Мускули: как функционират и типове мускулни влакна

Как функционират мускулите?

За да разберем как да тренираме тялото за подобрена производителност – първо трябва да разберем как тялото всъщност работи. Мускулите са физиологичната единица на движението.

Структура на мускулите

Най – голямата структурна единица на мускулната система са самите мускули, които се закачат към скелета ни чрез съединителната тъкан наречена сухожилие. Съкратителните механизми на мускулите генерират сили на опъване между точката на произход на мускула и залавното място. Тези сили оперират системата от скелетни лостове, които умножават силите (механическа изгода) и позволяват на тялото ни да взаимодействаме с нашата околна среда – да тичаме бързо, да хвърляме предмети и да вдигаме тежки предмети експлозивно.

 

Индивидуалните мускули са сепарирани един от друг от тънък слой съединителна тъкан – фасция. Индивидален мускул е организирана маса от хиляди индивидуални мускулни клетки, които са наречение още мускулни влакна. Тези клетки са групирани и всяка група от мускулни клетки е разделена от още съединителна тъкан. Мускулните клетки от своя страна съдържат стотици миофибрили – това са съкратителните компоненти на нашите мускули. Тези структури са организирани в съкратителни единици, които са наречени саркомери. Мускулните клетки съдържат клетъчни органели, които са нужни за протичането на нормални клетъчни функции, такива са – клетъчни мембрани, цитоплазма (нарича се саркоплазма в мускулните клетки), нуклеус, митохондрия, рибозоми, ендоплазмен ретикулум и др., които са също толкова важни за мускулната функция и също се адаптират към тренировките.

 

Миофибрилите

Миофибрилите в мускулната клетка имат външна характеристика, която наподобява ивици заради структурното разпределение на всеки саркомер.

Главните съкратителни протеини – актин и миозин са подредени в застъпващи се дебели и тънки влъкна (фиг .1).

Съществуват и други протеини, които са асоциирани с тънките влакна – тропонин и тропмиозин, които играят функцията на регулатори при съкращаването на мускулите, които няма да бъдат засегнати в тази статия.

Фиг. 1А – Саркомерна структура.

Z образни линии, които формират границата на всеки саркомер. Те се повтарят и формират миофибрила. Забележете, че при саркомер в отпуснато състояние, тънките влакна, които съдържат актин и дебелите, които съдържат миозин, се покриват само частично, като създават I – и А – образни нишки (I and A band).

 

При изразходването на АТФ, актин и миозин взаимодействат помежду си като придърпват дебелите и тънките влакна едно след друго като по този начан карат Z – образните линии да се приближат (Фиг. 1B)

Има няколко вида мускулни влакна като генерално се разпределят на бързи и бавни мускулни влакна, но този метод на разпределяне на влакната не индикира истинските разлики в същността им.

По – добра система на категоризиране на влакната би била тази, която категоризира техния основен метод на метаболитно захранване.

 

Функция на мускулите

Мускулите са композирани от няколко функционални единици като най – голямата е мускула. Когато мускулът се съкращава, той дърпа костта от скелата, към която е прикрепен чрез сухожилието, което в крайна сметка води до движение около ставата между две кости. Целта на тренировките е да подобрят тази наша възможност – движението и единиците, които се адаптират като резултат от стреса от тренировките. Едната от единиците, които се адаптират са точно мускулите.

 

Актин и миозин са съкратителните протеини и играят главна роля при съкращаването на мускулите.

Когато актин и миозин се свържат един с друг, настъпва промяна във формата и молекулата на миозина като по този начин тя придърпва краищата на миофибрилите  и клетките, които съдържат миофибрилите към централната линия. Когато голямо количество единици взаимодействат помежду си – достатъчно сила бива генерирана, за да настъпи съкращение в мускула, но цялостния процент, с който мускулът съкращава своята дължина е 25% от първоначалната си такава и лимитиращият фактор е структурата на саркомера.

 

За да се получи компенсация от малкото количество, с което мускулите могат да намалят своята дължина, разстоянието между ставата и залавното място е много малко, сравнено с растоянието между костта и другия край (произхода) като по този начин се получава механическа изгода.

 

Енергията, която е нужна, за да настъпи конфугурационна промяна в миозина идва от аденозин трифосфат (АТФ), като това е високоенергиен продукт от различни метаболитни пътища. АТФ накратко е отговорен за живота ни, защото е отговорен за транспорта на почти всякаква химична енергия в клетките в тялото ни.

