Белые волокна мышц: Красные и белые мышечные волокна

Быстрые мышечные волокна (гликолитические) – это быстро сокращающиеся волокна, которые отличаются большой силой, но высокой утомляемостью. Для удобства восприятия сократим их название до официально принятой аббревиатуры — ГМВ.

Медленные мышечные волокна (окислительные) – это волокна медленно сокращающиеся, они, наоборот, отличаются небольшой силой и низкой утомляемостью. Для удобства восприятия сократим их название до официально принятой аббревиатуры — ОМВ.

В нашем организме всё продумано до мелочей, и мышцы здесь не являются исключением. В зависимости от длительности и интенсивности нагрузок задействуются те или иные мышечные волокна, а их соотношение напрямую влияет на наши спортивные достижения. Вот почему приведенная ниже информация необходима для построения программы тренировок каждого спортсмена!

Скорее всего, вы уже слышали о том, что волокна, из которых состоят наши мышцы, бывают двух типов: быстрые (ГМВ) и медленные (ОМВ). Если говорить точнее, существует также третий, промежуточный тип – переходные волокна.

Тип волокна определяется количеством нервных импульсов, посылающихся к волокну. Чем импульсов больше – тем, соответственно, выше активность адезинтрифосфатазы, а также выше скорость сокращения волокна.

Адезинтрифосфатаза – это особые ферменты класса гидролаз, ускоряющие процесс отщепления h4PO4 от молекул аденозинтрифосфата, в результате которого происходит высвобождение энергии, используемой для сокращения мышц.

Итак, почему же они «белые»? Всё дело в содержащихся в них капиллярах, которых значительно меньше, чем в ОМВ, отсюда и различия в цвете. По своей структуре ГМВ, как правило, в несколько раз толще, чем ОМВ. Их реакция на поступающие из мозга сигналы мгновенна, а скорость сокращения как минимум в два раза выше, чем у окислительных. Энергию гликолитические волокна получают за счет быстроусвояемых АТФ, креатинфосфатов и гликогена. Необходимо понимать, что эти энергетические источники иссякают всего за 30-60 секунд. В процессе получения энергии быстрыми волокнами не участвует кислород, благодаря чему энергия высвобождается практически мгновенно, однако ее запасы сильно ограничены. Исходя из этого, можно сделать вывод, что белые мышечные волокна подходят для высокоинтенсивных, но непродолжительных нагрузок. Однако их энергии не достаточно для выполнения многочисленных повторов и долгих, монотонных движений.

Они являются полной противоположностью гликолитическим по своему строению и функциям, и буквально созданы для легких и продолжительных нагрузок. Они способны накапливать, запасать энергию, а затем постепенно ее расходовать, благодаря митохондриям и миоглобину. Так что, если в ваших мышцах преобладают ОМВ — из вас вполне может получиться бегун на длинные дистанции, вам также подойдет аэробный спорт.

К сожалению, ОМВ имеют гораздо меньший потенциал в росте своих объемов и количества, чем гликолитические. Так что увеличение нашей мышечной массы в основном происходит за счет ГМВ.

Соотношение ОМВ и ГМВ в нашем организме предопределено генетикой и изменить его мы не в силах. У абсолютного большинства из нас преобладают окислительные волокна; у каждого четвертого – наоборот, процентное соотношение гликолитических волокон немного выше, чем красных. И лишь у некоторых спортсменов преобладание одних мышечных волокон над другими доходит до 85% – именно они обладают самыми высокими шансами добиться наибольших результатов в спорте.

Основной целью бодибилдеров является увеличение мышечной массы, которое, в основном, зависит от роста ГМВ.

Для увеличения их объема используют интенсивные кратковременные нагрузки с применением больших весов (60-80% от повторного максимума) и при постоянном чередовании групп мышц. Увеличивается сечение волокон, а также энергетические запасы в мышцах, благодаря чему происходит гипертрофия мышц.

Длительность выполнения одного подхода – менее минуты. Время отдыха между подходами – 2-4 минуты. Средняя частота тренировок – вполне достаточно трех силовых тренировочных дней в неделю. Упражнения выполняются в среднем темпе, не быстром и не медленном, при полной амплитуде; отдельные фазы выполнения упражнений не выделяются.

Упражнения выполняются с небольшим весом в 30-50% от того веса, с которым вы способны выполнить упражнение лишь с одним повторением. В подходе выполняется в среднем от 15 до 30 повторений. Подходов 5-8, можно больше. Необходимо выполнять упражнения в медленном или среднем темпе, без выделения определенных фаз движения. Амплитуда выполнения упражнений — полная.

Для того, чтобы полностью разобраться с тем, что же такое ГМВ и ОМВ и как они выглядят — нет ничего лучше, чем увидеть их своими глазами. И сделать это очень просто. Вы едите курятину? Дело в том, что именно куриное мясо как нельзя лучше отображает расположение гликолитических и окислительных волокон в организме птицы. Наверняка многие из вас замечали, что мясо курицы в районе грудки и крыльев — белое, к тому же оно практически не содержит жира, тогда как мясо куриных окорочков и бедер имеет темно-красный окрас и более высокое содержание жира. Всё дело в том, что курица, как и большинство других домашних птиц, практически всё своё время проводит стоя, а значит, мышцы ее ног подвергаются постоянной статической нагрузке (т.е. задействуются окислительные волокна). В то же время крылья используются крайне редко и лишь для быстрых энергичных взмахов, что характеризует работу гликолитических волокон.

Типы мышечных волокон

Углеводных запасов в организме хватает в среднем на 95 мин марафонского бега, тогда как жировых запасов хватит на 119 ч. Тем не менее, для утилизации жира требуется больше кислорода. В единицу времени из углеводов может быть синтезировано больше АТФ, чем из жиров. По этой причине углеводы являются самым главным источником энергии во время интенсивных нагрузок. Когда заканчиваются запасы углеводов, вклад жира в энергообеспечение работы резко возрастает, а интенсивность нагрузки снижается. В марафоне это часто происходит в районе 30-километровой отметки — после 90 мин бега.

Каждая мышца содержит различные типы мышечных волокон. Мышечные волокна сильно отличаются по своим функциям, но все они требуют энергии. Необходимо иметь представление о различиях волокон, поскольку каждый тип мышечных волокон тренируется определенным образом.

Условно мышечные волокна разделяются на два типа: красные, или медленные, волокна, которые также называются медленносокращающимися волокнами или волокнами типа I, и белые, или быстрые, волокна, которые также называются быстросокращающимися волокнами или волокнами типа II. Между мужчинами и женщинами не существует разницы в соотношении быстросокращающихся и медленносокращающихся волокон. Реакция на тренировку мышечных волокон у женщин и мужчин одинакова.

18

Красные мышечные волокна

Густо усеянные капиллярами красные мышечные волокна снабжаются энергией преимущественно аэробно. Следовательно, красные волокна обладают высокой аэробной способностью и ограниченной анаэробной. Красные волокна важны для выносливости. Они работают относительно медленно и не так быстро устают, и поэтому способны поддерживать работу в течение длительного времени.

Белые мышечные волокна

Белые мышечные волокна с умеренным содержанием капилляров снабжаются энергией преимущественно анаэробно. Белые волокна обладают высокой анаэробной способностью и относительно низкой аэробной, поэтому они максимально используются в скоростносиловых видах спорта (спринтерский бег, метания, прыжки, борьба, тяжелая атлетика). Белые волокна работают быстро и, следовательно, быстро устают. Энергичные взрывные упражнения, которые максимально задействуют белые волокна, могут поддерживаться лишь в течение короткого периода времени.

Белые волокна (волокна типа II) разделяются на волокна типа IIа и IIb. Волокна типа IIа, кроме своей высокой анаэробной способности ресинтеза АТФ, обладают также высокой аэробной способностью. Таким образом, волокна типа IIа поддерживают волокна типа I во время длительной работы на выносливость. Волокна типа IIb являются чисто анаэробными и вряд ли выполняют какую-либо функцию во время нагрузки на выносливость.

В таблице 1.2 дается сравнение свойств красных и белых мышечных волокон.

Соотношение красных и белых мышечных волокон

Чем больше количество быстросокращающихся волокон в мышцах спортсмена, тем выше его спринтерские возможности. Соотношение мед-ленносокращающихся и быстросокращающихся волокон может сильно различаться между людьми, но соотношение мышечных волокон у отдельного человека по существу неизменно. Изначально мы рождаемся либо спринтерами, либо стайерами. У спринтера соотношение медленных и быстрых волокон составляет 50/50, тогда как у марафонца соотношение медленных и быстрых волокон может составлять 90/10. На графике 5 показаны соотношения мышечных волокон у различных типов спортсменов.

Таблица 1 2 Свойства красных и белых мышечных волокон

От соотношения мышечных волокон зависит тип спортсмена — спринтер или стайер. Однако нельзя сказать, что это соотношение абсолютно неизменно. Следуя четко нацеленной тренировочной программе, спринтер может усовершенствовать свои аэробные качества и повысить выносливость. Правильная тренировка может увеличить количество красных волокон, что, в свою очередь, повлияет на общее соотношение красных и белых волокон. Иначе говоря, под воздействием тренировок белые волокна могут превратиться в красные.

К сожалению, обратное действие невозможно. Спортсмен на выносливость не сможет изменить состав своих мышц, выполняя нагрузки ско-ростно-силового характера. Выраженный стайер всегда будет слабее спринтера. Тем не менее, спринтер может легко превратиться в хорошего стайера, хотя вместе с повышением выносливости у него снизятся спринтерские качества.

С возрастом спринтерские способности спортсмена снижаются быстрее, чем способности к выполнению длительной работы. Скоростно-силовая работоспособность, как правило, снижается вместе с уменьшением количества быстросокращающихся волокон. Способности к выполнению длительной работы могут поддерживаться вплоть до преклонного возраста.

Тип волокна и интенсивность нагрузки

Легкая нагрузка, например ходьба, прогулка на велосипеде или бег трусцой, может поддерживаться в течение многих часов. В данном случае энергия поставляется полностью за счет аэробной системы — посредством окисления жиров в волокнах типа I. Запасы жира практически неисчерпаемы.

При нагрузке средней мощности, например во время бега или езды на велосипеде, все волокна типа I могут через какое-то время стать активными. Помимо окисления жиров повышается доля окисления углеводов, хотя энергообеспечение все еще протекает аэробным путем. Хорошо подготовленные спортсмены могут поддерживать максимальную аэробную нагрузку в течение 1-2 ч. За это время происходит полное истощение углеводных запасов.

При дальнейшем повышении интенсивности, например при соревновательном беге на 10 км, в работу вовлекаются волокна типа Па, а окисление углеводов становится максимальным. Главная роль в энергообеспечении ложится на кислородную систему, однако лактатная система также вносит свой вклад в энергообеспечение нагрузки. Лактатная система имеет в своей природе молочную кислоту как побочный продукт. До определенного уровня

интенсивности соблюдается равновесие между образованием и распадом молочной кислоты (организм еще способен перерабатывать молочную кислоту с той же скоростью, с какой ее производит).

