Мышечные волокна делятся на три основных типа: медленные (типа I), быстрые (типа IIa и IIb) и промежуточные. Медленные волокна обладают высокой выносливостью и предназначены для длительной работы, что делает их идеальными для аэробных упражнений, таких как бег на длинные дистанции. В отличие от них, быстрые волокна обеспечивают мощное и скоростное сокращение, что делает их более эффективными в спринте и силовых упражнениях.
Каждый тип волокон имеет свои особенности в строении и функционировании, что определяет их роль в различных физических активностях. Генетические факторы и тренировка могут влиять на соотношение различных типов волокон в организме, формируя индивидуальные характеристики спортсменов и их результаты в спорте.
Какие типы мышечных волокон у человека и за что они отвечают?
Чем более интенсивные и регулярные физические тренировки, тем лучше укрепляется мышечная память, что, в свою очередь, способствует долговременному поддержанию физической формы и более быстрому восстановлению после болезней.
Мышечные волокна в организме человека делят на четыре основные группы по различным признакам. Они бывают красными и белыми, быстрыми и медленными, низкопороговыми и высокопороговыми, а также окислительными, промежуточными и гликолитическими. В следующем разделе мы подробно рассмотрим каждую из этих классификаций.
Красные и белые
Оттенок мышечного волокна заметен на его сечении. Он определяется концентрацией в саркоплазме миоглобина, специфического мышечного пигмента. При низкой концентрации это вещество придает тканям светло-розовый оттенок, а при высокой — насыщенный красно-бурый.
Гликоген служит источником энергии для белых волокон, в то время как красные используют триглицериды. У спринтеров и прыгунов преобладают белые волокна, тогда как у бегунов на длинные дистанции – красные.
Цвет почти всех мышц человека неоднороден, так как в них присутствуют волокна обоих типов, а также ткани с легкой пигментацией.
Медленные и быстрые
Быстрыми называют волокна с высокой АТФ-активностью. АТФ в данном случае расшифровывается как аденозинтрифосфатаза. Этот фермент определяет скорость сокращения мышц. В одной АТФ-молекуле содержится количество энергии, достаточное для того, чтобы при ее высвобождении миозиновые мостики повернулись один раз. Такой поворот известен как гребок, он приводит к сокращению мышцы.
Мостики перемещаются в следующем порядке:
Расцепляются с актиновым филаментом.
Возвращаются в первоначальное положение.
Сцепляются с новым участком актина.
Совершают гребок.
Потом очередная молекула АТФ запускает следующий гребок.
Все мышечные волокна выполняют отдельные гребки с одинаковым темпом. Чем быстрее происходит расщепление аденозинтрифосфатазы в мышечном волокне, тем большее количество гребков успевают совершить мостики за определенный период времени, что приводит к более быстрому сокращению мышцы.
АТФ-азная активность является наследуемым параметром. На нее нельзя повлиять с помощью тренировок.
Окислительные, промежуточные и гликолитические
Окислительная способность мышечной ткани зависит от количества митохондрий в волокне. Митохондрии представляют собой клеточные органеллы, каждая из которых выполняет специфические функции внутри клетки. Эти органеллы играют ключевую роль в серии процессов:
Расщепление жира либо глюкозы до воды и углекислого газа.
Ресинтез АТФ.
Ресинтез креатинфосфата с помощью АТФ.
Ресинтез миофибриллярных молекул АТФ с помощью креатинфосфата.
Сокращение мышц.
Глюкоза способна разлагаться в мышечных тканях, включая процессы, происходящие вне митохондрий. В результате этого образуется пируват, что также активирует ресинтез АТФ. У человека возникает ощущение утомления в мышцах, поскольку при этом образуется молочная кислота.
Согласно этому критерию, мышечные волокна подразделяются на три категории:
Окислительные- Митохондриальная масса велика изначально. Как долго бы человек ни тренировался и как бы он ни увеличивал нагрузку, эта масса не вырастет значительно.
В ходе аэробного гликолиза глюкоза в митохондриях преобразуется в АТФ, воду и углекислый газ с использованием кислорода. В анаэробной форме данного процесса кислород не необходим, и глюкоза распадается на АТФ и молочную кислоту.
Если человек не тренируется регулярно, его окислительные мышечные волокна относятся к медленному типу, а два других вида — к быстрому. При желании выносливость организма можно увеличить.
Для достижения этой цели необходимо выбрать тренировки, в процессе которых некоторые гликолитические и промежуточные волокна трансформируются в окислительные, что позволит вам испытывать меньшую усталость.
Низкопороговые и высокопороговые
Речь идет о пороге возбудимости двигательных единиц. Каждая такая единица состоит из:
мотонейрона;
аксона;
совокупности мышечных волокон.
