В скелетных мышцах различают несколько типов ДЕ, а соответственно и мышечных волокон: малые или медленносокращающиеся (МС) и большие – быстросокращающиеся (БС).

Малые имеют небольшое тело мотонейрона и меньшее количество мышечных волокон в составе ДЕ (от 10 до 180) и более низкую скорость прохождения возбуждения. Они развивают длительные сильные сокращения и могут долго не утомляться (обладают высокой выносливостью). В них содержится миоглоби (белок, способный захватывать кислород), который придает волокнам красный цвет, поэтому МС волокна называются красными. Помимо миоглобина в этих волокнах содержится большой запас гликогена, что обеспечивает возможность длительной работы. В МС волокнах преобладают аэробные процессы.

Быстросокращающиеся мышечные волокна (БС) называются белыми и характеризуются большим количеством миофибрилл, высокой активностью миозина и ферментов гликолиза, а также значительными запасами гликогена. Ресинтез АТФ идет преимущественно анаэробно. Для них характерна высокая скорость сокращения и быстрое утомление. Их мотонейроны имеют большое тело и сильно разветвленные аксоны, поэтому иннервируют от 300 до 800 мышечных волокон.

Среди БС волокон различают два подтипа а и б. Они отличаются механизмами энергообразования.

БСа волокна имеют высокую анаэробную гликолитическую и высокую аэробную способность ресинтеза АТФ. Они называются окислительно-гликолитическими волокнами и используются при работе, сочетающей высокую интенсивность и выносливость. Например, бег на 1000 - 1,5 метров, плавание на 400 м.

БСб волокна имеют только высокие анаэробные способности ресинтеза АТФ и включаются в работу, когда необходима кратковременная мышечная деятельность взрывного характера. Например, бег на 100 м.

Последовательность рекрутирования (включения) мышечных волокон в работу регулируется нервной системой и зависит от интенсивности нагрузки. При работе низкой интенсивности, около 20 - 25% от максимальной силы сокращения, в работу вовлекаются в основном МС волокна. При физической работе средней интенсивности, 25 -40% от максимума, включаются в работу волокна БСа типа. Если интенсивность работы превышает 40% , вовлекаются в работу волокна БСб типа. однако, даже при максимальной интенсивности в работу вовлекаются не все имеющиеся волокна: у нетренированных 55 - 60% от имеющихся, у высокотренированных спортсменов силовых видов спорта до 80 - 90% двигательных единиц.

Скорость мышечного сокращения и скорость расщепления АТФ зависят от количества "гребков", сделанных мостиками. Чем выше скорость, тем больше движений и энергетических затрат. В результате БС волокна потребляют больше АТФ, чем медленные. Поэтому для поддержания позы используются преимущественно МС волокна.

Включение мышечных волокон в работу зависит от силы импульса, исходящего от мотонейрона. Минимальная сила раздражения, способная вызвать ответную реакцию называется порогом возбуждения. Наименьший порог возбуждения имеют МС волокна, у БС волокон порог возбуждения в 2 раза выше. При высокой частоте импульсов (большой силе раздражения) в работу вовлекаются все типы мышечных волокон.

Количество красных и белых мышечных волокон у человека составляет в среднем 55 и 45% соответственно. За исключением мышц брюшного пресса, которые почти полностью состоят из красных (МС) волокон. Среди белых мышечных волокон 30-35 % приходится на БС волокна типа а и 10-15% на волокна типа б.

Количество белых и красных волокон в мышцах ног сильно отличается у спортсменов спринтеров и стайеров. У стайеров в икроножных мышцах содержится более 80% МС волокон, у спринтеров около 23%. Преобладание в мышцах волокон того или иного типа генетически предопределено и независимо от направленности тренировочного процесса смена доминирующих волокон невозможна. Но при специфической тренировке, соответствующей генетически заложенным возможностям организма, количество доминирующих мышечных волокон может увеличиться.

В бодибилдинге для наращивания максимальной мышечной массы важно развитие всех типов мышечных волокон, однако типичная тренировка бодибилдера направлена в основном на гипертрофию БС волокон, МС волокна в своем объеме практически не увеличиваются. Развитие МС волокон возможно лишь при выполнении супер серий с большим количеством повторений, что требует выносливости. Доля МС волокон в мышцах довольно большая, поэтому специализированная тренировка, направленная на развитие гипертрофии МС волокон, ведет к значительному росту мышечной массы.

Свойства скелетных мышц

К основным функциональным свойствам мышечной ткани относятся возбудимость, сократимость, растяжимость, эластичность и пластичность.

