Типы скелетных мышц: Классификации скелетных мышц человека

Типы волокон скелетных мышц

Волокна скелетных мышц не одинаковы по своим механическим и метаболическим
особенностям. Типы волокон различаются на основе следующих характеристик:

— в зависимости от максимальной скорости укорочения —
быстрые волокна
и
медленные волокна
;

— в зависимости от главного пути образования АТФ —
оксидативные волокна
и
гликолитические волокна
.

Быстрые и медленные мышечные волокна содержат изоферменты
миозина
, которые расщепляют АТФ с разной максимальной скоростью; этому
соответствует различная максимальная скорость рабочего
цикла поперечных мостиков
и, следовательно, укорочения волокна. Высокая АТФазная активность миозина
свойственна быстрым волокнам, более низкая — медленным волокнам. Хотя в
быстрых волокнах скорость рабочего цикла примерно в четыре раза выше, чем в
медленных, поперечные мостики обоих типов генерируют одинаковую силу.

Другой подход к классификации волокон скелетных мышц основан на различиях
ферментативных механизмов синтеза АТФ. В некоторых волокнах много
митохондрий
, и, следовательно, обеспечивается высокий уровень
окислительного фосфорилирования
; это
оксидативные волокна
. Количество образующейся в них АТФ зависит от снабжения мышцы кровью, с
которой поступают молекулы кислорода и богатых энергией соединений. Волокна
этого типа окружены многочисленными капиллярами. Кроме того, в них
присутствует связывающий кислород белок —
миоглобин
, увеличивающий скорость диффузии кислорода, а также выполняющий роль
кратковременного кислородного депо в мышечной ткани. Благодаря
значительному содержанию миоглобина оксидативные волокна окрашены в
темно-красный цвет; их часто называют красными мышечными волокнами.

В
гликолитических волокнах
, наоборот, мало митохондрий, но высокое содержание ферментов
гликолиза
и большие запасы
гликогена
. Эти волокна окружены относительно небольшим числом капилляров, и
миоглобина в их ткани немного, что соответствует ограниченному
использованию кислорода. Вследствие недостатка миоглобина гликолитические
волокна выглядят светлыми и получили название белых мышечных волокон.

На основании двух рассмотренных характеристик (скорость укорочения и тип
метаболизма) можно выделить три типа волокон скелетных мышц.

—
Медленные оксидативные волокна (тип I)
— низкая активность миозиновой АТФазы и высокая окислительная
способность.

—
Быстрые оксидативные волокна (тип IIа)
— высокая активность миозиновой АТФазы и высокая окислительная
способность.

—
Быстрые гликолитические волокна (тип IIб)
— высокая активность миозиновой АТФазы и высокая гликолитическая
способность.

Отметим, что не обнаружен четвертый теоретически возможный вариант —
медленные гликолитические волокна.

Волокна варьируются не только по своим биохимическим особенностям, но и по
размерам: у гликолитических волокон диаметр существенно больше, чем у
оксидативных (
рис. 30.28
). Это сказывается на величине развиваемого ими
напряжения
. Число толстых и тонких
филаментов
на единицу площади поперечного сечения примерно одинаково для всех типов
скелетных мышечных волокон. Таким образом, чем значительнее диаметр
волокна, тем большее число параллельно задействованных толстых и тонких
филаментов участвует в генерировании силы и тем больше, наконец,
максимальное напряжение мышечного волокна. Отсюда следует, что
гликолитическое волокно
, имеющее больший диаметр, развивает в среднем более значительное
напряжение по сравнению с напряжением
оксидативного волокна
.

Кроме того, рассмотренные три типа мышечных волокон характеризуются разной
устойчивостью к
утомлению
. Быстрые гликолитические волокна утомляются через короткое время, тогда
как медленные оксидативные волокна очень выносливы, что позволяет им
длительно поддерживать сократительную активность практически при постоянном
уровне напряжения. Быстрые оксидативные волокна занимают промежуточное
место по способности противостоять развитию утомления (
рис. 30.29
).

Характеристики трех типов волокон скелетных мышц обобщены в
табл. 30.3
.

Резюме.

— Различают три типа скелетных мышечных волокон в зависимости от
максимальной скорости укорочения и преобладающего способа образования АТФ:
медленные оксидативные, быстрые оксидативные и быстрые гликолитические.

— Разная максимальная скорость укорочения быстрых и медленных волокон
обусловлена различиями АТФазы миозина: высокой и низкой АТФазной активности
соответствуют быстрые и медленные волокна.

— Быстрые гликолитические волокна имеют в среднем больший диаметр, чем
оксидативные, и потому развивают более значительное напряжение, но быстрее
утомляются.

