Mišićna vlakna: vrste, svojstva, struktura

Mišići ili mišići - najvažnija komponenta mišićno-koštanog sustava, koja ima sposobnost kontrakcije. Zahvaljujući sposobnosti mišićnog tkiva za kontrakciju, osoba može izvoditi sve vrste pokreta, počevši od najjednostavnijih (treptanje i nasmijavanje) i završavajući s najsuptilnijim (poput zlatara) i energičnim (poput sportaša). Funkcionalnost mišićnog kostura izravno je povezana sa sastavom njegovih glavnih strukturnih jedinica - mišićnih vlakana. Danas ćemo ispitati strukturu mišićnih vlakana, njihovu klasifikaciju i ulogu u tjelesnoj aktivnosti osobe.

Zašto se mišići kontrahiraju

Vlakna skeletnih mišića povezana su s leđnom moždinom kroz debela živčana vlakna. Nakon ulaska u mišić, svaka od živčanih vlakana je podijeljena na stotine grananja, koje opskrbljuju stotine mišićnih vlakana. Veza između živca i vlakana mišićnog tkiva zove se sinapsa ili neuromuskularni spoj. Važno je napomenuti da se samo jedna sinapsa može formirati na svakom mišićnom vlaknu. Prikladnim živčanim signalom javlja se akcijski potencijal koji se prenosi uz živce od leđne moždine do mišića.

Svojstva mišićnih vlakana određuju kako se mišići prilagođavaju ponavljajućim signalima. Vrste vlakana određuju predispoziciju sportaša za određeni program obuke. Tijekom vježbanja javlja se hipertrofija mišićnih vlakana - povećanje volumena i mase. Važno je razumjeti da se broj vlakana ne mijenja i uzrokovan je genetskim karakteristikama osobe.

struktura

Sastav mišićnih vlakana uključuje:

1. Miofibrila. Izvršite kontraktilnu funkciju.
2. Mitohondriji. Odgovoran za proizvodnju energije.
3. Jezgre. Odgovoran za propis.
4. Sarcolemma. To je omotač vezivnog tkiva.
5. Retikulum (sarkoplazmatski ili endoplazmatski). To je depo kalcija, koji je potreban za pobuđivanje miofibrila.
6. Kapilare. Odgovoran za opskrbu kisikom i hranjivim tvarima.

Vrste mišićnih vlakana

Vlakna skeletnih mišića mogu imati različita mehanička i metabolička svojstva. Klasifikacija vlakana temelji se na razlici u maksimalnoj brzini njihove redukcije (brza i spora) i metaboličkom putu koji se koristi za formiranje adenozin trifosfata (ATP) (oksidativni i glikolitički). Općenito, mišićna vlakna se dijele na sporo oksidativno i brzo glikolitičko.

Spora oksidacija

Tanka vlakna ovog tipa dobro se opskrbljuju krvlju i sadrže mnogo mioglobina, dajući im crvenu boju (stoga se često nazivaju crvenom). Oni također imaju nizak prag za aktivaciju motoneurona, sporu kontrakciju i prisutnost velikog broja velikih mitohondrija koje sadrže oksidativne fosforilacijske enzime. Sporo mišićna vlakna, u usporedbi s brzim, sadrže više miozina i manje enzima adenozin trifosfataze (ATPaze). Inervaciju sporih oksidacijskih vlakana osiguravaju mali alfa motoneuroni kičmene moždine. Zbog sporog smanjenja, takva vlakna su dobro prilagođena dugotrajnom opterećenju.

Brzo glikolitik

Debela vlakna ovog tipa odlikuju se velikom brzinom kontrakcije, velikom snagom i brzim umorom. Oni su lošije opskrbljeni krvlju od prethodnog tipa, imaju manje mitohondrija, mioglobina i lipida. To je zbog svjetle boje brzih mišićnih vlakana, za koje su nazvani "bijeli". Za razliku od prethodnih vrsta, uglavnom sadrže anaerobne oksidacijske enzime i miofibrile, koji uključuju malu količinu miozina. U isto vrijeme, ovaj miozin je u stanju brzo se kontrahirati i bolje metalizirati ATP. Osim toga, prisutnost sarkoplazmatskog retikuluma izraženija je u brzim vlaknima. Budući da se smanjenje i umor ovih vlakana događa brzo, oni su uključeni u kratkoročne eksplozivne radove. Inervaciju brzih mišićnih vlakana provode veliki alfa-motoneuroni kičmene moždine.

