Класифікація типів м'язових волокон

Примітка. У даному тексті ми використовуємо систему 1 класифікації типів м'язових волокон. Досить часто використовуються інші системи. Система 2 визначає ПС волокна як волокна тину 1, а ШС — як волокна типу ІІа та ІІб. Система 3 класифікує типи волокон на основі швидкості їх скорочення та основного методу утворення енергії. ПС волокна називаються ПО (повільно окиснювальні), ШСа — ШОГ (швидкі окислювальні гліколітичні), ШСб — ШГ (швидкі гліколітичні).

АТФаза. Назва ПС та ШС волокон обумовлена відмінностями у швидкості їх дії, що здійснюється різними формами міозин-АТФази. Згадаймо, що міозин-АТФаза — це фермент, що розщеплює АТФ для утворення енергії, необхідної для виконання скорочення або забезпечення розслаблення. ПС волокна мають повільну форму АТФази, ШС — швидку. У відповідь на нервову стимуляцію АТФ швидше розщеплюється у ШС, ніж у ПС волокнах. Внаслідок цього перші швидше отримують енергію для виконання скорочення, ніж другі.

Система, що використовується для класифікації м'язових волокон, основана на накладанні хімічного барвника на тонкий зріз тканини, при цьому забарвлюється АТФаза волокон. Як видно з рис. 1.9, ПС, ШСа та ШСб волокна мають різне забарвлення. Метод демонструє, що кожне м'язове волокно має лише один тип АТФази, разом з тим волокна можуть включати суміш типів

АТФази. Для деяких характерним є переважання ПС — АТФази, для інших — ШС — АТФази. Їх зовнішній вигляд у забарвленому препараті слід розглядати як перехідний, а не як зовсім різні типи.

Табл. 1.1 узагальнює характеристики різних типів м'язових волокон. У ній також наведено альтернативні назви, що використовуються в інших класифікаційних системах.

Саркоплазматичний ретикулум. Для ШС волокон характерним є більш високо розвинутий СР. Тому ШС волокна здатні доставляти кальцій у м'язові клітини при їх активації. Вважають, що саме ця здатність обумовлює більш високу швидкість дії ШС волокон.

Рухові одиниці. Згадаймо, що рухова одиниця — це окремий мотонейрон та м'язові волокна, котрі вона іннервує. Таким чином, нейрон визначає, якими є волокна— повільно- чи швидкоскоротними. Мотонейрон у ПС руховій одиниці має невелике клітинне тіло й іннервує групу з 10-180 м'язових волокон.

У мотонейрона у ШС руховій одиниці велике клітинне тіло і більше аксонів, і він іннервує від 300 до 800 м'язових волокон.

Звідси випливає, що кожний ПС мотонейрон здатний активувати значно меншу кількість м'язових волокон, на противагу ШС мотонейрону. При цьому слід відмітити, що сила, котру продукують окремі ПС та ШС волокна,за величиною різниться незначно.

Відмінність у величині продукованої сили між повільно- та швидкоскоротними руховими одиницями обумовлена кількістю м'язових волокон у руховій одиниці, а не величиною сили, продукованої кожним волокном

Розподіл типів волокон. Як уже відмічалося, вміст ПС та ШС волокон в усіх м'язах тіла неоднаковий. Звичайно, у м'язах рук і ніг людини подібний склад волокон. Дослідження показують, що у людей з переважанням ПС волокон у м'язах ніг, звичайно, більша кількість цих самих волокон і у м'язах рук. Це саме стосується і ШС волокон. Разом із тим існує ряд винятків. Наприклад, камбалоподібний м'яз, що знаходиться глибше литкового, в усіх людей майже повністю складається з ПС волокон.

Тип волокна і фізичне навантаження. Ми розглянули різні аспекти відмінностей ПС та ШС волокон. Виходячи з цих відмінностей, можна припустити, що ці типи волокон мають також різні функції під час фізичної діяльності. Це дійсно так.

ПС волокна. Повільноскоротним м'язовим волокнам притаманний високий рівень аеробної витривалості. Що означає це поняття? Аеробний означає «у присутності кисню», оскільки окиснювання — аеробний процес. ПС волокна є дуже ефективними з огляду на виробництво АТФ на основі окислення вуглеводів та жирів.

Згадаймо, що АТФ необхідна для утворення енергії, котра використовується при скороченні та розслабленні м'язового волокна. У процесі окиснення ПС волокна продовжують синтезувати АТФ, що дає можливість волокнам залишатися активними. Здатність підтримувати м'язову активність протягом тривалого періоду називається м'язовою витривалістю, отже ПС волокна мають високу аеробну витривалість. Завдяки цьому вони більш пристосовані до виконання тривалої роботи невисокої інтенсивності, наприклад марафонського бігу або плавання у відкритому морі.

ШС волокна. Швидкоскоротні м'язові волокна, навпаки, характеризуються відносно низькою аеробною витривалістю. Вони більш пристосовані до анаеробної діяльності (без кисню), ніж ПС волокна. Це означає, що їх АТФ утворюється не шляхом окиснення, а завдяки анаеробним реакціям, про котрі йтиметься у розділі 4.

ШСа рухові одиниці продукують значно більшу силу, ніж ПС рухові одиниці, однак вони легко стомлюються через обмежену витривалість. Таким чином, ШСа волокна використовуються в основному при виконанні короткочасної роботи високої інтенсивності, що потребує прояву витривалості, наприклад бігу на 1 милю або плавання на 400 м.

Хоча значущість ШСб волокон ще не повністю визначена, вочевидь, що вони не так легко збуджуються нервовою системою. З огляду на це, вони дуже рідко використовуються під час звичайної діяльності низької інтенсивності. Головним чином вони використовуються під час «вибухових» видів діяльності, таких, як біг на 100 м або плавання на 50 м. У табл. 1.2 узагальнено характеристики різних типів волокон.

Таблиця 1.2