Состав мышц – Мышцы человека: виды и строение мышц

Из чего состоят мышцы?

Дано краткое описание компонентов, из которых состоят скелетные мышцы человека (состав скелетных мышц человека): мышечные волокна, соединительно-тканные образования, сухожилия, кровеносные и лимфатические сосуды, нервы, рецепторы и тканевая жидкость.

Давайте разберемся, из каких крупных компонентов состоят скелетные мышцы человека. Или другими словами: «Каков состав скелетных мышц?».

Состав скелетных мышц

Можно назвать восемь основных компонентов из которых состоят скелетные мышцы:

1. Мышечные волокна;
2. Соединительно-тканные образования;
3. Сухожилия;
4. Кровеносные сосуды;
5. Лимфатические сосуды
6. Нервы
7. Рецепторы;
8. Тканевая жидкость.

Мышечные волокна представляют собой основной компонент мышцы.  В мышце достаточно много: от нескольких десятков тысяч до миллиона. В среднем можно считать, что в скелетной мышце насчитывается несколько сотен тысяч мышечных волокон.

Соединительно-тканные образования окружают каждое мышечное волокно, пучки мышечных волокон и всю мышцу в целом. Анатомы относят их к вспомогательным элементам мышц, однако соединительно-тканные образования являются не только футлярами, в которые упакованы мышечные волокна, пучки мышечных волокон и вся мышца в целом. Они также участвуют в передаче усилия от мышцы сухожилию.

Сухожилия соединяют мышечные волокна с костью и передают усилие, развиваемое мышечными волокнами кости.

Кровеносные сосуды  обеспечивают мышцу кислородом и питательными веществами и уносят из мышцы углекислый газ и продукты обмена веществ (метаболизма).

Лимфатические сосуды выполняют дренажную функцию и выводят из мышцы продукты метаболизма, которые не удалось удалить через кровеносные сосуды.

Нервы обеспечивают прохождение импульсов из центральной нервной системы (ЦНС) к мышце и от мышцы к ЦНС. Благодаря этому мышца сокращается или, другими словами, развивает напряжение.

Рецепторы расположены между мышечными волокнами и внутри сухожилия. Они отвечают за информацию, которая поступает в ЦНС о длине и скорости сокращения мышцы, о напряжении мышцы, а также о боли.

Тканевая жидкость является как бы внутренней средой мышцы. Через тканевую жидкость мышечные волокна получают питательные вещества и отдают продукты обмена веществ.

Компоненты мышцы, описанные выше представляют собой макрообъекты. В дальнейшем я расскажу о более мелких структурных элементах мышцы.

Чтобы ознакомиться более подробно с изложенной выше информацией рекомендую посмотреть следующую литературу.

Литература

1. Самсонова, А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека. – СПб: Кинетика, 2018. – 159 с. (В этом учебном пособии состав скелетных мышц описан подробно, текст ориентирован на неподготовленного читателя).
2. Мак-Комас А. Дж. Скелетные мышцы человека. – Киев: Олимпийская литература, 2001.- 407 с. (Текст этой монографии А.Дж. Мак-Комаса ориентирован на подготовленного читателя.)
3. Ткачук М.Г., Степаник И.А. Анатомия. – М.: Советский спорт, 2010.­ 392 с. (для неподготовленного читателя)
4. Ванек Ю. Спортивная анатомия.- М.: Академия, 2008.- 304 с.

С уважением, А.В.Самсонова

allasamsonova.ru

Содержание

20

Введение………………………………………………………………….2

1. Химический состав и строение мышц.

Механизм мышечного сокращения…………………………………….3

1.1. Строение мышц…………………………………………………….3

1.2. Химический состав мышечной ткани…………………………….10

1.3. Мышечное сокращение……………………………………………12

1.4. Источники энергии для мышечной работы………………………15

Список используемой литературы……………………………………..20

Введение

Подвижность является характерным свойством всех форм жизни. Направленное движение имеет место при расхождении хромосом в процессе клеточного деления, активном транспорте молекул, пе­ремещении рибосом в ходе белкового синтеза, сокращении и рас­слаблении мышц. Мышечное сокращение — наиболее совершенная форма биологической подвижности. В основе любого движения, в том числе и мышечного, лежат общие молекулярные механизмы.

У человека различают несколько видов мышечной ткани. Поперечнополосатая мышечная ткань составляет мышцы скелета (скелетные мышцы, которые мы можем сокращать произвольно). Гладкая мышечная ткань входит в состав мышц внутренних орга­нов: желудочно-кишечного тракта, бронхов, мочевыводящих путей, кровеносных сосудов. Эти мышцы сокращаются непроиз­вольно, независимо от нашего сознания.

B данной главе мы рассмотрим строение и процессы сокраще­ния и расслабления скелетных мышц, поскольку именно они пред­ставляют наибольший интерес для биохимии спорта.

1. Химический состав и строение мышц. Механизм мышечного сокращения.

1.1. Строение мышц

При изучении скелетных мышц с помощью светового микро­скопа в них обнаружили поперечную исчерченность; отсюда их название поперечнополосатые.