Возбудимость — способность мышечной ткани приходить в состояние возбуждения при действии тех или иных раздражителей. В покое мембрана мышечной клетки поляризована (снаружи положительный заряд, внутри отрицательный). Это обеспечивается способностью мембраны избирательно пропускать одни ионы и не пропускать другие (К-Nа насосы). Электрический заряд, который при этом образуется на мембране, называется потенциалом покоя. В обычных условиях возбуждение мышцы происходит под действием импульса, исходящего от мотонейрона. При этом электрический импульс вызывает перезарядку мембраны (плюс меняется на минус) и формируется потенциал действия. В отличие от потенциала покоя, который стабилен, потенциал действия - быстро протекающий процесс и состоит из двух фаз: фазы деполяризации мембраны, в которую происходит смена зарядов на мембране мышечное волокно не чувствительно к другим импульсам, приходящим от мотонейрона и фазы реполяризации, когда восстанавливается исходный потенциал покоя. При возбуждении участка мышечного волокна, приобретающего снаружи отрицательный заряд, соседние участки, находящиеся в состоянии покоя, сохраняют положительный заря. При этом между ними возникает электрический ток, который называется местным током действия. Он распространяется, вызывая возбуждение и смену зарядов на следующих участках волокна.

Возбудимость мышечных волокон ниже возбудимости нервных волокон, иннервирующих мышцы, хотя критический уровень деполяризации мембран в обоих случаях одинаков. Это объясняется тем, что потенциал покоя мышечных волокон выше (около 90 мВ) потенциала покоя нервных волокон (70 мВ). Следовательно, для возникновения потенциала действия в мышечном волокне необходимо деполяризовать мембрану на большую величину, чем в нервном волокне.

Способность мышцы реагировать на раздражение ее двигательного мотонейрона, т.е. на импульсы, приходящие к ней по нерву, обозначается как непрямая возбудимость мышцы. Однако возбудимостью обладает и само мышечное волокно. Это доказывается раздражением участков мышцы, где отсутствуют окончания двигательного нерва.

Можно исключить влияние нервных элементов на мышцу, подвергнув ее отравлению некоторыми ядами (например, кураре). В этом случае возбуждение с нерва на мышцу не передается, но нерв и мышца сами по себе продолжают функционировать, т.е. мышца продолжает реагировать на непосредственно наносимое на нее раздражение. Таким образом, опыты подобного рода с несомненностью устанавливают наличие в мышечном волокне так называемой прямой возбудимости, т.е. способности мышечных волокон реагировать и на раздражение, действующее непосредственно и на них, а не через нервные волокна.

И прямая и непрямая возбудимость мышцы обусловлена функцией мембраны мышечного волокна. Возбуждение в мышцах проводится изолированно, т.е. не переходит с одного мышечного волокна на другое. Скорость распространения возбуждения в белых и красных волокнах скелетных мышц различна: в белых волокнах она равна 12–15м/с, в красных — 3–4 м/с.

В мышцах имеется пассивный упругий компонент, который включает сухожилия, соединительную ткань, покрывающую мышечные волокна, их пучки и мышцу в целом, а также упругие образования боковых поперечных мостиков миозиновой нити. Поэтому скелетная мышца — упругое образование. Упругостью обладают активные сократительные и пассивные компоненты мышцы, которые и обеспечивают растяжимость, эластичность и пластичность мышц.

Растяжимость — свойство мышцы удлиняться под влиянием силы тяжести (нагрузки). Чем больше нагрузка, тем больше растяжимость мышцы. Растяжимость зависит и от вида мышечных волокон. Красные волокна растягиваются больше, чем белые, мышцы с параллельными волокнами удлиняются больше, чем перистые.

Эластичность — свойство деформированного тела возвращаться к первоначальному своему состоянию после удаления силы, вызвавшей деформацию. Это свойство изучается при растяжении мышцы грузом. После удаления груза, мышца не всегда достигает первоначальной длины, особенно при длительном растяжении или под действием большого груза. Это связано с тем, что мышца теряет свойство совершенной упругости.

Пластичность — (греч.plastikos — годный для лепки, податливый) свойство тела деформироваться под действием механических нагрузок, сохранять приданную или длину или вообще форму после прекращения действия внешней деформирующей силы. Чем длительнее действует большая внешняя сила, тем сильнее пластические изменения.

Пластичность мышц связана и с остаточным укорочением мышц после длительного тетанического сокращения, или контрактуры. Красные волокна, которые удерживают тело в определенном положении, обладают большей пластичностью, чем белые.

Сократимость. При прямом или непрямом раздражении мышца укорачивается или же развивает напряжение в продольном направлении. Это изменение формы или напряжения мышцы носит название мышечного сокращения, следовательно, сократимость — это специфическая деятельность мышечной ткани при ее возбуждении.

Для изучения свойств мышц в учебных целях и в эксперименте в качестве объекта обычно используют нервно-мышечный препарат лягушки, а в качестве раздражителя — электрический ток. Запись сокращений мышцы на приборе миографе при прямом или непрямом раздражении называется миографией. Скорость и сила ответной реакции скелетной мышцы на раздражение зависит не только от параметров раздражителя, но и от типа мышечных волокон. Сократимость и возбудимость мышц разного вида различна.

В быстрых (БС) волокнах обычно лучше развит саркоплазматический ретикулум, они слабее снабжены кровеносными сосудами, имеют более крупные и длинные волокна, их расслабление после сокращения происходит в 50–100 раз быстрее, чем медленных волокон. Организм для выполнения статической работы (например, поддержание позы) использует главным образом медленные (МС) тонические красные мышцы, а для скоростных движений — быстрые белые мышцы.