Строение мышечных волокон

Быстрые и медленные мышечные волокна

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

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

ГМВ vs ОМВ

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

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

Адезинтрифосфатаза – это особые ферменты класса гидролаз, ускоряющие процесс отщепления H3PO4 от молекул аденозинтрифосфата, в результате которого происходит высвобождение энергии, используемой для сокращения мышц.

ГМВ (белые)

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

ОМВ (красные)

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

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

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

#Sekta: информационный портал

Во время тренировки мы не часто задумываемся о том, какие сложные процессы протекают во всем организме. О пользе регулярной физической активности говорят уже давно, и каждый год ученые со всего мира пытаются пролить свет на новые «полезные» механизмы влияния тренировок на здоровье.

Как следствие особого внимания к активному образу жизни, мы – ученые, получили ценную информацию о том, каким образом протекают разные процессы и чем именно достигается их ювелирная координация в организме человека.

В данной статье мы постараемся перевести эти интересные факты с профессионального языка исследователей на научно-популярный и рассказать просто о сложном.

В этот раз хочется начать с рассказа про мышечные волокна, почему в физиологии их условно разделили на несколько типов, и в чем разница между силовыми и аэробными занятиями.
Мышечные волокна
– это то, из чего состоит отдельно взятая мышца, допустим, бицепс. Этот мускул, как и все остальные, содержит два основных типа мышечных волокон – быстрые (или «белые») и медленные (или «красные») [1].

Красные волокна

, которые расположены ближе всего к кости, получили свое название из-за высокой концентрации особых клеточных органелл –
митохондрий
(«энергетических станций») и большого запаса пигментного белка красного цвета
миоглобина
(«переносчиков кислорода»).

Продвигаясь к наружной поверхности мышцы, можно увидеть белые волокна

, которые называются так из-за того, что действительно имеют менее выраженный цвет, чем красные. В них мало митохондрий, нет миоглобина, и для работы им необходимо запустить целый каскад биохимических реакций. [1]

Как уже стало понятно, белые волокна – это рельеф, объем и скоростно-силовые характеристики.

Для того чтобы 40 раз отжаться или работать на пределе возможностей, включаются в работу быстрые волокна.

Теперь, когда сложилось общее представление о волокнах, самое время узнать более интересные научные факты о мышечной ткани.

Все знают популярную, но устаревшую с научной точки зрения, фразу о том, что нервные клетки не восстанавливаются, но эта «необратимость» относится и к мышечной ткани в равной степени.

Дело в том, что после рождения у нас не происходит численного увеличения мышечных клеток обоих типов волокон, а после 35-40 лет каждый год мы безвозвратно теряем 1% сухой мышечной массы за счет уменьшения их объема. [2,5] Замедлить этот процесс помогает активный образ жизни и регулярные силовые упражнения на тренировку основных мышечных групп [6].

Объяснение этой разнице дает генетика

, а именно гены ACTN3 и MSTN.
Альфа-актинин 3
, кодируемый геном ACTN3 белок, который словно якорь сцепляет актиновые волокна в мышце и находится только в белых мышечных волокнах, повышая их сократимость и силу [1, 3, 4].

Копии генов ACTN3

1. У относительно небольшого числа людей этот ген представлен двумя «рабочими» копиями
   , которые достались им от каждого из родителей. Такая особенность предрасполагает к высокому содержанию ACTN3 в мышцах, и, соответственно, высокой силе, мышечному рельефу, а также позволяет добиться особых успехов в тех видах спорта, где требуется взрывная сила или ускорение (например, баскетбол, спринтерский бег и тяжелая атлетика). [3,4]
2. Обратная ситуация наблюдается примерно у 18% европейской популяции, когда от родителей достались две «нерабочие« копии гена ACTN3
   . При таком раскладе в белых волокнах практически нет
   альфа-актинина 3
   , такие люди в основном имеют красные мышечные волокна и
   преуспевают в тренировках на выносливость
   .
3. Наиболее часто встречается ситуация, когда от одного из родителей достался «рабочий» вариант гена, а от другого – «нерабочий», при этом мы с помощью тренировок можем компенсировать вклад «нерабочего» гена и развить скоростно-силовые качества.

В спортивной генетике исследование гена ACNT3 позволяет выявить спортсменов, которые могут преуспеть в силовых дисциплинах, или в тех видах спорта, где требуется высокий уровень выносливости. Также выявление изменений гена ACTN3 позволяет косвенно оценить соотношение белых и красных мышечных волокон. [3,4]

В противовес эффектам гена ACTN3 выступает ген MSTN

, который кодирует белок
миостатин
. Задача миостатина – предотвратить избыточный рост мышечной ткани, что важно для здоровья сердца.

