Dzięki tym cylindrycznym jednostkom energia chemiczna uwalniana w reakcjach metabolicznych jest przekształcana w energię mechaniczną, przechodząc przez ścięgna i działając na dźwignie kostne, mięsień generuje ruch.
Włókna mięśni szkieletowych różnią się długością od kilku milimetrów do kilku centymetrów, o średnicy od 10 do 100 µm (1 µm = 0,001 mm); są to największe komórki w ciele.
Mówiąc „cytologicznie”, komórki włókniste są wynikiem procesu zwanego miogenezą, który jest fuzją wielu mioblastów - działanie zależne od białek specyficznych dla mięśni, znanych jako fuzogeny, miomaker lub myomerger. Dlatego miokomórki wyglądają jak długie, cylindryczne i wielojądrowe komórki (zawierające liczne jądra mięśniowe – między innymi wyraźnie widoczne na powierzchni pod mikroskopem).
Włókno mięśniowe, np. w bicepsie ramiennym, przy długości 10 cm, może mieć do 3000 jąder.
Wewnątrz znajdują się natomiast tysiące włókien, zwanych miofibrylami, zawierających jednostki kurczliwe zwane sarkomerami.
Fizjolodzy zajmujący się mięśniami mówią nam, że poszczególne włókna różnią się od siebie nie tylko z anatomicznego punktu widzenia, ale także dla pewnych precyzyjnych cech fizjologicznych.
Dlatego w obrębie każdego mięśnia rozpoznawane są różne rodzaje włókien, sklasyfikowane według różnych kryteriów, takich jak metabolizm energetyczny, szybkość skurczu, odporność na zmęczenie, kolor itp.
Ogólnie jeden mięsień taki jak np. biceps ramienny zawiera około 253 000 włókien mięśniowych.
Czy wiedziałeś, że ...
Pomiędzy błoną podstawną a sarkolemą włókien mięśniowych znajduje się grupa komórek macierzystych mięśni zwanych komórkami miosatelitarnymi.
Są one zwykle uśpione, ale mogą być aktywowane przez ćwiczenia lub chorobę, aby zapewnić dodatkowe jądra mięśniowe potrzebne do wzrostu lub naprawy mięśni.
specyficzne, fosfagi (ATP i CP), mitochondria, mioglobina, glikogen i wyższa gęstość naczyń włosowatych.
Jednak komórki mięśniowe nie mogą się dzielić, aby wytworzyć nowe komórki, a w rezultacie ich liczba maleje wraz z wiekiem.
), które dają początek trzy rodzaje włókien.
Włókna te mają stosunkowo wyraźne właściwości metaboliczne, kurczliwe i motoryczne - podsumowane w poniższej tabeli.
WAŻNY! Różne właściwości, chociaż zależą częściowo od właściwości poszczególnych włókien, wydają się być bardziej istotne, gdy mierzone są na poziomie jednostki motorycznej – która jednak wykazuje bardzo minimalne różnice pod względem różnorodności włókien – niż pojedyncze włókno.
Zobaczmy teraz kilka rodzajów klasyfikacji.
Kolor włókna
Tradycyjnie włókna klasyfikowano według ich koloru, który zależy od zawartości mioglobiny.
Włókna typu I wydają się czerwone ze względu na wysoki poziom mioglobiny, mają zwykle więcej mitochondriów i wyższą lokalną gęstość naczyń włosowatych.
Wolniej się kurczą, ale lepiej nadają się do odporności, ponieważ wykorzystują metabolizm oksydacyjny do generowania ATP (adenozynotrójfosforanu) z glukozy i kwasów tłuszczowych.
Mniej utleniające włókna typu II są białe lub w każdym razie przezroczyste, ze względu na niedobór mioglobiny i stężenie enzymów glikolitycznych.
Szybkość skurczu
Włókna można podzielić według ich szybkości skurczu na szybkie i wolne. Cechy te w dużej mierze, ale nie całkowicie, pokrywają się z klasyfikacjami opartymi na kolorze, ATPazie i MHC.