B скелетной мышце выделяют сухожильную головку, которой мышца начинается на кости, мышечное брюшко, состоящее из волокон, и сухожильный хвост, которым мышца заканчивается на другой кости (рис. 1).

Мышечное волокно — структурная единица мышцы. Известны три типа мышечных волокон: белые быстро сокращающиеся (VT), промежуточные (FR) и медленно сокращающиеся (ST). Биохи­мически они различаются механизмами энергетического обес­печения мышечного сокращения. Их иннервируют разные мотоней­роны, чем обусловлены неодновременность включения в работу и различная скорость сокращения волокон. Разные мышцы имеют разное сочетание типов волокон.

Рис. 1. Мышца

Каждая мышца состоит из нескольких тысяч мышечных воло­кон, объединяемых соединительными прослойками и такой же оболочкой. Мышца представляет собой многокомпонентный комплекс. Чтобы разобраться в строении мышцы следует изучить все уровни ее организации и структуры, входящие в ее состав (схема 1).

Схема 1. Уровни структурной организации мышцы

Строение мышечного волокна. Мышечные волокна построены из продольно расположенных миофибрилл диаметром около 1 мкм, в которых видны чередующиеся темные и светлые диски. Темные диски обладают двойным лучепреломлением и называются А-(анизотропными) дисками; светлые диски, необладающие двой­ным лучепреломлением, называются I-(изотропными) дисками (рис. 2). В середине диска I расположена плотная линия Z, кото­рая пронизывает все волокно, как бы удерживая миофибриллы в пучке и одновременно упорядочивая расположение А- и I-дис­ков многих миофибрилл. Пучок миофибрилл от одной до другой Z-линии называется саркомером. Диски А имеют в середине более светлую полосу — зону Н, пересекаемую более темной М-зоной. В одной миофибрилле может содержаться до 1000-1200 саркоме­ров. Каждый саркомер включает: 1) сеть поперечных трубочек, ориентированных под углом 90° к продольной оси волокна и соединяющихся с наружной поверхностью клетки; 2) саркоплаз­матический ретикулум, составляющий 8-10% объема клетки; 3) несколько митохондрий.

Рис. 2. Структура мышцы на разных уровнях организации: а – мышечное волокно; б – расположение миофибриллы в покоящейся мышце

Миофибриллярные структуры представляют собой агрегаты, состоящие из толстых филаментов диаметром около 14 нм и из расположенных между ними тонких филаментов диаметром 7-8 нм. Филаменты располагаются таким образом, что тонкие входят своими концами в промежутки между толстыми. Диски I состоят только из тонких филаментов, а диски А- из филамен­тов двух типов. Зона Н содержит только толстые филаменты, линия Z скрепляет тонкие филаменты между собой. Между толстыми и тонкими филаментами расположены поперечные мостики (спайки) толщиной около 3 нм, расстояние между этими мости­ками 40 нм.

Толстые филаменты состоят из белка миозина. Общая струк­тура миозина показана на рисунке 3. Палочковидная молекула миозина состоит из двух идентичных основных цепей (по 200 кДа) и четырех легких цепей (по 20 кДа), общая масса миозина около 500 кДа. Миозин состоит из глобулярной, образующей две головки, части, присоединенной к очень длинному стержню. Стержень представляет собой двухцепочечную а-спирализованную суперспираль.

Рис. 3. Схематичное изображение молекулы миозина

Молекулы миозина объединяются, образуя филаменты, со­стоящие примерно из 400 палочковидных молекул, связанных друг с другом таким образом, что пары головок миозиновых молекул ложатся на расстоянии 14,3 нм друг от друга; они располагаются по спирали (рис. 4). Миозиновые нити стыкуются «хвост к хвосту».

Рис. 4 . Упаковка миозиновых молекул при образовании толстого филамента

Миозин выполняет три биологически важные функции:

• При физиологических значениях ионной силы и рН молеку­лы миозина спонтанно образуют волокно.

• Миозин обладает каталитической активностью, т. e. является ферментом. В 1939 г. В.А. Энгельгардт и М.Н. Любимова обнаружили, что миозин способен катализировать гидролиз АТФ. Эта реакция является непосредственным источником свободной энергии, не­обходимой для мышечного сокращения.

• Миозин связывает полимеризованную форму актина — ос­новного белкового компонента тонких миофибрилл. Именно это взаимодействие, как будет показано ниже, играет ключевую роль в мышечном сокращении.

Тонкие филаменты состоят из актина, тропомиозина и тро­понина. Основным компонентом тонких филаментов является актин — водорастворимый глобулярный белок с молекулярной массой 42 кДа; эта форма актина обозначается как G-актин. В мы­шечном волокне актин находится в полимеризованной форме, которая обозначается как F-актин. Тонкие филаменты мышцы об­разованы двунитчатыми актиновыми структурами, связанными между собой нековалентными связями.

Тропомиозин представляет собой палочкообразную молекулу с молекулярной массой 70 кДа, состоящую из двух разных a-спиральных полипептидных цепей, закрученных относительно друг друга. Эта сравнительно жесткая молекула располагается в желобке спиральной цепочки F-актина; ее протяженность соот­ветствует 7 G-актиновым мономерам.