— Все мышечные волокна одной двигательной единицы принадлежат к одному и
тому же типу; большинство мышц содержат все три типа двигательных единиц.

— Характеристики трех типов скелетных мышечных волокон обобщены в
табл. 30.3
.

Ссылки:

• СКЕЛЕТНЫЕ МЫШЦЫ

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. Миоглобин используется для транспортировки кислорода внутри волокна от поверхности к митохондриям, соответственно его количество определяется количеством митохондрий. Увеличивая количество митохондрий в клетке специальными тренировками, мы увеличиваем количество миоглобина и изменяем цвет волокна.

   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.

2. Промежуточные мышечные волокна. В них масса митохондрий значительно снижена, и в мышце в процессе работы накапливается молочная кислота, однако достаточно медленно, и утомляются они гораздо медленнее, чем гликолитические.

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.
Теперь нашему атлету для увеличения мышечной массы работа на 6 повторений практически ничего не даст. Она задействует в нужном режиме только 5% оставшихся гликолитических волокон.

   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!

Анатомия, функции и проблемы со здоровьем

Автор Cheryl Whitten

В этой статье

• Что такое скелетные мышцы?
• Где находятся скелетные мышцы?
• Скелетная мышца против сердечной мышцы против гладкой мышцы
• Что делает скелетная мышца?
• Из чего состоят скелетные мышцы?
• Признаки того, что со скелетными мышцами что-то не так
• Какие состояния влияют на скелетные мышцы?
• Как сохранить скелетные мышцы здоровыми?

Скелетные мышцы — это тип мышц, которые контролируют движения. Проблемы с этими мышцами могут быть незначительными, опасными для жизни или постоянными проблемами, которые затрудняют выполнение основных повседневных действий.

Что такое скелетные мышцы?

Скелетные мышцы включают волокна ткани, прикрепленные к вашему скелету или костям, и отвечают за все ваши движения. Эти мышцы также находятся в отверстиях трактов в вашем теле, например, в горле, анусе и уретре. Их часто называют произвольными мышцами, потому что вы контролируете, когда и как они работают.

Где находятся скелетные мышцы?

Скелетные мышцы находятся вокруг некоторых отверстий вашего тела и по всему телу между костями. Мышца прикрепляется к одному концу кости, проходит через сустав и прикрепляется к другой кости. Сухожилия (волокнистые соединительные ткани) помогают удерживать мышцы на костях.

Скелетные мышцы, сердечные мышцы и гладкие мышцы

Существует 3 типа мышц: скелетные мышцы, сердечные мышцы и гладкие мышцы. Каждый из них имеет разную структуру и роль.

В то время как скелетные мышцы прикрепляются к вашим костям и помогают вам двигаться, сердечная мышца представляет собой мышечные волокна вашего сердца и отвечает за его насосную функцию. Гладкая мускулатура — это мышцы вашего пищеварительного тракта, мочевыделительной системы, артерий, вен, легких и других. Он помогает продвигать пищу по кишечнику, избавляться от отходов, регулировать кровяное давление и влиять на многие другие виды деятельности.

В то время как скелетные мышцы двигаются произвольно, сердечные и гладкие мышцы обычно двигаются непроизвольно. Эти мышцы получают сигналы от вегетативной нервной системы.

Что делают скелетные мышцы?

Функция скелетных мышц важна для повседневной деятельности и общего состояния здоровья.

Движение. Скелетные мышцы начинают и прекращают движение. Когда эти мышцы сокращаются, они укорачиваются и тянут вашу кость, заставляя ее двигаться. Скелетные мышцы отверстий позволяют вам жевать, глотать, мочиться или испражняться.

Стабилизация кузова. Вы также используете скелетные мышцы, чтобы держать свое тело в вертикальном положении и поддерживать осанку. Благодаря постоянным небольшим корректировкам эти мышцы сохраняют стабильность ваших костей и помогают избежать повреждения скелета.

Скелетные мышцы также помогают поддерживать стабильность суставов. Без этих мышц ваши кости быстро вывихнутся или сместятся.

Поддержание температуры тела. Скелетные мышцы помогают регулировать температуру тела. Когда они сокращаются, ваши мышцы используют энергию, известную как АТФ, которая вырабатывает тепло.

Например, представьте, что вы дрожите, когда вам холодно. Это происходит потому, что ваше тело обнаруживает температуру ниже нормы и заставляет мышцы напрягаться и расслабляться, чтобы вырабатывать тепло. Выделившееся тепло возвращает вашу температуру к норме.

Защита органов. Ваши скелетные мышцы действуют как щит и защищают ваши органы, особенно в брюшной полости. Они также помогают поддерживать вес ваших органов.