Като такъв компонент – той е отговорен за конвертирането на химична енергия в кинетична – основната функция на мускулната тъкан. Важността на АТФ в биохимията не е за подценяване.

Количеството енергия, която един мускул може да продуцира, се смята за пропорционална на напречното сечение на мускула, което значи, че колкото по – голям е мускула – толкова повече сила може да продуцира.

 

Причината за това твърдение е, че всички мускулни фибри започват в единият край на мускулното коремче и стигат до другия край и когато съкратителните снопове на мускулните фибри се увеличат – диаметърът на агрегата се увеличава.

Ако си представим, че всички фактори са равни – единственият начин да направим мускулът по – силен е като увеличим размера чрез увеличаване на съкратителните протеини.

Но всички други фактори рядко са равни и има няколко такива, които определят функцията на мускулите. Единият от тях е директно свързан с функцията на мускулите ни е достъпът ни до АТФ и ефикасността,чрез която АТФ бива използван и регенериран в мускулите ни.

 

Ниска концентрация на АТФ или ниската възможност да синтезираме или използваме АТФ ще намали мускулната функция, а тренировките индуцират повишена възможност за това да складираме и синтезираме АТФ.

 

Видове мускулни влакна – Тип I и тип II

Мускулни влакна от тип I

Както споменахме, има няколко вида мускулни влакна като всеки тип има характерни метаболитни свойства, които са свързани с това как се използва АТФ. Влакната от тип I са категоризирани като оксидативни или „бавни“, като те разчитат основно на аеробен метаболизъм (метаболизъм, който зависи главно от кислород) и всички асоциирани метаболитни пътища, като тези пътища изискват повече време в сравнение с пътищата, които не са зависими от кислорода.

 

Тези влакна са малки и нямат особен капацитет  за продукция на сила и капацитет за хипертрофия. Но те са изключително резистентни към умора и разчитат главно на ензими, които позволяват употребата на есенциални енергийни субстрати – мазнините.

Ензимите, които разграждат мазнините зависят от присъствието на кислород, за да функционират.

Влакната от тип I са първите, които биват активирани и първите, които биват релаксирани – те функционират при всяка една ситуация, при която продължителна контракция при ниска нива на интензивност бива изисквана.

 

Мускулните влакна от тип II

Мускулните влакна от тип II зависят до голям степен от продукцията на енергия от разпада на глюкозата – гликолиза.

Мускулните влакна от тип IIb са категоризирани като „бързо гликолитични“ или накратко – „бързи“, като те използват главно процесът гликолиза – разпадът на глюкоза до АТФ, като това е процес, който не зависи от наличието на кислород и който се извършва вътре в клетката.

 

Мускулните влакна от тип IIa са нещо средно между тип I и тип IIb – те могат да играят и двете роли, в зависимост от тренировъчния стимул

Влакната от тип IIa и IIb са много по – големи и имат много по – голям потенциал за уголемяване, метаболизират АТФ много по – бързо и са по – малко резистентни към умора. Но… Тренировките могат да променят как всички тези мускулни фибри функционират.

 

Силовите тренировки таргетират адаптация към фибрите, които продуцират повече съкратителна сила, а тренировките за издръжливост продуцират метаболитна адаптация към по – ефикасно използване на оксидативните механизми, които позволят резистентност към умора при продължителни натоварвания при нисък интензитет.

Фибрите, които биват тренирани едновременно да развият продукцията на сила и резистентността към умора ще увеличат тези си свойства по – малко в сравнение с тренирането с цел увеличаване на тези параметри отделно.

 

Фиг. 2  Видове мускулни фибри и техните свойства

Тип I са химично, структурно и функционално различни от тип II. 

Таблицата по – долу илюстрира най – добре разликите в типовете мускулни влакна в контекста на тренировките със съпротивление.

Характеристика Тип I Тип IIa Тип IIb
Скорост на контракция Бавна Бърза Много бърза
Диаметър на влакното Малък Среден Голям
Размер на невронен мотор Малък Голям Много голям
Резистентност към умора Висока Средна Ниска
Тип натоварване Аеробно Дълго анаеробно Кратко анаеробно
Капацитет за сила/ мощност Ниска Висока Много висока
Митохондриална плътност Висока Висока Ниска
Капилярна плътност Висока Средна Ниска
Аеробен капацитет Висок Среден Нисък
Анаеробен капацитет Нисък Среден Висок
Главен източник на енергия Триглицериди Креатин фосфат, Гликоген Креатин фосфат, гликоген

 

Източници:

Practical Programming for Strength Training, 3rd editon – Mark Rippetoe, Andy baker