КЛАССИФИКАЦИЯ МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН!
Всем известно, что каждый человек имеет индивидуальную мышечную композицию, то есть только ему присущее сочетание мышечных клеток (волокон) разных типов во всех скелетных мышцах. Вот только классификаций этих типов волокон несколько и они не всегда совпадают. Какие же классификации сейчас приняты?Мышечные волокна делятся:
1. На белые и красные
2. На быстрые и медленные
3. На гликолитические, промежуточные и окислительные
4. На высокопороговые и низкопороговые
Разберем все подробно.
Белые и красные. На поперечном сечении мышечное волокно может иметь различный цвет. Он зависит от количества мышечного пигмента миоглобина в саркоплазме мышечного волокна. Если содержание миоглобина в мышечном волокне большое, то волокно имеет красно-бурый цвет. Если миоглобина мало, то бледно-розовый. У человека почти в каждой мышце содержатся белые и красные волокна, а так же волокна слабо пигментированные.
Быстрые и медленные. Классифицируются по активности фермента АТФ-азы и, соответственно, по скорости сокращения мышц. Активность данного фермента наследуется и тренировке не поддается. Каждое волокно имеет свою неизменную активность этого фермента. Освобождение энергии заключенной в АТФ, осуществляется благодаря АТФ-аза. Энергии одной молекулы АТФ достаточно для одного поворота (гребка) миозиновых мостиков. Мостики расцепляются с актиновым филаментом, возвращаются в исходное положение, сцепляются с новым участком актина и делают гребок. Скорость одиночного гребка одинакова у всех мышц. Энергия АТФ в основном требуется для разъединения. Для очередного гребка требуется новая молекула АТФ. В волокнах с высокой АТФ-азной активностью расщепление АТФ происходит быстрее, и за единицу времени происходит большее количество гребков мостиками, то есть мышца сокращается быстрее.
Гликолитические, промежуточные и окислительные. Классифицируются по окислительному потенциалу мышцы, то есть по количеству митохондрий в мышечном волокне. Напомню, что митохондрии – это клеточные органеллы, в которых глюкоза или жир расщепляется до углекислого газа и воды, ресинтезируя АТФ, необходимую для ресинтеза креатинфосфата. Креатинфосфат используется для ресинтеза миофибриллярных молекул АТФ, которые необходимы для мышечного сокращения. Вне митохондрий в мышцах также может происходить расщепление глюкозы до пирувата с ресинтезом АТФ, но при этом образуется молочная кислота, которая закисляет мышцу и вызывает ее утомление.
По этому признаку мышечные волокна подразделяются на 3 группы:
1. Окислительные мышечные волокна. В них масса митохондрий так велика, что существенной прибавки ее в ходе тренировочного процесса уже не происходит.
3. Гликолитические мышечные волокна. В них очень незначительное количество митохондрий. Поэтому в них преобладает анаэробный гликолиз с накоплением молочной кислоты, отчего они и получили свое название. (Анаэробный гликолиз – расщепление глюкозы без кислорода до молочной кислоты и АТФ; аэробный гликолиз, или окисление – расщепление глюкозы в митохондриях с участием кислорода до углекислого газа, воды и АТФ.)
У не тренирующихся людей обычно быстрые волокна – гликолитические и промежуточные, а медленные – окислительные. Однако при правильных тренировках на увеличение выносливости промежуточные и часть гликолитических волокон можно сделать окислительными, и тогда они, не теряя в силе, перестанут утомляться.
Высокопороговые и низкопороговые. Классифицируются по уровню порога возбудимости двигательных единиц. Мышца сокращается под действием нервного импульса, который имеет электрическую природу. Каждая двигательная единица (ДЕ) включает в себя мотонейрон, аксон и совокупность мышечных волокон. Количество ДЕ у человека остается неизменным на протяжении всей жизни. Двигательные единицы имеют свой порог возбудимости. Если нервный импульс, посылаемый мозгом, имеет величину ниже этого порога, ДЕ пассивна. Если нервный импульс имеет пороговую для этой ДЕ величину или превышает ее, мышечные волокна сокращаются. Низкопороговые ДЕ имеют маленькие мотонейроны, тонкий аксон и сотни иннервируемых медленных мышечных волокон. Высокопороговые ДЕ имеют крупные мотонейроны, толстый аксон и тысячи иннервируемых быстрых мышечных волокон.
Как видите, две из представленных классификаций неизменны на протяжении всей жизни человека вне зависимости от тренировок, а две напрямую зависят именно от тренировок. В отсутствии двигательного режима, например в коме, или долгом нахождении в гипсе даже медленные мышечные волокна теряют свои митохондрии и соответственно миоглобин и становятся белыми и гликолитическими.
Поэтому в настоящее в спортивной науке считается неправильно говорить: «тренировки направленные на гипертрофию быстрых мышечных волокон», или «гиперплазия миофибрилл в медленных мышечных волокнах», хотя еще 10 лет назад это считалось допустимо даже в специализированных научных изданиях. Сейчас если мы говорим о тренировочном воздействии на МВ, то используем только классификацию по окислительному потенциалу мышцы. Классификации совпадают у не тренирующихся и у представителей скоростно-силовых и силовых видов спорта, где цель поднять максимальный вес в единичном повторении. В видах спорта требующих проявления выносливости классификации совпадать не будут.
Для наглядности приведу несколько утрированный, хотя теоритически вполне возможный пример. Сразу оговорюсь, что все цифры условные, и их не надо воспринимать буквально. Представим атлета, у которого лучший результат в жиме лежа 200 кг (без экипировки), 180 кг он может пожать на 3 раза, 150 кг на 10 раз. Из результатов видно, что окислительный потенциал мышц очень низок. Соотношение волокон, предположим, следующее: 90% быстрые, 10% медленные. По окислительному потенциалу 75% гликолитические, 15% промежуточные и 10% окислительные. Наилучших успехов в увеличении мышечной массы спортсмен добивается, когда работает в жиме по 6 повторений. Вес штанги достаточно большой чтобы рекрутировать 75% гликолитических волокон, а окислительный потенциал их настолько низок, что и 6-и повторений достаточно для необходимого закисления мышцы.
Но вот по какой-то причине этот атлет решил максимально увеличить свою выносливость и два месяца по 2-3 раза в день ежедневно работал над увеличением митохондрий в гликолитических и промежуточных МВ. Подробно об этой методике вы можете прочитать в 5-м номере «ЖМ», в моей статье «Тренировка выносливости». Плюс к этому атлет еще поддерживал свой силовой потенциал, выполняя по 1-2 повторениям с околомаксимальным весом раз в 7-10 дней. Два месяца достаточно для предельного насыщения мышц митохондриями. Через два месяца спортсмен проводит тестирование. Оно показывает, что сейчас у него 5% гликолитических волокон, 70% промежуточных и 25% окислительных. То есть гликолитические стали промежуточными, кроме 5% самых высокопороговых, а промежуточные стали окислительными. По активности АТФ-азы соотношение естественно не изменилось, так же 90% быстрые и 10% медленные. 200 кг он выжал на 1 раз, миофибриллы от таких тренировок не выросли, а упасть результату он не дал, используя в тренировках ММУ. 180 кг он выжал на 8 раз, а 150 кг на 25 раз. Огромное количество новых митохондрий «съедало» молочную кислоту не давая мышцам закислиться, что значительно увеличило их функциональность.
Сейчас ему придется работать минимум по 15 повторений в подходе, чтобы добиться необходимого для роста мышечной массы закисления мышц. И, дополнительно, включить в тренировку стато-динамические упражнения, поскольку только они способствуют гипертрофии окислительных мышечных волокон, которых у него теперь 25%, и игнорировать их уже нецелесообразно.
Как мы видим, один и тот же человек вынужден использовать абсолютно разные тренировочные программы для гипертрофии своих быстрых мышечных волокон после изменения их окислительного потенциала! Вот поэтому говорить о тренировочном воздействии на типы волокон, используя классификацию по активности АТФ-зы, считается некорректным. Только классификация по окислительным способностям мышц!
Быстрые и медленные мышечные волокна. Влияние на тренировки — Доступ
Во время тренировок по сжиганию или набору мышечной массы наблюдаются заметные отличия их эффективности для разных спортсменов. Что интересно, причиной таких результатов являются не различия в питании и режиме тренировок, а особенности строения мышц. С подробной информацией на эту тему можно познакомиться на сайте HealthinLife.Ru.
ЧТО НАДО ЗНАТЬ О МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКНАХ
Физиологии известно о двух типах мышечных волокон: быстрых – БМВ и медленных – ММВ:
- БМВ увеличиваются в объеме при физических нагрузках, поэтому они предназначены для выполнения тяжелой и мощной работы. Волокна окрашены в белый цвет, обладают быстрым ростом и содержат гликоген и специальные ферменты, способствующие анаэробному гликолизу.
- ММВ – это волокна красного цвета, что связано с повышенным количеством капилляров в мышечной ткани. Они растут довольно медленно, выполняют медленные и легкие сокращения.
И тот, и другой тип одинаково значим для человеческого организма так, как людям приходится выполнять разные действия – монотонные и медленные или же быстрые и взрывные.
Отличия в результативности одинаковых тренировок и успешности тренирующихся объясняется разным соотношением быстрых и медленных волокон в отдельных группах мышц. У большинства людей преобладают медленные волокна со стандартным соотношением 60% на 40%. Такие люди лучше приспособлены к видам спорта, требующим выносливости и стойкости. У выдающихся спортсменов быстрые и медленные мышцы находятся в противоположной пропорции. Чаще всего это спринтеры, тяжелоатлеты, бодибилдеры, специалисты в боевых искусствах. В зависимости от расположения мышц с преобладанием быстрых волокон спортсмен добивается успеха в определенном виде спорта, требующем быстрых и резких движений.
ТОНКОСТИ ТРЕНИРОВОК БЫСТРЫХ И МЕДЛЕННЫХ МЫШЦ
Соотношение быстрых и медленных мышц зависит от генетических особенностей человека. Но, невзирая на природные данные, достичь успеха может любой начинающий спортсмен. Для этого надо правильно подойти к организации тренировок и выбору упражнений. Основное требование заключается в правильной очередности упражнений. Сначала необходимо проработать быстрые мышцы посредством силовых упражнений, а затем перейти к тренировке мышц с преобладанием медленных волокон.
Тренировки БМВ должны проводиться 2-3 раза в неделю и носить следующий характер:
- Большие нагрузки;
- Чередование медленных и взрывных упражнений;
- Количество подходов 4-5;
- Отдых между сетами 12 сек.
Друзья, подписывайтесь на наши аккаунты в соц.сетях!
Как определиться каким видом спорта заниматься! Или соотношение быстрых и медленных мышечных волокон.
Все мышцы в организме человека состоят из мышечных клеток — миоцитов или мышечных волокон. Выделяют разные типы миоцитов, они отвечают за разные виды нагрузок, есть два типа мышечных волокон, а именно:Медленные (красные) мышечные волокна;
Быстрые (белые) мышечные волокна, которые делятся на 2 подтипа, IIа и IIb.
Забегая немного вперед, напишем, то что — медленные мышечные волокна практически неспособны к гипертрофии. Нуждаются в отличных, от свойственных бодибилдерам, нагрузках. Быстрые мышечные волокна способны к гипертрофии за счет которой «растут объемы» бодибилдеров. Но об этом ниже.
И так, основное отличие медленных мышечных волокон от быстрых — заключается в выдерживаемых нагрузках и времени нахождения под нагрузкой. Так же быстрые мышечные волокна вдвое толще чем медленные (красные) волокна.
Медленные мышечные волокна
— сокращаются значительно медленнее, и способны выдержать более малые нагрузки, но при этому у них значительно более длинная фаза утомления, а это означает то, что они могут находиться длительное время под нагрузкой, в десятки и сотни раз дольше, чем быстрые волокна.
Красным волокнам свойственно:
- Аэробная или динамическая работа (марафоны, велосоревнования, плавание и т.д.)
- Приобладание в мышцах спины для поддержания позы
- Производство тепла
Быстрые мышечные волокна
— могут развивать огромную мощь в кротчайшие сроки и на непродолжительные период время. Существует два подтипа белых волокон:
- подтип IIa — являются переходными волокнами от быстрых к медленным, имеют свойства как красных так и белых волокон, но в менее выраженной форме.
- подтип IIb — быстрые волокна, обладающие взрывной силой и наибыстрейшей скоростью сокращения. Именно эти волокна являются основными для набора мышечной массы в бодибилдинге.
Если более просто — то при аэробной нагрузке (легкая атлетика) в основном работают медленные мышцы, в то время как при любых тягах толчках, рывках и так далее (бодибилдинг, боевые искусства, пауэрлифтинг, и т.д.) где нужна большая сила и быстрота — работают быстрые волокна.
Теперь о самом интересном:
- У каждого человека различное соотношение быстрых и медленных мышечных волокон в каждой мышце, и это заложено генетикой.
- Многие исследования доказывают, то что соотношение быстрых и медленных волокон не поддается изменению (т.к. если уж у Вас преобладает какой то тип волокон — то это не изменить)
- Основной рост мышц идет не за счет увеличения количества волокон, а за счет гипертрофии (расширению) самих волокон.
- Медленные, красные волокна — практически не способны к гипертрофии (увеличению), а это значит, что посмотрев п.3. можно твердо говорить о том, что набрать мышечную массу за счет медленных волокон — практически не возможно.
- Быстрые, белые волокна — изначально вдвое шире медленных и поддаются гипертрофии, а это значит что весь рост мышц происходит из-за увеличения (гипертрофии) быстрых волокон.
- У большинства людей быстрые и медленные волокна в организме находятся примерно в одинаковом количестве. НО если у человека преобладает один из типов мышечных волокон, то ему будет даваться рост мышц, занятия бодибилдингом (при преобладании быстрых волокон) значительно проще, в то же время при преобладании медленными волокнами — человеку проще будет приодалевать аэробные нагрузки и легче будет добиться хороших результатов в легкой атлетике.
Делаем выводы зная соотношение быстрых и медленных типов мышц
Не стоит ходить к гадалке, что бы сделать простой вывод. Зная соотношение мышечных волокон в различных частях тела — можно достаточно просто определиться с видом спорта, которым стоит заниматься.
Если у вас преобладают быстрые волокна — вам имеет смысл пойти в бодибилдинг, где Вас ждут хорошие результаты. И чем больше у Вас преобладание этих волокон — тем проще будет даваться Вам этот вид спорта и больших результатов Вы сможете достичь.
Если у вас преобладают медленные мышечные волокна — вперед, в легкую атлетику, бегать марафоны или крутить педали. При значительном перевесе красных волокон в организме — Вас обязательно ждут победы в легкой атлетике.