Если уровень интенсивности, а вместе с ней и доля участия лактатной системы в энергообеспечении, продолжают расти, то возможности организма перерабатывать молочную кислоту превышаются. Вследствие накопления молочной кислоты и быстрого истощения углеводных запасов данный тип нагрузки может поддерживаться в течение ограниченного периода времени, в зависимости от тренированности спортсмена.

Во время спринтерской тренировки максимальной мощности или во время выполнения интервалов с высокой интенсивностью повышается роль мышечных волокон типа IIb. Энергообеспечение такой деятельности происходит полностью анаэробным путем с участием углеводов в качестве источника энергии. После таких тренировок сильно возрастают показатели молочной кислоты, и соответственно продолжительность нагрузки не может быть большой. Последовательность вовлечения мышечных волокон в работу представлена в таблице 1.3.

Таблица 1.3 Вовлечение мышечных волокон в работу разной интенсивности

Мышечные волокна. Типы мышечных волокон. Тест | Мир Спорта и Здоровья

1.Рассмотрим строение мышечного волокна.

В цитоплазме (саркоплазме) его находится большое количество митохондрий. Они играют роль электростанций, в которых происходит обмен веществ и накапливаются богатые энергией вещества, а также те, которые нужны для обеспечения энергетических потребностей. В составе любой мышечной клетки имеется несколько тысяч митохондрий. Они занимают примерно 30-35 % общей ее массы.

Строение мышечного волокна таково, что цепочка из митохондрий выстраивается вдоль миофибрилл. Это тонкие нити, обеспечивающие сокращение и расслабление наших мышц. Обычно в одной клетке находятся несколько десятков миофибрилл, при этом длина каждой может доходить до нескольких сантиметров. Если сложить массу всех миофибрилл, входящих в состав мышечной клетки, то ее процентное соотношение от общей массы будет около 50 %. Толщина волокна, таким образом, зависит в первую очередь от числа миофибрилл, находящихся в нем, а также от их поперечного строения. В свою очередь, миофибриллы состоят из большого количества крохотных саркомеров.

Поперечнополосатые волокна свойственны мышечным тканям как женщин, так и мужчин. Однако их строение несколько отличается в зависимости от пола. По результатам биопсии мышечной ткани были сделаны выводы о том, что в мышечных волокнах женщин процент миофибрилл ниже, чем у мужчин. Это относится даже к спортсменкам высокого уровня.

Кстати, сама мышечная масса распределена неодинаково по телу у женщин и мужчин. Подавляющая ее часть у женщин находится в нижней части тела. В верхней же объемы мышц невелики, а сами они мелкие и зачастую вовсе нетренированные.

2.Красные волокна

В зависимости от утомляемости, гистохимической окраски и сократительных свойств мышечные волокна делятся на следующие две группы: белые и красные. Красные представляют собой медленные волокна, имеющие небольшой диаметр. Для того чтобы получить энергию, они используют окисление жирных кислот и углеводов (такая система энергообразования называется аэробной). Эти волокна называют также медленными или медленносокращающимися. Иногда их именуют волокнами 1 типа.

Почему красные волокна получили такое название?

Красными они называются из-за того, что имеют красную гистохимическую окраску. Это объясняется тем, что в этих волокнах содержится множество миоглобина. Миоглобин – особый пигментный белок, имеющий красный цвет. Его функция состоит в том, что он доставляет кислород вглубь мышечного волокна от капилляров крови.

Особенности красных волокон

Медленные мышечные волокна имеют множество митохондрий. В них осуществляется процесс окисления, который необходим для получения энергии. Красные волокна окружены большой сетью капилляров. Они нужны для доставки большого объема кислорода вместе с кровью.

Медленные мышечные волокна хорошо приспособлены к осуществлению аэробной системы энергообразования. Сравнительно невелика сила их сокращений. Скорость, с которой они потребляют энергию, является достаточной для того, чтобы обходиться только аэробным метаболизмом. Красные волокна прекрасно подходят для осуществления неинтенсивной и продолжительной работы, такой как ходьба и легкий бег, стайерские дистанции в плавании, аэробика и др.

Сокращение мышечного волокна обеспечивает выполнение движений, которые не требуют больших усилий. Благодаря ему также поддерживается поза. Эти поперечнополосатые волокна свойственны мышечным тканям, которые включаются в работу при нагрузках, находящихся в пределах от 20 до 25 % от максимума возможной силы. Они характеризуются отличной выносливостью. Однако красные волокна не работают при осуществлении спринтерских дистанций, подъеме тяжелого веса и др., поскольку эти типы нагрузок предполагают довольно быстрый расход и получение энергии. Для этого предназначены белые волокна, о которых мы сейчас и поговорим.

Белые волокна

Их называют также быстрыми, быстросокращающимися волокнами 2 типа. Их диаметр больше по сравнению с красными. Для получения энергии они используют главным образом гликолиз (то есть система энергообразования у них анаэробная). В быстрых волокнах находится меньшее количество миоглобина. Именно поэтому они являются белыми.

Расщепление АТФ

Быстрым волокнам свойственна большая активность фермента АТфазы. Это значит, что расщепление АТФ происходит быстро, при этом получается большое количество энергии, которая нужна для интенсивной работы. Поскольку белые волокна характеризуются большой скоростью расхода энергии, им необходима и большая скорость восстановления АТФ-молекул. А ее способен обеспечить лишь процесс гликолиза, так как, в отличие от окисления, он происходит в саркоплазме волокон мышц. Поэтому доставка кислорода митохондриям не требуется, как и доставка энергии от последних к миофибриллам.

Почему белые волокна быстро устают

Благодаря гликолизу происходит образование лактата (молочной кислоты), быстро накапливающегося. Из-за этого белые волокна устают достаточно быстро, что останавливает в конечном счете работу мышцы. В красных волокнах при аэробном образовании не образуется молочная кислота. Именно поэтому они могут поддерживать умеренное напряжение в течение длительного времени.

Особенности белых волокон

Белые волокна характеризуются большим диаметром относительно красных. Кроме того, в них содержится намного больше гликогена и миофибрилл, однако митохондрий в них меньше. Клетка мышечного волокна этого типа имеет в своем составе и креатинфосфат (КФ). Он требуется на начальном этапе осуществления высокоинтенсивной работы.

Больше всего белые волокна приспособлены для совершения мощных, быстрых, но кратковременных усилий, поскольку у них низкая выносливость. Быстрые волокна, по сравнению с медленными, способны сокращаться в 2 раза быстрее, а также развивать силу, в 10 раз большую. Максимальную скорость и силу человек развивает именно благодаря им. Если работа требует 25-30 % максимального усилия и выше, это значит, что участие в ней принимают именно белые волокна. Их делят по способу получения энергии на следующие 2 типа.

Быстрые гликолитические волокна мышечной ткани

Первый тип – быстрые гликолитические волокна. Процесс гликолиза используется ими для получения энергии. Другими словами, они способны применять только анаэробную систему энергообразования, способствующую образованию молочной кислоты (лактата). Соответственно, данные волокна не производят энергию с участием кислорода, то есть аэробным путем. Быстрые гликолитические волокна характеризуются максимальной скоростью сокращений и силой. Они играют главную роль при наборе массы у спортсменов-бодибилдеров, а также обеспечивают бегунам и пловцам, выступающим на спринтерских дистанциях, максимальную скорость.

Быстрые окислительно-гликолитические волокна

Второй тип – быстрые окислительно-гликолитические волокна. Их называют также переходными или промежуточными. Данные волокна являются своего рода промежуточным типом между медленными и быстрыми мышечными волокнами. Они характеризуются мощной системой энергообразования (анаэробной), однако приспособлены и к осуществлению довольно интенсивной аэробной нагрузки. Другими словами, эти волокна могут развивать большие усилия и высокую скорость сокращения. При этом основным источником энергии является гликолиз. В то же время, если интенсивность сокращения становится низкой, они способны достаточно эффективно использовать окисление. Этот тип волокон задействуется в работе, если нагрузка составляет от 20 до 40 % от максимума. Однако, когда она составляет около 40 %, организм человека сразу же полностью переходит на использование быстрых гликолитических волокон.

Соотношение быстрых и медленных волокон в организме

Были проведены исследования, в процессе которых был установлен тот факт, что соотношение быстрых и медленных волокон в человеческом организме обусловливается генетически. Если говорить о среднестатистическом человеке, у него около 40-50 % медленных и примерно 50-60 % быстрых. Однако каждый из нас индивидуален. В организме конкретного человека могут преобладать как белые, так и красные волокна.

Пропорциональное соотношение их в различных мышцах тела также не одинаково. Это объясняется тем, что мышцы и их группы в организме выполняют различные функции. Именно из-за этого поперечные мышечные волокна довольно сильно отличаются по своему составу. К примеру, в трицепсе и бицепсе находится примерно 70 % белых волокон. Немного меньше их в бедре (около 50 %). А вот в икроножной мышце этих волокон всего 16 %. То есть если в функциональную задачу той или иной мышцы входит более динамичная работа, в ней будет больше быстрых, а не медленных.

-Связь потенциала в спорте с типами мышечных волокон

Нам уже известно о том, что общее соотношение красных и белых волокон в человеческом организме заложено генетически. Из-за этого у разных людей и есть разный потенциал в спортивных занятиях. Кому-то лучше даются виды спорта, требующие выносливость, а кому-то – силовые. Если преобладают медленные волокна, человеку намного больше подходят лыжи, марафонский бег, заплывы на длинные дистанции и т. д., то есть виды спорта, в которых задействована главным образом аэробная система энергообразования. Если же в организме больше быстрых мышечных волокон, то можно добиться хороших результатов в бодибилдинге, беге на короткие дистанции, спринтерском плавании, тяжелой атлетике, пауэрлифтинге и др. видах, где главное значение принадлежит взрывной энергии. А ее, как вы уже знаете, могут обеспечить лишь белые мышечные волокна. У великих спортсменов-спринтеров всегда преобладают именно они. Количество их в мышцах ног достигает у них 85 %. Если же наблюдается примерно равное соотношение различных типов волокон, человеку отлично подойдут средние дистанции в беге и плавании. Однако сказанное выше вовсе не означает, что, если преобладают быстрые волокна, такому человеку никогда не удастся пробежать марафонскую дистанцию. Он пробежит ее, однако точно не станет чемпионом в данном виде спорта. И наоборот, если в организме намного больше красных волокон, результаты в бодибилдинге будут у такого человека хуже, нежели у среднестатистического, соотношение красных и белых волокон у которого примерно равное.