Третий компонент тонких филаментов — тропонин (Тн), мо­лекулярная масса которого около 76 кДа. Он представляет собой сферическую молекулу, состоящую из трех разных субъединиц, получивших название в соответствии с выполняемыми функция­ми: тропомиозинсвязывающей (Тн-Т), ингибирующей (Тн-I) и кальцийсвязывающей (Тн-С). Каждый компонент тонких фила­ментов соединяется с двумя другими нековалентными связями:

B мышце, где все рассмотренные компоненты собраны вместе в тонком филаменте (рис. 5), тропомиозин блокирует присоеди­нение миозиновой головки к находящемуся рядом F-актиновому мономеру. Кальций, связываясь с Тн-С, значительно изменяет конформацию белка, увеличивая степень взаимодействия между субъединицами тропонина и одновременно ослабляя связь между Тн-I и F-актином. Это приводит к перемещению молекулы тро­помиозина по желобку тонкого филамента. Результатом такого движения является открытие миозинсвязывающего центра на по­верхности актина.

Рис. 5. Взаиморасположение тропомиозина, тропонина и актина в тонком филаменте мышцы

Актив-тропомиозин-тропонинмиозиновый комплекс характе­ризуется как Са, Mg-АТФаза.

Рассмотрев сократительные элементы мышцы, перейдем к изучению других элементов, которые выполняют важные функ­ции в мышечном сокращении.

Мышечное волокно состоит из клеток, окруженных электро­возбудимой мембраной — сарколеммой, которая, как и любая другая мембрана, имеет липопротеиновую природу (толщина бимо­лекулярного слоя около 10 нм). Сарколемма отгораживает внутреннее содержимое мышечного волокна от межклеточной жидкости. Подобно другим мембранам, сарколемма имеет избирательную проницаемость для различных веществ. Через нее не проходят высо­комолекулярные вещества (белки, полисахариды и др.), но про­ходят глюкоза, молочная и пировиноградная кислоты, кетоновые тела, аминокислоты и короткие пептиды.

Перенос через сарколемму носит активный характер (осуще­ствляется с помощью посредников), что позволяет накапливать внутри клетки некоторые вещества в большей концентрации, чем снаружи. Избирательная проницаемость сарколеммы играет боль­шую роль в возникновении возбуждения в мышечном волокне. Сарколемма проницаема для катионов калия, которые накапли­ваются внутри мышечного волокна. В то же время она содержит «ионный насос», выводящий из клетки катионы натрия. Концент­рация катионов натрия в межклеточной жидкости выше, чем концентрация катионов калия внутри клетки; кроме того, во внутренних зонах волокна содержится значительное количество органических анионов. Все это приводит к возникновению на на­ружной поверхности сарколеммы избытка положительных, а на внутренней — отрицательных зарядов. Разность зарядов приводит к возникновению мембранного потенциала, который в состоянии покоя мышечного волокна равен 90-100 мВ и является необходи­мым условием возникновения и проведения возбуждения.

Внутриклеточная жидкость называется саркоплазмой. В сар­коплазме локализованы органические вещества, минеральные соли, а также субклеточные частицы: ядра, митохондрии, рибо­сомы, функция которых заключается в регуляции обмена веществ в мышечном волокне путем воздействия на синтез специфиче­ских мышечных белков.

Внутри саркоплазмы находится система продольных и попе­речных трубочек, мембран, пузырьков, носящая название саркоплазматический ретикулум (SR). Толщина мембран SR около 6 нм. Саркоплазматический ретикулум делит саркоплазму на отдельные отсеки, в которых протекают различные биохимические про­цессы. Пузырьки и трубочки оплетают каждую миофибриллу. Через трубочки, связанные с наружной клеточной мембраной, возмо­жен прямой обмен веществами между клеточными органеллами и межклеточной жидкостью. Трубочки могут служить и для рас­пространения волны возбуждения от наружной мембраны волокна к внутренним его зонам. Мембраны пузырьков, прилегающих к миофибриллам, содержат белки, связывающие катионы кальция.

Значение саркоплазматического ретикулума очень велико. Он связан непосредственно с сокращением и расслаблением мышцы, регулируя освобождение катионов кальция в мышечном волокне. Кроме того, к части саркоплазматического ретикулума прикреп­лены рибосомы, назначением которых является синтез белков. B той части ретикулума, где нет рибосом, синтезируется ряд необходимых мышечному волокну веществ: липидов, кликогена. Одним из важнейших структурных компонентов мышечного волокна являются митохондрии. Число митохондрий в мышечном волокне очень велико, и располагаются они цепочками вдоль миофибрилл, тесно прилегая к мембранам ретикулума.

Как и у всякой клетки (оговоримся, что применение этого тер­мина к мышечному волокну не совсем корректно), у мышечного волокна есть ядра, которые располагаются под сарколеммой. Ядро отделено от саркоплазмы двумя мембранами, одну из которых (внутреннюю) можно назвать ядерной, а вторая (наружная) является оболочкой ядра, переходящей в мембрану ретикулума. Пространство между этими двумя мембранами сообщается с ка­нальцами саркоплазматического ретикулума. Внутри ядра находится ядрышко и хроматин. B состав хроматина входит ДНК, белки и низкомолекулярные РНК. В ДНК закодирована информация о структуре всех белков, синтезируемых в мышечном волокне.

