Быстрые мышечные волокна

Мышечные волокна: быстрые и медленные

Различают три вида мышц: поперечно-полосатые скелетные, поперечно-полосатые сердечные и гладкие.

Скелетные мышечные волокна подразделяются на быстрые и медленные. Скорость сокращения мышц различна и зависит от их функции. Например, быстро сокращается икроножная мышца, а глазная мышца сокращается еще быстрее.

Рис. Типы мышечных волокон

В быстрых мышечных волокнах более развит саркоплазматический ретикулум, что способствует быстрому выбросу ионов кальция. Их называют белыми мышечными волокнами.

Медленные мышцы построены из более мелких волокон, и их называют красными из-за их красноватой окраски, обусловленной высоким содержанием миоглобина.

Рис. Быстрые и медленные мышечные волокна

Таблица. Характеристика трех типов волокон скелетных мышц

Показатель	Медленные оксидативные волокна	Быстрые оксидативные волокна	Быстрые гликолитические волокна
Главный источник образования АТФ	Окислительное фосфорилирование	Окислительное фосфорилирование	Гликолиз
Митохондрии	Много	Много	Мало
Капилляры	Много	Много	Мало
	Высокое (красные мышцы)	Высокое (красные мышцы)	Низкое (белые мышцы)
Активность ферментов гликолиза	Низкая	Промежуточная	Высокая
	Низкое	Промежуточное	Высокое
Скорость утомления	Медленная	Промежуточная	Быстрая
Активность АТФазы миозина	Низкая	Высокая	Высокая
Скорость укорочения	Медленная	Быстрая	Быстрая
Диаметр волокна	Малый	Средний	Большой
Размер двигательной единицы	Малый	Средний	Большой
Диаметр двигательного аксона	Малый	Средний	Большой

Сила мышц

Силу мышцы определяют по максимальной величине груза, который она может поднять, либо по максимальной силе (напряжению), которую она может развить в условиях изометрического сокращения.

Одиночное мышечное волокно способно развить усилие 100-200 мг. В теле примерно 15-30 млн волокон. Если бы они действовали параллельно в одном направлении и одновременно, то могли бы создать напряжение 20-30 т.

Сила мышц зависит от ряда морфофункциональных, физиологических и физических факторов.

Расчет мышечной силы

Сила мышц возрастает с увеличением площади их геометрического и физиологического поперечного сечения. Физиологическое поперечное сечение мышцы представляет собой сумму поперечных сечений всех волокон мышцы по линии, проведенной перпендикулярно ходу мышечных волокон.

В мышце с параллельным ходом волокон (например, портняжная мышца) площади геометрического и физиологического поперечных сечений равны. В мышцах с косым ходом волокон (межреберные) площадь физиологического сечения больше площади геометрического и это способствует увеличению силы мышц. Еще больше возрастают физиологическое сечение и сила у мышц с перистым расположением мышечных волокон, которое наблюдается в большинстве мышц тела.

Для того чтобы иметь возможность сопоставить силу мышечных волокон в мышцах с различным гистологическим строением, используют понятие абсолютной силы мышцы.

Абсолютная сила мышцы — максимальная сила, развиваемая мышцей, в перерасчете на 1 см2 физиологического поперечного сечения. Абсолютная сила бицепса составляет 11,9 кг/см2, трехглавой мышцы плеча — 16,8, икроножной 5,9, гладких мышц — 1 кг/см2.

где Амс — мышечная сила (кг/см2); Р — максимальный груз, который способна поднять мышца (кг); S — площадь физиологического поперечного сечения мышцы (см2).

Сила и скорость сокращения, утомляемость мышцы зависят от процентного соотношения различных типов двигательных единиц, входящих в эту мышцу. Соотношение разных типов двигательных единиц в одной и той же мышце у разных людей неодинаково.

Различают следующие типы двигательных единиц:

• медленные неутомляемые (имеют красный цвет), они развивают небольшую силу сокращения, но могут длительно находиться в состоянии тонического напряжения без признаков утомления;
• быстрые, легко утомляемые (имеют белый цвет), их волокна развивают большую силу сокращения;
• быстрые, относительно устойчивые к утомлению, развивающие относительно большую силу сокращения.

У разных людей соотношение числа медленных и быстрых двигательных единиц в одной и той же мышце определено генетически и может значительно различаться. Чем больше в мышцах человека процент медленных волокон, тем более она приспособлена к длительной, но небольшой по мощности работе. Лица с высоким содержанием в мышцах быстрых сильных моторных единиц способны развивать большую силу, но склонны к быстрому утомлению. Однако надо иметь в виду, что утомление зависит и от многих других факторов.