Количество генов MSTN

1. Бывают ситуации, когда у человека выявляется вариант гена MSTN, обладающий большей активностью, что означает повышенное содержание миостатина и, соответственно, более стремительное противостояние организма мышечному росту [7]. Такие люди часто астенического телосложения, и им очень тяжело нарастить мышечную массу, даже сочетая оптимальное питание с тренировками.
2. Реже встречаются люди, обладающие двумя «нерабочими« вариантами гена MSTN
   . Миостатина у них крайне мало,
   ничто не препятствует росту мышечной ткани
   , что приводит к гипертрофии мышц даже без дополнительных тренировок. Часто они выглядят как культуристы, так как жировая прослойка у таких людей выражена не ярко и дает проявиться мышечному рельефу [7].
3. Бывает и промежуточный вариант, когда от одного из родителей человеку досталась неактивная копия гена MSTN
   . Соответственно,
   миостатина
   в крови содержится меньше за счет синтеза белка с единственной рабочей копии гена [7]. Такой человек без труда наращивает мышечную массу и обладает высокой силой.

Сегодня я осветила эти два гена неспроста, ведь они оба ответственны за подержание мышечной массы.

Однако большая часть людей все-таки не имеет таких явных преимуществ в достижении стройного, рельефного тела или развитии силы и выносливости, поэтому регулярные тренировки как интервальные, так и силовые, помогают «перевесить» генетику и приводят к заметным результатам. При этом крайне важно поддерживать имеющиеся мышцы в тонусе, защищая их от неизбежной атрофии с возрастом и малоподвижным образом жизни [5].

Автор: Жегулина Ирина, врач-генетик Научный редактор: Елена Дегтярь, PhD, руководитель научного отдела #Sekta

Литература:

1) «Физиология человека» под редакцией В.М.Покровского, Г. Ф. Коротько 2001 г. 2) Chronic disuse and skeletal muscle structure in older adults: sex-specific differences and relationships to contractile function. American Journal of Physiology — Cell Physiology. 2020 [PMID:25810256] 3) Association of the ACTN3 R577X polymorphism with power athlete status in Russians. European journal of applied physiology – 2008 [PMID: 18470530] 4) 1000 Norms Project: protocol of a cross-sectional study cataloging human variation. Physiotherapy. 2020 [PMID: 25733400] 5) Contractile properties and sarcoplasmic reticulum calcium content in type I and type II skeletal muscle fibres in active aged humans. The Journal of physiology 2020. [PMID:25809942] 6) Use of mRNA expression signatures to discover small molecule inhibitors of skeletal muscle atrophy. Current opinion in clinical nutrition and metabolic care 2015. [PMID:25807353] 7) Myostatin and the skeletal muscle atrophy and hypertrophy signaling pathways. Cellular and molecular life sciences 2014. [PMID:25080109] Shi H, Zeng C, Ricome A, Hannon KM, Grant AL, Gerrard DE. Extracellular signal-regulated kinase pathway is differentially involved in β

-agonist-induced hypertrophy in slow and fast muscles.
American Journal of Physiology
. 2007;292(5):C1681–C1689.[PMID:17151143] 9) Powers SK, Wade M, Criswell D, et al. Role of beta-adrenergic mechanisms in exercise training-induced metabolic changes in respiratory and locomotor muscle.
International Journal of Sports Medicine
.1995;16(1):13–18. [PMID:8904577]

Ещё по теме

• Дайджест #sektabootcamp — 2
• Что влияет на вкусовое восприятие, и как научиться им управлять
• 10 неожиданных эффектов от утренней тренировки
• Что мы знаем о сахаре?
• Как вкусовое восприятие влияет на выбор еды
• Как выбирать и употреблять молоко и молочную продукцию

• 16
• 27

Тренировка мышечных волокон

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

Гликолитические волокна

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

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

Окислительные волокна

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

Типы и характеристики мышечных волокон

В этой статье давайте рассмотрим основные типы и характеристики мышечных волокон,а также выясним какое соотношение мышечных волокон преобладает у человека по половому признаку и виду физической деятельности.

Классификация скелетных мышц основана на различиях в тяжёлых цепях молекул миозина, которые преобладают в их составе. Чтобы понять о чём идёт речь и представить общую картину, взглянем на строение мышцы.