Brza vlakna su podijeljena u dvije vrste:

• IIa: brza oksidacijsko-glikolitička. Često se nazivaju jednostavno "brzim oksidiranjem". Vlakna srednje debljine imaju veću čvrstoću od vlakana tipa IIb, ali se brže umaraju i imaju sposobnost značajno smanjiti. Izvori energije za vlakna ovog tipa su i oksidativni i anaerobni procesi.
• IIb: brza glikolitička vlakna. Imaju veliku veličinu, visok prag za aktivaciju i zamor motoričkih neurona. Aktivacija se događa s kratkotrajnim opterećenjima koja zahtijevaju veliku snagu. Ova vrsta vlakana prima energiju kroz anaerobnu oksidaciju. Karakterizira ih visoki sadržaj glikogena i nizak sadržaj mitohondrija.

Osim toga, ponekad se izolira još jedna vrsta brzih vlakana - IIc. Vlakna ovog tipa mogu imati i oksidativnu i glikolitičku funkciju. Njihov udio u mišićima ne prelazi jedan posto. Ovisno o tipu opterećenja, vlakna tipa IIc mogu se pretvoriti u vlakna drugih vrsta.

Brzo ili sporo

Pripadnost mišićnih vlakana brzom ili sporom ovisi o aktivnosti miozin ATPaze, koja uzrokuje brzinu mišićne kontrakcije. Aktivnost ovog enzima je naslijeđena, stoga je nemoguće promijeniti omjer brzih i sporih vlakana kroz trening.

Zahvaljujući ATPazi, oslobađa se energija sadržana u ATP-u. Energija jedne molekule adenozin trifosfata dovoljna je da miozinski mostovi naprave jedan okret ("moždani udar"). Brzina jednog "udarca" je ista za sve tipove mišića. U vlaknima koja sadrže visoko aktivnu ATPazu, moždani udar je brži, što znači da se za određenu jedinicu vremena vlakno smanjuje više puta.

Spora oksidativna vlakna s oksidativnom fosforilacijom sadrže mnoge mitohondrije. U takvim vlaknima lipidi mogu biti sadržani u značajnim količinama, a glikogen u neznatnoj količini. Najveća količina ATP proizvedena ovim vlaknima izravno ovisi o molekulama goriva i opskrbi cirkulacijskog sustava kisiku. Okruženi su velikim brojem kapilara i sadrže mnogo mioglobina, što povećava apsorpciju kisika u tkivima i potiče malu akumulaciju kisika unutar stanica. U brzim vlaknima mitohondriji su mali, ali je njihova koncentracija mnogo veća, kao i koncentracija glikolitičkih enzima i glikogena.

Glikolitički, intermedijarni ili oksidativni

U pravilu, glikolitička vlakna imaju veći promjer od oksidativnih. Što je veći promjer, to se više isteže i veća je njihova snaga. Klasifikacija se temelji na oksidacijskom potencijalu mišića, odnosno broju mitohondrija sadržanih u mišićnim vlaknima. Mitohondrije nazivaju stanične organele u kojima se glukoza ili masti razgrađuju na ugljični dioksid i vodu, dok resinteziraju ATP, koji opet sintetizira kreatin fosfat. Pa, kreatin fosfat je neophodan za resintezu molekula miofibrilarnih ATP, koja se koristi u kontrakciji mišića. Izvan mitohondrija moguće je i cijepanje glukoze do resinteze piruvata i ATP-a, ali se u ovom slučaju mliječna kiselina formira u mišićnom tkivu, što uzrokuje umor.

Prema gore navedenoj značajki, mišićna vlakna su podijeljena u tri skupine:

1. Oksidacija. Sadržaj mitohondrija u njima je toliko visok da se u procesu treninga njihov dobitak ne događa.
2. Srednji. Broj mitohondrija u njima se smanjuje, a tijekom rada mišića u njemu nakuplja se mliječna kiselina. To se događa prilično sporo.
3. Glikolize. Oni sadrže malu količinu mitohondrija, tako da u njima prevladava proces anaerobne glikolize s nakupljanjem mliječne kiseline.

Odnos vlakana

U ljudi koji se ne bave sportom, u pravilu, brza vlakna su glikolitička ili srednja, a spora vlakna su oksidativna. Međutim, uz pravilnu obuku, brza mišićna vlakna mogu prelaziti iz glikolitičkog u međuprodukt, a od međuproizvoda do oksidacije. Radi se o razvoju izdržljivosti. I tijekom treninga, usmjerene na razvoj snage, srednja vlakna postaju glikolitik. Istovremeno, omjer brzih i sporih mišićnih vlakana je unaprijed određen genetski, pa se praktički ne mijenja treningom. Prelaz od 1-3% je moguć, ali ne više.