Сила мышцы увеличивается при ее умеренном растяжении. Одним из объяснений этого свойства мышц является то, что при умеренном растяжении саркомера (до 2,2 мкм) увеличивается вероятность образования большего количества связей между актином и миозином.

Рис. Соотношение между силой сокращения и длиной саркомера

Рис. Соотношение между силой мышцы и ее длиной

Сила мышц зависит от частоты нервных импульсов, посылаемых к мышце, синхронизации сокращения большого числа моторных единиц, преимущественного вовлечения в сокращение того или иного типа моторных единиц.

Сила сокращений увеличивается:

• при вовлечении в процесс сокращения большего количества моторных единиц;
• при синхронизации сокращения моторных единиц;
• при вовлечении в процесс сокращения большего количества белых моторных единиц.

При необходимости развить небольшое усилие сначала активируются медленные неутомляемые моторные единицы, затем быстрые, устойчивые к утомлению. Если надо развить силу более 20-25% от максимальной, то в сокращение вовлекаются быстрые, легко утомляемые моторные единицы.

При напряжении до 75% от максимально возможного практически все моторные единицы активированы и дальнейший прирост силы идет за счет увеличения частоты импульсов, посылаемых к мышечным волокнам.

При слабых сокращениях частота посылки нервных импульсов по аксонам мотонейронов составляет 5-10 имп/с, а при большой силе сокращения может доходить до 50 имп/с.

В детском возрасте прирост силы идет главным образом за счет увеличения толщины мышечных волокон, что связано с увеличением в них количества миофибрилл. Прирост числа волокон незначителен.

При тренировке мышц у взрослых нарастание их силы связано с увеличением миофибрилл, а повышение их выносливости обусловлено увеличением числа митохондрий и получением АТФ за счет аэробных процессов.

Имеется взаимосвязь силы и скорости сокращения мышцы. Скорость сокращения мышцы тем больше, чем больше ее длина (за счет суммации сократительных эффектов саркомеров). Она уменьшается при увеличении нагрузки. Тяжелый груз можно поднять только при медленном движении. Максимальная скорость сокращения, достигаемая при сокращении мышц человека, около 8 м/с.

Мощность мышцы равна произведению мышечной силы на скорость укорочения. Максимальная мощность достигается при средней скорости укорочения мышц. Для мышц руки максимальная мощность (200 Вт) достигается при скорости сокращения 2,5 м/с.

Сила сокращения и мощность мышцы снижаются при развитии утомления.

Источник: «Программы тренировок», научное изд.
профессор, доктор наук Тудор Бомпа, 2016 г.

Для тренировок могут понадобиться различные типы силы, каждый из которых важен для того или иного вида спорта и спортсменов. Типы силы можно различать по качеству силы, кривой силы-времени, типу мышечной деятельности, массе тела спортсмена и степени специфичности.

Сила: ее качестваПравить

Желаемый эффект метода силовой тренировки всегда попадает в одну из трех категорий или качеств: максимальная физическая сила, мощность и мышечная выносливость.

Максимальная силаПравить

Максимальная сила — это предельная сила, которую может выработать во время сокращения нервно-мышечная система. Это качество повышается посредством сочетания структурной адаптации (гипертрофии) и, по большей части, нервной адаптации (в основном в виде улучшения межмышечной и внутримышечной координации). Максимальная сила определяется самой тяжелой нагрузкой, которую спортсмен способен поднять за одну попытку, и выражается 100-процентным максимумом. В целях тренировки спортсмены должны знать уровень своей максимальной силы применительно к самым важным (фундаментальным) упражнениям, поскольку это дает базу для расчета нагрузки почти для каждого этапа силовой тренировки.

МощностьПравить

Мощность — это продукт двух способностей: силы и скорости — и сама по себе является способностью применять максимальную силу за кратчайший период времени. В отличие от пауэрлифтинга, где спортсмены выражают (максимальную) силу без лимита времени, спортсмены в других видах спорта сталкиваются с временными ограничениями, в рамках которых они должны выработать максимальную возможную силу. Примерами являются удары ноги бегущих спортсменов в индивидуальном и командном видах спорта, удары рукой и ногой в боевых видах спорта, а также свинг и бросок в бейсболе. Мощность тренируется методами, усиливающими быстрое выражение силы, таким образом улучшая расход тепловой энергии активных двигательных единиц. Мощность можно увеличить только посредством использования специфических методов после этапа тренировки максимальной силы.