3.Тест для определения соотношения мышечного волокна

Нужно выяснить, сколько веса Вы можете поднять за один раз:

— расчет максимального веса выполняется отдельно для каждого упражнения;

— перед тем, как приступить, следует сделать хорошую разминку;

— подъем максимального веса — достаточно травмоопасное занятие, поэтому лучше подстраховаться и пригласить кого-то из знакомых в наблюдатели;

— максимальным берите тот вес, с которым вы сможете сделать не более 2-4 повторений;

— делаем 1 подъем, если получилось хорошо, можно добавить еще 5-10%;

— таким образом можно добавлять до тех пор, пока не почувствуете, что даже 1 повторение дается с трудом;

— между каждым подъемом пауза должна быть не меньше 3-х минут;

— зафиксируйте максимально-поднятый вес (телефон, блокнот, что угодно).

Собственно – это и есть максимальный для Вас вес за один раз. После этого можно перейти непосредственно к проведению теста:

— после определения максимального веса нужно отдохнуть ровно 15 минут;

— теперь возьмите 80% от максимального для Вас веса;

— делаем максимальное количество повторений;

— такой тест нужно провести для каждого упражнения.

Результаты теста:

— если получилось сделать меньше 7-8 повторений – преобладают быстрые (белые) мышечные волокна;

— если Ваш результат 9 повторений – количество медленных и быстрых волокон у Вас одинаковое;

— если результат больше 9 – явное преобладание медленных (красных) мышечных волокон.

Изучаем основы анатомии бега

Когда мы бежим, плывем, жмем штангу или крутим педали на велосипеде, основную нагрузку в это время выполняют разные группы мышцы. Если же мы хотим добиться успеха в определенном упражнении, том нам необходимо понимать, какие мышцы играют при этом ведущую роль и какую функцию в движении они выполняют. Мы подготовили для вас специальный материал, который поможет вам лучше понять свое тело и научится более осмысленно выбирать упражнения для его развития.

В подготовке этого материала нам помог основатель школы бега RunLife Григорьев Александр.

Краткая справка об анатомии

Анатомия – это наука, изучающая строение нашего организма. Поэтому, для начала, давайте разберем, из чего состоит наше тело.

Основную функцию каркаса в нашем организме играет скелет.  Помимо этого, он также защищает наши внутренние органы и выполняет функцию амортизации при движениях.

Многие наши кости соединяются друг с другом. Такое сочленение двух и более костей называется суставом. Суставы имеют разное строение, которое в итоге определят амплитуду и оси движения наших конечностей.

Далее, скелет покрыт мышцами, основная функция которых — приводить наш скелет в движение.

Композиция мышечных волокон

Говоря о мышцах, нельзя не упомянуть о композиции мышечных волокон.  Не все мышечные волокна одинаковы. Отдельная скелетная мышца включает два основных типа волокон: медленносокращающиеся, или, как их еще называют – красные или окислительные мышечные волокна, и быстросокращающиеся или белые, гликолитические мышечные волокна.

В чем же главное отличие этих двух типов волокон?

Медленные мышечные волокна, как можно догадаться, имеют низкую скорость сокращения , однако они могут выполнять длительную непрерывную работу. Их также называют красными мышечными волокнами, поскольку они содержат в своем составе больше белка миоглобина, предназначенного для хранения кислорода, который и придает им красноватый цвет.

Медленные мышечные волокна, в основном, используют аэробный метаболизм, и их большее количество в мышцах говорит о более высоких аэробных возможностях организма, то есть о возможностях использовать кислород для энергообеспечения наших движений, а значит и о большем уровне выносливости.

Исследования показывают, что элитные бегуны на длинные дистанции обладают большим составом медленных (красных) мышечных волокон, вплоть до 90%.

Быстрые, или белые, мышечные волокна, напротив, используют анаэробный, то есть бескислородный метаболизм при производстве энергии и содержат гораздо меньше миоглобина, чем красные волокна, поэтому имеют более светлый – белый цвет.

Быстрые мышечные волокна обладают гораздо более высокой скоростью сокращения, поэтому их основным предназначением является выполнение мощных, высокоскоростных движений, которые характеризуются большой или взрывной силой. Однако, такие мышцы значительно быстрее утомляются, чем белые.

Преимущественный состав белых мышечных волокон в наших мышцах, будет говорить о задатках к спринтерским качествам, нежели к выносливости.

Во многом, композиция мышечных волокон определяется генетически. Однако, под воздействием тренировок, белые мышечные волокна способны приобретать окислительные способности, становясь при этом более выносливыми,

Основные мышцы, принимающие участие в беге

Итак, давайте разберем основные мышцы, принимающие участие в беге.

Знание таких мышц поможет нам преодолеть принцип «слабого звена», который гласит, что эффективность спортсмена зависит не от силы, которую он способен развить, а от мышц, которые устают первыми. Поэтому необходимо уметь находить эти мышцы и правильно на них воздействовать.

Бег – это циклическое движение, что означает, что бег состоит из однотипных элементов, повторяющихся некоторое число раз.  Такой цикл в беге называется беговым шагом.

Для удобства беговой шаг можно разделить на четыре части, это:

1. Фаза амортизации
2. Фаза переноса маховой ноги
3. Фаза отталкивания
4. И фаза полета

Рассмотрим каждую часть отдельно.

1. Фаза амортизации. В фазе амортизации главной задачей мышц становится принятие веса нашего тела. Мышцы, составляющие четырехглавую мышцу, особенно прямая мышца бедра, несут основную нагрузку перед первоначальным контактом с беговой поверхностью, или опорой, а также стабилизируют колени. При контакте с опорой, мышцы, сухожилия, кости, суставы, стопы и голени рассеивают ударную нагрузку, возникающую при контакте с землей.

У начинающих бегунов часто можно заметить провал в стопе при беге. Такая ошибка свидетельствует о слабых амортизационных свойствах стопы бегуна и требует соответствующей коррекции икроножных мышц и мышц стопы.

Также не стоит забывать о мышцах, стабилизирующих коленный сустав. Постоянное их укрепление позволит избежать возникновение нежелательных травм.

2. Фаза переноса маховой ноги. После фазы амортизации начинают одновременно протекать фаза переноса маховой ноги и фаза отталкивания. В фазе переноса маховой ноги главную роль играют мышцы-сгибатели бедра, а именно, подвздошно-поясничная, прямая и портняжная мышцы. Благодаря им происходит небольшой разворот таза и вынос бедра вперед-вверх.

Часто можно увидеть, что у спортсменов слишком короткий беговой шаг, что не позволяет им развивать более высокую скорость бега. Такая проблема может быть вызвана недостаточной силой сгибателей бедра или же их недостаточной гибкостью. Соответствующая работа над этими мышцами может помочь с решением данной проблемы.

3. Фаза отталкивания. В то же время, в ноге, выполняющей отталкивание, основная работа приходится на мышцы голени: икроножную и камбаловидную мышцы, а также на мышцы задней поверхности бедра. Развитие этих мышц, в первую очередь говорит о возможной скорости бега;

Части тела, вовлеченные в беговой шаг, постоянно чередуются, попеременно выступая в качестве агонистов, то есть мышц, обеспечивающих движение, и антагонистов, то есть мышц, которые стабилизируют движение или осуществляют обратное движение. Быстрая смена работы мышц антагонистов и синергистов является залогом эффективного бега и достигается благодаря работе над техникой бега и внутренними ощущениями.

Мышцы рук

Руки играют важную роль в стабилизации и обеспечении баланса во время бега. Каждая из них выступает в качестве противовеса для противоположной ноги: когда правая нога маховым движением переносится вперед, мы делаем мах левой рукой, и наоборот. Также руки выступают в качестве противовеса друг для друга, тем самым обеспечивая стабильность корпуса.

Правильным движением рук, будет движение вперед-назад. Часто можно встретить ошибку, когда руки работают из стороны в сторону раскачивающими движениями. Неправильное движение рук дорого обходится спортсмену, снижая эффективность бега  и его экономичность.

Усталые руки и закрепощенные плечи также ухудшают качество маховых движений руками, укорачивают беговой шаг и приводят к бесполезному увеличению расхода энергии.

Укрепление дельтовидной и трапециевидной мышц поможет бегуну правильно держать голову и руки. Если эти мышцы обладают достаточной силой, они значительно улучшат работу рук во время забегов на короткие дистанции, помогут преодолевать усталость во время продолжительных забегов и соблюдать технику во время бега по пересеченной местности.

Большую роль в движении рук играют широчайшие мышцы спины. Это поверхностные мышцы, занимающие всю нижнюю часть спины, и при беге эти мышцы обеспечивают движение рук назад.

Двуглавые мышцы плеча.

Двуглавые мышцы плеча или бицепсы плеча расположены выше локтя. Их главная задача — сгибание плеча в плечевом суставе, а предплечье — в локтевом. И именно эти мышцы необходимы нам для того, чтобы удержать руки в правильной позиции во время бега.

Трехглавые мышцы плеча.

Трехглавые мышцы плеча или трицепсы плеча двигают наши руки назад и к туловищу. Также они участвуют в разгибании предплечья.

Вспомогательные мышцы

Может быть, для кого то это станет откровением, но в беге функционируют не только мышцы ног и рук.

Важную роль в беге играют мышц средней части тела. Они обеспечивают стабильность  верхней части тела: корпуса, рук и головы, позволяя тазу поворачиваться. Отсутствие стабильности этой области может приводить к травмам, поскольку будет нарушаться цикл бегового шага. Давайте рассмотрим эти мышцы:

Мышцы пресса.

Мышцы брюшного пресса помогают нам сохранять правильную осанку, которая имеет решающее значение для максимальной производительности и помогает избежать травм. Во время бега наш корпус не закреплен, и это может вызвать вращение позвоночника, а сильные мышцы пресса помогают стабилизировать верхнюю часть тела и свести к минимуму рассеивание энергии на ненужные телодвижения.

Межреберные мышцы и мышцы груди.

Эти мышцы играют вспомогательную роль в беге. Внешние межреберные мышцы задействованы в форсированном вдохе, а внутренние — в форсированном выдохе.

Если мышцы грудной клетки недостаточно тренированны и быстро устают, эффективность бега снижается. Если мышцы груди ослаблены, ухудшается не только дыхательная деятельность, но и поддержка позвоночника. Кроме того, в этом случае уменьшается участие рук в движении, что приводит к неизбежному замедлению темпа бега.

Заключение

Как видите, во время бега работает практически все тело, поэтому если вы хотите добиться действительно хороших результатов, нужно работать не только над техникой бега и силой ног, но и не обделять вниманием другие мышечные группы.

Это были основы анатомии в беге – смотрите наши следующие выпуски и вы узнаете больше о своем организме и виде спорта, которым вы занимаетесь. Пока!

Строение мышечных волокон | Построй себя сам!