Если же вы относитесь к большинству людей, у которых и тех и других мышечных волокон примерно поровну. Не огорчайтесь, вы сможете заняться любым видом спорта, но звездой вы вряд ли станете. Хотя упорство и труд — делают свое дело.
Как же определить соотношение быстрых и медленных мышечных волокон
Существует не сложный тест, пройдя который вы почти со стопроцентной вероятностью узнаете соотношение мышечных волокон в нужной Вам мышце. Тест этот разработан докторами F. Hatfield и Charles Poliquin.
Начнем:
- Для начала для каждой проверяемой мышцы — нужно узнать, какой максимальный вес вы можете поднять. Т.е. если Вы хотите определить соотношение быстрых и медленных волокон в грудных мышцах — для начала нужно узнать какой Вес вы способны пожать на один раз. Если вы хотите узнать соотношение мышечных волокон в мышцах ног — нужно узнать максимальный вес в жиме ногами. и т.д. Обычно для проверки используются 3 упражнения на разные части тела, например жим лежа, жим ногами, и подъем штанги на бицепс.
- Для того, что бы узнать максимальный вес который вы можете пожать или поднять — хорошенько разомнитесь, обязательно найдите человека который Вас подстрахует. Возьмите вес с которым вы может сделать 2-3 повторения. После этого прибавьте вес, и сделайте еще один подход, если сумели сделать хотя бы одно повторение, прибавьте еще вес. И так делайте до того момента, пока в очередном подходе вы не сможете сделать ни одного повторения. Таким образом предыдущий подход с одним повторением — и будет являться у Вас максимум. ВНИМАНИЕ между каждым подходом делайте паузу не менее 3х минут!
- Теперь отдохните 15 минут, после чего возьмите вес равный 80% от Вашего максимума. Выполните максимальное число повторений в подходе, пока ваш страховщик не поможет Вам в последнем повторении. — Запишите число повторений которое Вам далось.
Результаты теста на выявление соотношения красных и белых мышечных волокон
После того, как все упражнения выполнены, у вас должно быть 3 числа. Количество повторений которое вы осилили с 80% от максимального веса, в жиме лежа, в жиме ногами, и в поднятии штанги на бицепс.
Теперь смотрите:
- если вы сделали 8-10 повторений то соотношение быстрых и медленных волокон примерно поровну;
- если вы выполнили 5-7 повторений, то у вас преобладают быстрые (белые) мышечные волокна;
- если вы выполнили 4 или менее повторений — то Вам прямая дорога в бодибилдинг, где Вас несомненно ждет успех и большие достижения;
- если вы сделали 11-13 повторений то у вас преобладают медленные (красные) мышечные волокна;
- если вы сделали 14 или более повторений — то вперед за медалями в легкой атлетике.
Скайраннинг — советы чайникам | АЛЬПИНДУСТРИЯ
17 ноября 2011 | Иван Григорьев
Советы и инструкции
Начало
Часть II
Продолжаю серию статей, посвящённых физиологии скайраннинга. Сегодня мы рассмотрим классификацию мышечных волокон и их изменение под воздействием различных видов нагрузки. К сожалению, многие люди не знакомы с этой информацией. Это очень грустно, потому что альпинисты должны быть сведущи в вопросах физиологии и подготовки.
Что такое альпинизм – это в первую очередь выносливость, терпилово, акклиматизация, технические прибамбасы. Всё это невозможно без грамотной подготовки — скалолазной, велосипедной, беговой, лыжной, кому как приятнее, но бег — это всё-таки основа. С помощью бега вы всегда сможете подготовить своё сердце и мышцы к любому восхождению. Вы можете лазать 8а, это даст вам преимущество на скальном маршруте, но в горы всё-таки ходят. Именно поэтому я так надеюсь, что скайраннинг станет локомотивом профессиональной горной подготовки, так же, как в своё время стали скалолазание и ледолазание в подготовке к прохождению более сложных участков маршрутов.
Информация, публикуемая ниже, написана замечательным физиологом, нашим соотечественником Виктором Николаевичем Селуяновым. Его статьи доступны в интернете, как и большинство других материалов на тему физиологии и тренировок, но к сожалению, человек так устроен, что часто не в состоянии найти нужную информацию: некоторые материалы кажутся слишком сложными, некоторые слишком объёмными или простыми. Так произошло с моим тренером, который 12 лет бегал марафоны, «убивал» себя и не имел ни малейшего представления о физиологии. Он знал что такое интервальная работа, пано, темповик, углеводный обмен, длительная, в каких объёмах и когда нужно выполнять, но всё это происходило на уровне подсознания. Несколько лет назад он нашёл Селуяновские статьи, точнее их порекомендовала Ирина Реутович, которая тренировалась – нет, не по ним, Ирина Владимировна тренировалась всегда по интуиции, у неё очень сильный организм. А статьи она дала для того, чтобы Михаил Викторович (мой тренер) «разобрался» в них. Вот так, всей компанией мы стали зубрить термины и купили пульсометры. Результат оказался потрясающим.
Если раньше наши тренировки носили угнетающий характер, мы молотили, что есть мочи, считали, что этого не достаточно, и молотили ещё. То теперь, помимо того, что мы не чувствовали такой усталости, за счёт того, что грамотно распределяли нагрузку, наши результаты полезли вверх. Через несколько месяцев после начала тренировок по Селуянову мы уже могли бежать по 4 минуты на км на пульсе всего-лишь 140 ударов. Правда, потом мы стали готовиться к суточному бегу и в результате измотали себя, потому что не следили за мышцами, но уже тогда мы поняли что к чему. Именно поэтому я публикую то, что проверено мной и моими друзьями, на себе, за годы тренировок.
Помимо Селуяновских статей я хотел порекомендовать ещё две книги: первая Питт Фитзингер и Скотт Дуглас «Бег по шоссе для серьёзных бегунов» и вторая Дэнни Дрэйер «Ци бег». Последнюю кстати я прочитал по рекомендации известного российского марафонца Леонида Швецова. В его словах звучали сожаления, что эта книга не попалась ему тогда, когда он только начинал свою беговую карьеру. Если у кого-то возникнут проблемы с поиском этих материалов, я могу выслать их по электронной почте, пишите.
А теперь, собственно, по делу.
Словарь чайника
МВ – мышечное волокно (волокна)
ММВ – медленные мышечные волокна
БМВ – быстрые мышечные волокна
ОМВ – окислительные мышечные волокна
ГМВ – гликолитические мышечные волокна
АэП – аэробный порог
АнП – анаэробный порог
МПК – максимальное потребление кислорода
КФ — креатинфосфат
АТФ – аденозинтрифосфорная кислота (основная «энергетическая валюта» клетки)
Миофибриллы — сократимые элементы мышечной клетки (цилиндрические нити толщиной 1 — 2 мкм, идущие вдоль от одного конца мышечного волокна до другого), сокращаются в присутствии АТФ.
Митохондрии – клеточные органеллы (элементы), в которых синтезируется АТФ за счет окислительного фосфорилирования.
Окислительное фосфорилирование – функция клеточного дыхания, при которой происходит синтез АТФ (идет в митохондриях).
Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот, цикл лимонной кислоты) представляет собой серию химических реакций, протекающих в митохондриях, и является общим конечным путем окисления углеводов, липидов и белков.
Миокард – сердечная мышца
Миокардиоцит – клетка миокарда
Классификация мышечных волокон. Изменение мышечной композиции под действием тренировки
Остановимся подробнее на классификации мышечных волокон. Первый способ — на быстрые мышечные волокна (БМВ) и медленные мышечные волокна (ММВ), эта классификация идет по ферменту АТФаза миофибрилл (сократительных элементов), тип которого может быть быстрым или медленным. Отсюда быстро сокращающиеся и медленно сокращающиеся МВ. Соотношение быстрых и медленных волокон определяется наследственной информацией, и изменить его мы практически не можем.
Второй способ – разделение МВ на окислительные и гликолитические, а они делятся уже не по миофибрилле, а по количеству митохондрий (структур клетки, где происходит потребление кислорода). Если есть митохондрии, то МВ окислительные, мало митохондрий или почти нет — гликолитические. Способность МВ к гликолизу также наследуется и определяется количеством ферментов гликолитического типа. Но вот количество митохондрий достаточно легко изменяется под воздействием тренировок. И с увеличением числа митохондрий МВ, бывшее гликолитическим, становится окислительным.
К сожалению, в этом вопросе существует путаница. Обычно смешивают обе классификации. Говорят о медленных, а подразумевают окислительные, смешивают гликолитические и быстрые. На самом деле медленные тоже могут быть гликолитическими, хотя этот вариант в литературе не описывается. Но мы знаем, что если человек лежит в больнице предоперационный период, а потом ещё и послеоперационный период, то потом уже и встать не может, ходить не может. Первая причина — координация нарушается, а вторая причина — мышцы уходят. И самое главное, уходят, прежде всего, митохондрии из ММВ (период их «полураспада» всего 20 — 24 дня). Если человек пролежал 50 дней, то от митохондрий почти ничего не останется, МВ превратятся в медленные гликолитические, поскольку медленные или быстрые наследуется, а митохондрии создаются. (Быстрые МВ при правильных тренировках также могут стать окислительными).
Поэтому с точки зрения тренировочного процесса для данного спортсмена не интересно деление МВ на медленные и быстрые – это имеет значение на этапе отбора. Вся логика построения тренировки идет не с точки зрения сокращения мышц по скорости, а направлена на превращение ГМВ в окислительные. Ибо в этом случае мы изменяем конкретного человека.
Цель тренировки в циклических видах спорта — создавать митохондрии. Только митохондрии потребляют кислород, значит, спортивная форма растет по мере накопления митохондрий. Возьмем мышечное волокно. У него есть миофибриллы, каждая миофибрилла оплетается митохондриями, и больше определенного предела они не могут образоваться, только в один слой, если условно так говорить. В конце концов, эти МВ накапливают столько митохондрий, что больше ничего прибавить не могут. ММВ быстро выходят на предел подготовленности, и дальше весь процесс роста спортивной формы идет через то, что мы гликолитические превращаем в окислительные. (Низкопороговые МВ потому и окислительные, что постоянно работают при любых интенсивностях с максимальной для них мощностью). Перестаём тренироваться или, например, начинаем низкопороговые тренировать, тогда высокопороговые митохондрии теряют. Весь смысл набора спортивной формы — набрать митохондрии в МВ высокопороговых двигательных единиц, другого пути нет. Все только этим и занимаются, а думают об интервальной тренировке и еще о чем-то, то есть о формальности. А суть тренировки — поменять содержание мышечных волокон, то есть добавить митохондрий.
Вот вы начинаете правильно тренироваться и набираете митохондрий всё больше, больше и больше, мышцы переходят из формы гликолитической в окислительную, то есть с обилием митохондрий. И когда все мышечные волокна становятся окислительными — это предел спортивной формы, больше ничего не получится. Хотя тут есть одна хитрость. Дело в том, что окислительные волокна потребляют только жиры (пока есть запас жиров), а мощность при окислении жиров теряется. Отсюда получается некий парадокс — не надо делать так, чтобы мышцы были только окислительные, надо оставить немного гликолитических, иначе будете на жирах бежать, а мощность функционирования на жирах меньше примерно на 15%. Тогда те же самые мышцы будут более мощно работать. Понятно, что к лыжному спорту это тоже относится.
Влияние гликолитических и окислительных мышечных волокон на результат
Так вот, вы начинаете бежать среднюю дистанцию, разбегаетесь, и выходите на порог анаэробного обмена, он как раз соответствует моменту, когда функционирует все ОМВ и даже часть гликолитических. При этом получается, что человек выходит на крейсерскую скорость. Если у него только ОМВ, то он так и будет стабильно молотить. Прибавить не может и убавить не может (убавить, конечно, может, но это ему не надо, а прибавить не может, потому что не чем добавить), он прибежит с той же самой скоростью на финиш. Если с ним будет бежать точно такой же человек, но у которого будет запас ГМВ, то он на финише всегда прибавит. Значит, получается, средневик — это человек, у которого есть запас мышечных волокон, которые он может включить в работу, и лучше быстрых гликолитических, тогда финиш будет еще быстрее. Так же и у лыжников: тот, у кого есть запас ГМВ, на финише выиграет, если дистанция будет ровная. Но, увы, так не бывает.
Снова перейдем на более простой вид спорта, велосипедный (мне ближе). Рассмотрим спортсмена, у которого ОМВ только 15-20%, остальные — гликолитические. На равнине он набирает критическую скорость, превышает её, и начинает постепенно закисляться. Проходит 5-6 минут, он попадает в мертвую точку, пульс запредельный, дышать невозможно. Спортсмен начинает мощность снижать, и через 2-3 км выходит, наконец, на ту самую скорость, которая нужна. Вот классический вариант развития физиологических процессов на равнине. А если это не равнина, а холмистая местность, и холмы короткие, по длине такие, что на подъем затрачивается не больше 30 секунд? Тогда в этот холм спортсмен включает свои ГМВ, их хватает ровно на 30 секунд. В холм влетает, скорость большая, а со спуска работать уже практически не надо, ГМВ восстанавливаются, потом опять подъём, спуск и т.д. При этом он может влететь в этот подъём быстро и мощно, а другой, у кого только одни окислительные, такой мощности не получит, попытается отыграть на спуске, но это очень трудно и особенно добавить не удастся. В этих условиях спортсмен, у которого много ГМВ, начинает выигрывать.
Рассмотрим двух спортсменов в равных условиях, но у первого мышцы покрупнее (больше ГМВ), а у второго поменьше. Если это равнина, первый, скорее всего, выиграет, потому что включит на финише гликолитические волокна. По дистанции они будут одинаково ехать, а на финише первый выиграет с разницей в 1-2 секунды. Если холмистая местность, но с короткими холмами, выиграет первый, у которого больше гликолитических МВ, может еще больше выиграет, потому что он в каждую горку 1-2 секунды отыграет, а со спуска еще быстрее уедет. Но как только горка превращается в минутную, то на первой он 2 секунды отыграет за 30 секунд, второй немножко отстал, а потом на следующей горке второй ему 10 секунд ввезет, потому что у первого ГМВ перестанут нормально работать, закислятся, а у второго ничего не закисляется, он со стабильной скоростью до верха и доедет.
Вот тут эти нюансы и возникают.