B мышечном волокне есть и лизосомы, в которых локализованы гидролитические ферменты, расщепляющие белки, липиды и полисахариды. При очень интенсивной мышечной работе проис­ходит нарушение мембран лизосом (либо увеличение их проницаемо­сти) и в саркоплазму выходят ферменты, расщепляющие локализо­вaнные в ней биополимеры. Но это явление — не дисфункция.

studfiles.net

Мышцы: анатомия и состав

На долю мускул приходится значительная часть массы тела: у мужчин – около 45% от сухой массы, у женщин – до 35%. Если ты знаешь анатомию мышц, структуру своего тела, понимаешь смысл и систему тренировок, то это во много раз повышает эффект занятий! 

Каждое движение, каждое спортивное усилие совершается с помощью мускулатуры. Как мы уже отметили, мускулы составляют существенную долю массы тела. Выполняя физические нагрузки, особенно запланированные силовые тренировки, ты увеличиваешь удельную массу мышц, а физическое бездействие – наоборот, ее уменьшает.

Какие есть мышцы у человека?

Организм человека состоит из 3-х видов мускул. Состав мышц человека таков:

1. Скелетные (поперечно-полосатые).
2. Гладкие.
3. Сердечная мышца (миокард).

Поперечно-полосатые

Первый вид (скелетные) отвечает за поддержание тела в равновесии, а также за осуществление разнообразных движений. Тебе кажется, что ты просто сидишь в кресле и отдыхаешь? В действительности в этот момент десятки твоих скелетных мускул находятся в действии. Работа скелетной мускулатуры управляется с помощью усилий воли. Особенностью поперечно-полосатых мускул является то, что они способны быстро сокращаться и так же быстро расслабляться. Но интенсивная работа довольно быстро приводит их к утомлению.

Гладкие

Они направлены на формирование стенок внутренних органов и капилляров. Отличительная особенность заключается в том, что этот орган функционирует независимо от человеческого подсознания. Их невозможно остановить усилием воли, к примеру, не поддаются человеческому контролю ритмичные сокращения кишечника. Движение этих мускул медленное и однообразное, зато они работают на протяжении всей жизни без отдыха. 

Сердечная мышца

Миокард – это уникальное сочетание качеств гладкой и скелетной мускулатуры. Как и скелетные мышцы, миокард интенсивно работает и сокращается. Наподобие гладких мускул, сердце практически неутомимо работает в течение всей жизни, и не зависит от воли человека. 

А знаешь ли ты, сколько мышц в теле человека? В структуре человеческого организма их насчитывается 640 (количество зависит от способа подсчета, общее число определяется от 639 до 850). 

Скелетные мышцы и их функции

Примечательно, что на силовых тренировках ты не только “лепишь” рельеф, но и увеличиваешь силу скелетной мускулатуры – она также косвенно улучшает качество функционирования сердечной и гладких мускул. Причем это работает по типу обратной связи: укрепленная и развитая во время тренировок выносливости сердечная мускула выполняет работу интенсивнее и эффективнее, следовательно, улучшается кровообращение в организме. Кровоток лучше поступает также и в скелетные мышцы, которые за счет этого могут взять на себя еще большую нагрузку.

 

Тренированная, развитая скелетная мускулатура формирует мощный “корсет”, который поддерживает внутренние органы, а это имеет важное значение в нормализации работы ЖКТ.

От пищеварения зависит ведь питание всех органов тела, включая мускулы.

Анатомия скелетной мышцы

Мы плавно подошли к вопросу, из чего состоят мышцы человека. Мышечная клетка (миоцит) – это основная структурная единица мышечной ткани. Отличительная особенность миоцита состоит в том, что он в сотни раз длиннее своего поперечного сечения. Его также именуют мышечное волокно. От 10 до 50 волокон соединены в пучок, который собственно и формирует мускулу. Для примера, бицепс состоит из миллиона волокон.

Основное вещество, содержащееся в мышечной клетке, – это саркоплазма. В ней находятся тонкие мышечные нити (миофибриллы), за счет которых как раз и происходят сокращения. Миофибрилла, в свою очередь, состоит из элементарных частиц – саркомеров. Их главная особенность – сокращаться под действием нервного импульса.

Вот, из каких волокон состоит мышца (мышечный пучок):

1. Ядер.
2. Сократительных нитей.
3. Покровной мембраны.
4. Соединительнотканной оболочки (фасции) – это мышечная группа, действующая в одном направлении.
5. Кровеносных сосудов.

Благодаря целенаправленным силовым занятиям ты увеличиваешь как число миофибрилл, так и их поперечное сечение. Вначале этот процесс увеличивает силу мускул, потом – ее толщину. Но причем число самих мышечных волокон не меняется. Оно обусловлено генетическими особенностями организма и на протяжении жизни остается прежним. Отсюда можно сделать вывод, что представляет собой анатомия спорта: спортсмены, чьи мускулы состоят из большего числа миоцитов, имеют больше вероятности увеличить толщину мышц в процессе силовых тренировок, чем те, у которых мускулатура содержит меньше волокон.