Мышцы состоят из упругой и эластичной ткани, которая сокращается от воздействия нервных импульсов центральной нервной системы. В организме стандартного телосложения на долю мышечных волокон приходится более 40 % массы тела. Мышечные волокна принимают участие в двигательных процессах тела, кровообращении (в каждом кровеносном сосуде есть мышечные волокна), пищеварении, дыхании и других многих важных физиологических функциях организма. Принято считать, что в человеческом организме 640 мышц. Самые маленькие мышцы в организме прикреплены к мельчайшим косточкам, которые находятся в ухе. Самые крупные мышцы — это большие ягодичные мышцы. Самая длинная — это продольная мышца спины. Самые сильные мышцы — жевательные, то есть мышцы костей челюсти. Их усилие на сдавливание может превышать 400 килограмм давления.

 Функции мышц

Двигательная функция. Благодаря мышцам двигаются части тела и отображают в действии мысли, желания и чувства человека (мимика лица). Таким образом любое движение человека невозможно без мышечной ткани.

Защитная функция. Пример, брюшная полость (живот) защищается мышцами брюшного пресса. Почти все кости и суставы в человеческом теле защищены мышечной тканью. Мышечная ткань осуществляет два самых главных фактора защиты костей и суставов. Это защита от механических воздействий, то есть банальных ушибов. Поврежденные мышцы полностью восстанавливаются и омолаживаются за время от 3 до 14 дней. А кости и суставы значительно дольше, а иногда и не восстанавливаются должным образом. Второй фактор (не менее) — это защита от холода. Коленные суставы не закрыты должным образом мышцами, поэтому часто страдают механически и термически.

Функция формирования. Развитие мышц определяет форму человеческого тела.

Энергетическая функция. Это своеобразный двигатель, который преобразует химическую энергию в механическую и тепловую энергию

Строение мышцы

Как уже многим известно, мышцы состоят из воды примерно на 70%, иногда до 80%. Это не совсем точное утверждение. Состоят мышцы не из воды, а из жидкости, которая формируется организмом, а это не совсем вода.

Минимальный структурный составляющий элемент всех типов мышечных волокон стоит рассмотреть и изучить более подробно. Непосредственно мышечное волокно, из которого состоят все мышцы, является не только клеточной составляющей мышцы (как все прочие), но и физиологической составляющей мышцы, которая способна сокращаться. Эта способность к сокращению напрямую связана со строением мышечного волокна, содержащего не только органеллы (составляющие клетки), но и специфические составляющие элементы, связанные с механизмом сокращения непосредственно — это миофибриллы. В их состав входят «сократительные» белки, которые называются актин и миозин.

Миозин — это основной белок мышечных волокон. Содержание его мышечных волокнах достигает 60%. Актин — это сократительный белок мышцы, содержание его около 15% от белка мышц. Актомиозин — это белковый комплекс мышечного волокна, состоящий из актина и миозина, который сокращается благодаря энергии, освобожденной в результате процесса гидролиза АТФ. Это сложное химическое соединение, которое является складом или аккумулятором энергии во всех живых организмах с мышечной структурой. Вырабатывается в ходе метаболических процессов — реакций, связанных с разложением пищевых веществ. В мышцах актомиозин создает волокна, расположенные в определенном порядке.

Мышечные волокна образуют пучки, которые питаются кровеносными сосудами и управляются нервом, подведенным к мышце, чей импульс приводит к сокращению. Вся эта конструкция прикрепляется к кости или другой, более мощной мышце, с помощью сухожилия.

Порядок, в котором располагаются мышечные волокна, определяет тип ткани и ее непосредственное назначение, которые тоже лучше знать и понимать.

Типы мышечной ткани

Все мышцы человеческого организма состоят из трёх типов волокон: скелетных (поперечно — полосатых), гладких и мышц сердца.

Скелетные или поперечно-полосатые мышцы

Это пучки мышечных волокон, которые соединены друг с другом слоями соединительной ткани. Данные длинные пучки соединяются в группы и образуют более крупную конструкцию связок мышечных волокон. Такая конструкция способна очень быстро сокращаться и так же быстро приходить в расслабленное состояние (буквально за долю секунды). Но самое важное — ее работа управляется волей человека с помощью нервных импульсов. Эти мышцы не способны работать длительное время, они быстро истощаются. Эти мышцы называют еще белыми волокнами. Они характеризуются небольшим содержанием белка миоглобина, но большим содержанием гликогена.

Мышца сердца

Этот тип волокна, похож на вышеописанный тип, но отличается строением и сокращается непроизвольно, самостоятельно, не вызывая при этом усталости внутреннего органа, сердца. При обычной работе сердце сокращается около 1 сек, но при увеличении нагрузки на кровеносную и мышечную систему частота сокращений увеличивается. Эта мышца сокращается самопроизвольно и уникальной ее особенностью является способностью сохранять ритм сокращения даже при извлечении этой мышцы из организма человека.

Гладкая мышечная ткань

Эти мышцы еще называют красными волокнами. Они отличаются от белых высоким содержанием белка миоглобина, который и придает им красный цвет.

Этот тип сокращается медленно и способен работать длительное время, а самое главное и интересное — непроизвольно, то есть сокращаться вне зависимости от желания человека. Из таких гладких мышечных волокон состоят внутренние органы, стенки пищевода, все кровеносные сосуды, половые органы и дыхательные пути. Эти мышцы отличаются автоматизмом, то есть способны возбуждаться при отсутствии каких либо внешних раздражителей. Если сокращение скелетных мышц (белых волокон) продолжается меньше одной секунды, то сокращения гладких мышц (красных волокон) продолжается от трех секунд до трех минут. Они способны на длительное время работы и истощаются медленнее, чем белые волокна. Также они слабее, чем белые волокна.

Следует отметить, что все типы мышечных волокон присутствуют во всех мышцах, но в разных количествах.

Если у мышцы с одного конца одно сухожилие (по сути — крепление), а с другого конца — несколько, то такие мышцы называют двух-, трех-, или четырехглавыми.

Типы волокон скелетных мышц

Медленно и быстро сокращающиеся волокна скелетных мышц можно охарактеризовать по их метаболическим процессам и соответствующим физиологическим характеристикам.

ЦЕЛЬ ОБУЧЕНИЯ

К концу этого раздела вы сможете:

• Различать типы волокон скелетных мышц

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Окислительные волокна зависят от аэробного дыхания, чтобы подпитывать мышечные сокращения, и включают медленно сокращающиеся волокна, которые характеризуются как мышцы с большой продолжительностью сокращения, связанной с выносливостью.
• Гликолитические волокна зависят от гликолиза для подпитки мышечных сокращений и включают быстросокращающиеся волокна, которые характеризуются быстрыми сокращениями мышц и непродолжительностью.
• Соотношение быстро сокращающихся и медленно сокращающихся мускулов у индивидуума частично носит генетический характер. Тем не менее, концентрированные упражнения, в которых один тип мышечных волокон отдается предпочтению другому, могут улучшить способность человека выполнять связанные с ним физические нагрузки.

Глоссарий

быстро сокращающиеся : волокна типа II, которые характеризуются быстрыми мышечными сокращениями короткой продолжительности.

медленные : волокна типа I, характеризующиеся как мышцы с большой продолжительностью сокращения, связанной с выносливостью.

гликолитический : относящийся к гликолизу или производящий его, являющийся метаболическим путем, преобразующим глюкозу в пируват.

Волокна скелетных мышц можно охарактеризовать по их метаболическим процессам и соответствующим физиологическим характеристикам.

Сигнальные пути, регулирующие фенотип скелетных мышечных волокон
Сигнальные пути в скелетных мышцах, индуцированные физической нагрузкой, которые определяют особые характеристики медленно сокращающихся и быстро сокращающихся мышечных волокон.

Окислительные волокна полагаются на аэробное дыхание для подпитки мышечных сокращений и состоят из медленно сокращающихся (Тип I) волокон, которые характеризуются как мышцы с большой продолжительностью сокращения, связанной с выносливостью. Медленно сокращающиеся волокна используются для поддержания осанки. Обычно они находятся в красных мышцах, что указывает на высокую концентрацию миоглобина, обеспечивающую им постоянный приток кислорода. Красные мышцы используют окислительное фосфорилирование для получения АТФ. Окислительное фосфорилирование происходит в красных мышцах, поскольку для этого процесса требуется много кислорода, а красные мышцы содержат большое количество миоглобина.Этот процесс медленнее, чем гликолиз, но намного эффективнее, поэтому медленно сокращающиеся мышцы не утомляются быстро. Кроме того, медленно сокращающиеся волокна содержат меньше саркоплазматического ретикулума, что способствует более медленному высвобождению кальция и более медленному регулированию сокращения мышц.

Гликолитические волокна зависят от гликолиза для подпитки мышечных сокращений и состоят из быстро сокращающихся (Тип II) волокон, которые характеризуются быстрыми сокращениями мышц и непродолжительностью. Быстро сокращающиеся волокна являются составными частями белых мышц и содержат меньше миоглобина из-за того, что они в первую очередь полагаются на гликолиз (анаэробное дыхание) в качестве топлива для мышечных сокращений.Хотя гликолиз происходит очень быстро, он также неэффективен для производства АТФ. Гликолиз в качестве побочного продукта производит молочную кислоту, что приводит к усталости. Использование цикла гликогена является причиной того, что быстро сокращающиеся мышцы быстро утомляются.

Есть некоторые свидетельства того, что соотношение быстро сокращающихся и медленно сокращающихся мускулов у человека частично носит генетический характер. То есть мы рождаемся с уникальной пропорцией таких мышц, которая подходит нам для определенных видов физической активности. Однако это не без дискуссий.Тем не менее, концентрированные упражнения, при которых один тип мышечных волокон ставится во главу угла, могут привести к гипертрофии мышц (увеличению в размерах), улучшая способность человека выполнять соответствующие физические нагрузки.

Какие типы мышечных волокон используются для силовых тренировок

Тип волокна в значительной степени определяет спортивную активность, для которой вы можете лучше всего подходить, учитывая, что многие виды деятельности требуют характеристик обоих типов волокон. У человека есть комбинация двух типов волокон, но один из них может преобладать.

Обзор

Скелетные мышцы человека состоят преимущественно из двух типов мышечных волокон: красного волокна и белого волокна. Красные волокна (тип 1) также известны как медленно сокращающиеся волокна, а белые (тип 2) — быстро сокращающиеся. Белые быстрые волокна также можно разделить на два типа — 2A и 2B. Волокна 2A находятся между более медленными красными волокнами и самыми быстрыми белыми волокнами 2B.

Например, олимпийский спринтер может иметь около 80% быстрых сокращений с белыми волокнами, а у хорошего марафонца — наоборот.Склонность к типу волокон также может в некоторой степени определять вашу способность поднимать тяжелые веса со скоростью и силой.

