Svalová vlákna: typy, vlastnosti, struktura

Svaly nebo svaly - nejdůležitější součást muskuloskeletálního systému, který má kontraktilní schopnost. Díky schopnosti svalové tkáně kontrahovat člověk může provádět nejrůznější pohyby, počínaje nejjednoduššími (blikat a usmívá se) a končí nejjemnějšími (jako klenotníky) a energickými (jako sportovci). Funkčnost svalového skeletu je přímo spojena se složením jeho hlavních strukturních jednotek - svalových vláken. Dnes budeme zkoumat strukturu svalových vláken, jejich klasifikaci a roli ve fyzické aktivitě člověka.

Proč se svaly uzavírají

Kosterní svalová vlákna jsou spojena s míchou tlustými nervovými vlákny. Po vstupu do svalu se každá z nervových vláken rozdělí na stovky následků, které dodávají stovky svalových vláken. Spojení mezi nervem a vláknem svalové tkáně synapse nebo neuromuskulárním spojením. Je třeba poznamenat, že na každé svalové vlákno se může vytvořit pouze jedna synapse. S vhodným nervovým signálem vzniká akční potenciál, který se přenáší podél nervů z míchy do svalů.

Vlastnosti svalových vláken určují, jak se svaly přizpůsobují opakujícím se signálům. Jsou to typy vláken, které určují předispozici sportovce pro určitý tréninkový program. Během cvičení se objevuje hypertrofie svalových vláken - zvýšení jejich objemu a hmotnosti. Je důležité si uvědomit, že počet vláken se nemění a je způsoben genetickými vlastnostmi osoby.

Složení

Složení svalových vláken zahrnuje:

1. Myofibrily. Provádějte kontrakční funkci.
2. Mitochondrie. Odpovědný za výrobu energie.
3. Jádra. Odpovídá za regulaci.
4. Sarcolemma Jedná se o pouzdro pojivové tkáně.
5. Retikulum (sarkoplazmatická nebo endoplazmatická). Je to depot vápníku, který je nezbytný pro buzení myofibril.
6. Kapiláry Odpovídá za dodávky kyslíku a živin.

Druhy svalových vláken

Kostní svalová vlákna mohou mít různé mechanické a metabolické vlastnosti. Klasifikace vláken je založena na rozdílu v maximální rychlosti jejich redukce (rychlé a pomalé) a metabolické cestě, kterou používají k vytvoření adenosintrifosfátu (ATP) (oxidativní a glykolytické). Obecně platí, že svalová vlákna jsou rozdělena na pomalu oxidační a rychlou glykolytiku.

Pomalá oxidace

Tenké vlákna tohoto typu jsou dobře zásobeny krví a obsahují mnoho myoglobinu, což jim dává červenou barvu (proto se často nazývají červená). Mají také nízkou prahovou hodnotu pro aktivaci motoneuronu, pomalou kontrakci a přítomnost velkého množství velkých mitochondrií, které obsahují oxidační fosforylační enzymy. Pomalé svalové vlákna ve srovnání s těmi, které obsahují rychle, obsahují více myosinu a méně enzymu adenosin trifosfatázy (ATPázu). Inervace pomalých oxidačních vláken je zajištěna malými alfa motoneurony míchy. Díky pomalému snížení jsou tato vlákna dobře přizpůsobena dlouhodobému zatížení.

Rychle glykolytická

Silné vlákna tohoto typu se vyznačují vysokou rychlostí kontrakce, vysokou pevností a rychlou únavou. Jsou horší dodávány s krví než předchozí typ, mají méně mitochondrie, myoglobin a lipidy. To je způsobeno světlem barvou rychlých svalových vláken, pro které byly označeny jako "bílé". Na rozdíl od předchozích druhů obsahují převážně anaerobní oxidační enzymy a myofibrily, které obsahují malé množství myosinu. Současně je tento myosin schopen rychle kontrahovat a lépe metalizovat ATP. Navíc přítomnost sarkoplazmatického retikulu je výraznější v rychlých vláknech. Protože dochází k rychlé redukci a únavě těchto vláken, podílejí se na krátkodobých výbušných pracích. Inovace rychlých svalových vláken se provádí velkými alfa-motoneurony míchy.