Мышечная выносливостьПравить

Мышечная выносливость — это способность мышцы поддерживать работу в течение продолжительного срока. Большая часть видов спорта требует выносливости, и методы тренировки мышечной выносливости развивают как нервные, так и метаболические аспекты того или иного вида спорта. Мы различаем четыре типа собственно спортивных методов тренировки мышечной выносливости: силовая выносливость (10-30 секунд или до 15 секунд с неполным отдыхом; лактатная мощность), короткая мышечная выносливость (30 секунд — 2 минуты; лактатная работоспособность), средняя мышечная выносливость (2-8 минут; аэробная мощность) и долгая мышечная выносливость (более 8 минут; аэробная работоспособность).

Сила: кривая силы — времениПравить

Кривая силы — времени

Если мы проанализируем кривую силы-времени (см. рис.), можно выделить следующие типы силы: стартовая сила, взрывная сила (диапазон развития силы), мощность (стартовая сила плюс взрывная сила) и максимальная сила.

Стартовая силаПравить

Стартовая сила выражается в начале концентрического действия и обычно измеряется через 50 миллисекунд. Ее уровень зависит от способности произвольно задействовать как можно больше двигательных единиц (т.е. внутримышечной координации) в начале движения.

Взрывная сила или темп развития силыПравить

Взрывная сила — это темп увеличения силы в начале концентрического упражнения. Ее уровень зависит от способности задействовать больше двигательных единиц либо увеличивать расход энергии активных единиц, чтобы увеличить производительность силы.

Стартовая сила и взрывная сила вместе представляют собой то, что мы называем мощностью, или, согласно другим авторам, «скоростную силу». Высокий уровень мощности, как правило, требуется для достижения высоких результатов в спорте, поскольку в некоторых видах спорта имеются ограничения на применение силы.

Максимальная сила — это максимальный уровень силы, который спортсмен может достичь за движение.

Сила: мышечная деятельностьПравить

Можно выделить три типа силы в соответствии с мышечной деятельностью: концентрическая, изометрическая и эксцентрическая.

Концентрическая силаПравить

При концентрическом действии мышца напрягается и сокращается, таким образом двигая сустав. Максимальная сила обычно измеряется посредством наибольшей нагрузки, которую можно поднять концентрически. Эксцентрическое действие обычно либо предшествует этому, либо следует за этим.

Изометрическая силаПравить

При изометрическом действии мышца напрягается, при этом не сокращаясь и не растягиваясь; такой результат получается, когда вырабатываемая сила равна внешнему сопротивлению или когда внешнее сопротивление неподвижно. Высокая доля изометрической деятельности первичных мышц требуется для многих двигательных видов спорта, а также велосипедного мотокросса, парусного спорта и боевых видов спорта. Необходимость в подобных действиях должна учитываться при составлении программы силовой тренировки. Изометрическая сила может превышать концентрическую силу на 20 процентов.

Эксцентрическая силаПравить

При эксцентрическом действии мышца создает меньше напряжения, чем внешнее сопротивление, таким образом мышца растягивается. Высокий уровень эксцентрической силы рекомендуется для тех видов спорта, где требуются прыжки, спринт и смена направления. Эксцентрическая сила может превышать концентрическую силу на 40 процентов.

Сила: отношение к массе телаПравить

Методы тренировки максимальной силы вызывают как нервную, так и мышечную адаптацию. Как описано далее, параметрами нагрузки можно манипулировать так, чтобы увеличить либо массу тела и силу спортсмена, либо только силу, сохранив при этом массу тела. По этой причине мы выделяем два типа силы: абсолютную и относительную.

Абсолютная силаПравить

Абсолютная сила — это способность спортсмена вырабатывать максимальную силу вне зависимости от массы тела. Высокий уровень абсолютной силы требуется для того, чтобы преуспеть в некоторых видах спорта (например, толкание ядра и самые тяжелые категории в тяжелой атлетике и борьбе). Возрастание силы идет параллельно набору массы тела у тех спортсменов, которые тренируются, чтобы увеличить абсолютную силу.