Факты о мышцах

Вот несколько простых фактов, которые вы можете использовать для сравнения двух типов мышечных волокон.

• Мышцы бывают трех типов: сердечная мышца, гладкая мышца и скелетная мышца. Скелетные мышцы — это цель силовых и кондиционных тренировок.
• Гладкая мышца состоит из кровеносных сосудов и некоторых органов.
• Скелетные мышцы составляют примерно 45% от общей массы тела.
• Скелетная мышца прикрепляется к двум костям и пересекает сустав между ними.
• Мышечные клетки имеют удлиненную цилиндрическую форму и называются волокнами. Мышечные клетки и волокна синонимичны.
• Мышцы могут сокращаться и укорачиваться, создавая тянущее усилие на кости и их прикрепления к костям (сухожилия и связки)
• Мышцы — это органы, что означает, что они состоят из более чем одного типа тканей. Мышца содержит мышечную и волокнистую соединительную ткань (фасцию).
• Мышцы также включают кровеносные сосуды и нервы.
• Нервы обрабатывают сообщения от центральной нервной системы к мышцам, вызывая сокращение. Кровеносные сосуды поставляют питательные вещества и энергию, необходимые для движения и удаления продуктов жизнедеятельности.
• Двигательная единица состоит из двигательного нейрона (нервной клетки) и мышечных волокон, которыми он управляет. Двигательные единицы часто упоминаются в связи с активацией мышц при силовых тренировках.

Типы волокон и тренировки с отягощениями

Быстро сокращающиеся волокна способствуют быстрым и силовым нагрузкам, таким как спринт и метания, которые занимают не более десятков секунд.Медленно сокращающиеся волокна отдают предпочтение участникам соревнований на выносливость, таким как марафонцы и триатлонисты. Наличие некоторых переходных волокон, таких как умеренно быстрые и умеренно прочные волокна 2А, может быть полезно для бегунов на средние дистанции, где полезны скорости и на выносливость.

При поднятии тяжестей волокна 2B помогают поднимать тяжести с большой силой. 2B, быстро сокращающиеся волокна создают взрывную силу при выполнении 1ПМ или подходов с малыми и тяжелыми повторениями. Тип 1, медленно сокращающиеся волокна, больше подходят для тренировки мышечной выносливости, например, подходы по 20-30 повторений.

Можно ли преобразовать типы волокон? Короткий ответ: нет, не могут. Однако вы можете «тренировать» имеющиеся у вас волокна определенного типа. Например, если у вас 70% медленных волокон и 30% быстрых волокон, есть некоторые свидетельства того, что тяжелые тренировки, например, с 5-8 RM, теоретически увеличивают размер поперечного сечения 30% волокон типа 2B, если не номер.

Возможно и обратное. Например, спринтер с преобладанием быстрых сокращений может подчеркнуть свои медленные волокна, регулярно бегая в течение часа или более, чтобы участвовать в забегах на длинные дистанции, или выполняя подходы с большим количеством повторений в тренажерном зале. .

Регулярные тренировки с отягощением всего тела в диапазоне от 10 до 15 повторений в подходе могут затронуть ваши промежуточные волокна типа 2А.

Таким образом, если вы тренируетесь в спортзале, то наличие белых быстрых волокон (2B и 2A), вероятно, даст вам преимущество в общем поднятии веса. Если у вас в основном медленные волокна типа 1, вы можете не выиграть соревнования по поднятию тяжестей в ближайшее время, хотя нет никаких причин, по которым вы не сможете существенно набрать массу.

Типы мышечных волокон

Не все волокна скелетных мышц одинаковы.

Традиционно их разделяли на категории в зависимости от цвета.

красных волокон:

Те, которые содержат высокий уровень миоглобина и белков, запасающих кислород, имели красный цвет. Красные мышечные волокна имеют больше митохондрий и кровеносных сосудов, чем белые.

Белые волокна:

Те с низким содержанием имели белый вид.

Чтобы еще больше запутать проблему, волокна скелетных мышц также классифицируются, в зависимости от их способности сокращаться, на быстрые и медленные.

Быстрый твич:

Некоторые авторы определяют быстро сокращающееся волокно как волокно, в котором миозин может очень быстро расщеплять АТФ.

Однако быстросокращающиеся волокна также демонстрируют более высокую способность к электрохимической передаче потенциалов действия и быстрый уровень высвобождения и поглощения кальция саркоплазматической сетью. Волокна с быстрым сокращением полагаются на хорошо развитую, краткосрочную гликолитическую систему для передачи энергии и могут сокращаться и развивать напряжение в 2-3 раза быстрее, чем волокна с медленным сокращением.

Медленное сокращение:

Медленно сокращающиеся волокна генерируют энергию для повторного синтеза АТФ посредством долгосрочной системы аэробной передачи энергии. У них, как правило, низкий уровень активности АТФазы, более низкая скорость сокращения с менее развитой гликолитической способностью. Они содержат большие и многочисленные митохондрии, а с высоким уровнем миоглобина, который придает им красную пигментацию, было продемонстрировано, что они имеют высокую концентрацию митохондриальных ферментов, поэтому они устойчивы к усталости.

Две основные категории мышечных волокон становятся тремя, когда мы разделяем белые мышечные волокна на 2 части.

Итак, мы расширяемся дальше:

Тип I

Красные волокна.

Медленно окислительные (также называемые медленными волокнами или волокнами, устойчивыми к усталости).

Содержит:

Большое количество миоглобина.

Митохондрии много.

Множество кровеносных капилляров.

Вырабатывает АТФ аэробной системой, отсюда и термин «окислительные волокна».

Медленно расщепляет АТФ.

Скорость медленного сокращения.

Устойчив к усталости.

В большом количестве обнаруживается в постуральных мышцах.

Необходим для занятий аэробикой, например, бега на длинные дистанции.

Тип IIa

Красные волокна.

Быстро окислительные (также называемые быстросокращающимися волокнами А или устойчивыми к усталости волокнами).

Содержит:

Большое количество миоглобина.

Митохондрии много.

Множество кровеносных капилляров.

Высокая способность к образованию АТФ путем окисления. Расщепление АТФ происходит с очень высокой скоростью и, следовательно, с высокой скоростью сокращения.

Устойчив к усталости, но не настолько, как волокна с медленным окислением.

Необходим для таких видов спорта, как бег на средние дистанции и плавание.

Тип IIb

Белый.

Быстрый гликолитик (также называемый быстросокращающимися волокнами B или утомляемыми волокнами).

Содержит:

Низкое содержание миоглобина.

Митохондрии немногочисленны.

Мало кровеносных капилляров.

Большое количество гликогена.

Очень быстро расщепляет АТФ.

Легко утомляется.

Необходим для занятий спортом, например, бегом на короткие дистанции.

Тип III или IIc

Белый.

Быстрый гильколит

Содержит:

Практически нет миоглобина.

Нет митохондрий.

Мало кровеносных капилляров.

Большое количество гликогена.

Очень быстро расщепляет АТФ.

Легко утомляется.

Находится в специальных структурах, таких как глаз.

Отдельные мышцы представляют собой смесь трех типов мышечных волокон (тип 1 и тип 2a и b), но их пропорции меняются в зависимости от действия этой мышцы. Тип Следует помнить, что скелетные мышцы, хотя и являются смесью, могут иметь только один тип мышечных волокон в моторной единице. Это демонстрируется, если мы посмотрим на сокращения. Например. Если требуется слабое сокращение, будут активированы только двигательные единицы 1-го типа. Эти волокна используются в основном для тренировок на выносливость.Если требуется более сильное сокращение, волокна типа 2a будут активированы или использованы для поддержки волокон типа 1. Максимальные сокращения облегчают использование волокон типа 2b, которые всегда активируются последними. Эти волокна используются во время баллистических работ, но легко утомляются. С помощью передовых методов ЭМГ можно посмотреть, какие мышечные волокна задействуются при выполнении упражнения / теста.

Традиционно считалось, что общее количество волокон скелетных мышц не меняется. Считается, что в распределении волокон нет никаких половых или возрастных различий, однако относительные типы волокон значительно различаются от мышцы к мышце и от человека к человеку.Сидячие мужчины и женщины (а также маленькие дети) имеют 45% волокон типа 2 и 55% волокон типа 1. Люди, занимающиеся более высокими уровнями в любом виде спорта, склонны демонстрировать закономерности распределения клетчатки, например Спортсмены на выносливость демонстрируют более высокий уровень волокон 1-го типа. С другой стороны, спортсменам-спринтерам требуется большое количество волокон типа 2b. Спортсмены на средние дистанции демонстрируют примерно равное распределение двух типов. То же самое часто случается с атлетами, такими как метатели и прыгуны.

Было высказано предположение, что различные виды упражнений могут вызывать изменения в волокнах скелетных мышц.Считается, что если вы выполняете упражнения на выносливость в течение длительного периода времени, некоторые волокна типа 2b превращаются в волокна типа 2а. Тем не менее, об этом спорят: вполне возможно, что волокна типа 2b демонстрируют повышение окислительной способности после высокоинтенсивной тренировки на выносливость, которая выводит их на уровень, на котором они могут осуществлять окислительный метаболизм так же эффективно, как медленно сокращающиеся волокна нетренированных предметы. Это может быть вызвано увеличением размера и количества митохондрий и связанными с ними изменениями, а не изменением типа волокна.

Типы мышечных волокон — анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Описать типы волокон скелетных мышц
• Объясните быстрые и медленные мышечные волокна

Два критерия, которые следует учитывать при классификации типов мышечных волокон, — это скорость сокращения одних волокон по сравнению с другими и то, как волокна производят АТФ. Используя эти критерии, можно выделить три основных типа волокон скелетных мышц.Медленные окислительные (SO) волокна сокращаются относительно медленно и используют аэробное дыхание (кислород и глюкоза) для производства АТФ. Волокна быстрого окисления (FO) быстро сокращаются и в основном используют аэробное дыхание, но поскольку они могут переключаться на анаэробное дыхание (гликолиз), они утомляются быстрее, чем волокна SO. Наконец, быстрые гликолитические (ФГ) волокна быстро сокращаются и в основном используют анаэробный гликолиз. Волокна FG устают быстрее других. Большинство скелетных мышц человека содержат все три типа, хотя и в разных пропорциях.

Скорость сокращения зависит от того, насколько быстро АТФаза миозина гидролизует АТФ, чтобы вызвать перекрестное действие. Быстрые волокна гидролизуют АТФ примерно в два раза быстрее, чем медленные, что приводит к гораздо более быстрой смене поперечного мостика (которая тянет тонкие волокна к центру саркомеров с большей скоростью). Первичный метаболический путь, используемый мышечным волокном, определяет, классифицируется ли волокно как окислительное или гликолитическое. Если волокно в основном производит АТФ посредством аэробных путей, оно является окислительным.Во время каждого метаболического цикла может производиться больше АТФ, что делает клетчатку более устойчивой к утомлению. Гликолитические волокна в основном создают АТФ посредством анаэробного гликолиза, который производит меньше АТФ за цикл. В результате гликолитические волокна утомляются быстрее.