Хранение. Ваши мышцы хранят гликоген и аминокислоты, которые являются строительными блоками белка. Ваше тело может использовать эти аминокислоты для создания белков по мере необходимости и выделять гликоген для получения энергии во время активности или голодания.

Из чего состоят скелетные мышцы?

Анатомия скелетных мышц состоит из многих компонентов. Однако скелетные мышцы в основном состоят из мышечных волокон, которые представляют собой пучки большого количества белков, называемых миофибриллами.

Каждая миофибрилла содержит более мелкие белковые структуры, называемые саркомерами. Они имеют светлые и темные области и создают узоры из красных и белых линий, называемых полосами. Скелетные мышцы часто называют поперечно-полосатыми мышцами. Саркомеры позволяют вашим мышечным волокнам сокращаться и скользить друг относительно друга, так что мышца укорачивается.

Скелетные мышцы также имеют нервные волокна и кровеносные сосуды, которые доставляют кислород и питательные вещества и удаляют отходы. Каждая мышца имеет три слоя соединительной ткани, которые поддерживают мышцу, в том числе:

• Эпимизий: внешний слой плотной соединительной ткани неправильной формы вокруг всей мышцы
• Перимизий: средний слой соединительной ткани вокруг пучков волокна
• Эндомизий: внутренний слой соединительной ткани вокруг отдельных мышечных волокон

Признаки того, что со скелетными мышцами что-то не так

Наиболее распространенным признаком проблем с мышцами является слабость. Некоторые симптомы и признаки, такие как боль или подергивание, также распространены, хотя они могут быть нормальными побочными эффектами физических упражнений или активности.

Интенсивные упражнения могут привести к тому, что молочная кислота и другие химические вещества будут накапливаться быстрее, чем ваше тело сможет от них избавиться, что может привести к болезненным ощущениям. Эти симптомы являются нормальными и обычно проходят сами по себе в течение 3–5 дней.

Признаки и симптомы более серьезных мышечных проблем могут включать в себя:

• Судорозах
• Спазмы
• Twitching
• Pain
• Слабость или неприятности для перемещения конечностей
• Потеря мышц
• Потеря мочевого или боуляного контроля
• .
• Проблемы с равновесием
• Падение 
• Усталость

Какие состояния влияют на скелетные мышцы?

Заболевания, поражающие скелетные мышцы, называются миопатиями. Существует множество типов миопатии, в том числе:

• Инфекции
• Токсическая миопатия, случай, когда лекарства или токсины вызывают проблемы с мышцами
• Гормональная миопатия, случай, когда проблемы с вашей щитовидной железой, надпочечниками или паращитовидной железой вызывают проблемы с мышцами
• Дефекты мышечных ферментов, вызывающие разрушение или движение мышечных волокон проблемы
• Митохондриальные дефекты, случаи, когда генные изменения влияют на энергетические центры мышц и вызывают слабость
• Аутоиммунные заболевания, случаи, когда ваша иммунная система атакует мышцы и вызывает воспаление
• Травмы

Некоторые специфические миопатические заболевания включают:

Миастения гравис . Ваша иммунная система вырабатывает антитела, которые, среди прочего, блокируют мышечные рецепторы нейротрансмиттера под названием ацетилхолин. Ваши мышцы получают меньше сигналов, что вызывает слабость и усталость.

Мышечные дистрофии. Существует множество видов мышечных дистрофий. Это наследственные состояния, которые вызывают потерю мышечной массы и слабость. Некоторые типы легкие, но другие тяжелые и вызывают инвалидность.

Саркопения . Это состояние является нормальной частью старения и вызывает потерю мышечной массы с возрастом. Когда вы теряете мышцы, вы также теряете силу и подвижность, что повышает риск падения и получения травм.

Рабдомиолиз. Часто называемое рабдо, это состояние возникает, когда ваши поврежденные мышцы разрушаются и высвобождают белки и электролиты в кровь. Это состояние может привести к необратимому повреждению органов и даже смерти.

Как сохранить скелетные мышцы здоровыми?

Здоровые мышцы важны для общего состояния здоровья. Чтобы поддерживать мышцы в хорошей форме:

• Регулярно выполняйте кардио- и силовые упражнения.
• Соблюдайте здоровую диету с большим количеством белка, овощей и фруктов.
• Поддерживайте здоровый вес.
• Растяжка до и после тренировки.

Если вы испытываете постоянную или сильную мышечную боль, слабость или проблемы с движением, обратитесь к врачу.

Скелетные мышцы | Определение и функция

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• В этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Обзор недели
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и многое другое.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.