Теперь переключимся на лыжи. Если спринт будет с короткими подъёмами или же длинная дистанция с короткими подъёмами, выиграет тот, у кого есть запас ГМВ и очень большой. Но в лыжном спорте коротких подъемов почти не бывает. А как только подъёмы по длительности уходят за 30 секунд, всё меняется, к 40-й секунде ноги начинают здорово болеть, а к 1 минуте дыхание резко учащается, потому что ГМВ начинают накапливать ионы водорода, молочную кислоту, начинается значительное выделение углекислого газа, он заставляет интенсивно дышать, пульс за 200 и страшные мучения. Если всё время выходить на пульс 200-240, повторять его по ходу гонки 10 – 15 — 20 раз, то и соперника не увидишь… (состояние будет предельно тяжелым).
Физиология мышечного сокращения. Закон рекрутирования мышечных волокон
Напомним современные знания физиологии мышечного сокращения. Начнем с учебных знаний. В учебнике пишется, что существует процесс сокращения мышцы, и он обеспечивается некими механизмами энергообеспечения. Сам механизм сокращения связан с затратой молекул АТФ, молекулы АТФ должны быть внутри синтезированы с помощью молекулы КФ, а свободный креатин и свободный фосфат являются стимулом для разворачивания либо анаэробного гликолиза, либо аэробного гликолиза, либо окисления жиров. Вот классическая схема, современная, которая сейчас принята. Эта уточненная схема предложена Саксом, нашим ученым (у Чазова работает), для миокарда. В схеме существует КФ шунт, или, другими словами, все метаболические и энергетические пути, гликолиз и окисление жиров идут только через ресинтез КФ, а уже КФ идет непосредственно на ресинтез АТФ. Вот современные учебные знания.
В соответствии с ними, если спортсмен начинает двигаться в режиме «во всю», в течение примерно 15 секунд тратятся запасы АТФ и КФ (фосфагенов). Потом должен развернуться процесс, который стимулируется свободным креатином. Это, в первую очередь, процесс анаэробного гликолиза, который продолжается одну, может быть, полторы минуты, а вслед за этим должен развернуться процесс окислительного фосфорилирования, то есть начинается уже аэробный гликолиз. У нормального человека запасы углеводов снижаются где-то после 20-30 мин, а полностью заканчиваются через 45 мин. И только тогда, когда заканчиваются запасы углеводов в мышце и глюкоза в крови, начинает интенсивно развиваться процесс, связанный с окислением жиров. В случае передвижения со средней интенсивностью, при недостатке кислорода в крови, разворачивается анаэробный гликолиз. Это классическая схема.
Но эта схема не выдерживает критики, когда мы переходим с представлений уровня пробирки или одного единственного мышечного волокна к мышце в целом. Для единственного изолированного МВ это более или менее правильное описание. Но у нас не одно МВ, а множество, еще есть множество мышц и, следовательно, в нашу модель мы должны включить и эти элементы. Кроме того, у нас есть ОМВ и ГМВ, у нас есть те МВ, которые раньше рекрутируются при определенной интенсивности: если интенсивность меняется, то дополнительные мышечные волокна включаются. Короче говоря, есть закон рекрутирования МВ. Если все эти компоненты учесть, то мы построим новую модель, которая состоит из центральной нервной системы, которая управляет мотонейронами в спинном мозге, а мотонейроны управляют мышцами. И вот в зависимости от импульсации, которая идет сверху, рекрутируются сначала низкопороговые двигательные единицы, а потом всё более высокопороговые, когда, допустим, увеличивается сила отталкивания. И в этом случае получается совсем другая картина.
Например, вы начинаете двигаться с усилием 50% от максимума, максимум — это спринт (3-7 секунд), а 50% — это, условно говоря, бег на 1500 м или на 3000 м. Что будет происходить в организме? Вы рекрутируете столько мышечных волокон, сколько необходимо, чтобы держать скорость. Допустим, у вас 75% ОМВ. Допустим, вы рекрутировали половину всех мышечных волокон. Рекрутированные ОМВ отрабатывают 15 сек за счет АТФ и КФ, затем мощность их начинает падать где-то наполовину, и дальше эти ОМВ работают только в аэробном режиме, и пока используют только жиры. Не через 40 минут, а прямо сейчас, на 1-й минуте будут работать за счет окисления жиров! Потому что в ОМВ митохондрии, когда работают, выделяют наружу цитрат, который ингибирует (подавляет) гликолиз, поэтому могут окисляться только жиры (химию процесса окисления описывает цикл Кребса). Значит, не прошло и 15 секунд, как начали окисляться жиры. И вот мощность упала, а вам-то задание держать 50% от максимальной. Тогда вы обязаны рекрутировать еще порцию мышечных волокон. Допустим, дополнительные 25% вы рекрутируете, тоже окислительные, только они еще не работали, и они свои первые 15 секунд отрабатывают на АТФ и КФ. Получается, что на АТФ и КФ вы бежите уже не 15 секунд, а 30. То есть вы 15 секунд бежали на АТФ рекрутированных вначале МВ, и еще 15 секунд на следующих, но часть работы уже выполняется за счет аэробной продукции. Эти окислительные включились в работу, истратили свои запасы АТФ и КФ, не полностью, а наполовину, а вот эта половина поддерживается за счёт ресинтеза, то есть уже за счёт окислительных процессов, за счет жиров. И при заданной 50-процентной мощности вы обеспечиваете где-то 30-35% за счет окислительного фосфорилирования. При такой мощности где-то через 30-40 секунд вы выходите на предельные возможности этой мышцы в потреблении кислорода (она равна как раз 35% от максимальной мощности, которую эта мышца может развить). Это соответствует как раз АнП. Если нарисовать кривую потребления кислорода, то вы обнаружите плато, которое будет соответствовать АнП уже через 40 сек.
Далее спортсмен будет рекрутировать ГМВ, но маленькими порциями, исходя из нормы мощности, которую вы задали. Вот он в течение минуты будет рекрутировать гликолитические. Они тоже сначала на АТФ и КФ работают, а потом за счет гликолиза. Включенные ГМВ минуту отработают, закислятся и снизят мощность почти до нуля. Поэтому придется включать новые ГМВ до тех пор, пока у вас есть их запас. Если он у вас большой, то можно минуты 3-4 так поработать. А тот, у кого запаса ГМВ нет, начнет снижать мощность, и откажется от выполнения задания.
В итоге у тех, у кого ОМВ много, а гликолитических мало, кривая мощности поднимется, продержится где-то минуты полторы – две, и обязательно упадет на уровень АнП, и так будет держаться долго. Тот, кто имеет больший запас ГМВ, при прочих равных условиях сможет дольше проработать на высокой мощности, и на какой-то определенной дистанции выиграет. Получается, что человек, имеющий много ГМВ, но мало окислительных, на относительно коротких дистанциях, допустим, 1 — 1,5 минуты, ещё может выигрывать запасом гликолитических. Но чем длиннее дистанция, тем менее важна вот эта лишняя мышечная масса (ГМВ). И когда время на дистанции уходит, допустим, за 5 минут, то получается, что надо на себе везти лишнюю массу.
Из-за чего появляется специализация
В велосипедном спорте на равнине лишний вес не имеет принципиального значения. А если это гора, то даже в велосипедном спорте начинает играть роль собственный вес, спортсмен начинает тратить энергию на то, чтобы везти в подъем лишнюю мышечную массу. Поэтому чем длиннее дистанция, тем «вреднее» эта лишняя масса, и надо от нее всеми способами избавляться.
То же и в конькобежном спорте. Конечно, спортсмен в основном работает против ветра, но еще надо много энергии тратить, чтобы перемещать свое тело поперек дорожки, держать позу, а именно — везти свой собственный вес. Значит, и здесь вес начинает играть свою роль. Поэтому, если конькобежец везет на себе лишнюю мышечную массу, она мешает. На дистанциях в 500 и 1000 м некоторая «лишняя» масса помогает, потому что мощный толчок помогают сделать еще и мышцы рук и туловища. Но чем длиннее дистанция, тем больше «лишняя» масса мешает. Поэтому там, где возникают проблемы «лишней» массы, и появляется какая-то специализация (спринтер — стайер). Но иногда это не принципиально, если у спортсмена сильные мышцы ног с большой долей ОМВ (как у Хайдена).
Как и везде, существует простая модель и сложная. В сложной модели, вы видите, процессы по-другому разворачиваются, и даже можно объяснить, зачем нужны гликолитические волокна. Пока дистанция относительно короткая, и если эта лишняя масса не очень мешает, то это очень выгодно. Чем длиннее дистанция и чем больше нагрузка, связанная с преодолением собственного веса, тем вреднее становится избыток ГМВ.
Центральные и периферические аэробные компоненты, их вклад в работоспособность
Теперь рассмотрим зависимость работоспособности от центрального и периферического факторов (сердечно-сосудистой системы и мышц). Если рассматривать какое-то конкретное двигательное действие — велосипед, коньки, легкую атлетику (бег) или лыжи, то мы увидим, что в каждом конкретном упражнении участвуют определенные мышечные группы. Если посчитать их массу, то окажется, что в велосипедном спорте одна мышечная масса, в легкой атлетике побольше, а в лыжном спорте еще больше. Возникает вопрос: сколько эти мышцы потребляют кислорода? Чисто теоретически это очень просто посчитать: 1 кг мышечной массы, если она находится на пределе подготовленности, потребляет кислорода где-то 0,2-0,3 л/мин, если в работе участвуют все ОМВ. Дальше надо просто умножить эту цифру на ту массу, которая есть, при условии, что она максимально подготовлена. Что значит максимально подготовлена?
Внутри этой мышечной массы одни ОМВ, миофибриллы и митохондрии находятся в таком соотношении, что больше уже ничего прибавить нельзя (миофибриллы все оплетены митохондриями, как в миокарде). И тогда получается, что для потребления 3 л кислорода нужно иметь 10 кг активной мышечной массы, а если нужно потреблять 6 л — достаточно иметь только 20 кг активной мышечной массы.
Теперь посчитаем, сколько кислорода может доставить сердце. Если принять, что 1 литр крови переносит 160 мл кислорода (при нормальном уровне гемоглобина), то, умножив это количество на минутный объём кровообращения, мы получим возможности сердца по доставке кислорода. У обычного человека, мужчины, ударный объём составляет порядка 120-130 мл за один выброс крови. При пульсе 190 ударов в минуту получим 190 уд/мин * 130 мл * 160 мл = около 4 л/мин. Всё так и считается, достаточно просто. У супер-атлетов за один ударный цикл выбрасывается 240 мл, это соответствует 7-8 л/мин кислорода.
Мы определили, что 20 кг мышечной массы могут потребить около 6 литров кислорода в минуту. Если у лыжника на ногах мышечная масса 20 — 25 кг, и к этому добавить мышцы живота, спины, рук, то мы уйдем за цифру 30 с лишним килограммов. Сделаем поправку на то, что не вся эта мышечная масса будет потреблять кислород на пределе возможностей, и получим, что 40 кг активных мышц могут потребить кислорода около 8 л/мин. Вот столько должно перекачать сердце, чтобы полностью обеспечить мышцы кислородом, если эти мышцы максимально готовы.
Таким образом, мы получили два предела. Первый — из литературы известно, что перекачать 8 л/мин кислорода через организм с помощью сердца — это цифра предельная, этой цифры практически ни у кого нет. В то же время, 8 л/мин кислорода потребить мышцами — таких цифр тоже никто ещё не зафиксировал. Обычно потребляют где-то 6 л/мин, ну — 6,5 л/мин, цифры в 7 л/мин кислорода почти не появляется.
Тестирование уровней потребления кислорода поможет построить планы тренировок
Поскольку работоспособность может лимитировать либо одно, либо другое, то для того, чтобы разобраться с тем, чего не хватает конкретному спортсмену — его надо обязательное тестировать. Например, мы начинаем тестировать лыжников на уровне сборной команды, и получаем очень печальные цифры. Фиксируем показатели неоднократного победителя крупных российских марафонов (спортсмен каждый год в «десятке» на чемпионатах России), и видим: мышцы ног потребляют кислорода только 3,5 л/мин на уровне АнП — это результат порядка 1 разряда в велосипедном спорте. А лыжник должен потреблять ногами столько же, сколько велосипедист МСМК, причем это абсолютная цифра, не на килограмм веса. (В велосипедном спорте это не принципиально, там больше важно, что приходится на лобовую площадь.)
Спрашивается, а какое у него сердце? Если взять график ступенчатого теста, то на начальном участке, когда рекрутируются только ОМВ, наблюдается некая прямая между пульсом и мощностью. Потом эта кривая зависимости (потом кривая получается) начинает как-то изменяться. И, как правило, происходит увеличение темпа прироста пульса. Если продолжить начальный отрезок линии дальше, и вывести на пульс 190, то можно предсказать, что бы было с этим человеком, если бы он вышел на пульс 190, и при этом у него были бы только ОМВ. И тогда мы определили бы потенциальные возможности сердца по доставке кислорода к мышцам. (Подробнее об этом можно прочитать в следующем номере в разделе, посвященном интерпретации данных ступенчатого теста).
Так вот, потенциальная производительность сердца оказывается у него 7 л/мин. Это означает, что наш спортсмен имеет прекрасное сердце, огромное сердце, его тренировать специально не надо, а мышцы, прежде всего ног, — очень слабые, они в очень плохом состоянии, их надо готовить, чтобы они соответствовали нормативам международного класса.
Чтобы этот лыжник показал хорошие результаты, ему надо где-то 4,5 л/мин потреблять ногами. С показателем 4,5 л/мин он бы в сборной уже устойчиво стоял. При этом пульс у него при потреблении кислорода 4,5 л/мин должен быть не 190 уд/мин, а 150, потому что должен быть запас, на котором руки будут работать. Хорошо, предположим, мы с ним в тесте получаем 4,5 л/мин на пульсе 150 уд/мин, и после этого начинается закисление, и он отказывается от работы. Тогда мы говорим, что ноги у него в хорошем состоянии (4,5 л/мин для лыжника вполне достаточно). Потом начинаем тестировать руки, и оказывается, что руки у него потребляют где-то 1,5 л/мин, больше не будут потреблять (это из нашего опыта известно). Он потребляет руками 1,5 л/мин, мы прибавляем их к 4,5 л/мин ног, и получаем потребление кислорода равное 6 л/мин. Затем делим на его вес 70 кг и получаем 85 мл/кг/мин — это уровень олимпийских достижений.
Дальше разбираемся, что с ним нужно делать, чтобы достичь таких показателей. Так вот, первый вывод: поскольку сердце у него большое, и может перекачать кислорода 7 л/мин, то этому человеку не надо делать вкатывание. Под вкатыванием понимаются объёмные длительные тренировки продолжительностью от 3 до 6-8 часов в день на относительно низком пульсе (100-150 уд/мин, близко к 120). Если человек будет по 8 часов в день кататься при таком пульсе, то сердце начнет дилятировать (расширяться) и может значительно увеличиться в объеме. А этому человеку нужно заниматься в первую очередь мышцами ног — именно они ограничивают его возможности.
