Структура мышечных волокон

Особенностью движений человека является то, что звенья его тела перемещаются под действием мышц, активность которых вызвана биохимическими реакциями, протекающими внутри них. Движения человека осуществляют скелетные мышцы, также называемые поперечно-полосатыми.

Мышца является исключительно разнородной тканью, состоящей преимущественно из мышечных волокон, соединительнотканных, нервных и сосудистых элементов, которые в комплексе обеспечивают её главную функцию – активное сокращение. В структуре мышечной ткани различают два типа мышечных волокон – медленно сокращающиеся (МС) и быстросокращающиеся (БС).

МС-волокна обладают следующими свойствами: небольшой скоростью сокращения, большим количеством митохондрий («энергоцентр» клетки), большим количеством капилляров, высоким потенциалом накопления гликогена. Эти волокна связаны с аэробным механизмом энергообразования. БС-волокна имеют менее развитую сеть капилляров, меньшее число митохондрий, высокую гликолитическую способность, более высокую скорость сокращения.

В одной и той же мышце содержатся БС- и МС-волокна. Различают две подгруппы БС-волокон: БСа и БСб. БСа-волокна называют быстросокращающимися анаэробно-гликолитическими волокнами. Они отличаются высокими сократительными способностями и одновременно обладают высокой сопротивляемостью утомлению. Эти волокна хорошо подвержены тренировке на выносливость. БСб-волокна – классический тип быстросокращающихся волокон, работа которых связана с использованием анаэробно-алактатного (креатинфосфатного) механизма источника энергии.

Соотношение мышечных волокон разных типов детерминировано генетически. Вероятно, структура мышечного волокна, соотношение волокон разного типа заложены на уровне ДНК и в значительной мере определяются особенностями нейромышечной регуляции. Таким образом, генетически заданный тип иннервации обеспечивает формирование фенотипа мышечной ткани, которая лишь в относительно узких границах может быть модифицирована напряжённой тренировкой. 

Мышечные волокна объединяются в двигательные единицы (группы мышечных волокон, иннервируемых одним мотонейроном), каждая из которых состоит из мышечных волокон определённого типа. Строение и функции мотонейрорнов соответствуют строению и функциям объединяемых ими мышечных волокон. Мотнейрон медленносокращающейся двигательной единицы объединяет группы из 10 – 180 МС-волокон и имеет небольшое клеточное тело. Мотнейрон быстросокращающейся двигательной единицы иннервирует от 300 до 800 БС-волокон и отличается большим клеточным телом и большим количеством нервных отростков.

Говоря о пропорциях различных мышечных волокон у человека, следует отметить, что и у мужчин, и у женщин МС-волокон несколько больше – от 52 до 55%. Среди БС-волокон преобладают волокна типа БСа (30 – 35%). БСб-волокон значительно меньше – 12 – 15%.

Важно отметить, что структура и возможности мышечных волокон не зависят от пола спортсменов. Зависимость между площадью поперечного сечения и силой является идентичной у мужчин и женщин: на единицу площади поперечного сечения мышцы у мужчин и женщин приходится один и тот же уровень силы (6 кг/см²), в то время как возраст на уровень силовых качеств мышцы существенно не влияет.

У спортсменов высокого класса наблюдаются различные соотношения мышечных волокон в мышцах, несущих основную нагрузку в данном виде спорта. У бегунов-спринтеров отмечается высокий процент БС-волокон, у лыжников, бегунов на длинные дистанции преобладают МС-волокна, у бегунов на средние дистанции и метателей отмечается относительно равномерное распределение БС и МС-волокон. Существует строгая зависимость между количеством БС- и МС-волокон в мышечной ткани и спортивными достижениями на спринтерских и стайерских дистанциях. У стайеров количество МС-волокон может доходить до 90 %, а у спринтеров до 90 % БС-волокон.

Таким образом, количество мышечных волокон определённого типа в значительной мере обусловливают достижения спортсменов в различных видах соревнований. В спринтерской работе скоростно-силового хаpaктера (бег на 100 м, бег на коньках на 500 м, плавание на 50 м, легкоатлетические прыжки и др.) большое значение имеют БСб-волокна. В беге на 400 и 800 м, плавании на 100 и 200 м и др. очень велика роль БСа-волокон. Успех в стайерских дисциплинах разных видов спорта в решающей мере определяется количеством МС-волокон.

Специалисты склоняются к мнению, что соотношения мышечных волокон различного типа у человека обусловлено генетически. Что касается влияния интенсивной тренировки определённой направленности (развитие выносливости к длительной работе, скоростно-силовой), то она приводит к существенному изменению морфологических, физиологических и биомеханических свойств мышечных волокон. Под влиянием длительных тренировочных воздействий, направленных на повышение выносливости аэробного хаpaктера, трaнcформация свойств мышечных волокон различных типов происходит в следующем порядке: БСб-волокна приобретают свойства БСа-волокон, а БСа-волокна – свойства МС-волокон. Под влиянием длительных и интенсивных тренировочных нагрузок, направленных на повышение скоростных и скоростно-силовых качеств, происходит обратный процесс: МС-волокна приобретают свойства БСа-волокон, а БСа-волокна – соответственно свойства Бсб-волокон.

Оба типа мышечных волокон (МС-волокна и БС-волокна) имеют хаpaктеристики, которые могут быть изменены в процессе тренировки. Эффект напряжённой тренировки аэробного и смешанного (аэробно-анаэробного) хаpaктера проявляется в увеличении количества капилляров на мышечное волокно или на квадратный миллиметр мышечной ткани. Здесь выявляются два механизма: увеличение количества капилляров; если же возможности этого механизма исчерпаны или невелики, то происходит уменьшение размера мышечных волокон.

МС-волокна очень слабо подвержены скоростной тренировке. Так, спортсмены, в мышцах которых содержится малое количество БС-волокон, слабо приспосабливаются к скоростной работе даже после напряжённой тренировки скоростного хаpaктера. Например, высота прыжка вверх у спортсменов, специализирующихся в плавании на длинные дистанции, обычно не превышает 45 – 50 см, в то время как у спортсменов с большим количеством БСа- и БСб-волокон она редко бывает ниже 70 см.

Раздел статьи: Биомеханика