Количество двигательных единиц в организме не меняется со временем. Сокращение мышц происходит под воздействием нервных импульсов электрической природы, исходящих от головного мозга.
Это случается, когда величина импульса имеет пороговое значение для данной двигательной единицы или превышает его. При импульсе ниже пороговой величины двигательная единица остается пассивной.
Как определиться каким видом спорта заниматься! Или соотношение быстрых и медленных мышечных волокон
Мышцы человеческого тела состоят из клеток, называемых миоцитами или мышечными волокнами. Существуют различные разновидности миоцитов, которые выполняют разные функции в зависимости от нагрузки. Основными являются два типа мышечных волокон:
Медленные (красные) мышечные волокна; Быстрые (белые) мышечные волокна, которые делятся на 2 подтипа, IIа и IIb.
Забегая немного вперед, напишем, то что — медленные мышечные волокна практически неспособны к гипертрофии. Нуждаются в отличных, от свойственных бодибилдерам, нагрузках. Быстрые мышечные волокна способны к гипертрофии за счет которой "растут объемы" бодибилдеров. Но об этом ниже.
И так, основное отличие медленных мышечных волокон от быстрых — заключается в выдерживаемых нагрузках и времени нахождения под нагрузкой. Так же быстрые мышечные волокна вдвое толще чем медленные (красные) волокна.
Медленные мышечные волокна
— сокращаются значительно медленнее, и способны выдержать более малые нагрузки, но при этому у них значительно более длинная фаза утомления, а это означает то, что они могут находиться длительное время под нагрузкой, в десятки и сотни раз дольше, чем быстрые волокна.
Красные волокна имеют следующие характеристики:
Аэробная или динамическая работа (марафоны, велосоревнования, плавание и т.д.)
Приобладание в мышцах спины для п оддержания позы
Производство тепла
Быстрые мышечные волокна
— могут развивать огромную мощь в кротчайшие сроки и на непродолжительные период время. Существует два подтипа белых волокон:
подтип IIa — являются переходными волокнами от быстрых к медленным, имеют свойства как красных так и белых волокон, но в менее выраженной форме.
подтип IIb — быстрые волокна, обладающие взрывной силой и наибыстрейшей скоростью сокращения. Именно эти волокна являются основными для набора мышечной массы в бодибилдинге.
Если более просто — то при аэробной нагрузке (легкая атлетика) в основном работают медленные мышцы, в то время как при любых тягах толчках, рывках и так далее (бодибилдинг, боевые искусства, пауэрлифтинг, и т.д.) где нужна большая сила и быстрота — работают быстрые волокна.
Теперь о самом интересном:
У каждого человека различное соотношение быстрых и медленных мышечных волокон в каждой мышце, и это заложено генетикой.
Многие исследования доказывают, то что соотношение быстрых и медленных волокон не поддается изменению (т.к. если уж у Вас преобладает какой то тип волокон — то это не изменить)
О сновной рост мышц идет не за счет увеличения количества волокон, а за счет гипертрофии (расширению) самих волокон.
Медленные, красные волокна — практически не способны к гипертрофии (увеличению) , а это значит, что посмотрев п.3. можно твердо говорить о том, что набрать мышечную массу за счет медленных волокон — практически не возможно.
Быстрые, белые волокна — изначально вдвое шире медленных и поддаются гипертрофии, а это значит что весь рост мышц происходит из-за увеличения (гипертрофии) быстрых волокон.
У большинства людей быстрые и медленные волокна в организме находятся примерно в одинаковом количестве. НО если у человека преобладает один из типов мышечных волокон, то ему будет даваться рост мышц, занятия бодибилдингом (при преобладании быстрых волокон) значительно проще, в то же время при преобладании медленными волокнами — человеку проще будет приодалевать аэробные нагрузки и легче будет добиться хороших результатов в легкой атлетике.
Делаем выводы зная соотношение быстрых и медленных типов мышц
Не стоит ходить к гадалке, что бы сделать простой вывод. Зная соотношение мышечных волокон в различных частях тела — можно достаточно просто определиться с видом спорта, которым стоит заниматься.
Если у вас преобладают быстрые волокна — вам имеет смысл пойти в бодибилдинг, где Вас ждут хорошие результаты. И чем больше у Вас преобладание этих волокон — тем проще будет даваться Вам этот вид спорта и больших результатов Вы сможете достичь.
Если ваши мышечные волокна в основном медленные, то вам стоит попробовать себя в легкой атлетике, марафонских забегах или велоспорте. При изобилии красных волокон в организме вам наверняка предстоят успехи в данной сфере.
Если же вы относитесь к большинству людей, у которых и тех и других мышечных волокон примерно поровну. Не огорчайтесь, вы сможете заняться любым видом спорта, но звездой вы вряд ли станете. Хотя упорство и труд — делают свое дело.