Mišići imaju različite postotke bijelih i crvenih vlakana. Prema tome, brzina kontrakcije, snage i izdržljivosti različitih mišićnih skupina je različita. Primjerice, gastrocnemius mišić sadrži više brzih vlakana, koja mu daju sposobnost brzog i snažnog smanjenja, primjerice tijekom skoka. Međutim, soleus mišić, u susjedstvu gastrocnemiusa, naprotiv, sadrži sporije vlakna, jer je odgovoran za dugu aktivnost nogu.

Odnos glavnih tipova mišićnih vlakana određuje sportsku predispoziciju različitih ljudi. Zato ne postoje univerzalni sportaši.

Visoki prag i niski prag

Između ostalog, mišićna vlakna su također podijeljena s razinom praga podražljivosti. Mišić se smanjuje kada je pod utjecajem živčanih impulsa koji su prirodni. Motorna jedinica (DE) sastoji se od: motoneurona, aksona i skupa mišićnih vlakana. Broj DE u ljudskom tijelu se ne mijenja tijekom cijelog života. Svaka od motornih jedinica ima svoj prag uzbudljivosti. Ako mozak šalje živčane impulse s frekvencijom ispod ovog praga, tada je DE pasivan. Ako živčani impulsi imaju graničnu frekvenciju ili je prelaze, tada se mišićna vlakna aktiviraju i smanjuju. U DE-ima s niskim pragom, motoneuroni malog opsega, tanki aksoni i inervirana polagana vlakna, broje se stotinama. DE-ovi s visokim pragom odlikuju se velikim motornim neuronima, debelim aksonom i tisućama inerviranih brzih vlakana.

Zbog toga su polagana oksidacijska vlakna niski prag i uzbuđena su blagim opterećenjem. Brza vlakna pripadaju visokom pragu i aktiviraju se samo pod intenzivnim opterećenjima.

miozin

Značajna razlika između različitih tipova mišićnih vlakana uzrokuje značajnu heterogenost mišićnog tkiva i njihovu sposobnost obavljanja različitih funkcionalnih zadataka. Biokemijska i imunohistokemijska analiza skeletnih mišića pokazuje da je strukturalna i funkcionalna raznolikost mišićnih vlakana uzrokovana širokim rasponom izoforma miozina. Miozin je fibrilarni protein, koji je jedna od glavnih komponenti kontraktilnih mišićnih vlakana. To čini od 40 do 60% ukupne količine mišićnih proteina u tijelu. Kada se miozin kombinira s aktinom (drugim mišićnim proteinom), formira se actomyosin, glavni element kontraktilnog sustava mišića.

Molekula miozina sadrži dva teška lanca (MyHC) i četiri svjetla (MyLC). Teški lanci imaju nekoliko izoforma, čija svojstva uzrokuju pokazatelje snage i brzine mišićnih vlakana. Četiri izoforme smatraju se najvažnijima: MyHCI, MyHCIIA, MyHCIIX / IID i MyHCIIB. Svaka izoforma ima specifičnu stopu redukcije i omogućuje vam razvoj određenog napora. Vlakna koja sadrže MyHCI, u usporedbi s vlaknima koji sadrže druge oblike miozinskog teškog lanca, sporije se kontrahiraju i razvijaju manje sile. Najbrža i najjača vlakna su ona koja sadrže izoforme MyHCIIB teškog lanca. Slijede obrasci MyHCIIX i MyHCIIA.

Fizička aktivnost može dovesti do značajnih promjena kontraktilnih svojstava mišića. Vjeruje se da kada trening za izdržljivost povećava broj sporih izoformi miozina. Međutim, tijekom treninga snage dolazi do povećanja količine MyHCIIA i smanjenja MyHCIIX. Osim toga, vjeruje se da je većina ljudi čija je djelatnost ograničena na jednostavne kućanske poslove, vlakna koja sadrže miozin u obliku MyHCIIX, vrlo rijetko sudjeluju u radu. U procesu fizičke pripreme počinju se uključivati ​​i postupno prelaze u obrazac MyHCIIA. Činjenica je da vlakna koja sadrže izoform IIA teškog lanca miozina imaju veću izdržljivost u usporedbi s vlaknima tipa IIX.

Tijekom treninga, izdržljivost ili snaga je značajna promjena u hormonalnoj pozadini skeletnih mišića, koja služi kao snažan signal koji pokreće proces promjene sastava miozina u mišićima pod stresom.

zaključak

Ukratko, valja napomenuti da su mišićna vlakna glavna strukturna jedinica mišićnog kostura. Omjer bijelih i crvenih vlakana je genetski faktor, kao i ukupna količina vlakana u mišiću. Uz pravilnu obuku, ne samo da možete povećati volumen i masu mišićnih vlakana, već i postići promjene u njihovim glikolitičkim i oksidativnim svojstvima.