А у другого может оказаться наоборот. Вот вам следующий пример: еще один молодой перспективный лыжник, мы его тестируем, у него картина такая: пульс 190 уд/мин и 4,5 л/мин потребляет ногами, но пульс-то — 190. Всё, ему руки нельзя добавлять, он на пределе, сердце маленькое, слабое. Это было как раз в 2000 году, когда он ряд гонок выиграл и, как говорят, «капнул». Его больше в сборную брать не стали — сердце не держит. Никто же этого не знает, но чувствуют — спортсмен начинает проигрывать, не держит тренировочных нагрузок. Сердце маленькое. Наконец, дали ему отдохнуть, выбросили все объёмные нагрузки, оставили только интенсивные, спринтерского характера. Сердце постепенно вылечилось, за 4-5 месяцев стало нормальным, стало свои 8 л/мин качать, вместо 4,5 л/мин. Потребление кислорода в руках добавили, чуть ли не в 2 раза, а ноги у него и так хорошие. Он свои 4,5 л/мин ногами как потреблял, так и потребляет, но на пульсе не 190 уд/мин, а 160, потом руки еще добавляет, и он выходит на пульс 190, на этом пульсе можно бежать 10 км. У него был явный недостаток сердца, но причина не в том, что сердце плохое, ему надо было просто дать восстановиться, чтобы прекратились дистрофические явления, и он вернулся в нормальное состояние.
Заключение
Хочется добавить о роли интуиции и знания. Про роль знания особо говорить не станем – этому посвящена вся статья. Что касается интуиции, приведем выдержку из книги Виктора Николаевича «Подготовка бегуна на средние дистанции»:
«Принцип интуиции. Каждый спортсмен должен опираться в тренировке не только на правила, но и на интуицию, поскольку имеются индивидуальные особенности адаптационных реакций».
Принцип интуиции можно переформулировать иначе – «Природа «умнее» любого ученого». Поэтому можно планировать тренировочный процесс, но при его реализации спортсмен должен «прислушиваться» к своим ощущениям, сопоставлять их с ожиданиями своими и тренера. Разумеется, необходимо как можно чаще контролировать состояние готовности различных систем и органов. Эта информация, вместе со знаниями, является основой продуктивной интуиции, творческих озарений в построении тренировочного процесса. В связи с этим действительно можно принять утверждение «Знание слепо без интуиции», когда идет работа с конкретным спортсменом, когда приходится вводить коррекцию в тренировочный процесс.
Тяжёлый изнурительный бег вверх по горной тропе, использовавшийся Бьорном Дали и Вегардом Ульвангом, чем-то напоминает бег по холмам в Новозеландии учеников Лидьярда.
При подготовке статьи использованы разработки В. Н. Селуянова
Обсудить на форуме
комментарии к статье
Пока нет комментариев
Как мне заниматься? Что поднимать и сколько раз? Типы мышечных волокон и особенности их тренировки — Фитнес Клуб Эволюция Рязань
Как мне заниматься? Что поднимать и сколько раз? Типы мышечных волокон и особенности их тренировки
Частые споры о том, как правильно заниматься, порой вводят в заблуждение посетителей тренажерных залов. Кто-то говорит, что незачем брать тяжелые гантели, достаточно чувствовать рабочую мышцу. Другие утверждают, что невозможно накачать хорошие грудные, поднимая штангу в 40 кг, и сделать бедра красивыми, приседая с пустым грифом. Каждый стоит на своем, хотя этот вопрос давно изучен.
В композиции тела человека в разных пропорциях есть три типа мышечных волокон: быстрые (белые), медленные (красные) и промежуточные. Каждый из них имеет свои свойства, особенности тренировки и тип энергообеспечения.
Когда вы берете относительно небольшой вес (около 50% от максимума или меньше), в работу автоматически включаются медленные мышечные волокна. Эти ткани более прочны, эластичны и в меньшей степени подвержены накоплению молочной кислоты. Их необходимо тренировать несколько раз в неделю, а между подходами достаточно отдыхать 30-60 секунд.
При работе с большим, субмаксимальным весом основную работу начинают выполнять быстрые мышечные волокна. Они с помощью анаэробных процессов быстро и в большом количестве могут получать энергию из гликогена, креатинфосфата и АТФ. Силовую работу могут выполнять только они. Период полного восстановления быстрых мышечных волокон длится до двух недель, а между подходами можно отдыхать даже 5 минут.
Переходным звеном между быстрыми и медленными мышечными волокнами являются промежуточные. Их тренировать можно раз в неделю, а отдыхать между подходами до двух минут.
Выходит, все зависит от ваших целей и особенностей организма. На практике замечено, что увеличению в размерах намного лучше поддаются быстрые мышечные волокна, а выделение гормонов, расщепляющих жировые клетки и помогающих поддерживать кровеносные сосуды здоровыми, стимулируется лучше при тренировке медленных мышечных волокон.
Получается, если вы пришли в зал с целью набрать мышечную массу – вам подойдут сплит-программы (такой вид программ, где все туловище разделяется на крупные мышечные группы и каждая из них тренируется раз в одну – две недели). Отдыхать между подходами нужно будет подольше – до полного восстановления, а веса придется брать достаточно тяжелые. В подходе делайте по 5-10 повторений и достигайте мышечного отказа.
Если же ваша цель – похудение, оздоровление, повышение качества жизни, упругость мышц, но не увеличение в размерах, вам подойдут программы Full body. Это такие схемы тренировок, где на каждом занятии так или иначе работают все группы мышц. При этом стоит выполнять 12-20 повторений с умеренной нагрузкой, а период отдыха между подходами уменьшить до 60-30 секунд.
Не забывайте, что для достижения максимального результата одних тренировок мало. Питайтесь правильно, высыпайтесь, мыслите позитивно и научитесь получать удовольствие от того, чем занимаетесь.
Персональный тренер Александр Махонин
Типы мышечных волокон
Описаны различные типы мышечных волокон, а также гистологические и гистохимические методы их классификации. Дана характеристика различных типов мышечных волокон, описаны их функции, а также расположение в скелетной мышце.
Типы мышечных волокон
Классификации мышечных волокон
В настоящее время общепринято считать, что у человека скелетные мышцы состоят из волокон различных типов. Существуют различные классификации типов мышечных волокон. Различают волокна: красные и белые, медленные и быстрые, тонические и фазические. В середине ХХ века для разделения мышечных волокон на разные типы использовались гистологические методы (А.В. Самсонова с соавт., 2012). Из скелетных мышц посредством биопсии извлекался кусочек мышечной ткани, быстро замораживался и разрезался на тонкие слои. Затем производилось исследование мышечной ткани под микроскопом. Первоначально критерием разделения мышечных волокон на медленные и быстрые являлось количество и расположение митохондрий. Затем предпочтение стали отдавать такому показателю как толщина Z-дисков. Было найдено, что у медленных волокон Z-диски существенно толще, чем у быстрых. В качестве еще одного критерия разделения мышечных волокон на типы использовалась толщина М-диска. При продольных срезах расслабленной скелетной мышцы видно, что медленные мышечные волокна содержат пять М-линий, имеющих одинаковую плотность. Промежуточные мышечные волокна – три линии средней плотности, ясно видимые и две линии, имеющие небольшую плотность. В быстрых мышечных волокнах имеются три линии средней плотности и две внешние, едва различимые.
В настоящее время чаще всего используется классификация M.Brook, K.Kaiser (1970), которая основывается на гистохимических методах.
Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах «Гипертрофия скелетных мышц человека» и «Биомеханика мышц«
Известно, что миофибриллы состоят из саркомеров, а те, в свою очередь – из толстых и тонких филаментов. Основу толстых филаментов составляет белок миозин, а основу тонких – белок актин.
Гистохимические методы основаны на определении активности фермента АТФ-азы миозина. Этот фермент расположен на головках молекул миозина. Фермент АТФ-аза осуществляет высвобождение энергии, необходимой для осуществления сокращения мышечного волокна. Степень активности АТФ-азы варьирует в широких пределах. Установлено, что степень активности АТФ-азы миозина связана с типом миозина, содержащемся в мышечном волокне. В медленных мышечных волокнах активность АТФ-азы низкая, а в быстрых – высокая. Именно высокая активность АТФ-азы миозина способствует высокой скорости сокращения мышечных волокон.
На основе классификации по активности АТФ-азы миозина различают мышечные волокна типа I, типа IIA и типа IIB.
Характеристики мышечных волокон
Медленные и быстрые мышечные волокна различаются метаболизмом, что проявляется в активности ферментов и количестве митохондрий. Медленные мышечные волокна окружены большим числом крупных митохондрий с набором ферментов, катализирующих распад углеводов и жирных кислот. Поскольку этот процесс требует притока большого количества кислорода, вполне естественно, что сеть капилляров, окружающая медленные мышечные волокна более развита и снабжение кислородом, доставленным с током крови, в этих волокнах происходит более интенсивно. В этих волокнах крайне ограничен запас углеводов в виде гликогена и низка активность ферментов гликолиза (М.И. Калинский, В.А. Рогозкин, 1989).
Быстрые волокна типа IIA и IIB характеризуются высокой активностью АТФ-азы миозина, поэтому скорость их сокращения практически в два раза выше, чем у медленных. С высокой скоростью сокращения связан хорошо развитый саркоплазматический ретикулум, который характерен для быстрых мышечных волокон, так как он содержит ионы кальция, необходимые для сокращения мышечного волокна.
Волокна типа IIA имеют набор ферментов для полного окисления углеводов и жирных кислот, такой же, как и в медленных волокнах и к тому же они располагают ферментами гликолиза, то есть способностью расщеплять углеводы до молочной кислоты. Быстрые мышечные волокна типа IIB способны к коротким периодам сократительной активности. Они имеют набор ферментов гликолиза с высокой активностью и небольшое количество митохондрий с окислительными ферментами. Быстрые мышечные волокна типа IIA и IIB имеют большие запасы гликогена, который сразу используется в качестве источника энергии при сокращении скелетной мышцы (табл.1).
Таблица 1 Характеристики мышечных волокон различных типов
| Характеристика | I тип | IIА тип | IIВ тип |
| Название мышечных волокон | Красные, медленные, устойчивые к утомлению, окислительные | Промежуточные, быстрые, устойчивые к утомлению, окислительно-гликолитические | Белые, быстрые, быстроутомляемые, гликолитические, анаэробные |
| Размер мотонейрона | малый | Большой | Большой |
| Активность АТФ-азы миозина | низкая | Высокая | Высокая |
| Саркоплазматический ретикулум | Слабо развит | Среднее развитие | Хорошо развит |
| Плотность капилляров | Высокая | Высокая | Низкая |
| Количество миоглобина | Много | Средне | Мало |
| Количество митохондрий | Много | Средне | Мало |
| Размеры митохондрий | Очень большие | Средние | Небольшие |
| Активность ферментов митохондрий | Большая | Большая | Низкая |
| Сопротивление утомлению | Высокое | Среднее | Очень низкое |
| Запасы гликогена | Низкие | Большие | Большие |
| Гликолитическая способность | Низкая | Большая | Большая |
| Скорость сокращения | Низкая | Высокая | Высокая |
| Площадь поперечного сечения мышечного волокна | Небольшая | Большая | Большая |
| Максимальная сила | Небольшая | Большая | Очень большая |
Функции мышечных волокон
Основная функция волокон типа I – выполнение длительной работы низкой интенсивности. Они активны также при поддержании позы. Поэтому антигравитационные мышцы в основном состоят из медленных волокон типа I.
Основная функция мышечных волокон типа II – выполнение быстрых и сильных сокращений.
Расположение мышечных волокон различных типов в скелетных мышцах
Мышечные волокна объединены в пучки. Их покрывает перимизий. Пучок содержит мышечные волокна различных типов. В пучке мышечные волокна расположены в виде мозаики. Однако доказано, что внутри мышцы больше мышечных волокон типа I, а снаружи – мышечных волокон типа II.
Литература
- Калинский М.И., Рогозкин В.А. Биохимия мышечной деятельности.- Киев: Здоровья, 1989.- 144 с.
- Самсонова, А.В. Методы оценки композиции мышечных волокон в скелетных мышцах человека /А.В. Самсонова, И. Э. Барникова, М. А. Борисевич, А. В. Вахнин //Труды кафедры биомеханики НГУ им. П.Ф. Лесгафта. – Вып. 6.- СПб, 2012.- С. 18-27.
- Сонькин В.Д., Тамбовцева Р.В. Развитие мышечной энергетики и работоспособности в онтогенезе.
- Уилмор Дж. Х., Костилл Д. Л. Физиология спорта и двигательной активности. Киев: Олимпийская литература, 1997. 504 с.
С уважением, А.В.Самсонова
каких у вас больше? – блог FITBAR.RU
Соотношение быстрых и медленных волокон в организме спортсмена предопределяет его тренировочный потенциал в бодибилдинге и других видах спортивной активности. Специалисты считают, что людям, у которых преобладает доля медленных мышечных волокон, подходит спорт, основанный на аэробной нагрузке, например: бег и плавание на средние/длинные дистанции, лыжи, велоспорт. Атлеты, в мышцах которых больше быстрых волокон, могут добиться успеха в видах физической активности, предполагающей наличие взрывной силы, например : бодибилдинг, бег на короткие дистанции, бокс, пауэрлифтинг.
При этом известно, что людям с большинством медленных волокон в мышцах лучше не заниматься силовыми видами спорта — взрывная энергия может быть дана только спортсменам с преобладанием быстрых мышечных волокон. Но как узнать, какие из волокон превалируют в ваших мышцах ? Существует специальный тест, разработанный в 1994 году учеными из США, позволяющий это определить. Он основывается на задействовании максимального для спортсмена веса, который вы можете узнать прямо сейчас .
Как определить максимальный вес
Максимальным называют наиболее крупный вес, который спортсмен способен поднять единоразово. Чтобы определить соотношение быстрых и медленных мышечных волокон, достаточно знать показатель макс.веса для трицепса, грудных мышц, ног, и бицепса. Это можно сделать, выполнив жим лёжа и ногами, а также подъём штанги с упором на бицепс, записывая значение после выполнения каждого из упражнений отдельно:
1. Выполните разминку, разогревающую мышцы, в течении 10 — 15 минут,
2. Убедитесь, что рядом есть человек, способный подстраховать вас в работе с большим весом.
3. Выберите вес, с которым обычно способны выполнить от 2 до 4 повторений и попытайтесь его поднять.
4. Если вам удалось поднять вес хотя бы 1 раз, повысьте его на 5-10% . Теперь постепенно прибавляйте вес до тех пор, пока не найдёте тот, с которым не можете сделать ни одного повтора. Не забывайте отдыхать между подъёмами, минимум по 3 минуты.
