebujejo veliko mioglobina, ki jim daje rdečo barvo (zato se pogosto imenujejo rdeča). Imajo tudi nizek prag za aktivacijo motoneurona, počasno krčenje in prisotnost velikega števila velikih mitohondrijev, ki vsebujejo oksidativne fosforilacijske encime. Počasna mišična vlakna v primerjavi s hitrima vsebujejo več miozina in manj encima adenozin trifosfataze (ATPaze). Inervacijo počasnih oksidativnih vlaken zagotavljajo majhni alfa motoneuroni hrbtenjače. Takšna vlakna so zaradi počasnega zmanjševanja dobro prilagojena dolgotrajni obremenitvi.

Hitro glikolitik

Za ta debela vlakna je značilna visoka hitrost krčenja, velika moč in hitra utrujenost. So slabše oskrbljene s krvjo kot prejšnji tip, imajo manj mitohondrijev, mioglobina in lipidov. To je posledica svetle barve hitrih mišičnih vlaken, za katere so bili imenovani "beli". Za razliko od prejšnjih vrst vsebujejo predvsem anaerobne oksidacijske encime in miofibrile, ki vključujejo majhno količino miozina. Hkrati je ta miozin sposoben hitro skleniti pogodbo in bolje metalizirati ATP. Poleg tega je prisotnost sarkoplazmičnega retikuluma bolj izrazita pri hitrih vlaknih. Ker se zmanjšanje in utrujenost teh vlaken pojavi hitro, so vključeni v kratkotrajna eksplozivna dela. Innervacijo hitrih mišičnih vlaken izvajajo veliki alfa-motoneuroni hrbtenjače.

Hitra vlakna so razdeljena na dva tipa:

• IIa: hitra oksidacijsko-glikolitična. Pogosto jih imenujejo preprosto »hitro oksidiranje«. Vlakna srednje debeline imajo večjo trdnost kot vlakna tipa IIb, toda hitreje se pnevmatike in se lahko znatno zmanjšajo. Viri energije za vlakna te vrste so tako oksidativni kot anaerobni procesi.
• IIb: hitro glikolitična vlakna. Imajo veliko velikost, visok prag za aktivacijo motornega nevrona in utrujenost. Aktivacija poteka s kratkotrajnimi obremenitvami, ki zahtevajo veliko moč. Ta vrsta vlaken prejema energijo z anaerobno oksidacijo. Za njih je značilna visoka vsebnost glikogena in nizka vsebnost mitohondrijev.

Poleg tega je včasih izolirana še druga vrsta hitrih vlaken - IIc. Vlakna te vrste lahko kažejo oksidativno in glikolitično funkcijo. Njihov delež v mišicah ne presega enega odstotka. Glede na vrsto bremen se lahko vlakna tipa IIc pretvorijo v vlakna drugih vrst.

Hitro ali počasi

Pripadnost mišičnih vlaken hitremu ali počasnemu je odvisna od aktivnosti miozin ATPaze, ki povzroča hitrost krčenja mišic. Dejavnost tega encima je podedovana, zato je nemogoče spremeniti razmerje med hitrimi in počasnimi vlakni skozi trening.

Zaradi ATPaze se sprosti energija, ki jo vsebuje ATP. Energija ene molekule adenozin trifosfata je dovolj, da bi miozinski mostovi naredili en obrat ("kap"). Hitrost posamezne "kapi" je enaka za vse vrste mišic. V vlaknih, ki vsebujejo visoko aktivno ATPazo, je hitrost hitrejša, kar pomeni, da se v določeni časovni enoti vlakna večkrat zmanjšajo.

Počasna oksidativna vlakna z oksidativno fosforilacijo vsebujejo številne mitohondrije. V takih vlaknih so lipidi lahko v znatnih količinah in glikogen v neznatni količini. Glavna količina ATP, ki jo proizvajajo ta vlakna, je neposredno odvisna od molekul goriva in oskrbe s kisikom v obtočnem sistemu. Obdani so z velikim številom kapilar in vsebujejo veliko mioglobina, ki povečuje absorpcijo kisika v tkivih in pospešuje majhno kopičenje kisika v celicah. V hitrih vlaknih so mitohondri majhni, njihova koncentracija pa je veliko večja, prav tako koncentracija glikolitičnih encimov in glikogena.

Glikolitični, vmesni ali oksidativni

Glikolitična vlakna so praviloma večja od oksidativnih. Večji kot je premer, bolj se raztezajo in večja je njihova moč. Razvrstitev temelji na oksidativnem potencialu mišice, to je na številu mitohondrijev, ki jih vsebujejo mišična vlakna. Mitohondrije kličejo celične organele, v katerih se glukoza ali maščoba razgradi v ogljikov dioksid in vodo, medtem ko resificirajo ATP, ki nato ponovno sintetizira kreatin fosfat. Kreatin-fosfat je potreben za resintezijo miofibrilarnih molekul ATP, ki se uporabljajo pri krčenju mišic. Zunaj mitohondrijev je možno tudi cepitev glukoze v piruvat in ATP, vendar pa se v tem primeru mlečna kislina tvori v mišičnih tkivih, kar povzroča utrujenost.

Z zgornjo značilnostjo se mišična vlakna delijo v tri skupine:

1. Oksidativno. Vsebnost mitohondrijev v njih je tako visoka, da v procesu usposabljanja ne pride do njihovega pridobivanja.
2. Vmesni. Število mitohondrij v njih se zmanjša, in med delom mišic v njem se kopiči mlečna kislina. To se dogaja precej počasi.
3. Glikolitik. Vsebujejo majhno količino mitohondrijev, zato prevladuje proces anaerobne glikolize s kopičenjem mlečne kisline.