Относительная силаПравить

Относительная сила — это соотношение между максимальной силой и массой тела. Высокий уровень относительной силы важен в гимнастике, видах спорта, где спортсменов делят на категории по весу (например, борьба, бокс, дзюдо, бразильское джиу-джитсу и смешанные боевые искусства), командных видах спорта, требующих частого изменения направления движения, а также спринте и прыжках в легкой атлетике. Например, у гимнаста может не получаться выполнение вертикального упора на кольцах до тех пор, пока соотношение относительной силы задействованных мышц не составит хотя бы один к одному; иными словами, абсолютной силы должно хватать хотя бы на то, чтобы компенсировать массу тела спортсмена. Конечно, увеличение массы тела меняет соотношение — по мере увеличения массы тела уменьшается относительная сила, кроме случаев, когда она соответствующим образом повышается. Поэтому тренировочные программы, нацеленные на увеличение относительной силы, добиваются этого, вызывая нервную адаптацию к силовому тренингу, а не увеличивая мышечную массу и массу тела в целом.

Сила: степень специфичностиПравить

Мы выделяем два типа силы согласно степени конкретной спортивной биомеханической и физиологической схожести тренировочных средств и методов, задействованных в программе: общая сила и специфическая сила.

Общая силаПравить

Общая сила — это основа всей тренировочной программы. В первые годы спортивных тренировок важно сосредоточиться именно на ней. Низкий уровень общей силы может ограничить прогресс спортсмена в целом. Из-за этого тело может быть подвержено травмам и, возможно, даже развиваться асимметрично или иметь пониженную способность к накоплению мышечной силы, а также более низкую способность к развитию необходимых спортивных навыков.

В развитии общей силы спортсмена участвуют анатомическая адаптация, гипертрофия и макроциклы максимальной силы. Анатомическая адаптация посвящена развитию общей силы торса, а также мышечного баланса и предотвращения травм посредством укрепления сухожилий. Как следует из названия, анатомическая адаптация готовит организм к последующим более сложным этапам. Общая сила увеличивается далее за счет структурных изменений, вызванных макроциклами гипертрофии, и нервной адаптации, являющейся следствием макроциклов максимальной силы.

Специфическая силаПравить

Тренировки, посвященные развитию специфической силы, принимают во внимание особенности того или иного вида спорта, таких как эргогенез (вклад энергетических систем), плоскость движения, первичные мышцы, объем движения суставов и мышечная деятельность. Как следует из названия, этот тип силы является специфическим в каждом виде спорта и требует значительного анализа. Следовательно, нет смысла сравнивать силовые уровни спортсменов, занимающихся разными видами спорта. Тренировку на развитие специфической силы нужно включать постепенно ближе к концу подготовительного периода для всех продвинутых спортсменов.

Запас силыПравить

Запас силы — это разница между максимальной силой и силой, необходимой для применения навыка в соревновательных условиях. Например, одно исследование силовых техник измеряло среднюю силу гребцов в течение гребка во время гонки, которая оказалась равна 56 килограммам. Те же спортсмены демонстрировали абсолютную силу при поднятии веса 90 килограммов на грудь. Если мы вычтем среднюю силу в процессе гонки (56 килограммов) из абсолютной силы (90 килограммов), то получим резерв силы в размере 34 килограммов. Иными словами, соотношение средней силы к абсолютной силе составляет примерно 1: 1,6.

У других испытуемых спортсменов в том же исследовании обнаружился более высокий запас силы и соотношение 1:1,85. Разумеется, гребцы этой группы выступили лучше в лодочных гонках, таким образом подтвердив, что спортсмен с большим запасом силы способен демонстрировать более высокие спортивные показатели. Следовательно, тренер по силовым тренировкам должен стремиться помочь спортсменам достичь наивысшего уровня максимальной силы в течение недельного силового тренинга в рациональном соотношении с более специфичными сессиями, чтобы предотвратить негативный перенос.

Скелетные мышцы и образующие их МВ различаются по множеству параметров — скорости сокращения, утомляемости, диаметру, цвету и т.д. Например, цвет мышцы может быть обусловлен рядом причин: количеством митохондрий, содержанием миоглобина, плотностью кровеносных капилляров. Традиционно выделяют красныеибелые, а такжемедленныеибыстрыемышцы и МВ. Каждая мышца — гетерогенная популяция разных типов МВ. Тип мышцы определяют, исходя из преобладания в ней конкретного типа МВ. Применяют следующиеклассифицирующиекритериитипов МВ:характерсокращения(фазные и тонические), скорость сокращения (быстрые и медленные) и тип окислительного обмена (окислительные — красные и гликолитические — белые). На практике результаты типирования МВ комбинируют.РазличаюттритипаМВ— быстросокращающиеся красные, быстросокращающиеся белые и медленносокращающиеся промежуточные. Быстрые МВ приспособлены для выполнения быстрых и мощных сокращений (например, прыжки и бег на короткие дистанции). Медленные МВ адаптированы к продолжительной мышечной деятельности типа удержания тела в выпрямленном положении против сил гравитации или бега на марафонскую дистанцию. В зависимости от преобладания в мышцах конкретного типа МВ скелетные мышцы относят к «красным» и «белым»либо»быстрым» и «медленным». Таким образом,каждаямышцауникальнапоспектрувходящихвеёсоставтиповМВ. Этот спектр генетически детерминирован (отсюда практика типирования МВ при отборе спортсменов-бегунов — спринтеров и стайеров).

 Фазныеитонические. Экстрафузальные МВ подразделяют на фазные, осуществляющие энергичные сокращения, и тонические, специализированные на поддержание статического напряжения, или тонусa. Произвольная мускулатура человека практически полностью состоит из фазных мышечных волокон, генерирующих ПД. В ответ на нервную стимуляцию они отвечают быстрым сокращением. Тонические мышечные волокна встречаются в наружных ушных и наружных глазных мышцах. Тонические мышечные волокна имеют более низкий МП (от –50 до –70 мВ). Степень деполяризации мембраны зависит от частоты стимуляции. Поэтому лишь повторные нервные стимулы вызывают сокращение тонических МВ. Тонические МВ имеют полинейронную иннервацию (иннервированы в нескольких точках периферическими отростками разных мотонейронов).

 Быстрыеимедленные. Скорость сокращения мышечного волокна определяется типом миозина. Изоформа миозина, обеспечивающая высокую скорость сокращения, —быстрыймиозин(вчастности, характерна высокая активность АТФазы), изоформа миозина с меньшей скоростью сокращения —медленныймиозин(вчастности, характерна меньшая активность АТФазы). Следовательно,активностьАТФазымиозинаотражаетскоростныехарактеристикискелетной мышцы. Мышечные волокна, имеющие высокую активность АТФазы, — быстросокращающиеся волокна (быстрыеволокна), для медленносокращающихся волокон (медленныеволокна) характерна низкая АТФазная активность.

 Окислительные(красные)игликолитические(белые). МВ используют окислительный либо гликолитический путь образования АТФ. В ходе аэробного окисления из одной молекулы глюкозы образуются 38 молекул АТФ и конечные продукты метаболизма — вода и углекислый газ (этим типом обмена характеризуютсякрасныеМВ). При анаэробном типе метаболизма из одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ, а также молочная кислота (этим типом обмена характеризуютсябелыеМВ).

 Окислительные,иликрасныеМВ небольшого диаметра, окружены массой капилляров, содержат много миоглобина. Их многочисленные митохондрии имеют высокой уровень активности окислительных ферментов (например, сукцинатдегидрогеназы — СДГ).

 Гликолитические,илибелыеМВ имеют больший диаметр, в саркоплазме содержится значительное количество гликогена, митохондрии немногочисленны. Для них характерны низкая активность окислительных и высокая активность гликолитических ферментов. В белых МВ молочная кислота выводится в межклеточное пространство, тогда как в красных МВ молочная кислота служит субстратом для дальнейшего окисления, в результате которого образуется ещё 36 молекул АТФ. Плотность капиллярной сети вокруг МВ, количество митохондрий, а также активность окислительных и гликолитических ферментов коррелируют со степенью утомления МВ. Белые гликолитические МВ имеют высокую скорость сокращения и относятся к быстроутомляемым. Среди красных МВ по скорости сокращения и утомляемости выделено два подтипа: быстрые неутомляемые и медленные неутомляемые МВ.

Сводная классификация МВ приведена на рис. 7–17.

Рис.7–17.Типыволоконскелетноймышцы. На серийных срезах:А— активность АТФазы миозина: светлые МВ —медленносокращающиеся; тёмные МВ —быстросокращающиеся.Б— активность СДГ: светлые МВ —белые(гликолитические); тёмные МВ —красные(окислительные);промежуточныеМВ (окислительно–гликолитические). 1 — быстросокращающееся белое МВ (высокая активность АТФазы миозина, низкая активность СДГ); 2 — быстросокращающееся красное МВ (высокая активность АТФазы миозина, высокая активность СДГ); 3 — быстросокращающееся красное МВ (высокая активность АТФазы миозина, умеренная активность СДГ); 4 — медленносокращающееся промежуточное МВ (низкая активность АТФазы миозина, умеренная активность СДГ). СДГ — сукцинатдегидрогеназа.

Контрольфенотипамышечныхволокон. Множество факторов (интактная иннервация, уровень физической активности, гормоны) поддерживает унаследованный спектр МВ, уникальный для каждой мышцы. После повреждения нерва скелетная мышца подвергается гипотрофии (уменьшение объёма МВ, разрастание соединительной ткани, увеличение чувствительности к ацетилхолину). Регенерация нерва восстанавливает нормальное состояние мышц. Известно также, что все МВ одной и той же двигательной (нейромоторной) единицы принадлежат к одному типу. Эти и многие другие наблюдения и эксперименты заставили заключить, что мотонейроны оказывают на иннервируемые ими МВнейротрофическийэффект. Факторы реализации нейротрофического эффекта не установлены.

Описаны различные типы 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 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 продольных срезах расслабленной скелетной мышцы видно, что медленные мышечные волокна содержат пять М-линий, имеющих одинаковую плотность. Промежуточные мышечные волокна – три линии средней плотности, ясно видимые и две линии, имеющие небольшую плотность. В быстрых мышечных волокнах имеются три линии средней плотности и две внешние, едва различимые.

В настоящее время чаще всего используется 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» и «Биомеханика мышц»

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 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. Установлено, что степень активности АТФ-азы миозина связана с типом миозина, содержащемся в мышечном волокне. В медленных мышечных волокнах активность АТФ-азы низкая, а в быстрых – высокая. Именно высокая активность АТФ-азы миозина способствует высокой скорости сокращения мышечных волокон.

На основе классификации по активности АТФ-азы миозина различают мышечные волокна типа I, типа IIA и типа IIB.

Характеристики 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 имеют набор ферментов для полного окисления углеводов и жирных кислот, такой же, как и в медленных волокнах и к тому же они располагают ферментами гликолиза, то есть способностью расщеплять углеводы до молочной кислоты. Быстрые мышечные волокна типа IIB способны к коротким периодам сократительной активности. Они имеют набор ферментов гликолиза с высокой активностью и небольшое количество митохондрий с окислительными ферментами. Быстрые мышечные волокна типа IIA и IIB имеют большие запасы гликогена, который сразу используется в качестве источника 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	Белые, быстрые, быстроутомляемые, гликолитические, анаэробные
Размер мотонейрона	малый	Большой	Большой
Активность АТФ-азы миозина	низкая	Высокая	Высокая
Саркоплазматический ретикулум	Слабо развит	Среднее развитие	Хорошо развит
Плотность капилляров	Высокая	Высокая	Низкая
Количество миоглобина	Много	Средне	Мало
Количество митохондрий	Много	Средне	Мало
Размеры митохондрий	Очень большие	Средние	Небольшие
Активность ферментов митохондрий	Большая	Большая	Низкая
Сопротивление утомлению	Высокое	Среднее	Очень низкое
Запасы гликогена	Низкие	Большие	Большие
Гликолитическая способность	Низкая	Большая	Большая
Скорость сокращения	Низкая	Высокая	Высокая
Площадь поперечного сечения мышечного волокна	Небольшая	Большая	Большая
Максимальная сила	Небольшая	Большая	Очень большая

Функции мышечных волокон

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.

Литература

Еще раз о количестве повторений

Антонов Андрей

Сайт: ironworld.ru

Сколько нужно делать повторений для увеличения мышечной массы? Доктор педагогических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий кафедрой теоретико-методических основ физической культуры и спорта РГУФКа Л. П. Матвеев в своем учебнике «Теория и методика физической культуры» («Физкультура и спорт», 1991 г.) на этот вопрос отвечает так: «…от 5–6 до 8–10 повторений до отказа, чему соответствует отягощение, составляющее примерно 70–80% от индивидуального максимального».
Арнольд Шварценеггер в своем знаменитом трехтомнике «Энциклопедия современного бодибилдинга» («Физкультура и спорт», 1993 г.), написанным в соавторстве с Биллом Доббинсом, называет следующие цифры: 8–12 повторений для верхней части тела и 12–15 для ног, «и выполнять каждый подход «до отказа” – до тех пор, пока мышцы станут неспособны сделать хотя бы еще один повтор».
Джо Вейдер в своей работе «Бодибилдинг. Фундаментальный курс» («Уайдер спорт-СУ», 1993 г.) пишет: «Исследования показали, что для увеличения мышечных объемов необходимо выполнять не менее 6 и не более 15 повторений в подходе. Если вы делаете меньше, чем 6 повторений, то развиваете силу, а если больше 15, то выносливость мышц. Начинающие культуристы должны практиковать 8–12 повторений в 1–3 подходах». Примерно те же цифры нам называют на многочисленных курсах фитнес-тренеров, только немного повышая нижнюю границу. Обычно до 8-ми повторений.
А что говорит нам практика? Более 10 лет я проработал тренером в фитнес-клубе. И практика показывает, что есть определенная категория людей, которые категорически отказываются расти, выполняя указанные количества повторений, несмотря на энтузиазм и полное соблюдение всех сопутствующих рекомендаций, таких как полноценный отдых между тренировками, повышенное содержание белка в рационе, дополнительная витаминизация и т. д. Другие прогрессируют, но только от определенного количества повторений в этом диапазоне. А диапазон большой. 6 повторений и 15 – это огромная разница, и искать оптимальное количество повторений эмпирическим путем слишком долго.
А ведь на самом деле все не так уж и сложно, если мы вспомним, что у всех людей строго индивидуальная мышечная композиция.
Мышечные волокна можно классифицировать по двум основным критериям. Первый – по активности фермента АТФ-азы и, соответственно, по скорости сокращения мышц – на быстрые и медленные мышечные волокна. Активность данного фермента наследуется и тренировке не поддается.
Вторая классификация – по количеству митохондрий в мышечном волокне. Напомню, что митохондрии – это клеточные органеллы, в которых глюкоза, а если быть совсем точным – пируват – продукт неполного распада глюкозы, расщепляется до углекислого газа и воды, выделяя АТФ, необходимую для мышечного сокращения, и при этом не закисляя мышцу. Вне митохондрий в мышцах также может происходить расщепление пирувата до АТФ, но при этом образуется молочная кислота, которая закисляет мышцу и способствует ее утомлению.
По этому признаку мышечные волокна подразделяются на 3 группы:
1. Окислительные мышечные волокна. В них масса митохондрий так велика, что существенной прибавки ее в ходе тренировочного процесса уже не происходит.
2. Промежуточные мышечные волокна. В них масса митохондрий значительно снижена, и в мышце в процессе работы накапливается молочная кислота, однако достаточно медленно, и утомляются они гораздо медленнее, чем гликолитические.
3. Гликолитические мышечные волокна. В них очень незначительное количество митохондрий. Поэтому в них преобладает анаэробный гликолиз с накоплением молочной кислоты, отчего они и получили свое название. (Анаэробный гликолиз – расщепление глюкозы без кислорода до молочной кислоты и АТФ; аэробный гликолиз, или окисление – расщепление глюкозы в митохондриях с участием кислорода до углекислого газа, воды и АТФ.)
У не тренирующихся людей обычно быстрые волокна – гликолитические и промежуточные, а медленные – окислительные. Однако при правильных тренировках на увеличение выносливости промежуточные и часть гликолитических волокон можно сделать окислительными, и тогда они, не теряя в силе, перестанут утомляться. Надо заметить, что резкого перехода волокон из одной группы в другую нет. Он плавный, как по увеличению активности АТФ-азы, так и по увеличению количества митохондрий в мышцах, поэтому разделение мышечных волокон на 2 и 3 группы достаточно условное. При необходимости можно было бы еще увеличить количество групп, но в современной науке это считается нецелесообразным, поскольку данная классификация удовлетворяет всем вопросам представителей всех научных направлений.
Еще один важный термин, который необходимо знать для понимания этого процесса – это двигательная единица. Мышца сокращается под действием нервного импульса, который имеет электрическую природу. Каждая двигательная единица (ДЕ) включает в себя мотонейрон, аксон и совокупность мышечных волокон. Количество ДЕ у человека остается неизменным на протяжении всей жизни.
Двигательные единицы имеют свой порог возбудимости. Если нервный импульс, посылаемый мозгом, имеет величину менее этого порога, ДЕ пассивна. Если нервный импульс имеет пороговую для этой ДЕ величину или превышает ее, мышечные волокна сокращаются. Низкопороговые ДЕ имеют маленькие мотонейроны, тонкий аксон и сотни иннервируемых медленных мышечных волокон. Высокопороговые ДЕ имеют крупные мотонейроны, толстый аксон и тысячи иннервируемых быстрых мышечных волокон. В повседневной жизни у нас работают в основном медленные волокна и прекрасно с этим справляются. Мышцы не закисляются, в митохондриях энергетические субстракты расщепляются до углекислого газа и воды, не образовывая молочную кислоту, и мышцы, не утомляясь, функционируют на протяжении целого дня. Быстрые волокна включаются в работу, только если необходимо проявить значительное мышечное усилие или сделать ускорение. И при такой нагрузке мы сразу чувствуем закисление мышцы, отдышку и быстро развивающееся утомление.
Вот, в принципе, и все, что необходимо знать. Для того чтобы заставить мышечное волокно расти, мы должны его закислить, чтобы в миофибриллах произошли структурные изменения, в результате которых после завершения нагрузки будет запущен механизм гиперплазии.
Так вот, описанная мной определенная категория людей, отказывающаяся расти, выполняя в подходе указанный диапазон повторений, имеет исключительно мало гликолитических и промежуточных МВ. И закислить свои окислительные волокна ни 6-ю, ни 15-ю повторениями не могут. Мышца работает, но при этом не тренируется. Митохондрии «съедают» всю молочную кислоту, и никаких структурных образований в мышце не происходит. Чтобы закислить окислительные МВ и заставить их расти, необходим особый режим работы – статодинамический, без мышечного расслабления. Данный режим работы мышц был разработан в Институте спорта профессором В. Н. Селуяновым. В этом случае напряженные мышечные волокна пережимают кровеносные сосуды и блокируют доступ кислорода с кровью в митохондрии. И мы можем закислить эту категорию волокон при продолжительности работы 30–60 секунд. Бодибилдеры, которым необходима максимальная гипертрофия всех мышечных волокон, эмпирическим путем вышли на этот режим работы – режим ограниченной амплитуды при постоянном мышечном напряжении, и успешно его используют, хотя не все понимают механизм его работы.
Ну а что касается количества мышечных повторений, то выявленный нами диапазон повторений от 6 до 15 воздействует на гликолитические и промежуточные МВ. Как же корифеи отечественной науки смогли упустить ситуацию с мышечной композицией? Да у них просто не стояло такой цели. Исследования в спорте велись на развитие силы. Рост мышечной массы отмечался как побочное явление, хотя тщательно фиксировался. И что самое главное, и о чем все забывают, – исследования в основном проводились на тяжелоатлетах и метателях далеко не массовых разрядов, а спортсменах уровня мастера спорта. В результате естественного отбора на этот уровень выходили спортсмены, имеющие в своей композиции в основном быстрые мышечные волокна. То есть выборка испытуемых была крайне некорректна.
Итак, с тренировкой индивидуумов, имеющих в своей мышечной композиции преимущественно окислительные волокна, мы разобрались. Сколько же повторений необходимо делать спортсменам, имеющим в своей композиции в основном гликолитические и промежуточные волокна? Здесь все просто. Если преобладают гликолитические, то количество повторений в подходе должно стремиться к нижнему пределу. У этих спортсменов огромное количество высокопороговых двигательных единиц, и при работе со снарядом весом менее 6 повторных максимумов они просто не смогут их полноценно задействовать. И наоборот, спортсмены, имеющие преобладающее количество промежуточных волокон, должны стремиться к верхней границе количества повторений, то есть 15. Так что для каждого можно найти свое оптимальное количество повторений. Естественно, что для достижения максимального эффекта надо прорабатывать все свои волокна. Но основную часть тренировочного времени – те, которые у вас преобладают.
Как же практически определить мышечную композицию? Очень неплохой тест предложил на одном из форумов спортсмен, тренер и врач-эндокринолог Михаил Клестов. Берется упражнение для тестирования определенной мышечной группы, например, жим лежа для тестирования грудных мышц и трицепса, и определяется максимальный вес на 1 ПМ. На следующей тренировке испытуемому предлагается выполнить максимальное количество повторений с весом, равным 80% от этой величины. Если количество повторений от 4 до 7, то в композиции данной группы преобладают гликолитические волокна, если от 7 до 12, то промежуточные, более 13 – окислительные. Желательно протестировать несколько мышечных групп, поскольку соотношение волокон в разных мышцах может быть разным. Современные исследования показали, что в мышечных группах верхней части тела всегда большее количество быстрых волокон, чем в мышцах ног (браво, Арнольд!). Соотношение пропорций типов мышечных волокон в других группах очень индивидуально. Например, у меня тренировался молодой человек, грудные мышцы и трицепсы которого максимально реагировали на 6 повторений в подходе, а широчайшие мышцы и бицепсы – на 10.
Так что ищите и пробуйте. Тестируйте мышцы на композицию, подбирайте необходимое количество повторений в подходе, и результат удивит вас самих! Тренировки, если они построены на знании биохимических процессов, происходящих в мышцах, всегда дают положительный результат!

Электропочта: info@prosportlab.com