Всего существует 3 типа мышечных волокон, но основные принято выделять два типа: быстрые физические (или тип II) и медленные физические (или тип I). Эти типы волокон различаются по своим метаболическим и сократительным характери­стикам. Рассмотрим подробную характеристику каждого типа.

Быстрые физические волокна способны развивать быстрое и сильное сокращение. Это происходит благодаря ряду особенностей их ме­таболизма, в частности более высокой скорости выброса ионов кальция, более высокой актив­ности миозиновой АТФазы и хорошо развитому саркоплазматическому ретикулуму. Скорость сокращения и развиваемое усилие быстрых физических волокон в 3—5 раз выше аналогичных показателей медленных физических волокон. Быстрые физические волокна используют как энергетический источник преимущественно глю­козу крови и собственные запасы гликогена, и по­этому участвуют главным образом в двигатель­ной активности анаэробного типа, например при выполнении подачи в волейболе, теннисе или на тренировочных занятиях силовой направлен­ности. Быстрые физические волокна могут быть разделены на две основные группы: тип A и тип B. Быстрые и медленные волокна могут содер­жать в своём составе миозиновые молекулы толь­ко с одним типом тяжёлых цепей, либо включать различные типы молекул миозина с преоблада­нием одного из них. Волокна типа А считают волокнами промежуточного типа, поскольку они обладают примерно в равной степени способно­стью производить энергию аэробным и анаэроб­ным путём, поэтому их ещё называют быстрыми волокнами окислительного типа. Волокна типа Б проявляют наиболее высокий анаэробный по­тенциал, поэтому их называют быстрыми волок­нами с гликолитическим типом окисления. Медленные физические волокна, или во­локна типа I, обычно участвуют в выполнении продолжительной работы, связанной с потреб­лением энергии, образованной аэробным пу­тем, — это занятия степ-аэробикой, выполнение упражнений в воде, бег на длинные дистанции, занятия на велотренажёрах в постоянном темпе. Этот тип волокон характеризуется как устойчи­вый к утомлению, тогда как быстрые физические волокна не способны к продолжительной на­грузке. Медленные волокна отличаются менее развитым саркоплазматическим ретикулумом, вследствие чего снижается скорость выброса кальция и АТФазная активность миозина, что в свою очередь замедляет гидролиз АТФ. Кроме того, медленные волокна отличаются более низ­кой способностью к гликолизу. Однако волокна типа I содержат значительное количество мито­хондрий, ферменты которых повышают их спо­собность к выполнению работы с аэробной про­дукцией энергии. Из-за высокой доли аэробного метаболизма в энергообеспечении сокращения и низкой скорости сокращения волокна типа I ча­сто называют ещё медленными волокнами окис­лительного типа. Волокна этого типа обычно хорошо снабжаются кровью благодаря развитой системе кровеносных капилляров, что является структурной и функциональной адаптацией к их значительной потребности в кислороде.

Соотношение мышечных волокон у человека

Интересно отметить, что в мышцах верхних и нижних конечностей одного человека соотноше­ние доли быстрых и медленных волокон обычно почти одинаково. Единственным исключением является камбаловидная мышца — сгибатель стопы, участвующий в ходьбе и видах деятель­ности, связанных с переносом тяжести, для чего необходимы, прежде всего, медленные волокна. У основной массы мужчин, женщин и де­тей мышцы конечностей состоят на 45—55 % из медленных мышечных волокон. Волокна типов А и Б также представлены примерно в равной мере.

Половые различия в распределе­нии различных типов мышечных волокон прак­тически отсутствуют, они проявляются лишь в абсолютных размерах мышц. Однако если речь идёт о профессиональных спортсменах высоко­го класса, здесь обнаруживаются заметные от­личия. У спринтеров проявляется тенденция к преобладанию в мышцах ног быстрых волокон, в то время как у спортсменов, которым необхо­дима высокая аэробная выносливость, наблю­дается доминирование медленных волокон. У легкоатлетов — бегунов на средние дистанции доля медленных и быстрых волокон часто почти одинакова. Преобладание определённого типа мышечных волокон является лишь одним пока­зателем, определяющим успех спортсмена, и не может использоваться как универсальное сред­ство прогноза результативности спортсмена.

Соотношение быстрых и медленных волокон в мышцах человека, очевидно, опреде­ляется уже в первые годы его жизни, т. е. явля­ется генетически предопределённым и практи­чески не изменяется до самой старости. По мере старения у людей проявляется тенденция к утра­те быстрых волокон в результате возрастных из­менений и недостаточной двигательной актив­ности.

Волокна на наглядном примере

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