Таким образом, сила скелетной мышцы зависит от поперечного сечения, а именно от толщины и числа миофибрилл. Примечательно, что показатели силы и мышечной массы увеличиваются неодинаково: при возрастании мышечной массы в 2 раза, сила мышц увеличивается в 3 раза. Ученые пока не могут объяснить данный феномен.

На чем основано крепление мышц

Форма мускул разнообразная, и с трудом поддается классификации. По своей форме, различают 2 основные группы: 

1. Толстые (веретенообразные).
2. Тонкие (пластинчатые).

Любая человеческая мышца  включает мышечное брюшко и сухожилия. Что такое брюшко мышцы (определение – мясистая часть, которая при сокращении производит работу). 

А сухожилия служат в качестве места крепления мышц человека. Они необходимы для передачи силы, которую развивает мышечное брюшко, на кости либо кожные складки. Сухожилие состоит из плотной и рыхлой соединительной ткани. 

Закономерности расположения мышц

• Согласно анатомии тела и с учетом принципа двусторонней симметрии, мускулы являются парными либо состоят из 2-х симметричных половин. 
• Человеческое тело в частности туловище, состоит в своем большинстве из сегментов (отдельных самостоятельных единиц). То есть это не какой-то один общий пласт (хотя мускулы живота именно так и выглядят), они четко разделены на отделы. К примеру, прямая мускула живота условно разделяется на 2 отдела (верхний и нижний). 
• Мышцы находятся на самом коротком расстоянии между точками их крепления. Производимые движения совершаются по прямой линии. Поэтому если знать точки прикрепления мышц и то, что подвижные части притягиваются к неподвижным, удается заранее предопределить сторону движения и функцию мускулы. 

Мышечная анатомия: все, что нужно знать 

Итак, самые главные аспекты по пройденному материалу:

• Изучай информацию по всем группам мышц организма более подробно, чтобы понимать эффективность их работы.
• Прочувствуй работу всей своей мускулатуры в процессе выполнения упражнений.
• Учитывай типы мышечных волокон (белые и красные), вовлекай их в работу, чтобы добиться необходимого объема мускул.
• Помни, что сила мышцы зависит от числа входящих в ее структуру миофибрилл, наращивай именно их.
• Работай с мускулами-антагонистами, работающими во взаимно противоположных направлениях, а также синергистами, работающими в одном направлении. 
• Стимулируй собственную нервную систему в подходах на отягощение, чтобы вовлечь максимальное количество нитей.
• Помни, что разветвленная кровеносная система имеет важное значение для полноценного питания тканей, поэтому откажись от вредных привычек (курение, распитие алкоголя).
• Не запускай свои мышцы, они должны функционировать при любом удобном случае.

fiteria.ru

1.2. Химический состав мышечной ткани

Химический состав мышц млекопитающих представлен в таб­лице 1. Как видно из таблицы 72-80% массы мышцы составляет вода. Большую часть сухого остатка (16-21%) образуют белки, остальное — органические вещества и минеральные соли.

Таблица 1

Химический состав мышц млекопитающих (по Збарскому)

Вещество	Содержание в мышцах, %
Вода	72 — 80
Белки	16,3 – 20,9
Гликоген	0,3 — 2
Фосфатиды	0,4 – 1,0
Холестерин	0,03 – 0,23
Креатин и креатинфосфат	0,2 – 0,55
Азотсодержащие вещества (креатинин, карнозин, ансерин, карнитин)	0,383 – 0,535
Свободные аминокислоты	0,1 – 0,7
Мочевина	0,002 – 0,2
Молочная кислота	0,01 – 0,2
Основные неорганические ионы:
К	0,32
Na	0,08
Са	0,007
Mg	0,02
Fe	0,026
Cl	0,02

Распределение белков в клетке выглядит так: в миофибриллах — 4% всех мышечных белков, в саркоплазме — 30%, в митохонд­риях — 14%, в сарколемме — 15%, в ядрах и других клеточных органеллах — около 1%.

Кроме основных сократительных белков, характеристика ко­торых была дана выше, следует отметить еще два: миостромин и миоглобин. Миостромин участвует в образовании сарколеммы и линии Z. Миоглобин — белок, по строению и функции подоб­ный гемоглобину; первичная структура миоглобина приведена выше. В отличие от гемоглобина он не обладает четвертичной струк­турой; однако сродство миоглобина к кислороду намного выше, чем у гемоглобина.

B мышцах человека содержится дипептид карнозин (аланилги­стидин), который принимает участие в ферментативном переносе фосфатных групп и оказывает стимулирующее влияние на передачу импульсов с нерва на мышцу, а также участвует в восстановле­нии утомленных мышц.

Из органических веществ небелковой природы отметим АТФ, креатинфосфат и гликоген. АТФ является главным источником энергии для мышечного сокращения, креатинфосфат — первый резерв ресинтеза АТФ; гликоген — основной запасной источник энергии в мышце.

Фосфатиды и холестерин входят в состав различных мембран мышечного волокна. Свободные аминокислоты используются биосинтезе мышечных белков.

B мышце содержится ряд промежуточных продуктов обмена угле­водов. К ним относятся, прежде всего, пировиноградная и мо­лочная кислоты, а также ферменты гликолиза.