Razmerje vlaken

Pri ljudeh, ki se ne ukvarjajo s športom, so hitra vlakna praviloma glikolitična ali vmesna, počasna vlakna pa oksidativna. Vendar pa lahko z ustreznim treningom hitra mišična vlakna preidejo iz glikolitičnega v vmesno in iz vmesnega v oksidativno. Gre za razvoj vzdržljivosti. Med vadbo, ki je usmerjena v razvoj moči, postanejo vmesna vlakna glikolitična. Hkrati pa je razmerje med hitrimi in počasnimi mišičnimi vlakni prednastavljeno genetsko, zato se praktično s treningom praktično ne spremeni. Možen je prehod 1-3%, vendar ne več.

Mišice imajo različne odstotke belih in rdečih vlaken. Posledično je stopnja krčenja, moči in vzdržljivosti različnih mišičnih skupin različna. Na primer, gastronemijska mišica vsebuje hitrejša vlakna, ki mu omogočajo hitro in močno zmanjšanje, na primer pri skoku. Vendar pa soleus mišice, ki mejijo na gastrocnemius, nasprotno, vsebuje bolj počasna vlakna, saj je odgovorna za dolgo aktivnost nog.

Razmerje med glavnimi vrstami mišičnih vlaken določa športno nagnjenost različnih ljudi. Zato ni univerzalnih športnikov.

Visok prag in nizek prag

Med drugim se mišična vlakna delijo tudi s stopnjo ekscitabilnosti. Mišica se skrči, ko jo prizadenejo živčni impulzi, ki so naravni. Motorno enoto (DE) sestavljajo: motoneuron, akson in zbirka mišičnih vlaken. Število DE v človeškem telesu se ne spreminja skozi vse življenje. Vsaka od motornih enot ima svoj prag vzbujenosti. Če možgani pošljejo živčne impulze s frekvenco pod tem pragom, je DE pasiven. Če imajo živčni impulzi mejno frekvenco ali jo presegajo, se mišična vlakna aktivirajo in zmanjšajo. V DE-jih z nizkim pragom, motoneuroni majhnega obsega, tanke aksone in inervirana počasna vlakna, ki jih številčimo na stotine. Visoko-prag DE se odlikujejo z velikimi motornimi nevroni, debelim aksonom in tisočimi inerviranimi hitrimi vlakni.

Tako so počasna oksidativna vlakna nizka in so navdušena z rahlo obremenitvijo. Hitra vlakna pripadajo visokemu pragu in se aktivirajo le pri intenzivnih obremenitvah.

Myosin

Pomembna razlika med različnimi tipi mišičnih vlaken povzroča pomembno heterogenost mišičnega tkiva in njihovo sposobnost opravljanja različnih funkcijskih nalog. Biokemijska in imunohistokemična analiza skeletnih mišic kaže, da je strukturna in funkcionalna raznolikost mišičnih vlaken posledica številnih izooblik miozina. Miozin je fibrilarni protein, ki je ena glavnih sestavin kontraktilnih mišičnih vlaken. Sestavljajo od 40 do 60% celotne količine mišičnih beljakovin v telesu. Ko se miozin združi z aktinom (drugo mišično beljakovino), nastane aktomiozin, glavni element mišičnega kontraktilnega sistema.

Molekula miozina vsebuje dve težki verigi (MyHC) in štiri lahke (MyLC). Težke verige imajo več izooblik, katerih lastnosti povzročajo indikatorje moči in hitrosti mišičnih vlaken. Štiri izoforme veljajo za najpomembnejše: MyHCI, MyHCIIA, MyHCIIX / IID in MyHCIIB. Vsaka izoforma ima specifično stopnjo redukcije in vam omogoča razvijanje določenega napora. Vlakna, ki vsebujejo MyHCI, se v primerjavi z vlakni, ki vsebujejo druge oblike težke verige miozina, strpajo počasneje in razvijejo manj sile. Najhitrejša in najmočnejša vlakna so tista, ki vsebujejo izoformo težke verige MyHCIIB. Sledita jim obrazec MyHCIIX in MyHCIIA.

Fizična aktivnost lahko vodi do pomembnih sprememb kontraktilnih lastnosti mišic. Menijo, da pri usposabljanju za vzdržljivost poveča število počasnih izooblik miozina. Vendar pa se med treningom moči poveča količina MyHCIIA in zmanjšanje MyHCIIX. Poleg tega je verjel, da večina ljudi, katerih dejavnost je omejena na preprosto gospodinjska opravila, vlakna, ki vsebujejo miozin v obliki MyHCIIX, so zelo redko vključeni v delo. V procesu fizičnega usposabljanja se začnejo vključevati in postopoma preidejo v obrazec MyHCIIA. Dejstvo je, da imajo vlakna, ki vsebujejo izoformo IIA težke verige miozina, večjo vzdržljivost kot vlakna tipa IIX.

Med treningom je vzdržljivost ali moč pomembna sprememba v hormonskem ozadju skeletnih mišic, ki služi kot močan signal, ki sproži proces spreminjanja sestave miozina v mišicah pod stresom.

Zaključek

Če povzamemo, je treba omeniti, da so mišična vlakna glavna strukturna enota okostja mišic. Razmerje med belimi in rdečimi vlakni je genetski dejavnik, kakor tudi skupna količina vlaken v mišicah. S pravilnim treningom lahko ne samo povečate obseg in maso mišičnih vlaken, ampak tudi dosežete spremembe v njihovih glikolitičnih in oksidativnih lastnostih.