Rychlá vlákna jsou rozdělena do dvou typů:

• IIa: rychlá oxidační-glykolytická. Jsou často nazývány jednoduše "rychle oxidujícími". Vlákna o střední tloušťce mají větší pevnost než vlákna typu IIb, ale pneumatiky rychleji a mají schopnost výrazně snížit. Zdroje energie pro vlákna tohoto typu jsou jak oxidační, tak anaerobní procesy.
• IIb: rychlé glykolytické vlákna. Mají velkou velikost, vysokou prahovou hodnotu pro aktivaci motorických neuronů a únavu. Aktivace nastane při krátkodobých zatíženích, které vyžadují velkou pevnost. Tento typ vlákna přijímá energii prostřednictvím anaerobní oxidace. Jsou charakterizovány vysokým obsahem glykogenu a nízkým obsahem mitochondrií.

Navíc je někdy izolován jiný typ rychlého vlákna - IIc. Vlákna tohoto typu mohou vykazovat jak oxidativní tak glykolytickou funkci. Jejich podíl ve svalech nepřesahuje jedno procento. V závislosti na druhu zatížení mohou být vlákna typu IIc přeměněna na vlákna jiných typů.

Rychle nebo pomalu

Přidělení svalových vláken na rychlé nebo pomalé závisí na aktivitě myosin ATPázy, která způsobuje rychlost svalové kontrakce. Aktivita tohoto enzymu je zděděna, proto není možné měnit poměr rychlých a pomalých vláken přes trénink.

Díky ATPase je uvolněna energie obsažená v ATP. Energie jedné molekuly adenosin-trifosfátu stačí k tomu, aby myosinové můstky mohly dělat jeden obrat ("mrtvice"). Rychlost jediného "tahu" je pro všechny typy svalů stejná. Ve vláknech obsahujících vysoce aktivní ATPázu je zdvih rychlejší, což znamená, že v určité době je vlákno vícekrát redukováno.

Pomalé oxidační vlákna s oxidační fosforylací obsahují mnoho mitochondrií. V takových vláknech mohou být lipidy obsaženy ve významných množstvích a glykogen v nevýznamném množství. Hlavní množství ATP produkované těmito vlákny přímo závisí na molekulách paliva a dodávce kyslíku do oběhového systému. Jsou obklopeny velkým množstvím kapilár a obsahují mnoho myoglobinu, což zvyšuje absorpci kyslíku tkáněmi a podporuje malou akumulaci kyslíku uvnitř buněk. V rychlých vláknech jsou mitochondrie malé, ale jejich koncentrace je mnohem větší, stejně jako koncentrace glykolytických enzymů a glykogenu.

Glykolytická, meziproduktivní nebo oxidační

Zpravidla mají glykolytická vlákna větší průměr než oxidační. Čím větší je průměr, tím větší je roztahování a tím větší je jejich síla. Klasifikace je založena na oxidativním potenciálu svalu, tj. Počtu mitochondrií obsažených ve svalových vláknech. Mitochondrie nazývají buněčné organely, ve kterých se glukóza nebo tuk rozpadá na oxid uhličitý a vodu, zatímco resyntézuje ATP, což zase re-syntetizuje kreatinfosfát. Kreatinfosfát je nezbytný pro resyntézu myofibrilových ATP molekul, která se používá při svalové kontrakci. Mimo mitochondrie je také možné štěpení glukózy na pyruvát a resyntézu ATP, ale v tomto případě se ve svalových tkáních vytváří kyselina mléčná, což způsobuje únavu.

Výše uvedeným znakem jsou svalová vlákna rozdělena do tří skupin:

1. Oxidující. Obsah mitochondrií v nich je tak vysoký, že v procesu výcviku jejich zisk nedochází.
2. Středně pokročilý. Počet mitochondrií je v nich snížen a během práce svalu se v něm akumuluje kyselina mléčná. Stává se poměrně pomalu.
3. Glykolytická. Obsahují malé množství mitochondrií, takže v nich převládá proces anaerobní glykolýzy s akumulací kyseliny mléčné.

Poměr vlákniny

U lidí, kteří sport nehrají, jsou zpravidla rychle vlákna glykolytická nebo střední a pomalé vlákna jsou oxidační. Nicméně, s náležitým tréninkem, rychlá svalová vlákna mohou procházet od glykolytického k meziproduktu a od meziproduktu po oxidační. Jedná se o rozvoj vytrvalosti. Během tréninku, zaměřeného na rozvoj síly, se meziprodukty stanou glykolytickými. Současně je poměr rychlých a pomalých svalových vláken předem stanoven geneticky, a proto se prakticky nemění tréninkem. Přechod 1-3% je možný, ale ne více.