Из минеральных веществ в мышцах имеются главным образом катионы К, Na, Mg, Са, анионы Cl, НРО, HPО. Перечисленные ионы играют важную роль в регуляции биохи­мических процессов в сокращающихся мышцах.

1.3. Мышечное сокращение

B основе мышечного сокращения лежат два процесса:

• спиральное скручивание сократительных белков;

• циклически повторяющееся образование и диссоциация ком­плекса между цепью миозина и актином.

Мышечное сокращение инициируется приходом потенциала действия на концевую пластинку двигательного нерва, где выделяется нейрогормон ацетилхолин, функцией которого яв­ляется передача импульсов. Сначала ацетилхолин взаимодействует с ацетилхолиновыми рецепторами, что приводит к распростране­нию потенциала действия вдоль сарколеммы. Все это вызывает увеличение проницаемости сарколеммы для катионов Na, которые устремляются внутрь мышечного волокна, нейтрализуя отрицательный заряд на внутренней поверхности сарколеммы. С сарколеммой связаны поперечные трубочки саркоплазматического ретикулума, по которым распространяется волна возбуждения. От трубочек волна возбуждения передается мембранам пузырьков и цистерн, которые оплетают миофибриллы на участках, где происходит взаи­модействие актиновых и миозиновых нитей. При передаче сигнала на цистерны саркоплазматического ретикулума, последние начина­ют освобождать находящийся в них Са. Высвобожденный Сасвязывается с Тн-С, что вызывает конформационные сдвиги, передающиеся на тропомиозин и далее на актин. Актин как бы освобождается из комплекса с компонентами тонких филамен­тов, в котором он находился. Далее актин взаимодействует с миозином, и результатом такого взаимодействия является образова­ние спайки, что делает возможным движение тонких нитей вдоль толстых.

Генерация силы (укорочение) обусловлена характером взаи­модействия между миозином и актином. На миозиновом стержне имеется подвижный шарнир, в области которого происходит по­ворот при связывании глобулярной головки миозина с опреде­ленным участком актина. Именно такие повороты, происходящие одновременно в многочисленны участках взаимодействия миозина и актина, являются причиной втягивания актиновых филаментов (тонких нитей) в H-зону. Здесь они контактируют (при максимальном укорочении) или даже перекрываются друг с другом, как это показано на рисунке 6.

Рис. 6. Механизм сокращения: а – состояние покоя; б – умеренное сокращение; в – максимальное сокращение

Энергию для этого процесса поставляет гидролиз АТФ. Когда АТФ присоединяется к головке молекулы миозина, где локализо­ван активный центр миозиновой АТФазы, связи между тонкой и толстой нитями не образуется. Появившийся катион кальция нейтрализует отрицательный заряд АТФ, способствуя сближению с активным центром миозиновой АТФазы. В результате происхо­дит фосфорилирование миозина, т. e. миозин заряжается энергией, которая используется для образования спайки с активом и для продвижения тонкой нити. После того как тонкая нить про­двинется на один «шаг», АДФ и фосфорная кислота отщепляются от актомиозинового комплекса. Затем к миозиновой головке присоединяется новая молекула АТФ, и весь процесс повторяет­ся со следующей головкой молекулы миозина.

Затрата АТФ необходима и для расслабления мышц. После прекращения действия двигательного импульса Сапереходит в цистерны саркоплазматического ретикулума. Тн-С теряет свя­занный с ним кальций, следствием этого являются конформаци­онные сдвиги в комплексе тропонин-тропомиозин, и Тн-I снова закрывает активные центры актина, делая их неспособными взаимодействовать с миозином. Концентрация Сав области со­кратительных белков становится ниже пороговой, и мышечные волокна теряют способность образовывать актомиозин.

B этих условиях эластические силы стромы, деформированной в момент сокращения, берут верх, и мышца расслабляется. При этом тонкие нити извлекаются из пространства между толстыми нитями диска A, зона H и диск I приобретают первоначальную длину, линии Z отдаляются друг от друга на прежнее расстояние. Мышца становится тоньше и длиннее.

Скорость гидролиза АТФ при мышечной работе огромна: до 10 мк моль на 1 г мышцы за 1 мин. Общие запасы АТФ невелики, поэтому для обеспечения нормальной работы мышц АТФ должна восстанавливаться с той же скоростью, с какой она расходуется.

studfiles.net

7.2.1 Строение и химический состав скелетных мышц

7.2.1 Строение и химический состав скелетных мышц

Скелетная мышца состоит из мышечных волокон (миоцитов). Мышечные волокна представляют собой гигантские многоядерные клетки длиной от 0,1 до 2-3 сантиметров, а в некоторых мышцах миоциты достигают 12 сантиметров. Площадь поперечного сечения мышечных клеток составляет от 3 до 10 квадратных микрометров.

Волокно покрыто эластичной оболочкой — сарколеммой и состоит из саркоплазмы, структурными элементами которой являются такие органоиды, как митохондрии, рибосомы, трубочки и пузырьки саркоплазматической сети (ретикулума) и так называемая Т-система а также различные включения. В саркоплазме условно выделяют две части – саркоплазматический матрикс и саркоплазматический ретикулум.