- Włókna szybki skurcz tych, w których miozyna bardzo szybko rozszczepia ATP. Należą do nich włókna ATPazy typu II i włókna MHC typu II. Wykazują również większą zdolność do elektrochemicznego przenoszenia potencjałów czynnościowych oraz szybki poziom uwalniania i wchłaniania wapnia przez retikulum sarkoplazmatyczne.Opierają się na dobrze rozwiniętym, beztlenowym, szybkim układzie glikolitycznym, który może kurczyć się 2-3 razy szybciej niż włókna wolnokurczliwe Mięśnie szybkokurczliwe są odpowiednie do generowania krótkich impulsów siły lub szybkości niż mięśnie wolnokurczliwe, a zatem szybciej się męczą.
- Włókna powolne skurcze generują energię do resyntezy ATP poprzez tlenowy i długotrwały system transferu. Należą do nich głównie włókna ATPazy typu I i MHC typu I. Mają tendencję do niskiego poziomu aktywności ATPazy, wolniejszego tempa skurczu przy mniej rozwiniętej zdolności glikolitycznej.Włókna wolnokurczliwe rozwijają więcej mitochondriów i naczyń włosowatych, co czyni je lepszymi do pracy wytrzymałościowej .
Metody typowania włókien
Istnieje wiele metod typowania włókien, co często powoduje zamieszanie wśród laików.
Dwie często niejednoznaczne metody to barwienie histochemiczne pod kątem aktywności ATPazy miozyny i barwienie immunohistochemiczne pod kątem typu łańcucha ciężkiego miozyny (MHC).
Aktywność enzymu ATPazy miozyny jest powszechnie i prawidłowo określana po prostu jako „typ włókna” i pochodzi z bezpośredniego pomiaru aktywności enzymu ATPazy w różnych warunkach (np. pH).
Barwienie łańcucha ciężkiego miozyny jest dokładniej określane jako „typ MHC” (ciężki łańcuch miozyny) i, jak można zrozumieć, wynika z oznaczenia różnych izoform MHC.
Metody te są powiązane fizjologicznie, ponieważ typ MHC jest głównym wyznacznikiem aktywności ATPazy. Jednak żadna z tych metod typowania nie ma charakteru bezpośrednio metabolicznego; to jest nie odnoszą się bezpośrednio do zdolności oksydacyjnej lub glikolitycznej włókna.
Odnosząc się do włókien „typu I” lub „typu II”, odnosi się to dokładniej do oceny przez barwienie „aktywności ATPazy miozyny” (np. „włókna typu II” odnoszą się do typu IIA + typu IIAX + typu IIXA ... itp.).
Poniżej znajduje się tabela przedstawiająca zależności między tymi dwiema metodami, ograniczone do rodzajów włókien obecnych u ludzi.Wielkie litery podtypu są używane w typowaniu włókien w porównaniu z typowaniem MHC; niektóre rodzaje ATPazy faktycznie zawierają wiele rodzajów MHC.
Ponadto podtyp B lub b nie ulega ekspresji u ludzi żadną z metod. Pierwsi badacze wierzyli, że ludzie mogą wyrażać MHC IIb, co doprowadziło do klasyfikacji ATPazy IIB. Jednak późniejsze badania wykazały, że ludzki MHC IIb to w rzeczywistości IIx, co wskazuje, że bardziej poprawne sformułowanie to IIx.
Podtyp IIb lub IIB, IIc i IId są natomiast wyrażane u innych ssaków, co jest szeroko udokumentowane w literaturze.
Dalsze metody typowania włókien są nakreślone w mniej formalny sposób i istnieją w większej liczbie widm, takich jak ten zwykle stosowany w boisku lekkoatletycznym.
Skupiają się bardziej na zdolnościach metabolicznych i funkcjonalnych (czas skurczu, głównie oksydacyjny vs. beztlenowy kwas mlekowy vs. beztlenowy kwas mlekowy, szybki vs. wolny czas skurczu).