Svaly mají různé procento bílých a červených vláken. V důsledku toho je rychlost kontrakce, síly a vytrvalosti různých svalových skupin odlišná. Například gastrocnemius sval obsahuje rychlejší vlákna, která mu dávají schopnost rychle a silně se snižovat, například při skoku. Nicméně, soleus sval, přiléhající k gastrocnemius, naopak, obsahuje více pomalých vláken, protože je zodpovědný za dlouhou aktivitu nohou.

Poměr hlavních typů svalových vláken určuje atletickou predispozici různých lidí. To je důvod, proč nejsou všichni sportovci.

Vysoká prahová a nízká prahová hodnota

Mimo jiné jsou svalová vlákna dělena úrovní prahu excitability. Sval se uzavírá, když je ovlivněn nervovými impulsy, které mají elektrickou povahu. Motorová jednotka (DE) se skládá z motoneuronu, axonu a sbírky svalových vláken. Počet DE v lidském těle se po celý život nemění. Každá z motorových jednotek má svůj vlastní prah excitability. Pokud mozog pošle nervové impulsy s frekvencí pod touto prahovou hodnotou, pak je DE pasivní. Pokud nervové impulsy mají prahovou frekvenci nebo ji překračují, svalové vlákna se aktivují a snižují. U nízkoprahových DE, motoneuronů v malém měřítku, tenkých axonů a inervovaných pomalých vláken, číslování v stovkách. Vysokoprahové DE se vyznačují velkými motorickými neurony, tlustým axonem a tisíci inervovaných rychlých vláken.

Takže pomalé oxidační vlákna mají nízký práh a jsou vzrušeny s malým zatížením. Rychlá vlákna patří do vysokého prahu a jsou aktivována pouze při intenzivním zatížení.

Myosin

Významný rozdíl mezi různými typy svalových vláken způsobuje významnou heterogenitu svalové tkáně a její schopnost plnit různé funkční úkoly. Biochemická a imunohistochemická analýza kosterních svalů ukazuje, že strukturální a funkční rozmanitost svalových vláken je způsobena širokým rozsahem myosinových isoforem. Myosin je vláknitý protein, který je jednou z hlavních složek kontraktilních svalových vláken. Obsahuje 40 až 60% celkového množství svalového proteinu v těle. Když se myozin kombinuje s aktinem (jiným svalovým proteinem), vytváří se aktomyosin, hlavní prvek svalového kontrakčního systému.

Myosinová molekula obsahuje dva těžké řetězce (MyHC) a čtyři světlé (MyLC). Těžké řetězy mají několik isoforem, jejichž vlastnosti způsobují indikátory výkonu a rychlosti svalových vláken. Čtyři isoformy jsou považovány za nejdůležitější: MyHCI, MyHCIIA, MyHCIIX / IID a MyHCIIB. Každá isoforma má specifickou míru redukce a umožňuje vám vyvinout určité úsilí. Vlákna, která obsahují MyHCI, ve srovnání s vlákny obsahujícími jiné formy těžkého řetězce myosinu, se snižují a rozvíjejí méně síly. Nejrychlejší a nejsilnější vlákna jsou ty, které obsahují izoformu těžkého řetězce MyHCIIB. Následuje řádek MyHCIIX a MyHCIIA.

Fyzická aktivita může vést k významným změnám v kontraktilních vlastnostech svalů. Předpokládá se, že když trénink vytrvalosti zvyšuje počet pomalých izoforem myozinu. Během silového tréninku dochází k nárůstu množství MyHCIIA a snížení počtu MyHCIIX. Dále se předpokládá, že většina lidí, jejichž činnost je omezena na jednoduché domácí práce, vlákna obsahující myosin ve formě MyHCIIX, jsou v práci velmi zřídka. V procesu fyzické přípravy začnou být zapojeni a postupně se přesouvají do formuláře MyHCIIA. Faktem je, že vlákna obsahující izoformu IIA těžkého řetězce myosinu mají větší odolnost ve srovnání s vlákny typu IIX.

Během výcviku je vytrvalost nebo síla významnou změnou v hormonálním pozadí kosterních svalů, který slouží jako silný signál, který spouští proces změny složení myosinu ve svalech pod stresem.

Závěr

Souhrnně stojí za zmínku, že svalová vlákna jsou hlavní strukturní jednotkou svalové kostry. Poměr bílých a červených vláken je genetickým faktorem, stejně jako celkové množství vláken ve svalu. Při správném tréninku můžete nejen zvýšit objem a hmotnost svalových vláken, ale také dosáhnout změn ve svých glykolytických a oxidativních vlastnostech.