Окислительные волокна содержат намного больше митохондрий, чем гликолитические волокна, потому что аэробный метаболизм, который использует кислород (O ₂ ) в метаболическом пути, происходит в митохондриях. Волокна SO содержат большое количество митохондрий и способны сокращаться на более длительные периоды из-за большого количества АТФ, которое они могут производить, но они имеют относительно небольшой диаметр и не создают большого напряжения.Волокна SO широко снабжаются кровеносными капиллярами для доставки O ₂ из красных кровяных телец в кровоток. Волокна SO также содержат миоглобин, молекулу, несущую O ₂ , аналогичную O ₂ , несущую гемоглобин в красных кровяных тельцах. Миоглобин хранит часть необходимого O ₂ внутри самих волокон (и придает волокнам SO их красный цвет). Все эти особенности позволяют волокнам SO производить большое количество АТФ, который может поддерживать мышечную активность без утомления в течение длительных периодов времени.

Тот факт, что SO-волокна могут функционировать в течение длительного времени без утомления, делает их полезными для поддержания осанки, создания изометрических сокращений, стабилизации костей и суставов и выполнения небольших движений, которые происходят часто, но не требуют большого количества энергии. Они не создают высокого напряжения, и поэтому не используются для мощных, быстрых движений, требующих большого количества энергии и быстрой езды на велосипеде по мосту.

FO иногда называют промежуточными волокнами, потому что они обладают промежуточными характеристиками между быстрыми и медленными волокнами.Они производят АТФ относительно быстро, быстрее, чем волокна SO, и, таким образом, могут создавать относительно высокое напряжение. Они окислительны, потому что производят АТФ аэробно, обладают большим количеством митохондрий и не утомляются быстро. Однако волокна FO не содержат значительного количества миоглобина, что придает им более светлый цвет, чем волокна SO красного цвета. Волокна FO используются в основном для движений, таких как ходьба, которые требуют больше энергии, чем контроль позы, но меньше энергии, чем взрывные движения, такие как спринт.Волокна FO полезны для этого типа движения, потому что они создают большее натяжение, чем волокна SO, но они более устойчивы к усталости, чем волокна FG.

FG в основном используют анаэробный гликолиз в качестве источника АТФ. Они имеют большой диаметр и содержат большое количество гликогена, который используется в гликолизе для быстрого образования АТФ и создания высокого уровня напряжения. Поскольку они в основном не используют аэробный метаболизм, они не обладают значительным количеством митохондрий или значительным количеством миоглобина и поэтому имеют белый цвет.Волокна FG используются для создания быстрых, сильных сокращений для быстрых и мощных движений. Эти волокна быстро устают, что позволяет использовать их только в течение короткого периода времени. Большинство мышц содержат смесь волокон каждого типа. Преобладающий тип волокна в мышце определяется основной функцией мышцы.

Обзор главы

АТФ обеспечивает энергию для сокращения мышц. Три механизма регенерации АТФ — это креатинфосфат, анаэробный гликолиз и аэробный метаболизм.Креатинфосфат обеспечивает примерно первые 15 секунд АТФ в начале сокращения мышц. Анаэробный гликолиз производит небольшое количество АТФ в отсутствие кислорода в течение короткого периода времени. При аэробном метаболизме кислород используется для производства гораздо большего количества АТФ, что позволяет мышцам работать дольше. Мышечная усталость, которая имеет множество факторов, возникает, когда мышцы больше не могут сокращаться. Задержка кислорода создается в результате использования мышц. Три типа мышечных волокон — это медленное окислительное (SO), быстрое окислительное (FO) и быстрое гликолитическое (FG).Волокна SO используют аэробный метаболизм для создания сокращений малой мощности в течение длительных периодов времени и медленно утомляются. Волокна FO используют аэробный метаболизм для производства АТФ, но производят более сильные сокращения напряжения, чем волокна SO. Волокна FG используют анаэробный метаболизм для создания мощных сокращений с высоким напряжением, но быстро утомляются.

Обзорные вопросы

Мышечная усталость вызвана ________.

1. накопление уровней АТФ и молочной кислоты
2. истощение запасов энергии и повышение уровня молочной кислоты
3. Повышение уровня АТФ и пировиноградной кислоты
4. истощение запасов энергии и повышение уровня пировиноградной кислоты

Спринтер испытает мышечную усталость раньше, чем марафонец из-за ________.

1. анаэробный обмен в мышцах спринтера
2. анаэробный обмен в мышцах марафонца
3. Аэробный обмен в мышцах спринтера
4. гликолиз в мышцах марафонца

Какой аспект креатинфосфата позволяет ему снабжать мышцы энергией?

1. АТФазная активность
2. фосфатные связи
3. углеродных связей
4. водородных связей

Препарат X блокирует регенерацию АТФ из АДФ и фосфата.Как мышечные клетки отреагируют на это лекарство?

1. путем абсорбции АТФ из кровотока
2. с использованием ADP в качестве источника энергии
3. с использованием гликогена в качестве источника энергии
4. ничего из вышеперечисленного

Вопросы о критическом мышлении

Почему мышечные клетки используют креатинфосфат вместо гликолиза для обеспечения АТФ в течение первых нескольких секунд мышечного сокращения?

Креатинфосфат используется потому, что креатинфосфат и АДФ очень быстро превращаются в АТФ под действием креатинкиназы.Гликолиз не может производить АТФ так быстро, как креатинфосфат.

Является ли аэробное дыхание более или менее эффективным, чем гликолиз? Поясните свой ответ.

Аэробное дыхание намного эффективнее анаэробного гликолиза, давая 36 АТФ на молекулу глюкозы, в отличие от двух АТФ, производимых гликолизом.

Глоссарий

быстрый гликолитик (FG)

мышечное волокно, которое в основном использует анаэробный гликолиз

быстрое окисление (FO)

Промежуточное мышечное волокно, которое находится между медленными окислительными и быстрыми гликолитическими волокнами

медленное окисление (SO)

мышечное волокно, которое в основном использует аэробное дыхание

Влияние на сократительные и метаболические свойства

Образец цитирования: Zierath JR, Hawley JA (2004) Тип волокна скелетных мышц: влияние на сократительные и метаболические свойства.PLoS Biol 2 (10): e348. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0020348

Опубликовано: 12 октября 2004 г.

Авторские права: © 2004 Джулин Р. Зиерат и Джон А. Хоули. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Сокращения: футов, быстросокращающийся; FT _a , аэробное волокно FT; FT _b , анаэробное волокно FT; HIF-1α, Фактор, индуцируемый гипоксией-1α; МАПК, митоген-активированная протеинкиназа; MEF2, фактор усиления миоцитов 2; PGC-1, γ-коактиватор пролифератора пероксисом 1; PPARδ, рецептор, активируемый пролифератором пероксисом; ST, медлительный; ВО ₂ макс, максимальное поглощение O ₂

Скелетные мышцы демонстрируют замечательную пластичность, приспосабливаясь к множеству внешних раздражителей (Booth and Thomason 1991; Chibalin et al.2000; Hawley 2002; Flück and Hoppeler 2003), включая привычный уровень сократительной активности (например, тренировка на выносливость), состояние нагрузки (например, тренировка с отягощениями), доступность субстрата (например, поступление макроэлементов) и преобладающие условия окружающей среды (например, тепловой стресс). . Этот феномен пластичности характерен для всех позвоночных (Schiaffino and Reggiani 1996). Однако существует большая разница в степени приспособляемости между видами и между особями внутри вида.Такая вариативность частично объясняет заметные различия в аспектах физической работоспособности, таких как выносливость или сила, между людьми, а также взаимосвязь между типом волокон скелетных мышц и некоторыми хроническими заболеваниями, включая ожирение и инсулинорезистентность.

У большинства млекопитающих скелетные мышцы составляют около 55% индивидуальной массы тела и играют жизненно важную роль в передвижении, выработке тепла в периоды холодового стресса и общем метаболизме (рис. 1).Таким образом, знание молекулярных и клеточных событий, которые регулируют пластичность скелетных мышц, может определить потенциал для адаптации в производительности и метаболизме, а также привести к открытию новых генов и путей в общих клинических болезненных состояниях.

Рис. 1. Анатомия скелетной мышцы

Отдельные пучки мышечных волокон называются пучками. Клеточная мембрана, окружающая мышечную клетку, — это сарколемма, а под сарколеммой находится саркоплазма, которая содержит клеточные белки, органеллы и миофибриллы.Миофибриллы состоят из двух основных типов белковых нитей: более тонкой актиновой нити и более толстой миозиновой нити. Расположение этих двух белковых нитей придает скелетным мышцам полосатый вид.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0020348.g001

Как классифицируется тип волокна скелетных мышц?

Большая часть нашего раннего понимания пластичности скелетных мышц была получена из исследований, проведенных физиологами, занимающимися физическими упражнениями (например,г., Холлоши 1967). С применением хирургических методов в физиологии упражнений в конце 1960-х (Bergstrom and Hultman 1966) стало возможным получить образцы биопсии (~ 150 мг) скелетных мышц человека, а также с помощью гистологических и биохимических анализов, специфических морфологических, сократительных , и метаболические свойства. В 1873 году французский анатом Луи Антуан Ранвье уже заметил, что некоторые мышцы кролика были более красного цвета и сокращались медленнее и устойчивее, чем более светлые мышцы того же животного.Эти ранние наблюдения легли в основу классической терминологии красных и белых мышечных волокон, которая, как впоследствии выяснилось, связана с содержанием миоглобина (железосодержащий белок, переносящий кислород в красных кровяных тельцах) (Needham 1926). Основываясь на гистохимическом окрашивании (Engel 1962), мышечные волокна в настоящее время обычно различают на медленно сокращающиеся (ST), которые окрашиваются в темный или красный цвет, и на быстро сокращающиеся (FT), которые окрашиваются в светлые или бледные цвета. У людей производят дополнительное подразделение волокон FT (Brooke and Kasier, 1970), при этом более аэробное (или окислительное) волокно FT обозначается FT _a , а более анаэробное (гликолитическое) волокно обозначается FT _b . .В аэробных условиях (достаточное поступление кислорода к работающим мышцам) энергия вырабатывается без производства лактата. В анаэробных условиях (недостаточное поступление кислорода к работающим мышцам) энергия вырабатывается через гликолитический путь, что приводит к накоплению лактата и, в свою очередь, ограничивает анаэробные упражнения. Таким образом, мышечные волокна можно классифицировать по сократительным и метаболическим свойствам (таблица 1).