Jak wspomniano powyżej, typowanie włókien za pomocą ATPazy lub MHC nie mierzy bezpośrednio ani nie dyktuje tych parametrów. Jednak wiele różnych metod jest powiązanych mechanicznie, podczas gdy inne są ze sobą powiązane in vivo.
Np, rodzaj włókna ATPazy jest związany z szybkością skurczu, ponieważ wysoka aktywność ATPazy umożliwia szybszy cykl mostka krzyżowego. Włókna typu I są „powolne”, po części dlatego, że mają niski poziom aktywności ATPazy w porównaniu z włóknami typu II; jednak pomiar tempa skurczu nie jest tym samym, co typowanie włókna ATPazy.
, włókna białe i pośrednie. Ich proporcje różnią się jednak w zależności od fizjologicznie przypisanej pracy tego mięśnia.Na przykład u ludzi mięśnie czworogłowe zawierają około 52% włókien typu I, podczas gdy płaszczkowate około 80%. Z kolei mięsień okrężny oka ma tylko około 15% włókien typu I.
Czy wiedziałeś, że ...
Siła wytwarzana przez włókno mięśniowe zależy od jego długości na początku skurczu. Musi mieć optymalną wartość, poza którą (przyciągnięty lub nadmiernie rozciągnięty mięsień) spada wydajność siłowa. W zakresie wzmacniania mięśni najczęstszym błędem jest praca mięśni już w częściowym skróceniu. Jedynymi wyjątkami od reguły są występowanie bólu lub dyskomfortu lub paramorfizmów, które w związku z tym wymagają ograniczenia zakresu ruchu (ROM).
Przeważnie białe mięśnie, bogate we włókna typu II, nazywane są fazowymi, ponieważ są zdolne do szybkich i krótkich skurczów. Natomiast czerwone mięśnie, w których przeważają włókna typu I, nazywane są tonicznymi, ze względu na zdolność do długotrwałego pozostawania w skurczu.
Jednostki motoryczne w mięśniu wykazują jednak bardzo małą zmienność, co sprawia, że wymiarowa zasada rekrutacji jednostek motorycznych; to znaczy, w zależności od wymaganej intensywności/siły, ciało jest w stanie stymulować tylko niektóre (np. przy przedłużonej aktywności aerobowej) lub wszystkie (np. podczas maksymalnego przysiadu) omawiane jednostki.
Dziś wiemy, że nie ma różnic związanych z płcią w rozmieszczeniu włókien. Jednak proporcje różnych typów – które, jak wiemy, różnią się znacznie między gatunkami zwierząt iw mniejszym stopniu między grupami etnicznymi – „mogą” znacznie się różnić w zależności od osoby.
Według niektórych spostrzeżeń, siedzący tryb życia mężczyźni i kobiety (a także małe dzieci) powinni mieć 55% błonnika typu I i 45% błonnika typu II.
Z drugiej strony, sportowcy na wysokim poziomie mają specyficzną dystrybucję błonnika w oparciu o rodzaj stosowanego metabolizmu. Narciarze biegowi mają głównie włókna I, sprinterzy głównie II, a średniodystansowi biegacze, rzucacze i skoczkowie, prawie pokrywając się w procentach obu.
Sugerowano zatem, że różne rodzaje ćwiczeń mogą wywoływać znaczące zmiany we włóknach mięśni szkieletowych, chociaż nie jest możliwe ustalenie z całą pewnością, jaki był wcześniej istniejący układ genetyczny tych samych osób. Proces ten „mógłby” być możliwy dzięki zdolności do specjalizacji włókien, a nawet tylko części, należącej do makrozbioru II.
Możliwe, że włókna typu IIx wykazują poprawę zdolności oksydacyjnej po treningu wytrzymałościowym o wysokiej intensywności, co prowadzi je do poziomu, na którym będą zdolne do spełnienia metabolizmu oksydacyjnego tak skutecznie, jak włókna I u osób nietrenowanych.
Byłoby to zdeterminowane wzrostem wielkości i liczby mitochondriów oraz związanymi z nimi zmianami, ale nie zmianą typu włókna..