5. Тот вес, который вы сумели поднять последним, и будет максимальным. Запишите его, и можете переходить к тесту на определение соотношения быстрых и медленных волокон в мышцах.
Тест на соотношение быстрых и медленных мышечных волокон
Прежде чем проходить тест, позволяющий определить как соотносятся быстрые и медленные мышечные волокна, передохните после теста на максимальный вес ровно 15 мин.
1. Возьмите вес, который соответствует массе в 80% от вашего максимального
2. Сделайте с этим весом максимально — возможное количество повторов, и запишите результат.
3. Для каждого из упражнений: жим лежа, жим ногами, поднятие штанги на бицепс выполните тест отдельно, записывая количество выполненных повторений.
4. Проанализируйте свои результаты для каждой группы мышц, чтобы выяснить соотношение между быстрыми и медленными мышечными волокнами:
— смогли выполнить от 10 до 12 повторений? Значит в этой группе мышц у вас преобладают медленные волокна.
— сумели сделать 9 повторов? Вы представитель типа людей, у которых медленных и быстрых волокон в мышцах поровну.
— выполнили от 7 до 8 повторений? Тогда вы относитесь к спортсменам с преобладанием быстрых мышечных волокон.
Пройдя этот простой тест, вы можете уделять больше внимания виду спорта, для которого имеете высокий потенциал, основываясь на преобладании типа волокон в ваших мышцах. При этом, сможете сэкономить своё время, не распыляясь на занятия, в которых будет сложно добиться успеха.
Не пропусти интересные новости и события в телеграм-канале: https://tlgg.ru/fitbarnews
Оцените статью
BBC Science & Nature — Человеческое тело и разум
Два волокна: в мышцах есть два разных волокнаМедленно сокращающиеся мышечные волокна: сокращаются медленно, но продолжаются в течение длительного времени
Быстро сокращающиеся мышечные волокна: сокращаются быстро, но быстро сокращаются усталость
Выносливость или скорость
Медленно сокращающиеся мышечные волокна хороши для тренировок на выносливость, таких как бег на длинные дистанции или езда на велосипеде. Они могут работать долго, не уставая. Быстро сокращающиеся мышцы хороши для быстрых движений, таких как прыжки, чтобы поймать мяч или бег на автобусе.Они быстро сокращаются, но быстро устают, так как потребляют много энергии.
Большинство ваших мышц состоит из смеси медленных и быстро сокращающихся мышечных волокон. Но камбаловидная мышца голени и мышцы спины, участвующие в поддержании осанки, содержат в основном медленно сокращающиеся мышечные волокна. А мышцы, которые двигают глазами, состоят из быстро сокращающихся мышечных волокон.
Темно-белое мясо
У цыплят также есть быстро и медленно сокращающиеся мышцы. Темное мясо, как и куриные окорочка, в основном состоит из медленно сокращающихся волокон.Белое мясо, как и куриные крылышки и грудка, в основном состоит из быстро сокращающихся мышечных волокон. Курицы используют свои ноги для ходьбы и стояния, что они и делают большую часть времени. Это не требует много энергии. Они используют свои крылья для коротких взлетов. Это требует много энергии, и задействованные мышцы очень быстро устают.
Медленно сокращающиеся и быстро сокращающиеся мышечные волокна вырабатывают энергию по-разному.
Мышцы, содержащие много медленных волокон, имеют красный цвет, потому что они содержат много кровеносных сосудов.Медленно сокращающиеся мышечные волокна зависят от обильного поступления насыщенной кислородом крови, поскольку они используют кислород для выработки энергии для сокращения мышц.
Быстро сокращающиеся мышечные волокна не используют кислород для производства энергии, поэтому им не нужно такое обильное кровоснабжение. Вот почему быстро сокращающиеся мышцы имеют более светлый цвет, чем мышцы, содержащие много медленных мышечных волокон.
Быстро сокращающиеся мышечные волокна могут очень быстро производить небольшое количество энергии, тогда как медленно сокращающиеся мышцы могут производить большое количество энергии медленно.
Вернуться к началу
Быстро и медленно сокращающиеся единицы в мышцах человека
J Neurol Neurosurg Psychiatry. 1971 Apr; 34 (2): 113–120.
Исследовательские лаборатории мышечной дистрофии, Общая больница Ньюкасла, Ньюкасл-апон-Тайн
Эта статья цитируется в других статьях в PMC.Abstract
Было проведено исследование изометрических сокращений одиночных двигательных единиц в мышце большого разгибателя большого пальца стопы (EHB) у человека. Время сокращения сокращений варьировалось от 35 до 98 мсек, и объединенные результаты указывали на присутствие по крайней мере двух типов единиц.Зарегистрированные значения напряжения подергивания также значительно варьировались (от 2 до 14 г), но не были связаны со скоростью подергивания. Напряжение сокращений, развиваемое всей мышцей EHB, зависело от исходной длины мышцы и возраста испытуемого. По оценкам, мышца EHB содержит примерно 56 двигательных единиц.
Полный текст
Полный текст доступен в виде отсканированной копии оригинальной печатной версии. Получите копию для печати (файл PDF) полной статьи (952K) или щелкните изображение страницы ниже, чтобы просмотреть страницу за страницей.Ссылки на PubMed также доступны для Избранных ссылок .
Избранные ссылки
Эти ссылки находятся в PubMed. Это может быть не полный список ссылок из этой статьи.
- ANDERSEN P, SEARS TA. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ИННЕРВАЦИЯ БЫСТРЫХ И МЕДЛЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ МЕЖКОСТНЫХ МЫШЦ КОШКИ. J Physiol. 1964 Сен; 173: 114–129. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
- Buchthal F, Shmalbruch H.Спектр времени сокращения различных пучков волокон в двуглавой и трехглавой мышцах плеча человека. Природа. 1969 5 апреля; 222 (5188): 89–89. [PubMed] [Google Scholar]
- БРАУН М.К., МЭТЬЮС ПБ. Влияние на мышечное сокращение ответной реакции двигательных нервных волокон. J Physiol. 1960, февраль; 150: 332–346. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
- BULLER AJ, DORNHORST AC, EDWARDS R, KERR D, WHELAN RF. Быстрые и медленные мышцы у млекопитающих. Природа. 1959 30 мая; 183 (4674): 1516–1517.[PubMed] [Google Scholar]
- BULLER AJ, ECCLES JC, ECCLES RM. Разграничение быстрых и медленных мышц задней конечности кошки. J Physiol. 1960, февраль; 150: 399–416. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
- Burke RE. Типы двигательных единиц трехглавой мышцы бедра кошки. J Physiol. 1967, ноябрь; 193 (1): 141–160. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
- Desmedt JE, Hainaut K. Кинетика активации миофиламентов при потенцированном сокращении: ступенчатый феномен в скелетных мышцах человека.Природа. 1968, 10 февраля; 217 (5128): 529–532. [PubMed] [Google Scholar]
- MAGLADERY JW, McDOUGAL DB., Jr. Электрофизиологические исследования нервной и рефлекторной активности у нормального человека. I. Выявление определенных рефлексов на электромиограмме и скорости проводимости периферических нервных волокон. Bull Johns Hopkins Hosp. 1950 Май; 86 (5): 265–290. [PubMed] [Google Scholar]
- Marsden CD, Meadows JC. Влияние адреналина на сокращение мышц человека. J Physiol. 1970 апр; 207 (2): 429–448.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
- McComas AJ, Fawcett PR, Campbell MJ, Sica RE. Электрофизиологическая оценка количества двигательных единиц в мышце человека. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 1971, апрель; 34 (2): 121–131. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
- McComas AJ, Thomas HC. Быстрые и медленные подергивания мускулов у мужчин. J Neurol Sci. 1968 сентябрь-октябрь; 7 (2): 301–307. [PubMed] [Google Scholar]
- MCPHEDRAN AM, WUERKER RB, HENNEMAN E. СВОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ ОДНОРОДНОЙ КРАСНОЙ МЫШЦЫ (SOLEUS) КОШКИ.J Neurophysiol. 1965, январь, 28: 71–84. [PubMed] [Google Scholar]
- STEIN JM, PADYKULA HA. Гистохимическая классификация отдельных волокон скелетных мышц крысы. Am J Anat. Март 1962 г., 110: 103–123. [PubMed] [Google Scholar]
- MCPHEDRAN AM, WUERKER RB, HENNEMAN E. СВОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ ГЕТЕРОГЕННОЙ БЛЕДНОЙ МЫШЦЫ (M. GASTROCNEMIUS) КОШКИ. J Neurophysiol. 1965, январь; 28: 85–99. [PubMed] [Google Scholar]
Статьи из журнала неврологии, нейрохирургии и психиатрии любезно предоставлены издательской группой BMJ Publishing Group
Быстрые и медленные мышечные волокна
Ты лучше спринтер или бегун на длинные дистанции? Сможете ли вы хорошо справиться с обоими? Многие люди считают, что наличие более быстрых или медленно сокращающихся мышечных волокон может определять, в чем спортсмены преуспевают и как они реагируют на тренировки.
Очень хорошо, 2017Типы мышечных волокон
Скелетная мышца состоит из пучков отдельных мышечных волокон, называемых миоцитами. Каждый миоцит содержит множество миофибрилл, которые представляют собой нити белков (актина и миозина), которые могут цепляться друг за друга и тянуть. Это укорачивает мышцу и вызывает сокращение мышц.
Принято считать, что типы мышечных волокон можно разделить на два основных типа: медленно сокращающиеся (тип I) мышечные волокна и быстро сокращающиеся (тип II) мышечные волокна.Быстро сокращающиеся волокна можно разделить на волокна типа IIa и типа IIb.
Эти различия, по-видимому, влияют на то, как мышцы реагируют на тренировки и физическую активность, и каждый тип волокон уникален по своей способности сокращаться определенным образом. Мышцы человека содержат генетически детерминированную смесь медленных и быстрых волокон.
В среднем у людей около 50% медленных и 50% быстро сокращающихся волокон в большинстве мышц, используемых для движения.
Медленно сокращающиеся мышечные волокна (тип I)
Медленно сокращающиеся мышечные волокна более эффективно используют кислород для выработки большего количества аденозинтрифосфата (АТФ) для непрерывных, продолжительных сокращений мышц в течение длительного времени.Они активизируются медленнее, чем быстро сокращающиеся волокна, и могут работать долгое время, прежде чем утомятся.
Из-за этого медленно сокращающиеся волокна отлично помогают спортсменам бегать марафоны и бегать на велосипеде часами.
Быстро сокращающиеся мышечные волокна (тип II)
Поскольку быстро сокращающиеся волокна используют анаэробный метаболизм для создания топлива, они лучше генерируют короткие всплески силы или скорости, чем медленные мышцы. Однако они быстрее устают. Быстро сокращающиеся волокна обычно производят такое же количество силы на сокращение, что и медленные мышцы, но они получили свое название, потому что они могут работать быстрее.
Наличие большего количества быстро сокращающихся волокон может быть преимуществом для спринтеров, поскольку они позволяют быстро генерировать большую силу.
Быстро сокращающиеся мышечные волокна (тип IIa)
Эти быстро сокращающиеся мышечные волокна также известны как промежуточные быстро сокращающиеся волокна. Они могут почти в равной степени использовать как аэробный, так и анаэробный метаболизм для выработки энергии. Таким образом, они представляют собой комбинацию мышечных волокон типа I и типа II.
Быстро сокращающиеся мышечные волокна (тип IIb)
Эти быстро сокращающиеся волокна используют анаэробный метаболизм для выработки энергии и являются «классическими» быстро сокращающимися мышечными волокнами, которые отлично справляются с быстрыми и мощными скачками скорости.Это мышечное волокно имеет самую высокую скорость сокращения (быстрое возбуждение) из всех типов мышечных волокон, но оно также имеет более высокую скорость утомления и не может длиться так долго, прежде чем ему понадобится отдых.
Влияет ли тип мышечных волокон на спортивные результаты?
Тип ваших мышечных волокон может влиять на то, в каких видах спорта вы от природы хороши, быстрые вы или сильные. Олимпийские спортсмены склонны заниматься спортом, который соответствует их генетическому составу. Олимпийские спринтеры обладают около 80% быстро сокращающихся волокон, в то время как у тех, кто преуспевает в марафоне, как правило, 80% волокон медленно сокращаются.
Тип волокна — часть успеха великого спортсмена, но сам по себе он плохо предсказывает результативность. Есть много других факторов, которые влияют на атлетизм, в том числе психологическая подготовленность, правильное питание и гидратация, достаточный отдых, а также наличие соответствующего оборудования и физической формы.
Может ли тренировка изменить тип мышечного волокна?
Есть некоторые свидетельства того, что скелетные мышцы человека могут переключать типы волокон с «быстрых» на «медленные» из-за тренировок.Это не совсем понятно, и исследования все еще изучают этот вопрос.
Имейте в виду, что генетические различия могут быть значительными на элитных уровнях спортивных соревнований. Но следование научным принципам кондиционирования может значительно улучшить личные показатели типичного спортсмена. При постоянных тренировках на выносливость мышечные волокна могут больше развиваться и улучшать свою способность справляться со стрессом от упражнений и адаптироваться к нему.
Как шимпанзе превосходят мышцы людей | Наука
Новое исследование показывает, что у шимпанзе больше быстро сокращающихся мышечных волокон, чем у человека.
USO / iStockphotoАвтор: Майкл Прайс,
Вопреки популярным преданиям, согласно которым шимпанзе обладают «суперсилой», исследования обнаружили лишь незначительные отличия от людей. Но наши ближайшие родственники немного сильнее по нескольким параметрам, и теперь исследование, сравнивающее мышечные волокна разных приматов, показывает возможное объяснение: люди, возможно, променяли силу на выносливость, что позволило нам путешествовать дальше в поисках еды.
Чтобы определить, почему шимпанзе сильнее людей — по крайней мере, в пересчете на фунт — Мэтью О’Нил, исследователь анатомии и эволюции из Медицинского колледжа Университета Аризоны в Фениксе, и его коллеги сделали биопсию мышц бедра и голени. трех шимпанзе, размещенных в Государственном университете Нью-Йорка в Стоуни-Брук. Они разрезали образцы на отдельные волокна и стимулировали их выяснить, сколько силы они могут генерировать. Сравнивая свои измерения с известными данными, полученными от людей, команда обнаружила, что на уровне отдельных волокон производительность мышц была примерно такой же.