Как же определить соотношение быстрых и медленных мышечных волокон
Существует не сложный тест, пройдя который вы почти со стопроцентной вероятностью узнаете соотношение мышечных волокон в нужной Вам мышце. Тест этот разработан докторами F. Hatfield и Charles Poliquin.
Начнем:
Для начала для каждой проверяемой мышцы — нужно узнать, какой максимальный вес вы можете поднять. Т.е. если Вы хотите определить соотношение быстрых и медленных волокон в грудных мы шцах — для начала нужно узнать какой Вес вы способны пожать на один раз. Если вы хотите узнать соотношение мышечных волокон в мышцах ног — нужно узнать максимальный вес в жиме ногами. и т.д. Обычно для проверки используются 3 упражнения на разные части тела, например жим лежа, жим ногами, и подъем штанги на бицепс.
Для того, что бы узнать максимальный вес который вы можете пожать или поднять — хорошенько разомнитесь, обязательно найдите человека который Вас подстрахует. Возьмите вес с которым вы может сделать 2-3 повторения. После этого прибавьте вес, и сделайте еще один подход, если сумели сделать хотя бы одно повторение, прибавьте еще вес. И так делайте до того момента, пока в очередном подходе вы не сможете сделать ни одного повторения. Таким образом предыдущий подход с одним повторением — и будет являться у Вас максимум. ВНИМАНИЕ между каждым подходом делайте паузу не менее 3х минут!
Теперь отдохните 15 минут, после чего возьмите вес равный 80% от Вашего максимума. Выполните максимальное число повторений в подходе, пока ваш страховщик не поможет Вам в последнем повторении. — Запишите число повторений которое Вам далось.
Результаты теста на выявление соотношения красных и белых мышечных волокон
После того, как все упражнения выполнены, у вас должно быть 3 числа. Количество повторений которое вы осилили с 80% от максимального веса, в жиме лежа, в жиме ногами, и в поднятии штанги на бицепс.
Теперь обратите внимание:
если вы сделали 8-10 повторений то соотношение быстрых и медленных волокон примерно поровну;
е сли вы выполнили 5-7 повторений, то у вас преобладают быстрые (белые) мышечные волокна;
если вы выполнили 4 или менее повторений — то Вам прямая дорога в бодибилдинг, где Вас несомненно ждет успех и большие достижения;
если вы сделали 11-13 повторений то у вас преобладают медленные (красные) мышечные волокна;
если вы сделали 14 или более повторений — то вперед за медалями в легкой атлетике.
Типы мышечных волокон
Описаны различные типы (виды) мышечных волокон, а также гистологические и гистохимические методы их классификации. Дана характеристика различных типов мышечных волокон, описаны их функции, а также расположение в скелетной мышце.
Типы (виды) мышечных волокон
Классификации мышечных волокон
В настоящее время общепринято считать, что у человека скелетные мышцы состоят из волокон различных типов. Существуют различные классификации типов мышечных волокон. Различают волокна: красные и белые, медленные и быстрые, тонические и фазические. В середине ХХ века для разделения мышечных волокон на разные типы использовались гистологические методы (А.В. Самсонова с соавт., 2012).
Из скелетных мышц посредством биопсии извлекался кусочек мышечной ткани, быстро замораживался и разрезался на тонкие слои. Затем производилось исследование мышечной ткани под микроскопом. Первоначально критерием разделения мышечных волокон на медленные и быстрые являлось количество и расположение митохондрий.
Затем предпочтение стали отдавать такому показателю как толщина Z-дисков. Было найдено, что у медленных волокон Z-диски существенно толще, чем у быстрых. В качестве еще одного критерия разделения мышечных волокон на типы использовалась толщина М-диска.
При проведении продольных срезов расслабленной скелетной мышцы наблюдается, что медленные мышечные волокна имеют пять М-линий с равномерной плотностью. Промежуточные волокна демонстрируют три линии средней плотности, четко заметные, а также две линии с низкой плотностью. В быстрых мышечных волокнах можно увидеть три линии средней плотности и две внешние, которые едва различимы.
Долгое время в России и за рубежом использовалась классификация M.Brook, K.Kaiser (1970), которая основывается на гистохимических методах.
Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах:
Гипертрофия скелетных мышц человека
Биомеханика опорно-двигательного аппарата человека
Известно, что миофибриллы состоят из саркомеров, а те, в свою очередь – из толстых и тонких филаментов. Основу толстых филаментов составляет белок миозин, а основу тонких – белок актин.
Гистохимические методы долгое время были основаны на определении активности фермента АТФ-азы миозина. Этот фермент расположен на головках молекул миозина. Фермент АТФ-аза осуществляет высвобождение энергии, необходимой для осуществления сокращения мышечного волокна. Степень активности АТФ-азы варьирует в широких пределах.
