Состав и структура скелетных мышц

1.1.3.  Состав и структура скелетных мышц

Мышечные волокна функционально объединены в двигательные единицы (ДЕ). ДЕ состоят из одного мотонейрона и группы иннервируемых им мышечных волокон (рис. 4). Состав различных мышц человека различается по количеству ДЕ. Значительно варьируют и размеры ДЕ - один мотонейрон может иннервировать от нескольких мышечных волокон до 500 - 2000. Количество волокон в ДЕ одной и той же мышцы также не одинаково. Каждое мышечное волокно состоит из миофибрилл ( рис. 4).

Мышцы, выполняющие «тонкую» и точную работу, например, мышцы глаз, пальцев рук и т. п, обладают большим количеством ДЕ (от 1500 до 3000), но состоят эти ДЕ из малого количества миофибрилл -от 8 до 50. В противоположность им, мышцы рук, ног или спины, выполняющие относительно более «грубые» и менее точные движения, но требующие большой силы, имеют гораздо меньшее количество ДЕ, состоящих из большого числа мышечных волокон: от 600 до 2000. Например, ДЕ бицепса плеча могут включать 1000, 1200, 1400 или даже 1600 миофибрилл. В ДЕ большеберцовой мышцы их около 1600, а в мышцах спины количество иннервируемых одной ДЕ миофибрилл достигает 2000 (13).

ДЕ состоят из двух основных типов мышечных волокон:

быстрых и сильных, но быстро утомляемых FT-волокон (Fast - быстрый, Twitch -сокращение);

выносливых, но менее сильных и быстрых ST-волокон (Slow - медленный).

Быстрые мышечные волокна имеют повышенное содержание гликогена, высокую активность анаэробных гликолитических ферментов, обеспечивающих использование внутримышечных энергетических субстратов, а потому они менее приспособлены для длительной работы, обеспечиваемой преимущественно аэробным (окислительным) способом энергопродукции. Не обладая большой выносливостью, эти волокна наиболее приспособлены для быстрых и сильных, но относительно кратковременных мышечных сокращений, обеспечивая выполнение кратковременной физической работы высокой мощности продолжительностью не более 4-х минут (к примеру - бег на короткие или средние дистанции). По международной номенклатуре быстрые мышечные волокна еще обозначаются как FG-тип (быстрые, Glycolysis -гликолигические).

Рис. 4. Схема строения двигательной единицы. 1 - тело мотонейрона; 2 - ядро; 3 - дендриты - короткие отростки; 4 - аксон - длинный отросток нервного волокна; 5 - оболочка нервного волокна, 6 - концевые веточки аксона; 7 - нервно-мышечные синапсы, через которые мышце передаются нервные импульсы; 8 -мышечное волокно с миофибриллами; 9 - оболочка мышечного волокна (по Я. Коцу).

Медленные мышечные волокна более приспособлены для обеспечения длительных, но менее мощных по силе мышечных сокращений, что характерно для выполнения продолжительной работы на выносливость. Медленные волокна имеют широко разветвленную капиллярную сеть, что позволяет им получать большое количество кислорода из крови. Эти волокна отличаются также повышенным содержанием миоглобина и наличием большого количества митохондрий (внутриклеточных структур, в которых протекают процессы окисления), характеризуются высокой активностью окислительных ферментов и имеют более высокое содержание жиров в виде триглицеридов - субстратов окисления. По международной номенклатуре медленные волокна обозначаются как SO-тип (Slow - медленные, Oxydative - окислительные) (1).

Вместе с тем, среди быстрых волокон выделяют подтип быстрых окислительно - гликолитических, по международной терминологии fog-тип. Эти волокна приспособлены к достаточно интенсивной окислительной (аэробной) работе с одновременным мощным гликолитическим энергообразованием, однако, их окислительные возможности ниже, чем у медленных окислительных волокон. С функциональной точки зрения они рассматриваются как промежуточный тип между двумя основными FG- и SO-типами мышечных волокон.

Композиционный состав мышц определен генетически: в течение жизни общее количество и соотношение имеющихся в мышцах типов волокон не изменяется. Под воздействием тренировки может изменяться толщина волокон всех типов, а значит, способность мышц к выполнению физической работы различной физиологической направленности.

У нетренированных молодых мужчин наибольшую толщину имеют волокна промежуточного FOG-типа, у молодых женщин -SO-типа. У мужчин в возрасте 16-30 лет, благодаря высокой двигательной активности, увеличивается толщина всех трех типов мышечных волокон. Визуально это выражается в наращивании у юношей объема мышечной массы, «возмужании». У женщин в этом периоде жизни мышечные волокна, наоборот, имеют тенденцию к утончению. Специалисты связывают это со снижением женщинами в этом возрасте интенсивности мышечной деятельности и двигательной активности в целом. Целенаправленными тренировочными занятиями можно существенно изменить общий объем мышечной массы различных сегментов тела и функциональные возможности мышц. Например, у некоторых тяжелоатлетов площадь поперечного среза четырехглавой мышцы бедра до 90% может состоять из быстрых и сильных FG-волокон, а у марафонцев - из медленных, но выносливых SO-волокон (3).