Учитывая, что разные волокна в мышцах могут иметь значение, исследователи провели более тщательный анализ образцов тканей мышц таза и задних конечностей трех трупов шимпанзе из различных зоопарков и исследовательских институтов США. Предыдущие исследования на млекопитающих показали, что мышечный состав между мышцами туловища, передних и задних конечностей в основном одинаков, говорит О’Нил, поэтому он уверен, что образцы репрезентативны для большей части мускулатуры шимпанзе.Команда использовала метод, называемый гель-электрофорезом, чтобы разбить мышцы на отдельные мышечные волокна, и сравнила это разбиение с данными о мышечных волокнах человека.
Мышечные волокна в основном бывают двух видов: тяжелая цепь миозина (MHC) I, которые являются медленно сокращающимися волокнами, и MHC II, или быстро сокращающиеся волокна. Последние сокращаются быстрее и генерируют больше силы в быстрых толчках, но утомляются быстрее, чем медленно сокращающиеся волокна. Исследователи обнаружили, что в то время как человеческие мышцы содержат в среднем около 70% медленно сокращающихся волокон и 30% быстро сокращающихся волокон, мышцы шимпанзе составляют около 33% медленно сокращающихся волокон и 66% быстро сокращающихся волокон.
Команда прогнала свои данные с помощью компьютерной программы, которая построила виртуальные мышцы, соответствующие составу волокон человека и шимпанзе, а затем смоделировала, сколько энергии каждая мышца теоретически может генерировать за один импульс. Они узнали, что мышца шимпанзе была примерно в 1,35 раза сильнее, чем у человека, сообщается сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences .
Когда исследователи затем посмотрели на распад мышечных волокон у млекопитающих, таких как мыши, морские свинки, кошки, собаки, лошади, лемуры и макаки, они обнаружили, что только у двух животных обычно было больше медленно сокращающихся волокон: у маленького летаргического примата. называли медленными лори и людьми.
О’Нил говорит, что хотя быстро сокращающиеся волокна могут дать шимпанзе и другим млекопитающим преимущество при выполнении высокоинтенсивных силовых задач, таких как подъем тяжелых камней или лазание по дереву, медленно сокращающиеся волокна людей лучше подходят для задач на выносливость, таких как бег на длинные дистанции. Исследователи предполагают, что в мышцах ранних гомининов постепенно стали преобладать медленно сокращающиеся волокна, поскольку они отказались от древесной жизни и приспособились к путешествию на большие расстояния для охоты и добычи корма. Еще одно преимущество медленных волокон заключается в том, что они потребляют меньше метаболической энергии, добавляет он, потенциально освобождая организм, чтобы тратить больше ресурсов на другие виды адаптации, такие как больший мозг.
Энн Берроуз, биологический антрополог из Университета Дюкен в Питтсбурге, штат Пенсильвания, чьи исследования сосредоточены на биомеханике приматов, но не участвовали в работе, говорит, что исследование хорошо спланировано и убедительно. «Вместо того, чтобы думать о результатах как о большей силе у шимпанзе, мы могли бы вместо этого рассмотреть… что большее количество медленно сокращающихся волокон у людей означает для нашего уникального метода передвижения, двуногости», — говорит Берроуз. «Я думаю, что это более важная история.«
Берроуз действительно сомневается в эволюционных аргументах авторов. «Прежде чем полностью согласиться с этой интерпретацией, мне бы хотелось увидеть данные о мускулатуре верхних конечностей у шимпанзе и людей, а также данные о горилл и орангутангов», — говорит она.
Адриенн Зилман, антрополог из Калифорнийского университета в Санта-Крус, еще более скептически относится к эволюционным последствиям исследования. По ее словам, о мускулатуре ранних гомининов известно недостаточно, чтобы строить предположения об их распределении мышечных волокон, поэтому увязать медленно сокращающиеся волокна с эволюцией человека — непростая задача.«Обнаружение мышечных волокон — интересный факт, но история, которую они выдвигают на основе этого, не основана на их данных».
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
|
Fast-Twitch Vs. Типы медленно сокращающихся мышечных волокон + советы по тренировкам
Хотите повысить выносливость? А что насчет власти? Нужно ли разбивать мечты о том, чтобы стать звездным бомбардиром или марафонцем, если соотношение сокращений не идеальное? Не обязательно.Типы мышечных волокон, задействованные в различных программах тренировок, могут влиять на спортивные результаты.
В этой статье мы подробно исследуем два типа мышечных волокон и обсудим, как тренировать каждый тип в соответствии с спортивными целями.
Что такое мышечные волокна?
Скелетные мышцы состоят из отдельных мышечных волокон . И, как и сами мышцы, не все мышечные волокна одинаковы. Существует два типа волокон скелетных мышц, быстро сокращающиеся и медленно сокращающиеся, и каждый из них выполняет разные функции, которые важно понимать, когда дело доходит до программирования движений и упражнений.
Медленно сокращающиеся мышечные волокна устойчивы к усталости и ориентированы на постоянные, более мелкие движения и контроль осанки. Они содержат больше митохондрий и миоглобина и обладают аэробной природой по сравнению с быстро сокращающимися волокнами. Медленно сокращающиеся волокна также иногда называют типом I или красными волокнами из-за их кровоснабжения. Быстро сокращающиеся мышечные волокна обеспечивают большую и мощную силу, но на меньшую продолжительность и быстро утомляются. Они более анаэробны с меньшим кровоснабжением, поэтому их иногда называют белыми волокнами или типом II.Скелетные мышцы содержат оба типа волокон, но их соотношение может различаться в зависимости от множества факторов, включая функцию мышц, возраст и тренировку.
Скелетные мышцы содержат волокна обоих типов, но их соотношение может различаться в зависимости от множества факторов, включая функцию мышц, возраст и тренировку.
Типы мышечных волокон с медленным сокращением и с быстрым сокращением
Два типа волокон скелетных мышц: медленных (тип I) и быстро сокращающихся (тип II).Медленно сокращающиеся мышечные волокна поддерживают упражнения на выносливость на длинные дистанции, такие как марафонский бег, в то время как быстро сокращающиеся мышечные волокна поддерживают быстрые и мощные движения, такие как спринт или поднятие тяжестей.
Сравнительная таблица типов мышечных волокон
Характеристика | Медленно-сокращающийся тип I | Быстрое переключение типа IIA | Fast-Twitch, тип IIX или IIB |
Мероприятия | Марафоны, бег на длинные дистанции, плавание, велоспорт, силовая ходьба, тренировка на выносливость | Пауэрлифтинг, спринт, прыжки, силовые и ловкие тренировки | Пауэрлифтинг, спринт, прыжки, силовые и ловкие тренировки |
Размер мышечного волокна | Малый | Большой | Большой |
Производство сил | Низкая | Высокая | Очень высокий |
Устойчивость к усталости | Медленная | Быстрый | Очень быстро |
Скорость сокращения | Медленная | Быстрый | Очень быстро |
Митохондрии | Высокая | Средний | Низкая |
Капилляры | Высокая | Средний | Низкая |
| Миоглобин | Высокая | Средний | Низкий |
Уровень АТФазы | Низкая | Средний | Высокая |
Окислительная способность | Высокая | Средний | Низкая |
Медленно сокращающиеся мышечные волокна имеют высокие концентрации митохондрий и миоглобина.Хотя они меньше, чем быстросокращающиеся волокна, они окружены большим количеством капилляров (1,2). Эта комбинация поддерживает аэробный метаболизм и устойчивость к усталости , что особенно важно при длительных субмаксимальных (аэробных) нагрузках.
Волокна типа I создают меньшее усилие и на медленнее создают максимальное напряжение (более низкая активность миозиновой АТФазы) по сравнению с волокнами типа II. Но они способны поддерживать более длительные сокращения , что имеет ключевое значение для стабилизации и контроля осанки (1,2).
Помните:
- Мелкие мышечные волокна
- Низкое, медленное усилие
- Утомляемость медленнее, чем у быстросокращающихся, тип II
- Долгосрочные схватки
- Поддерживает сопротивление усталости для аэробных нагрузок, стабилизации и контроля осанки
Fast-Twitch, тип II
Быстро сокращающиеся мышечные волокна типа II подразделяются на тип IIx и тип IIa.
Обычно они имеют более низкие концентрации митохондрий, миоглобина и капилляров по сравнению с нашими медленно сокращающимися волокнами, что означает, что они на быстрее утомляются (1,2).
Эти волокна большего размера также создают большую и более быструю силу , что является важным соображением для силовых активностей (1,2).
Тип IIX (также известный как Тип IIB ) волокна производят наибольшую силу , но невероятно неэффективны из-за их высокой активности миозиновой АТФазы, низкой окислительной способности и сильной зависимости от анаэробного метаболизма (1,2 ).
Волокна типа IIA , также известные как промежуточные мышечные волокна, представляют собой смесь типа I и типа IIx со сравнимым натяжением. могут использовать как аэробную, так и анаэробную энергетические системы. эти волокна обладают более высокой окислительной способностью и утомляются медленнее, чем тип IIx (1,2).
Помните:
- Крупные мышечные волокна
- Большая и быстрая сила
- Усталость быстрее, чем у медленных I
- Два типа: Тип II x и Тип II a
- Тип IIx обеспечивает наибольшую силу, но неэффективен (очень быстро устает)
- Тип IIa представляет собой смесь мышечных волокон типа I и типа IIx (утомляемость медленнее, чем у типа IIx)
- Краткосрочные контракты
- Поддерживает силовую деятельность
Какой у вас тип мышечных волокон?
Итак, теперь, когда мы рассмотрели различные типы, вам интересно, что вы за тип? Какие мышцы есть у ваших рук, бицепсов, ног, груди и рук?
Вы и ваши мышцы не состоят из одного типа мышечных волокон. Все ваши мышцы представляют собой смесь быстро сокращающихся и медленно сокращающихся мышечных волокон (1).
Будет ли у вас больше типа I или типа II, зависит от вашего уровня активности и возраста .
Уровень активности
Люди, не занимающиеся спортом, имеют баланс типов волокон примерно 50/50.
Когда вы начнете смотреть на высококвалифицированных, успешных спортсменов, могут начаться некоторые различия.
Силовые атлеты имеют более высокое соотношение быстро сокращающихся волокон (например, у спринтеров 70-75% типа II), тогда как у спортсменов на выносливость больше медленных волокон (например, у марафонцев / бегунов на длинные дистанции 70-80% типа I) (2).
Конечно, тип мышечных волокон — не единственный фактор успеха спортсмена! Есть много других переменных, которые переводят спортсмена от хорошего к классному .
Возраст
Возраст также является фактором для наших мышечных волокон.
Старение вызывает потерю на безжировой мышечной массы , с уменьшением на наших быстро сокращающихся волокон , особенно типа IIx, но также наблюдается увеличение на наших медленных волокон (2-4).
Напомним, что быстросокращающиеся волокна больше по размеру, чем медленно сокращающиеся, и являются метаболически эффективными волокнами. Таким образом, потеря сухой мышечной массы может способствовать возрастным метаболическим дисфункциям , изменениям состава тела , даже увеличению риска падений (2-5).
Тренировка сопротивления может бороться с этим упадком .
Тренировка мышечных волокон типа I и типа II
Типы волокон можно изменять с помощью упражнений.
Мышечные волокна типа I можно развить с помощью тренировок на выносливость , таких как низкое сопротивление, частое повторение или длительная, низкая интенсивность. (Как видно из этапов 1 и 2 OPT ™)
Мышечные волокна типа II можно развить с помощью силовых тренировок .
Тренировка с отягощениями увеличивает размер мышечных волокон как I, так и II типа. Более сильный рост (т.е. гипертрофия) происходит в волокнах типа II и увеличивает количество актиновых и миозиновых нитей. Это приводит к повышенной способности генерировать силу (2).
Быстросокращающиеся волокна также могут задействовать медленно сокращающиеся волокна. : тренировки на выносливость с высокоинтенсивными интервалами могут быть эффективными для улучшения аэробной силы (2,6).
Сужение во время тренировочных программ (уменьшение объема и интенсивности), также может улучшить силу и мощность волокон типа IIA без снижения производительности типа I. (9).
В одном исследовании изучались изменения мышечных волокон при подготовке бегунов-любителей к марафону. После 13 недель увеличения пробега и трехнедельного цикла снижения не только улучшились функции волокон типа I и типа IIa, но и во время цикла уменьшения длины волокна типа IIa продолжили значительно улучшаться (9).
Если вы заинтересованы в обучении спортсменов, в том, чтобы стать тренером по силовой и физической подготовке или получить подготовку в качестве специалиста по повышению производительности, свяжитесь с нами!
3 спортивных блога, которые стоит посетить
Список литературыClark M, Lucett S, McGill E, Montel I и Sutton B (редакторы).(2018). NASM Essentials of Personal Fitness Training (6 th ed). Берлингтон, Массачусетс: Jones & Bartlett Publishing.
- Пауэрс С.К. и Хоули Е.Т. (2012). Физиология упражнений: теория и применение к фитнесу и производительности, (8 th Edition). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Макгроу Хилл.
- Akasaki Y, Ouchi N, Izumiya Y, Bernardo B., LeBrasseur N, and Walsh K. (2013). Гликолитическое восстановление быстро сокращающихся мышечных волокон противодействует неблагоприятным возрастным изменениям в составе тела и обмене веществ.Ячейка старения 13: 80-91. DOI: 10.1111 / acel.12153
- Наричи М.В., Маффулли Н. (2010). Саркопения: характеристики, механизмы и функциональное значение. Британский медицинский бюллетень 95: 139-159. DOI: 10.1093 / bmb / ldq008
- Stuart CA, McCurry MP, Marino A, South MA, Howell MEA, Layne AS, Ramsey MW и Stone MH. (2013) Доля медленно сокращающихся волокон в скелетных мышцах коррелирует с реакцией на инсулин. Журнал клинической эндокринологии и метаболизма 98: 5, 2027-2036. DOI: http: // dx.doi.org/10.1210/jc.2012-3876
- Vanhatalo A, Poole DC, DiMenna FJ, Bailey SJ и Jones AM. (2011). Рекрутмент мышечных волокон и медленный компонент поглощения O2: постоянная скорость работы или спринтерские упражнения. Американский журнал физиологии — регуляторная, интегративная и сравнительная физиология. 300 : 3, 700-707. DOI: 10.1152 / ajpregu.00761.2010
- McGill E, Montel I. (Редакторы). (2019). Основы спортивной подготовки NASM (2-е изд.). Берлингтон, Массачусетс: Jones & Bartlett Publishing.
- Barh R (редактор). (2012). Руководство МОК по спортивным травмам. Чичестер, Западный Сассекс: Wiley-Blackwell / Jophn Wiley & Sons Ltd.