Все люди обладают разной способностью выполнять аэробные или анаэробные упражнения, частично в зависимости от состава их мышечных волокон.У нетренированных людей доля ST-волокон в мышце broadus lateralis (самая большая из четырехглавой мышцы и наиболее часто исследуемая мышца у людей) обычно составляет около 55%, причем волокна FT _и встречаются в два раза чаще, чем FT _b волокон (Салтин и др., 1977). Хотя заметные различия в метаболических потенциалах между волокнами FT _a и FT _b наблюдаются у нетренированных людей, абсолютный уровень активности окислительных и гликолитических ферментов во всех типах волокон достаточно велик, чтобы обеспечить существенный аэробный и анаэробный метаболизм ( Saltin et al.1977). В то время как отдельные скелетные мышцы грызунов в значительной степени однородны (Delp and Duan 1996), это не относится к людям (Saltin et al. 1977). Резкая неоднородность состава волокон у разных людей может объяснить их поразительные различия в выполнении упражнений.

Влияет ли состав мышечных волокон на спортивные результаты?

В 1970-х и 1980-х годах было популярно определять состав мышечных волокон спортсменов, участвующих в различных спортивных соревнованиях.Эти исследования показали, что у успешных спортсменов на выносливость в тренированной мускулатуре относительно больше ST, чем FT-волокон (Костилл и др., 1976; Финк и др., 1977; Салтин и др., 1977). Напротив, у спринтеров есть мышцы, которые состоят преимущественно из волокон FT (Costill et al. 1976). Соответственно, завоевало доверие мнение о том, что тип мышечных волокон может предсказать успехи в спорте. В частности, было предложено представление о том, что доля ST-волокон может быть фактором, определяющим успех в соревнованиях на выносливость (Gollnick et al.1972; Costill et al. 1976).

В этом отношении результаты Fink et al. (1977) важны. Эти исследователи определили состав волокон из икроножной мышцы (мышцы голени) 14 элитных бегунов на длинные дистанции мужского пола, 18 хороших (но не мирового класса) бегунов на длинные дистанции мужского пола и 19 нетренированных мужчин. В элитную группу вошли олимпийские медалисты (рис. 2) и американские рекордсмены того времени. Мышцы элитных бегунов содержат большую долю ST-волокон, чем у хороших бегунов или нетренированных мужчин (79.0% ± 3,5% против 61,8% ± 2,9% против 57,7% ± 2,5% соответственно; p <0,05). Значения, обнаруженные для нескольких элитных бегунов, были самыми высокими для мышц человека (> 92% ST). Более того, волокна ST у элитных бегунов были на 29% больше, чем волокна FT ( p <0,05), а волокна ST и FT были больше у хороших бегунов, чем у нетренированных мужчин. Из-за заметной гипертрофии (увеличения объема) волокон ST у элитных бегунов площадь поперечного сечения, состоящая из этих волокон, была больше, чем у хороших бегунов или нетренированных участников (82.9% ± 3,1% против 62,1% ± 2,6% против 60,0% ± 2,7% соответственно; p <0,05). Когда данные от элитных и хороших бегунов были объединены, была отмечена положительная корреляция между долей волокон ST и лучшим временем выполнения 6 миль ( r = -0,62, p <0,05).

Рис. 2. Микроскопический вид скелетной мышцы Gastrocnemius от марафонца мирового класса, Фрэнк Шортер (золотой медалист Олимпийских игр, 1972 г.; серебряный призер Олимпийских игр, 1976 г.) ST.Эти волокна демонстрируют более высокую аэробную (окислительную) способность и более низкий анаэробный (гликолитический) потенциал, чем более светлые окрашенные волокна FT. Мышца Шортера содержит примерно 80% волокон ST. Воспроизведено с любезного разрешения Дэвида Л. Костилла и Уильяма Дж. Финка.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0020348.g002

Однако один тип волокна не определял результаты профессиональных спортсменов. Например, два спортсмена с одинаковым лучшим результатом для 42-х.Марафонская дистанция 2 км (приблизительно 2 часа 18 минут) содержала 50% мышечных волокон ST по сравнению с 98%. Последующая работа (Фостер и др., 1978) показала, что результаты бега на выносливость лучше связаны с максимальным поглощением O ₂ атлетом (VO _2max ; r = -0,84, -0,87 и -0,88 для 1-, 2). — и 6 миль соответственно). Действительно, хотя тип мышечного волокна спортсмена является важным морфологическим компонентом и связан с несколькими сократительными и метаболическими свойствами (см. Таблицу 1), другие физиологические факторы (например,g., VO _2max , максимальный сердечный выброс и скорость / мощность на пороге лактата) с большей вероятностью определяют верхние пределы выносливости (Coyle 1995; Hawley and Stepto 2001).

Способствуют ли изменения типа волокон скелетных мышц метаболическому заболеванию?

Тесная связь между типом мышечных волокон и соответствующими морфологическими, метаболическими и функциональными свойствами не ограничивается спортивными способностями. Чувствительность к инсулину также коррелирует с долей окислительных волокон ST (Lillioja et al.1987). В частности, стимулированный инсулином транспорт глюкозы больше в скелетных мышцах, обогащенных мышечными волокнами ST (Henriksen et al. 1990; Song et al. 1999; Daugaard et al. 2000), таким образом, стимулируя ST-мышцы для ускоренного поглощения глюкозы и метаболизма. Сдвиг в распределении волокон от ST к FT-волокнам приводит к изменению активности ключевых окислительных и гликолитических ферментов (Pette and Hofer 1980). Действительно, соотношение между гликолитической и окислительной активностями ферментов в скелетных мышцах инсулиннезависимых диабетиков или лиц с ожирением связано с инсулинорезистентностью (Simoneau et al.1995; Симоно и Келли 1997). Точно так же со старением и отсутствием физической активности уменьшаются два других состояния, связанных с преобразованием типа волокон ST-toFT, окислительная способность и чувствительность к инсулину (Papa 1996).

Гены, определяющие фенотип скелетных мышц

Фенотип скелетных мышечных волокон регулируется несколькими независимыми сигнальными путями (рис. 3). К ним относятся пути, связанные с Ras / митоген-активируемой протеинкиназой (MAPK) (Murgia et al.2000), кальциневрин (Chin et al. 1998; Naya et al. 2000), кальций / кальмодулин-зависимая протеинкиназа IV (Wu et al. 2002) и коактиватор 1 пролифератора пероксисом γ (PGC-1) (Lin et al. 2002 г.). Сигнальный путь Ras / MAPK связывает двигательные нейроны и сигнальные системы, связывая возбуждение и регуляцию транскрипции, чтобы способствовать нервно-зависимой индукции медленной программы в регенерирующих мышцах (Murgia et al. 2000). Кальциневрин, Ca ²⁺ / кальмодулин-активируемая фосфатаза, участвующая в спецификации типа волокна в скелетных мышцах, зависящей от нервной активности, напрямую контролирует состояние фосфорилирования фактора транскрипции NFAT, позволяя его транслокацию в ядро ​​и приводя к активации мышечных белков медленного типа в сотрудничестве с белками фактора усиления миоцитов 2 (MEF2) и другими регуляторными белками (Chin et al.1998; Серрано и др. 2001). Кальций-зависимая активность Ca ²⁺ / кальмодулин-киназы также повышается за счет медленной активности двигательных нейронов, возможно, потому, что она усиливает медленные реакции, генерируемые кальциневрином, стимулируя функции трансактиватора MEF2 и увеличивая окислительную способность за счет стимуляции биогенеза митохондрий (Wu et al. al.2002).

Рисунок 3. Включенные в упражнения сигнальные пути в скелетных мышцах, которые определяют специальные характеристики мышечных волокон ST и FT

Вызванные сокращением изменения внутриклеточного кальция или активных форм кислорода обеспечивают сигналы для различных путей, которые включают MAPK, кальциневрин и кальций / кальмодулин. -зависимая протеинкиназа IV для активации факторов транскрипции, регулирующих экспрессию генов и активность ферментов в скелетных мышцах.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0020348.g003

PGC1-α, транскрипционный коактиватор ядерных рецепторов, важный для регуляции ряда митохондриальных генов, участвующих в окислительном метаболизме, напрямую взаимодействует с MEF2, обеспечивая синергетический эффект. активируют селективные гены мышц ST, а также служат мишенью для передачи сигналов кальциневрина (Lin et al. 2002; Wu et al. 2001). Новые данные, представленные в этом выпуске журнала PLoS Biology (Wang et al. 2004), показывают, что транскрипционный путь, опосредованный рецептором δ (PPARδ), активируемым пролифератором пероксисом, участвует в регуляции фенотипа волокон скелетных мышц.Мыши, несущие активированную форму PPARd, демонстрируют фенотип «выносливости» с координированным увеличением окислительных ферментов и митохондриального биогенеза и увеличенной долей ST волокон. Таким образом, посредством функциональной геномики кальциневрин, кальмодулин-зависимая киназа, PGC-1α и активированный PPARδ образуют основу сигнальной сети, которая контролирует трансформацию волокон скелетных мышц и метаболические профили, защищающие от инсулинорезистентности и ожирения.

Переход от аэробного к анаэробному метаболизму во время интенсивной работы требует быстрой активации нескольких систем для обеспечения постоянного снабжения АТФ работающими мышцами.К ним относятся переход с топлива на основе жиров на топливо на основе углеводов, перераспределение кровотока от неработающих к тренированным мышцам и удаление некоторых побочных продуктов анаэробного метаболизма, таких как углекислый газ и молочная кислота. Некоторые из этих ответов регулируются транскрипционным контролем гликолитического фенотипа FT. Например, перепрограммирование скелетных мышц из гликолитического фенотипа ST в гликолитический фенотип FT включает комплекс Six1 / Eya1, состоящий из членов семейства белков Six (Grifone et al.2004 г.). Более того, индуцируемый гипоксией фактор-1α (HIF-1α) был идентифицирован как главный регулятор экспрессии генов, участвующих в основных гипоксических ответах, которые поддерживают уровни АТФ в клетках. В этом выпуске PLoS Biology (Mason et al. 2004) раскрывается ключевая роль HIF-1α в опосредовании индуцированных физическими упражнениями регуляторных ответов генов гликолитических ферментов. Удаление HIF-1α в скелетных мышцах было связано с увеличением активности ограничивающих скорость ферментов митохондрий, что указывает на то, что цикл лимонной кислоты и повышенное окисление жирных кислот могут компенсировать снижение потока через гликолитический путь у этих животных.Однако опосредованные гипоксией ответы HIF-1α также связаны с регуляцией митохондриальной дисфункции через образование избыточных активных форм кислорода в митохондриях.

Можете ли вы стать медлительным?