Саркоплазматический ретикулум, представляющий собой определённым образом организованную сеть соединяющихся цистерн (содержащих в большой концентрации ионы кальция) и трубочек, играет важную роль в механизмах сокращения и расслабления мышцы. Кроме того, к части ретикулума прикреплены рибосомы, специальные сферические образования, на которых и при участии которых происходит биосинтез белков. Саркоплазматическая сеть с помощью особых трубочек, называемых Т-системой, связана с оболочкой мышечной клетки. Т-система также имеет прямое отношение к мышечному сокращению, так как по ней передаётся изменение электрического потенциала поверхностной мембраны элементам ретикулума, что приводит к освобождению ионов кальция, поступающих к миофибриллам и запускающих процесс мышечного сокращения [24].

Рисунок 7.3 Строение Т-системы и саркоплазматического ретикулума мышечного волокна

[из [24] по: Кроленко, 1975].

Саркоплазматический матрикс представляет собой коллоидный раствор, содержащий белки, гликоген, жировые капли и другие включения [11]. Миофибриллы – сократительные элементы мышечных клеток – также находятся в саркоплазматическом матриксе.

Кроме того, в саркоплазме находятся ферменты гликолиза, расщепляющие гликоген или глюкозу до пировиноградной или молочной кислоты и креатинкиназа – фермент, ускоряющий креатинфосфатную реакцию. Особый белок саркоплазмы – миоглобин – обеспечивает некоторый запас кислорода в мышечной ткани, а также участвует в переносе кислорода от сарколеммы к митохондриям.

Мышечная клетка имеет не одно, а множество ядер, которые располагаются на её периферии – под сарколеммой. Внутри каждого ядра находится ДНК, являющаяся носителем носледственной информации и состоящая из генов, в которых закодирована структура всех синтезируемых мышечными волокнами белков.

Лизосомы, представляющие собой микроскопические пузырьки, содержат в растворённом виде различные ферменты, способные в условиях кислой реакции среды расщеплять различные высокомолекулярные вещества. Такая необходимость может возникать в мышечных клетках, например, при очень напряжённой мышечной деятельности.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

sport.wikireading.ru

Скелетные мышцы. Группы скелетных мышц. Строение и функции скелетных мышц

Мышцы – одна из основных составляющих тела. Они основаны на ткани, волокна которой сокращаются под воздействием нервных импульсов, что позволяет телу двигаться и удерживаться в окружающей среде.

Мышцы располагаются в каждой части нашего тела. И даже если мы не знаем об их существовании, они все равно есть. Достаточно, например, первый раз сходить в тренажерный зал или позаниматься аэробикой – на следующий день у вас начнут болеть даже те мышцы, о наличии которых вы и не догадывались.

Они отвечают не только за движение. В состоянии покоя мышцы тоже требуют энергии, чтобы поддерживать себя в тонусе. Это необходимо для того, чтобы в любой момент определенная часть тела смогла ответить на нервный импульс соответствующим движением, а не тратила время на подготовку.

Чтобы понять, как устроены мышцы, предлагаем вспомнить основы, повторить классификацию и заглянуть в клеточное строение мышц. Также мы узнаем о болезнях, которые могут ухудшить их работу, и о том, как укрепить скелетную мускулатуру.

Общие понятия

По своему наполнению и происходящим реакциям мышечные волокна делятся на:

• поперечно-полосатые;
• гладкие.

Скелетные мышцы – продолговатые трубчатые структуры, количество ядер в одной клетке которых может доходить до нескольких сотен. Состоят они из мышечной ткани, которая прикреплена к различным частям костного скелета. Сокращения поперечно-полосатых мышц способствуют движениям человека.

Разновидности форм

Чем различаются мышцы? Фото, представленные в нашей статье, помогут нам в этом разобраться.

Скелетные мышцы являются одной из главных составляющих опорно-двигательной системы. Они позволяют двигаться и сохранять равновесие, а также задействованы в процессе дыхания, голосообразования и других функциях.

В организме человека насчитывается более 600 мышц. В процентном соотношении их общая масса составляет 40% от общей массы тела. Мышцы классифицируются по форме и строению:

• толстые веретенообразные;
• тонкие пластинчатые.

Классификация упрощает изучение

Деление скелетных мышц на группы осуществляется в зависимости от места нахождения и значения их в деятельности различных органов тела. Основные группы:

Мышцы головы и шеи:

• мимические – задействуются при улыбке, общении и создании различных гримас, обеспечивая при этом движение составляющих частей лица;
• жевательные – способствуют смене положения челюстно-лицевого отдела;
• произвольные мышцы внутренних органов головы (мягкого неба, языка, глаз, среднего уха).

Группы скелетных мышц шейного отдела:

• поверхностные – способствуют наклонным и вращательным движениям головы;
• средние – создают нижнюю стенку ротовой полости и способствуют движению вниз челюсти, подъязычной кости и гортанных хрящей;
• глубокие осуществляют наклоны и повороты головы, создают поднятие первого и второго ребер.