- Trappe S, Harber M, Creer A, Gallagher P, Slivka D, Minchev K и Whitsett D. (2006). Адаптация отдельных мышечных волокон при марафонских тренировках. Журнал прикладной физиологии, 101: 3, 721-727. DOI: 10.1152 / japplphysiol.01595.2005
рев. 7 / 18-1 / 15
Классификация типов волокон скелетных мышц человека | Физиотерапия
Скелетные мышцы человека состоят из разнородного набора типов мышечных волокон. 1–3 Этот диапазон типов мышечных волокон обеспечивает широкий спектр возможностей, которые демонстрируют мышцы человека. Кроме того, мышечные волокна могут адаптироваться к изменяющимся требованиям, изменяя размер или состав волокон. Эта пластичность служит физиологической основой для многочисленных физиотерапевтических вмешательств, направленных на повышение развития силы или выносливости пациента. Изменения в составе волокон также могут быть частично ответственны за некоторые нарушения и инвалидность, наблюдаемые у пациентов, потерявших физическую форму из-за длительного бездействия, иммобилизации конечностей или денервации мышц. 2 За последние несколько десятилетий количество доступных методов классификации мышечных волокон увеличилось, что привело к появлению нескольких систем классификации. Цель этого обновления — предоставить базовые знания, необходимые для чтения и интерпретации исследований скелетных мышц человека.
Типы мышечных волокон можно описать с помощью гистохимических, биохимических, морфологических или физиологических характеристик; однако классификации мышечных волокон по разным методикам не всегда совпадают. 1 Следовательно, мышечные волокна, которые могут быть сгруппированы с помощью одного метода классификации, могут быть отнесены к разным категориям с использованием другого метода классификации. Для понимания методов классификации мышечных волокон необходимо базовое понимание структуры и физиологии мышц.
073″> Набор мышечных волокон
Первоначально целые мышцы классифицировались как быстрые или медленные в зависимости от скорости сокращения. 3 Это разделение также соответствовало морфологическим различиям: быстрые мышцы выглядели белыми у некоторых видов, особенно птиц, а медленные — красными. Покраснение является результатом большого количества миоглобина и высокого содержания капилляров. 3 Повышенное содержание миоглобина и капилляров в красных мышцах способствует большей окислительной способности красных мышц по сравнению с белыми мышцами. Гистологический анализ показывает, что существует корреляция между активностью миозин-АТФазы и скоростью укорачивания мышц. 6 Этот гистохимический анализ привел к первоначальному разделению мышечных волокон на тип I (медленный) и тип II (быстрый). В настоящее время типирование мышечных волокон осуществляется тремя различными методами: гистохимическим окрашиванием на миозин-АТФазу, идентификацией изоформ тяжелой цепи миозина и биохимической идентификацией метаболических ферментов.
Окрашивание миозиновой АТФазой
У человека скорость гидролиза миозин-АТФазой быстрых волокон в 2–3 раза выше, чем у медленных. 7 Однако гистохимическое окрашивание миозин-АТФазы, которое широко используется для классификации мышечных волокон, не позволяет оценить скорость гидролиза миозин-АТФазы. 1 Волокна разделяются исключительно на основе интенсивности окрашивания из-за различий в чувствительности pH, а не из-за относительной скорости гидролиза АТФаз. 1 Достижения в технике гистохимического окрашивания, используемой для оценки миозин-АТФазы, привели к 7 признанным типам мышечных волокон человека (рис. 2). 1 Первоначально волокна определялись как типы I, IIA или IIB. 1,5 Совсем недавно были идентифицированы типы IC, IIC, IIAC и IIAB, которые обладают промежуточными характеристиками окрашивания миозиновой АТФазой. Самое медленное волокно, тип IC, имеет характеристики окрашивания, больше похожие на волокна типа I, тогда как самое быстрое волокно, тип IIAC, окрашивает больше, чем тип IIA. Волокна типа IIAB имеют промежуточные характеристики окрашивания между волокнами типа IIA и IIB. Поскольку эти очертания основаны на качественном анализе окрашенных волокон, остается вероятность того, что в будущем будет выявлено больше типов волокон.Таким образом, 7 типов мышечных волокон человека, идентифицированные гистохимическим окрашиванием миозин-АТФазы (от самого медленного до самого быстрого): типы I, IC, IIC, IIAC, IIA, IIAB и IIB (рис. 2). 1,3,5 Эти подразделения основаны на интенсивности окрашивания при разных уровнях pH, и поэтому любое данное волокно может быть сгруппировано по-разному разными исследователями. Кроме того, не во всех исследованиях используются все 7 типов волокон. Некоторые исследователи относят все мышечные волокна к исходным 3 типам волокон.
Рисунок 2
Сравнение 3 различных классификаций типов волокон скелетных мышц: гистохимическое окрашивание на миозин-аденозинтрифосфатазу (mATPase), идентификация тяжелых цепей миозина и биохимическая идентификация метаболических ферментов.Примечание: у людей MHCIIb теперь более точно обозначается как MHCIIx / d. Знаки вопроса указывают на плохую корреляцию между схемами классификации биохимических и тяжелых цепей миозина или мАТФазных волокон.
Рисунок 2
Сравнение трех различных классификаций типов волокон скелетных мышц: гистохимическое окрашивание на миозин-аденозинтрифосфатазу (mATPase), идентификация тяжелых цепей миозина и биохимическая идентификация метаболических ферментов. Примечание: у людей MHCIIb теперь более точно обозначается как MHCIIx / d.Знаки вопроса указывают на плохую корреляцию между схемами классификации биохимических и тяжелых цепей миозина или мАТФазных волокон.
Идентификация тяжелой цепи миозина
Идентификация различных изоформ тяжелой цепи миозина также позволяет классифицировать волокна по типу (Рис. 2). 1 Различные волокна на основе миозин-АТФазы соответствуют различным изоформам тяжелой цепи миозина. 1,8 Это неудивительно, потому что тяжелые цепи миозина содержат сайт, который служит АТФазой.Тот факт, что каждое мышечное волокно может содержать более одной изоформы тяжелой цепи миозина, объясняет существование типов волокон миозин-АТФазы, отличных от чистых волокон типа I, типа IIA и типа IIB. Хотя геном человека содержит по крайней мере 10 генов тяжелых цепей миозина, только 3 из них экспрессируются в мышцах конечностей взрослого человека. 1 Изоформы тяжелой цепи миозина могут быть идентифицированы с помощью иммуногистохимического анализа с использованием антител к антимиозину или с помощью электрофоретического разделения додецилсульфат натрия и полиакриламидного геля (SDS-PAGE). 5
Три изоформы миозина, которые были первоначально идентифицированы, были MHCI, MHCIIa и MHCIIb, и они соответствовали изоформам, идентифицированным при окрашивании миозин-АТФазой как типы I, IIA и IIB, соответственно. 1,3,5 Смешанные волокна человека почти всегда содержат изоформы тяжелой цепи миозина, которые являются «соседями» (т.е. MHCI и MHCIIa или MHCIIa и MHCIIb). 2 Следовательно, волокна гистохимической миозин-АТФазы типа IC, IIC и IIAC коэкспрессируют гены MHCI и MHCIIa в разной степени, тогда как волокна типа IIAB коэкспрессируют гены MHCIIa и MHCIIb. 1 Из-за своей количественной природы идентификация изоформ тяжелой цепи миозина с помощью электрофоретического разделения отдельных волокон (метод SDS-PAGE), вероятно, представляет собой лучший метод типирования мышечных волокон. Электрофоретическое разделение позволяет определять относительные концентрации различных изоформ тяжелой цепи миозина в смешанном волокне. 5,8
Один момент, касающийся изоформ тяжелой цепи миозина человека и идентификации типа волокна, может сбить с толку кого-то, кто пытается читать исследовательскую литературу в этой области.У мелких млекопитающих присутствует четвертая изоформа тяжелой цепи миозина, MHCIIx или MHCIId, которая имеет промежуточную скорость сокращения между изоформой MHCIIa и MHCIIb. 9 Основываясь на нескольких типах доказательств, вплоть до уровня анализа ДНК, то, что было первоначально идентифицировано у людей как MHCIIb, фактически гомологично MHCIIx / d мелких млекопитающих. 2,5,9 В результате то, что у людей называется MHCIIb, на самом деле является MHCIIx / d, и люди не экспрессируют самую быструю изоформу тяжелой цепи миозина (MHCIIb). 5 Поскольку номенклатура типов волокон гистохимической миозин-АТФазы была разработана с использованием мышц человека, волокна типа IIB, которые, как мы теперь знаем, соответствуют изоформе тяжелой цепи миозина MHCIIx / d, вряд ли будут переименованы в тип IIX. 1 Следовательно, в зависимости от автора, человеческие волокна типа IIB на основе гистохимической миозин-АТФазы могут быть связаны либо с изоформами MHCIIb, либо с MHCIIx / d. Важно помнить, что в мышцах конечностей человека присутствуют только 3 изоформы тяжелой цепи миозина (от самой медленной до самой быстрой): MHCI, MHCIIa и MHCIIx / d (ранее ошибочно определялись как MHCIIb). 1 Люди не экспрессируют самую быструю изоформу тяжелой цепи миозина, MHCIIb. 9 В оставшейся части статьи мы будем ассоциировать MHCIIx / d у людей с гистохимическим волокном типа IIB на основе миозин-АТФазы.
Биохимический
Третья схема классификации, которая часто используется для классификации мышечных волокон, объединяет информацию о гистохимии миозин-АТФазы мышечных волокон и качественной гистохимии определенных ферментов, которые отражают энергетический метаболизм волокна (рис.2). 2 Гистохимическое типирование миозиновых АТФазных волокон используется для классификации мышечных волокон как типа I или типа II, которые, как известно, соответствуют медленным и быстрым мышечным волокнам, соответственно. 2 Анализируемые ферменты отражают метаболические пути, которые являются аэробными / окислительными или анаэробными / гликолитическими. 5 Этот метод классификации позволяет выделить 3 типа волокон: быстро сокращающиеся гликолитические (FG), быстро сокращающиеся окислительные (FOG) и медленно сокращающиеся окислительные (SO). 2,3 Хотя существует хорошая корреляция между волокнами типа I и SO, корреляции между волокнами типа IIA и FOG и волокон типа IIB и FG более разнообразны. 3,10 Следовательно, волокна типа IIB не всегда зависят в первую очередь от анаэробного / гликолитического метаболизма, а волокна типа IIA не всегда зависят в первую очередь от аэробного / окислительного метаболизма. 5 Хотя в целом волокна на конце континуума I типа зависят от аэробного / окислительного энергетического метаболизма, а волокна на конце континуума типа IIB зависят от анаэробного / гликолитического метаболизма, корреляция недостаточно сильна для типа IIB. и FG или тип IIA и FOG должны использоваться как взаимозаменяемые. 2,5
Световые цепи миозина
Легкие цепи молекулы миозина также существуют в различных изоформах, медленных и быстрых, которые влияют на сократительные свойства мышечного волокна. 3,11 Мышечные волокна, гомогенные для изоформы тяжелой цепи миозина (т.е. чистое волокно), могут быть гетерогенными в отношении изоформ легкой цепи миозина, хотя, как правило, быстрых изоформ тяжелой цепи миозина связываются с быстрых изоформ тяжелой цепи миозина. изоформ легкой цепи миозина и медленных изоформ тяжелой цепи миозина связываются с медленными изоформами легкой цепи миозина. 2,5,12 Имеются убедительные доказательства того, что дополнительные белки в мышечных волокнах экспрессируются вместе, так что различные «быстрые» белки экспрессируются друг с другом, а различные «медленные» белки экспрессируются друг с другом, что предполагает «волокно. специфическая для типа программа экспрессии генов ». 2,11,12
Классификация моторных агрегатов
Хотя мы обсуждали типы волокон, истинной функциональной единицей нервно-мышечной системы является двигательная единица. 13,14 Двигательная единица — это альфа-мотонейрон (происходящий из спинного мозга) и все мышечные волокна, которые он иннервирует. На основании гистохимии миозин-АТФазы и качественной гистохимии ферментов, которые отражают энергетический метаболизм волокна, все мышечные волокна двигательной единицы имеют схожие характеристики. 15 Двигательные единицы можно разделить на группы в зависимости от сократительной способности и утомляемости мышечных волокон. 3,14 В зависимости от скорости сокращения двигательные единицы классифицируются как медленно сокращающиеся (S) или быстро сокращающиеся (F). 14 Двигатели F подразделяются на быстро сокращающиеся, устойчивые к утомлению (FR), быстро сокращающиеся, средние по утомляемости (Fint) и быстро сокращающиеся утомительные (FF). 16,17
Моторная единица / пластичность мышечного волокна
Независимо от схемы классификации, используемой для группировки мышечных волокон, есть неопровержимые доказательства того, что мышечные волокна — и, следовательно, двигательные единицы — не только изменяются в размере в ответ на требования, но также могут преобразовываться из одного типа в другой. 2,18,19 Эта пластичность сократительных и метаболических свойств в ответ на стимулы (например, тренировка и реабилитация) позволяет адаптироваться к различным функциональным требованиям. 2 Преобразования волокон между типом IIB и типом IIA являются наиболее распространенными, но преобразования типа I в тип II возможны в случаях тяжелого нарушения кондиционирования или повреждения спинного мозга (SCI). 2,20
Существует меньше доказательств преобразования волокон типа II в волокна типа I при тренировках или реабилитации, потому что только исследования, в которых используются денервированные мышцы, которые хронически активируются с помощью электростимуляции, последовательно демонстрируют, что такое преобразование возможно. 21
Изменения типов мышечных волокон также ответственны за некоторую потерю функции, связанную с нарушением кондиционирования. 2 Эксперименты на животных, включающие подвешивание задних конечностей, которое разгружает мышцы задних конечностей, и наблюдения за людьми и крысами после воздействия микрогравитации во время космического полета продемонстрировали переход от медленных к быстрым типам мышечных волокон. 2 Кроме того, многочисленные исследования на животных и людях с ТСМ продемонстрировали переход от медленных к быстрым волокнам. 2,20 Было показано, что у людей ослабление тренированности (то есть уменьшение использования мышц по сравнению с ранее высоким уровнем активности) приводит к такому же медленному превращению в быстрое со сдвигом от MHCIIa к MHCIIx / d и, возможно, MHCI к MHCIIa . 2 Также наблюдается снижение уровня ферментов, связанных с аэробно-окислительным метаболизмом. 2 Таким образом, уменьшение использования скелетных мышц может привести к преобразованию типов мышечных волокон из медленного в быстрое направление.