Выяснено, что уровень активности АТФ-азы миозина зависит от разновидности миозина в мышечном волокне. В медленных мышечных волокнах показатель активности АТФ-азы невысокий, тогда как в быстрых он значительно выше. Это именно высокая активность АТФ-азы миозина обеспечивает быстроту сокращений мышечных волокон.
На основе классификации по активности АТФ-азы миозина различают мышечные волокна типа I, типа IIA и типа IIB.
Характеристики различных типов (видов) мышечных волокон
Медленные и быстрые мышечные волокна различаются метаболизмом, что проявляется в активности ферментов и количестве митохондрий. Медленные мышечные волокна окружены большим числом крупных митохондрий с набором ферментов, катализирующих распад углеводов и жирных кислот.
Поскольку этот процесс требует притока большого количества кислорода, вполне естественно, что сеть капилляров, окружающая медленные мышечные волокна более развита и снабжение кислородом, доставленным с током крови, в этих волокнах происходит более интенсивно. В этих волокнах крайне ограничен запас углеводов в виде гликогена и низка активность ферментов гликолиза (М.И. Калинский, В.А. Рогозкин, 1989).
Быстрые волокна типа IIA и IIB характеризуются высокой активностью АТФ-азы миозина, поэтому скорость их сокращения практически в два раза выше, чем у медленных. С высокой скоростью сокращения связан хорошо развитый саркоплазматический ретикулум, который характерен для быстрых мышечных волокон, так как он содержит ионы кальция, необходимые для сокращения мышечного волокна.
Волокна типа IIA обладают набором ферментов, необходимым для полного окисления углеводов и жирных кислот, аналогичным таковому в медленных волокнах, кроме того, они имеют ферменты гликолиза, что позволяет расщеплять углеводы до молочной кислоты. Быстрые мышечные волокна типа IIB предназначены для кратковременных сокращений. Они характеризуются высоким уровнем активности гликолитических ферментов и малым количеством митохондрий с окислительными ферментами. Оба типа быстрых мышечных волокон IIA и IIB содержат значительные запасы гликогена, который в первую очередь используется как источник энергии при сокращении скелетной мышцы (табл.1).
Таблица 1 Характеристики мышечных волокон различных типов
Характеристика
I тип
IIА тип
IIВ тип
Название мышечных волокон
Красные, медленные, устойчивые к утомлению, окислительные
Промежуточные, быстрые, устойчивые к утомлению, окислительно-гликолитические
Основная функция волокон типа I – выполнение длительной работы низкой интенсивности. Они активны также при поддержании позы. Поэтому антигравитационные мышцы в основном состоят из медленных волокон типа I.
Основная функция мышечных волокон типа II – выполнение быстрых и сильных сокращений.
Расположение мышечных волокон различных типов в скелетных мышцах
Мышечные волокна объединены в пучки. Их покрывает перимизий. Пучок содержит мышечные волокна различных типов. В пучке мышечные волокна расположены в виде мозаики. Однако доказано, что внутри мышцы больше мышечных волокон типа I, а снаружи – мышечных волокон типа II.
Современные классификации мышечных волокон
В настоящее время классификация мышечных волокон, основанная на изучении изоформ (разновидностей) тяжелых цепей миозина (Myosin Heavy Chain isoform – MHC), становится все более распространенной. По данной системе мышечные волокна делятся на три ключевых типа: MHCI — соответствует типу I, MHCIIa — типу IIA и MHCIIx (ранее обозначавшиеся как МНСIIb) — соответствуют типу IIB мышечных волокон. Важно отметить, что классификация мышечных волокон, основанная на активности АТФ-азы миозина, не полностью совпадает с классификацией, основанной на анализе изоформ тяжелых цепей миозина (Plotkin et al., 2021).
Самсонова, А.В. Методы оценки композиции мышечных волокон в скелетных мышцах человека /А.В. Самсонова, И. Э. Барникова, М. А. Борисевич, А. В. Вахнин //Труды кафедры биомеханики НГУ им. П.Ф. Лесгафта. – Вып. 6.- СПб, 2012.- С. 18-27.
Сонькин В.Д., Тамбовцева Р.В. Развитие мышечной энергетики и работоспособности в онтогенезе.
Уилмор Дж. Х., Костилл Д. Л. Физиология спорта и двигательной активности. Киев: Олимпийская литература, 1997. 504 с.
Plotkin D.L., Roberts M.D., Haun C.T., Schoenfeld B.J. Muscle Fiber Type Transitions with Exercise Training: Shifting Perspectives // Sports. 2021. V. 127. N. 9. P. 1-11.
Теперь о самом интересном:
