Fibre muscolari: tipi, proprietà, struttura

Muscoli o muscoli - la componente più importante del sistema muscolo-scheletrico, che ha abilità contrattili. Grazie alla capacità del tessuto muscolare di contrarsi, una persona può eseguire tutti i tipi di movimenti, iniziando dal più semplice (lampeggiante e sorridente) e terminando con i più sottili (come i gioiellieri) ed energici (come gli atleti). La funzionalità dello scheletro muscolare è direttamente correlata alla composizione delle sue principali unità strutturali: le fibre muscolari. Oggi esamineremo la struttura delle fibre muscolari, la loro classificazione e il ruolo nell'attività fisica di una persona.

Perché i muscoli si contraggono

Le fibre muscolari scheletriche sono collegate al midollo spinale attraverso spesse fibre nervose. Dopo aver inserito il muscolo, ciascuna delle fibre nervose è divisa in centinaia di ramificazioni, che forniscono centinaia di fibre muscolari. La connessione tra il nervo e la fibra tessuto muscolare chiamato sinapsi o giunzione neuromuscolare. È interessante notare che solo una sinapsi può formarsi su ciascuna fibra muscolare. Con un segnale nervoso appropriato, sorge un potenziale d'azione, che viene trasmesso lungo i nervi dal midollo spinale ai muscoli.

Le proprietà delle fibre muscolari determinano il modo in cui i muscoli si adattano ai segnali ripetitivi. Sono i tipi di fibre che determinano la predisposizione di un atleta per un particolare programma di allenamento. Durante l'esercizio si verifica ipertrofia delle fibre muscolari - un aumento del loro volume e massa. È importante capire che il numero di fibre non cambia ed è causato dalle caratteristiche genetiche di una persona.

struttura

La composizione delle fibre muscolari include:

1. Miofibrille. Eseguire la funzione contrattile.
2. I mitocondri. Responsabile per la produzione di energia.
3. I nuclei Responsabile del regolamento.
4. Sarcolemma. È una guaina di tessuto connettivo.
5. Reticulum (sarcoplasmico o endoplasmatico). È un deposito di calcio, necessario per l'eccitazione delle miofibrille.
6. Capillari. Responsabile per la fornitura di ossigeno e sostanze nutritive.

Tipi di fibre muscolari

Le fibre muscolari scheletriche possono avere differenti proprietà meccaniche e metaboliche. La classificazione delle fibre si basa sulla differenza nella velocità massima della loro riduzione (rapida e lenta) e sulla via metabolica che usano per formare l'adenosina trifosfato (ATP) (ossidativo e glicolitico). In generale, le fibre muscolari si dividono in glicolitico lento ossidativo e veloce.

Ossidante lento

Le fibre sottili di questo tipo sono ben fornite di sangue e contengono molta mioglobina, dando loro un colore rosso (quindi sono spesso chiamate rosso). Hanno anche una bassa soglia per l'attivazione del motoneurone, una lenta contrazione e la presenza di un gran numero di grandi mitocondri che contengono enzimi di fosforilazione ossidativa. Le fibre muscolari lente, rispetto a quelle veloci, contengono più miosina e meno enzima trifosfato di adenosina (ATPasi). L'innervazione delle fibre lenta ossidative è fornita da piccoli motoneuroni alfa del midollo spinale. A causa di una riduzione lenta, tali fibre si adattano bene al carico a lungo termine.

Glicolitico veloce

Fibre spesse di questo tipo sono caratterizzate da un'alta velocità di contrazione, grande resistenza e rapida stanchezza. Sono peggio forniti con il sangue rispetto al tipo precedente, hanno meno mitocondri, mioglobina e lipidi. Ciò è dovuto al colore chiaro delle fibre muscolari veloci, per le quali sono stati nominati "bianchi". A differenza delle specie precedenti, contengono principalmente enzimi di ossidazione anaerobica e miofibrille, che comprendono una piccola quantità di miosina. Allo stesso tempo, questa miosina è in grado di contrarsi rapidamente e metallizzare meglio l'ATP. Inoltre, la presenza del reticolo sarcoplasmatico è più pronunciata nelle fibre veloci. Poiché la riduzione e l'affaticamento di queste fibre avvengono rapidamente, esse sono coinvolte in un lavoro esplosivo a breve termine. L'innervazione delle fibre muscolari veloci viene effettuata da grandi alfa-motoneuroni del midollo spinale.