Учитывая, что Олимпийские игры 2004 года все еще свежи в нашей памяти, многие спросят: у кого есть все необходимое для преодоления дистанции? Такие спортсмены, как олимпийский чемпион Фрэнк Шортер, явно исключительны и представляют собой крайность фенотипа скелетных мышц человека. На самом деле, немногие из нас когда-либо могут надеяться пробежать марафон за время мирового уровня.Тем не менее, у среднего смертного может быть повод для некоторого оптимизма, поскольку тренировки на выносливость у здоровых людей приводят к специфическому для типа волокон увеличению содержания белка PGC-1 и PPAR-α в скелетных мышцах (Russell et al. 2003). . Более того, функциональная геномика поддерживает идею о том, что ремоделирование скелетных мышц до фенотипа ST посредством активированного кальциневрина или PPARδ может защитить от развития индуцированной диетой резистентности к инсулину (Ryder et al., 2003) и ожирения (Wang et al.2004 г.). Результаты этих исследований имеют клиническое значение, поскольку у инсулинорезистентных пожилых людей и потомков пациентов с сахарным диабетом 2 типа наблюдается митохондриальная дисфункция скелетных мышц (Petersen et al. 2003; Petersen et al. 2004). Очевидно, что необходимы дальнейшие трансляционные исследования на людях, чтобы проверить гипотезу о том, что увеличение доли окислительных мышечных волокон ST преодолеет митохондриальную дисфункцию и метаболические дефекты, связанные с инсулинорезистентными состояниями.

Ссылки

1. 1. Bergstrom J, Hultman E (1966) Синтез мышечного гликогена после упражнений: усиливающий фактор, локализованный в мышечных клетках человека. Природа 210: 309–310.
2. 2. Бут FW, Thomason DB (1991) Молекулярная и клеточная адаптация мышц в ответ на упражнения: перспективы различных моделей. Physiol Rev 71: 541–585.
3. 3. Brooke MH, Kasier KK (1970) Три системы «миозин-АТФазы»: природа их pH-чувствительности и сульфгидрильной зависимости.J. Histochem Cytochem 18: 670–672.
4. 4. Чибалин А.В., Ю. М., Райдер Дж. В., Сонг Х. М., Галуска Д. и др. (2000) Изменения экспрессии и активности белков, участвующих в передаче инсулинового сигнала в скелетных мышцах, вызванные упражнениями: дифференциальные эффекты на субстраты рецепторов инсулина 1 и 2. Proc Natl Acad Sci U S. A 97: 38–43.
5. 5. Чин Э. Р., Олсон Э. Н., Ричардсон Дж. А., Янг К., Хамфрис С. и др. (1998) Зависимый от кальциневрина путь транскрипции контролирует тип волокон скелетных мышц.Genes Dev 12: 2499–2509.
6. 6. Костилл Д.Л., Дэниэлс Дж., Эванс В., Финк В., Крахенбуль Г. (1976) Ферменты скелетных мышц и состав волокон у легкоатлетов мужского и женского пола. J Appl Physiol 40: 149–154.
7. 7. Койл Э.Ф. (1995) Интеграция физиологических факторов, определяющих выносливость. Exerc Sport Sci Rev 23: 25–63.
8. 8. Daugaard JR, Nielsen JN, Kristiansen S, Andersen JL, Hargreaves M, Richter EA (2000) Специфическая для типа волокна экспрессия GLUT4 в скелетных мышцах человека: влияние тренировок с упражнениями.Диабет 49: 1092–1095.
9. 9. Delp MD, Duan CC (1996) Состав и размер волокон типа I, IIA, IID / X и IIB и активность цитрат-синтазы в мышцах крысы. J Appl Physiol 80: 261–270.
10. 10. Энгель В.К. (1962) Важность гисто- и цитохимических исследований скелетных мышц при исследовании нервно-мышечных заболеваний. Неврология 12: 778–784.
11. 11. Финк В.Дж., Костилл Д.Л., Поллок М.Л. (1977) Субмаксимальная и максимальная работоспособность элитных бегунов на длинные дистанции.Часть II: Состав мышечных волокон и активность ферментов. Ann N Y Acad Sci 301: 323–327.
12. 12. Flück M, Hoppeler H (2003) Молекулярная основа пластичности скелетных мышц — от гена к форме и функции. Rev Physiol Biochem Pharmacol 146: 159–216.
13. 13. Foster C, Costill DL, Daniels JT, Fink WJ (1978) Активность ферментов скелетных мышц, волокна в зависимости от состава расстояния и VO ₂ максимальная беговая производительность. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 39: 73–80.
14. 14. Gollnick PD, Armstrong RB, Saubert CW, Piehl K, Saltin B (1972) Активность ферментов и состав волокон в скелетных мышцах нетренированных и тренированных мужчин. J Appl Physiol 33: 312–319.
15. 15. Grifone R, Laclef C, Spitz F, Lopez S, Demignon J и др. (2004) Экспрессия Six1 и Eya1 может репрограммировать взрослые мышцы из медленно сокращающегося фенотипа в быстро сокращающийся фенотип. Mol Cell Biol 24: 6253–6267.
16. 16. Хоули Дж. А. (2002) Адаптация скелетных мышц к длительным интенсивным тренировкам на выносливость.Clin Exp Pharmacol Physiol 29: 218–222.
17. 17. Хоули Дж. А., Степто Н. К. (2001). Адаптация к тренировкам велосипедистов на выносливость: влияние на производительность. Sports Med 31: 511–520.
18. 18. Henriksen EJ, Bourey RE, Rodnick KJ, Koranyi L, Permutt MA (1990) Содержание белка-переносчика глюкозы и транспортная способность глюкозы в скелетных мышцах крыс. Am J Physiol 259: E593 – E598.
19. 19. Holloszy JO (1967) Биохимические адаптации в мышцах.Влияние упражнений на поглощение кислорода митохондриями и активность дыхательных ферментов в скелетных мышцах. J Biol Chem 242: 2278–2282.
20. 20. Lillioja S, Young AA, Culter CL, Ivy JL, Abbott WG, et al. (1987) Плотность капилляров скелетных мышц и тип волокон являются возможными детерминантами инсулинорезистентности in vivo у человека. Дж. Клин Инвест 80: 415–424.
21. 21. Lin J, Wu H, Tarr PT, Zhang CY, Wu Z (2002) Коактиватор транскрипции PGC-1 alpha управляет образованием медленно сокращающихся мышечных волокон.Природа 418: 797–801.
22. 22. Мейсон С.Д., Хоулетт Р.А., Ким М.Дж., Олферт М., Хоган М.С. и др. (2004) Потеря HIF-1α в скелетных мышцах приводит к изменению выносливости при физической нагрузке. PLoS Biol 2: e288.
23. 23. Murgia M, Serrano A, Calabria E, Pallafacchina G, Lono T (2000) Ras участвует в зависимой от нервной активности регуляции мышечных генов. Nat Cell Biol 2: 142–147.
24. 24. Найя Ф.Дж., Мерсер Б., Шелтон Дж., Ричардсон Дж. А., Уильямс Р.С. и др. (2000) Стимуляция медленной экспрессии гена волокон скелетных мышц кальциневрином in vivo.J Biol Chem 275: 4545–4548.
25. 25. Needham DM (1926) Красные и белые мышцы. Physiol Rev 6: 1-27.
26. 26. Папа С. (1996) Изменения окислительного фосфорилирования митохондрий в течение жизни. Молекулярные аспекты и физиопатологические последствия. Biochim Biophys Acta 1276: 87–105.
27. 27. Петерсен К.Ф., Бефрой Д., Дюфур С., Дзюра Дж., Ариян С. и др. (2003) Митохондриальная дисфункция у пожилых людей: возможная роль в инсулинорезистентности.Наука 300: 1140–1142.
28. 28. Петерсен KF, Dufour S, Befroy D, Garcia R, Shulman GI (2004) Нарушение митохондриальной активности у инсулинорезистентных потомков пациентов с диабетом 2 типа. N Engl J Med 350: 664–671.
29. 29. Pette D, Hofer HW (1980) Концепция группы ферментов с постоянной пропорцией при выборе эталонных ферментов в метаболизме. Ciba Found Symp 73: 231–244.
30. 30. Ранвье Л. (1873) Собственники и структуры, отличающиеся от красных мускулов и белых мускулов.CR Hebd Acad Sci (Париж) 77: 1030–1043.
31. 31. Рассел А.П., Фейлхенфельдт Дж., Шрайбер С., Праз М., Креттенанд А. и др. (2003) Тренировка на выносливость у людей приводит к специфическому для типа волокна увеличению уровней рецептора-гамма-коактиватора-1, активируемого пролифератором пероксисом, и рецептора-альфа, активируемого пролифератором пероксисом, в скелетных мышцах. Диабет 52: 2874–2881.
32. 32. Ryder JW, Bassel-Duby R, Olson EN, Zierath JR (2003) Перепрограммирование скелетных мышц путем активации кальциневрина улучшает действие инсулина на метаболические пути.J Biol Chem 278: 44298–44304.
33. 33. Saltin B, Henriksson J, Nygaard E, Andersen P (1977) Типы волокон и метаболические потенциалы скелетных мышц у малоподвижных мужчин и бегунов на выносливость. Ann N Y Acad Sci 301: 3–44.
34. 34. Серрано А., Мурджа М., Паллафаккина Г., Калабрия Е., Конильо П. и др. (2001) Кальциневрин контролирует зависящую от нервной активности спецификацию медленных волокон скелетных мышц, но не рост мышц. Proc Natl Acad Sci U S A 98: 13108–13113.
35. 35. Simoneau JA, Kelley DE (1997) Измененные гликолитические и окислительные способности скелетных мышц способствуют инсулинорезистентности при NIDDM. J Appl Physiol 83: 166–171.
36. 36. Simoneau JA, Colberg SR, Thaete FL, Kelley DE (1995) Гликолитические и окислительные ферменты скелетных мышц являются определяющими факторами чувствительности к инсулину и состава мышц у женщин с ожирением. FASEB J 9: 273–278.
37. 37. Сонг XM, Райдер JW, Кавано Y, Чибалин А.В., Крук А. и др.(1999) Специфичность мышечных волокон в передаче сигнала инсулина. Am J Physiol 277: R1690 – R1696.
38. 38. Ван YX, Zhang CL, Yu RT, Cho HK, Nelson MC и др. (2004) Регулирование типа мышечных волокон и беговой выносливости с помощью PPARd. PLoS Biol 2: e294.
39. 39. Wu H, Rothermel B, Kanatous S, Rosenberg P, Naya FJ (2001) Активация MEF2 мышечной активностью опосредуется кальциневрин-зависимым путем. EMBO J 20: 6414–6423.
40. 40. Wu H, Kanatous SB, Thurmond FA, Gallardo T., Isotani E, et al.(2002) Регулирование митохондриального биогенеза в скелетных мышцах с помощью CaMK. Наука 296: 349–352.

Типы мышечных волокон — MSK

Камбаловидная мышца человека: сравнение состава волокон и активности ферментов с другими мышцами ног