Интересно, что некоторая потеря работоспособности мышц (например, снижение выработки силы) из-за старения, по-видимому, происходит не только из-за преобразования мышечных волокон из одного типа в другой, но в основном из-за избирательной атрофии определенных групп населения. типов мышечных волокон. 22,23 С возрастом происходит прогрессирующая потеря мышечной массы и максимального потребления кислорода, что приводит к снижению работоспособности мышц и, предположительно, к некоторой потере функции (например, снижению способности выполнять повседневную деятельность), наблюдаемой в пожилые люди. 1,22,23
Возрастная потеря мышечной массы происходит в первую очередь из-за уменьшения общего количества волокон как типа I, так и типа II и, во-вторых, из-за преимущественной атрофии волокон типа II. 22,24 Атрофия волокон типа II приводит к увеличению доли мышечной массы медленного типа в старых мышцах, о чем свидетельствует более медленное время сокращения и расслабления в старых мышцах. 25,26 Кроме того, потеря альфа-мотонейронов с возрастом приводит к некоторой реиннервации «покинутых» мышечных волокон соседними двигательными единицами, которые могут быть другого типа. 22,27 Это может способствовать преобразованию типа волокна, поскольку повторно иннервируемые мышечные волокна приобретают свойства новой «родительской» двигательной единицы. 3,22 Недавние данные о старых мышцах предполагают, что может происходить преобразование типа волокна, потому что у пожилых людей наблюдается гораздо большая коэкспрессия тяжелой цепи миозина по сравнению с молодыми людьми. 28 Было обнаружено, что более старые мышцы имеют больший процент волокон, которые совместно экспрессируют MHCI и MHCIIa (28,5%) по сравнению с более молодыми мышцами (5–10%). 28
К счастью, физиотерапевтические вмешательства могут повлиять на типы мышечных волокон, что приведет к улучшению работы мышц. В контексте этого обновления физиотерапевтические вмешательства можно в общих чертах разделить на те, которые предназначены для повышения устойчивости пациента к усталости, и те, которые предназначены для увеличения выработки силы пациентом.В течение некоторого времени было известно, что тренировки, которые предъявляют высокие метаболические требования к мышцам (тренировка на выносливость), увеличивают окислительную способность всех типов мышечных волокон, в основном за счет увеличения количества митохондрий, аэробных / окислительных ферментов и капилляризации тренированная мышца. 29,30 Использование системы классификации, основанной на метаболических ферментах, может привести к переходу от FG к FOG мышечным волокнам без обязательного преобразования изоформ тяжелой цепи миозина. 2
Состав тяжелой цепи миозина в мышечном волокне может измениться при тренировке на выносливость. 19 Внутри волокон типа II происходит преобразование из IIB в IIA, при этом экспрессируется больше MHCIIa за счет MHCIIx / d. 2,19 Следовательно, процентное содержание чистых волокон типа IIB уменьшается, а процентное содержание волокон типа IIAB и чистого типа IIA увеличивается. Отсутствуют доказательства того, что волокна типа II переходят в тип I при тренировке на выносливость, 19 , хотя, по-видимому, наблюдается увеличение популяции волокон смешанного типа I и IIA. 2 Исследователи обнаружили, что волокна типа I у людей становятся быстрее при упражнениях на выносливость и медленнее при нарушении кондиционирования. 31,32 Это изменение скорости сокращения происходит не из-за преобразования типов волокон, а скорее из-за изменений изоформ легкой цепи миозина из медленных изоформ в быстрые и из быстрых изоформ в медленные, соответственно. 31,32 Поскольку это изменение скорости мышечного сокращения не происходит за счет изменения миозиновой АТФазы, его нельзя обнаружить с помощью гистохимического типирования волокон. 2 Переход от медленных к быстрым изоформ легкой цепи миозина позволяет медленным волокнам сокращаться со скоростью, достаточно быстрой для данного упражнения (например, бега, езды на велосипеде), сохраняя при этом эффективные свойства использования энергии. 30 Таким образом, адаптация мышечных волокон к упражнениям на выносливость зависит от типа волокон, хотя окислительная способность всех волокон увеличивается. Волокна типа I могут становиться быстрее за счет преобразования легкой цепи миозина, тогда как волокна типа II превращаются в более медленные, более окислительные типы.
Высокоинтенсивная тренировка с отягощениями (например, тренировка с высокой нагрузкой и малым количеством повторений) приводит к изменениям типа волокон, аналогичным тем, которые наблюдаются при тренировках на выносливость, хотя гипертрофия мышц также играет важную роль в увеличении силы. 33 Первоначальное увеличение выработки силы с помощью программ высокоинтенсивных тренировок с отягощениями в значительной степени опосредовано нервными факторами, а не видимой гипертрофией мышечных волокон у взрослых без патологии или нарушений. 34 Даже в этом случае изменения в мышечных белках, таких как тяжелые цепи миозина, действительно начинаются после нескольких тренировок, но видимая гипертрофия мышечных волокон не проявляется до тех пор, пока тренировка не будет проводиться в течение более длительного периода времени (> 8 недель). 33
Большинство исследователей обнаружили, что высокоинтенсивные тренировки с отягощениями достаточной продолжительности (> 8 недель) вызывают увеличение состава MHCIIa и соответствующее уменьшение состава MHCIIx / d. 35–37 Во многих исследованиях высокоинтенсивных тренировок с отягощениями исследователи также сообщали о сопутствующем увеличении состава MHCI, 37 , хотя некоторые исследователи не сообщают об изменениях в составе MHCI. 38,39 И тренировки на выносливость, и тренировки с отягощениями приводят к аналогичному снижению коэкспрессии тяжелых цепей миозина, так что присутствует большее количество «чистых» волокон. 40 Хотя тенденции преобразования типов волокон аналогичны для тренировок на выносливость и тренировок с отягощениями, различия в физиологических изменениях, которые происходят с каждым типом упражнений, также важны. Тренировка на выносливость увеличивает окислительную способность мышц, тогда как тренировка для увеличения выработки силы достаточной интенсивности и продолжительности способствует гипертрофии мышечных волокон за счет увеличения объема сократительных белков в волокнах.
Знание различий между типами волокон скелетных мышц человека позволяет клиницистам более полно понять морфологические и физиологические основы эффективности физиотерапевтических вмешательств, таких как тренировки на выносливость и тренировки с отягощениями.Кроме того, эти знания также предлагают некоторое объяснение изменений в мышцах, которые происходят с возрастом, нарушением условий, иммобилизацией и денервацией мышц. Такие знания полезны для оптимального проектирования программ реабилитации, направленных на снижение морфологии и физиологии мышц.
Список литературы
1Старон
RS
.Типы волокон скелетных мышц человека: описание, развитие и распределение
.Можно использовать Physiol
.1997
;22
:307
—327
,2Петте
D
,Старон
РС
.Переходные типы волокон скелетных мышц млекопитающих
.Int Rev Cytol
.1997
;170
:143
—223
,3МакКомас
AJ
.Скелетные мышцы: форма и функции
. Шампейн, штат Иллинойс: Human Kinetics,1996
. 4Пахарь
SA
,Смит
DL
.Физиология упражнений для здоровья, фитнеса и работоспособности
.Бостон, Массачусетс
:Allyn & Bacon
,1997
:433
,5Петте
D
,Peuker
H
,Staron
RS
.Влияние биохимических методов на анализ отдельных мышечных волокон
.Acta Physiol Scand
.1999
;166
:261
—277
,6Бараны
м
.АТФазная активность миозина коррелировала со скоростью укорачивания мышц
.J Gen Physiol
.1967
;50
:197
—218
.7Тейлор
AW
,Эссен
B
,Saltin
B
.Миозин-АТФаза в скелетных мышцах здоровых мужчин
.Acta Physiol Scand
.1974
;91
:568
–570
,8Фрай
AC
,Allemeier
CA
,Staron
RS
.Корреляция между процентом площади типа волокна и содержанием тяжелой цепи миозина в скелетных мышцах человека
.Eur J Appl Physiol Occup Physiol
.1994
;68
:246
–251
,9Хильбер
К
,Galler
S
,Gohlsch
B
,Pette
D
.Кинетические свойства изоформ миозиновой цепи в отдельных волокнах скелетных мышц человека
.FEBS Lett
.1999
;455
:267
—270
,10Хамалайнен
N
,Петле
D
.Паттерны изоформ миозина в волокнах скелетных мышц млекопитающих
.Microsc Res Tech
.1995
;30
:381
—389
.11Талмадж
RJ
,Рой
РР
,Эджертон
ВР
.Типы и функции мышечных волокон
.Curr Opin Rheumatol
.1993
;5
:695
—705
.12Jostarndt-Fogen
К
,Puntschart
A
,Hoppeler
H
,Billeter
R
.Волоконно-специфическая экспрессия быстрых и медленных мРНК незаменимых легких цепей миозина в тренированных скелетных мышцах человека
.Acta Physiol Scand
.1998
;164
:299
—308
,13Берк
РЭ
.Комментарий о наличии моторного блока «Тип
». В кн .: Башня БД, изд.Основные нейронауки
. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Raven Press,1975
.Нервная система
.;том 1.
14Берк
РЭ
.Возвращение к понятию «типы двигателей
.».Prog Brain Res
.1999
;123
:167
–175
,15Берк
РЭ
,Levine
PN
,Zajac FE
III
.Двигательные единицы млекопитающих: физиолого-гистохимическая корреляция трех типов у кошек gastrocnemius
.Наука
.1971
;174
:709
—712
,16Берк
РЭ
.Типы двигательных единиц трехглавой мышцы бедра кошки
.Дж. Физиол
.1967
;193
:141
—160
,17Sieck
GC
,Prakash
YS
.Морфологические адаптации нервно-мышечных соединений зависят от типа волокна
.Можно использовать Physiol
.1997
;22
:197
—230
,18Гроссман
EJ
,Рой
RR
,Talmadge
RJ
и др. .Влияние неактивности на состав тяжелой цепи миозина и размер волокон камбаловидной мышцы крысы
.Мышечный нерв
.1998
;21
:375
—389
,19Ricoy
JR
,Encinas
AR
,Cabello
A
и др. .Гистохимическое исследование типов мышечных волокон широкой мышцы бедра у спортсменов
.Дж. Физиол Биохим
.1998
;54
:41
—47
.20Рой
руб. ,Talmadge
RJ
,Hodgson
JA
, et al. .Дифференциальная реакция быстрых мышц-разгибателей и сгибателей задних конечностей на нагрузку у взрослых кошек с спинномозговой системой
.Мышечный нерв
.1999
;22
:230
—241
,21Экен
т
,Гундерсен
К
.Электростимуляция, напоминающая нормальную активность двигательных единиц: воздействие на денервированные быстрые и медленные мышцы крысы
.Дж. Физиол
.1988
;402
:651
—669
.22Ру
MR
,Рис
CL
,Вандервурт
AA
.Возрастные изменения функции моторного блока
.Мышечный нерв
.1997
;20
:679
–690
,23Портер
ММ
,Вандервурт
AA
,Lexell
J
.Старение мышц человека: структура, функции и адаптивность
.Scand J Med Sci Sports
.1995
;5
:129
—142
.24Лекселл
Дж
,Тейлор
CC
,Sjostrom
M
.В чем причина старческой атрофии
? Общее количество, размер и пропорция различных типов волокон, изученных во всей широкой латеральной мышце широкой мышцы бедра, у мужчин в возрасте от 15 до 83 лет.J Neurol Sci
.1988
;84
:275
—294
.25Наричи
МВ
,Бордини
M
,Cerretelli
P
.Влияние старения на функцию приводящей мышцы большого пальца человека
.J Appl Physiol
.1991
;74
:1227
–1281
,26Харридж
SD
,Крайгер
А
,Стенсгаард
А
.Сила, активация и размер разгибателей колена у очень пожилых людей после силовых тренировок
.Мышечный нерв
.1999
;22
:831
–839
,27Камень
G
,Sison
SV
,Du
CC
,Patten
C
.Разрядка моторных единиц у пожилых людей во время сокращений с максимальным усилием
.J Appl Physiol
.1995
;79
:1908
—1913
,28Андерсен
JL
,Terzis
G
,Kryger
A
.Повышение степени коэкспрессии изоформ тяжелой цепи миозина в волокнах скелетных мышц очень старого образца
.Мышечный нерв
.1999
;22
:449
—454
.29Holloszy
JO
,Стенд
FW
.Биохимические адаптации мышц к упражнениям на выносливость
.Анну Рев Физиол
.1976
;38
:273
—291
,30Фитинги
правая
,Видрик
JJ
.Мышечная механика: адаптация с упражнениями
.Exerc Sport Sci Rev
.1996
;24
:427
—473
,31Ларссон
л
,Li
XP
,Berg
HE
,Frontera
WR
.Влияние нарушения функции опоры на сократительную способность и состав изоформ миозина в отдельных клетках скелетных мышц человека
.Арка Пфлюгерса
.1996
;432
:320
—328
.32Видрик
JJ
,Trappe
SW
,Blaser
CA
и др. .Изометрическая сила и максимальная скорость сокращения отдельных мышечных волокон у элитных бегунов-мастеров
.Am J Physiol
.1996
;271
(2 балла 1
):C666
—C675
.33Kraemer
WJ
,Флек
SJ
,Эванс
WJ
.Силовые тренировки: физиологические механизмы адаптации
.Exerc Sport Sci Rev
.1996
;24
:363
—397
,34МакАрдл
WD
,Катч
FI
,Катч
VL
.Основы физиологии упражнений
. Филадельфия, Пенсильвания: Леа и Фебигер,, 1994,
. 35Старон
RS
,Карапондо
DL
,Kraemer
WJ
и др. .Адаптация скелетных мышц на ранней стадии тренировок с отягощениями у мужчин и женщин
.J Appl Physiol
.1994
;76
:1247
—1255
,36Kraemer
WJ
,Patton
JF
,Gordon
SE
и др. .Совместимость высокоинтенсивных силовых и выносливых тренировок с гормональной адаптацией и адаптацией скелетных мышц
.J Appl Physiol
.1995
;78
:976
—989
.37Старон
RS
,Малики
ES
,Леонарди
MJ
и др. .Гипертрофия мышц и быстрое преобразование типов волокон у женщин, тренирующихся с отягощениями
.Eur J Appl Physiol Occup Physiol
.1990
;60
:71
–79
,38Адамс
ГР
,Hather
BM
,Baldwin
KM
,Dudley
GA
.Состав тяжелых цепей миозина скелетных мышц и тренировки с отягощениями
.J Appl Physiol
.1993
;74
:911
–915
,39Хаккинен
К
,Ньютон
RU
,Гордон
SE
и др. .Изменения морфологии мышц, электромиографической активности и характеристик производства силы во время прогрессивных силовых тренировок у молодых и пожилых мужчин
.J Gerontol A Biol Sci Med Sci
.1998
;53
:B415
—B423
.40Уильямсон
DL
,Godard
MP
,Porter
DA
и др.