Le fibre veloci sono divise in due tipi:

• IIa: rapido ossidativo-glicolitico. Sono spesso chiamati semplicemente "ossidanti veloci". Le fibre a medio spessore hanno una maggiore resistenza rispetto alle fibre di tipo IIb, ma si stancano più rapidamente e hanno la capacità di ridurre significativamente. Le fonti di energia per le fibre di questo tipo sono sia processi ossidativi che anaerobici.
• IIb: fibre glicolitiche veloci. Hanno grandi dimensioni, alta soglia per l'attivazione e l'affaticamento dei motoneuroni. L'attivazione avviene con carichi a breve termine che richiedono grande forza. Questo tipo di fibra riceve energia attraverso l'ossidazione anaerobica. Sono caratterizzati da un alto contenuto di glicogeno e un basso contenuto di mitocondri.

Inoltre, un altro tipo di fibra veloce a volte è isolato - IIc. Fibre di questo tipo possono esibire sia la funzione ossidativa che quella glicolitica. La loro parte nei muscoli non supera l'uno per cento. A seconda del tipo di carico, le fibre di tipo IIc possono essere convertite in fibre di altri tipi.

Veloce o lento

L'appartenenza delle fibre muscolari a rapida o lenta dipende dall'attività della miosina ATPasi, che causa il tasso di contrazione muscolare. L'attività di questo enzima è ereditata, quindi, è impossibile cambiare il rapporto delle fibre veloci e lente attraverso l'allenamento.

Grazie ad ATPase, l'energia contenuta nell'ATP viene rilasciata. L'energia di una molecola di trifosfato di adenosina è sufficiente perché i ponti della miosina facciano un giro ("ictus"). La velocità di un singolo "colpo" è la stessa per tutti i tipi di muscoli. Nelle fibre contenenti ATPasi altamente attivo, la corsa è più veloce, il che significa che per una certa unità di tempo la fibra viene ridotta più volte.

Le fibre lenta ossidative con fosforilazione ossidativa contengono molti mitocondri. In tali fibre, i lipidi possono essere contenuti in quantità significative e il glicogeno in una quantità insignificante. La maggior quantità di ATP prodotta da queste fibre dipende direttamente dalle molecole del carburante e dalla fornitura di ossigeno al sistema circolatorio. Sono circondati da un gran numero di capillari e contengono molta mioglobina, che aumenta l'assorbimento di ossigeno da parte dei tessuti e promuove un piccolo accumulo di ossigeno all'interno delle cellule. Nelle fibre veloci, i mitocondri sono piccoli, ma la loro concentrazione è molto maggiore, così come la concentrazione di enzimi glicolitici e glicogeno.

Glicolitico, intermedio o ossidativo

Di norma, le fibre glicolitiche hanno un diametro maggiore rispetto a quelle ossidanti. Maggiore è il diametro, maggiore è il grado di allungamento che possono raggiungere e maggiore è la loro resistenza. La classificazione si basa sul potenziale ossidativo del muscolo, cioè sul numero di mitocondri contenuti nella fibra muscolare. I mitocondri chiamano organelli cellulari in cui il glucosio o il grasso si rompono in anidride carbonica e acqua, mentre l'ATP risintetente, che a sua volta sintetizza la creatina fosfato. Beh, la creatina fosfato è necessaria per la risintesi delle molecole di ATF miofibrillari, che viene utilizzata nella contrazione muscolare. Al di fuori dei mitocondri, è anche possibile la scissione del glucosio a piruvato e la risintesi di ATP, tuttavia in questo caso l'acido lattico si forma nei tessuti muscolari, causando affaticamento.

Per la caratteristica di cui sopra, le fibre muscolari sono divise in tre gruppi:

1. Ossidazione. Il contenuto dei mitocondri in essi è così elevato che nel processo di allenamento il loro guadagno non si verifica.
2. Intermedio. Il numero di mitocondri in essi contenuti si riduce e durante il lavoro del muscolo si accumula acido lattico. Succede piuttosto lentamente.
3. Glicolisi. Contengono una piccola quantità di mitocondri, quindi il processo di glicolisi anaerobica con l'accumulo di acido lattico è predominante in essi.

Rapporto delle fibre

Nelle persone che non praticano sport, di regola, le fibre veloci sono glicolitiche o intermedie e le fibre lente sono ossidanti. Tuttavia, con un allenamento adeguato, le fibre muscolari veloci possono passare da glicolitico a intermedio e da intermedio a ossidativo. Si tratta di sviluppare la resistenza. E durante l'allenamento, finalizzato allo sviluppo della forza, le fibre intermedie diventano glicolitiche. Allo stesso tempo, il rapporto tra fibre muscolari veloci e lente è predeterminato geneticamente, quindi praticamente non cambia con l'allenamento. È possibile una transizione dell'1-3%, ma non di più.

I muscoli hanno percentuali diverse di fibre bianche e rosse. Di conseguenza, il tasso di contrazione, forza e resistenza di diversi gruppi muscolari è diverso. Ad esempio, il muscolo gastrocnemio contiene fibre più veloci, che gli conferiscono la capacità di ridurre rapidamente e fortemente, ad esempio, durante il salto. Tuttavia, il muscolo soleo, adiacente al gastrocnemio, al contrario, contiene fibre più lente, in quanto è responsabile della lunga attività delle gambe.

Il rapporto tra i principali tipi di fibre muscolari determina la predisposizione atletica di persone diverse. Questo è il motivo per cui non ci sono atleti universali.

Soglia alta e soglia bassa

Tra le altre cose, le fibre muscolari sono anche divise per il livello di soglia di eccitabilità. Un muscolo si contrae quando è influenzato da impulsi nervosi di natura elettrica. L'unità motoria (DE) è composta da: motoneurone, assone e una collezione di fibre muscolari. Il numero di DE nel corpo umano non cambia durante tutta la vita. Ciascuna delle unità motorie ha la sua soglia di eccitabilità. Se il cervello invia impulsi nervosi con una frequenza inferiore a questa soglia, allora DE è passivo. Se gli impulsi nervosi hanno una frequenza di soglia o la superano, le fibre muscolari vengono attivate e ridotte. Nei regimi a bassa soglia, motoneuroni su piccola scala, assone sottile e fibre lente innervate, numerati a centinaia. I DE ad alta soglia sono caratterizzati da grandi motoneuroni, uno spesso assone e migliaia di fibre veloci innervate.

Pertanto, le fibre ossidative lente sono a soglia bassa e sono eccitate con un leggero carico. E le fibre veloci, rispettivamente, appartengono alla soglia alta e sono attivate solo sotto carichi intensi.

miosina

La differenza significativa tra i diversi tipi di fibre muscolari provoca una significativa eterogeneità del tessuto muscolare e la loro capacità di svolgere vari compiti funzionali. L'analisi biochimica e immunoistochimica dei muscoli scheletrici mostra che la diversità strutturale e funzionale delle fibre muscolari è causata da una vasta gamma di isoforme della miosina. La miosina è una proteina fibrillare, che è uno dei componenti principali delle fibre muscolari contrattili. Rende dal 40 al 60% della quantità totale di proteine ​​muscolari nel corpo. Quando la miosina si combina con l'actina (un'altra proteina muscolare), si forma l'actomiosina, l'elemento principale del sistema contrattile muscolare.

La molecola di miosina contiene due catene pesanti (MyHC) e quattro luci (MyLC). Le catene pesanti hanno diverse isoforme, le cui proprietà causano gli indicatori di potenza e velocità delle fibre muscolari. Le quattro isoforme sono considerate le più importanti: MyHCI, MyHCIIA, MyHCIIX / IID e MyHCIIB. Ogni isoforma ha un tasso di riduzione specifico e consente di sviluppare un certo sforzo. Le fibre che contengono MyHCI, rispetto alle fibre che contengono altre forme della catena pesante della miosina, si contraggono più lentamente e sviluppano meno forza. Le fibre più veloci e resistenti sono quelle che contengono l'isoforma della catena pesante MyHCIIB. Sono seguiti da MyHCIIX e MyHCIIA form.

L'attività fisica può portare a cambiamenti significativi nelle proprietà contrattili dei muscoli. Si ritiene che quando l'allenamento per la resistenza aumenta il numero di isoforme lente della miosina. Tuttavia, durante l'allenamento della forza, c'è un aumento della quantità di MyHCIIA e una diminuzione di MyHCIIX. Inoltre, si ritiene che la maggior parte delle persone la cui attività è limitata a semplici faccende domestiche, fibre contenenti miosina sotto forma di MyHCIIX, sono estremamente raramente coinvolte nel lavoro. Nel processo di allenamento fisico, iniziano a essere coinvolti e gradualmente si spostano nella forma MyHCIIA. Il fatto è che le fibre contenenti l'isoforma IIA della catena pesante della miosina hanno una maggiore resistenza rispetto alle fibre di tipo IIX.

Durante l'allenamento, la resistenza o la forza è un cambiamento significativo nel background ormonale dei muscoli scheletrici, che funge da segnale potente che innesca il processo di cambiamento della composizione della miosina nei muscoli sotto stress.

conclusione

In sintesi, vale la pena notare che le fibre muscolari sono l'unità strutturale principale dello scheletro muscolare. Il rapporto tra fibre bianche e rosse è un fattore genetico, così come la quantità totale di fibre in un muscolo. Con un allenamento adeguato, non solo puoi aumentare il volume e la massa delle fibre muscolari, ma anche ottenere cambiamenti nelle loro proprietà glicolitiche e ossidative.