Мышцы, фото которых вы видите здесь, отвечают за туловище и делятся на мышечные пучки следующих отделов:

• грудной – приводит в действие верхнюю часть торса и руки, а также способствует изменению положения ребер при дыхании;
• отдел живота – дает движение крови по венам, осуществляет изменения положения грудной клетки при дыхании, воздействует на функционирование кишечного тракта, способствует сгибанию туловища;
• спинной – создает двигательную систему верхних конечностей.

Мышцы конечностей:

• верхние – состоят из мышечных тканей плечевого пояса и свободной верхней конечности, помогают двигать рукой в плечевой суставной сумке и создают движения запястья и пальцев;
• нижние – играют основную роль при передвижении человека в пространстве, подразделяются на мышцы тазового пояса и свободную часть.

Строение скелетной мышцы

В своей структуре она имеет огромное количество мышечных волокон продолговатой формы диаметром от 10 до 100 мкм, длина их колеблется от 1 до 12 см. Волокна (микрофибриллы) бывают тонкими – актиновые, и толстыми – миозиновые.

Первые состоят из белка, имеющего фибриллярную структуру. Он называется актин. Толстые волокна состоят из различных типов миозина. Отличаются они по времени, которое требуется на разложение молекулы АТФ, что обуславливает разную скорость сокращений.

Миозин в гладких мышечных клетках находится в дисперсном состоянии, хотя имеется большое количество белка, который, в свою очередь, является многозначащим в продолжительном тоническом сокращении.

Строение скелетной мышцы похоже на сплетенный из волокон канат или многожильный провод. Сверху ее окружает тонкий чехол из соединительной ткани, называемый эпимизиум. От его внутренней поверхности вглубь мышцы отходят более тонкие разветвления соединительной ткани, создающие перегородки. В них «завернуты» отдельные пучки мышечной ткани, которые содержат до 100 фибрилл в каждом. От них еще глубже отходят более узкие ответвления.

Сквозь все слои в скелетные мышцы проникают кровеносная и нервная системы. Артериальная вена проходит вдоль перимизиума – это соединительная ткань, покрывающая пучки мышечных волокон. Артериальные и венозные капилляры располагаются рядом.

Процесс развития

Скелетные мышцы развиваются из мезодермы. Со стороны нервного желобка образуются сомиты. По истечении времени в них выделяются миотомы. Их клетки, приобретая форму веретена, эволюционируют в миобласты, которые делятся. Некоторые из них прогрессируют, а другие остаются без изменений и образуют миосателлитоциты.

Незначительная часть миобластов, благодаря соприкосновению полюсов, создает контакт между собой, далее в контактной зоне плазмалеммы распадаются. Благодаря слиянию клеток создаются симпласты. К ним переселяются недифференцированные молодые мышечные клетки, находящиеся в одном окружении с миосимпластом базальной мембраны.

Функции скелетных мышц

Эта мускулатура является основой опорно-двигательного аппарата. Если она сильна, тело проще поддерживать в нужном положении, а вероятность появления сутулости или сколиоза сводится к минимуму. О плюсах занятий спортом знают все, поэтому рассмотрим роль, которую играет в этом мускулатура.

Сократительная ткань скелетных мышц выполняет в организме человека множество различных функций, которые нужны для правильного расположения тела и взаимодействия его отдельных частей друг с другом.

Мышцы выполняют следующие функции:

• создают подвижность тела;
• берегут тепловую энергию, созданную внутри тела;
• способствуют перемещению и вертикальному удержанию в пространстве;
• содействуют сокращению дыхательных путей и помогают при глотании;
• формируют мимику;
• способствуют выработке тепла.

Постоянная поддержка

Когда мышечная ткань находится в покое, в ней всегда остается незначительное напряжение, называемое мышечным тонусом. Оно образуется из-за незначительных импульсных частот, которые поступают в мышцы из спинного мозга. Их действие обуславливается сигналами, проникающими из головы к спинным мотонейронам. Тонус мышц также зависит от их общего состояния:

• растяжения;
• уровня наполняемости мышечных футляров;
• обогащения кровью;
• общего водного и солевого баланса.

Человек обладает способностью регулировать уровень нагрузки мышц. В результате длительных физических упражнений либо сильного эмоционального и нервного перенапряжения тонус мышц непроизвольно увеличивается.

Сокращения скелетных мышц и их разновидности

Эта функция является основной. Но даже она, при кажущейся простоте, может делиться на несколько видов.

Виды сократительных мышц:

• изотонические – способность мышечной ткани укорачиваться без изменений мышечных волокон;
• изометрические – при реакции волокно сокращается, но его длина остается прежней;
• ауксотонические – процесс сокращения мышечной ткани, где длина и напряжение мышц подвергнута изменениям.

Рассмотрим этот процесс более подробно

Сначала мозг посылает через систему нейронов импульс, которых доходит до мотонейрона, примыкающего к мышечному пучку. Далее эфферентный нейрон иннервируется из синоптического пузырька, и выделяется нейромедиатор. Он соединяется с рецепторами на сарколемме мышечного волокна и открывает натриевый канал, который приводит к деполяризации мембраны, вызывающей потенциал действия. При достаточном количестве нейромедиатор стимулирует выработку ионов кальция. Затем он соединяется с тропонином и стимулирует его сокращение. Тот, в свою очередь, оттягивает тропомеазин, позволяя актину соединиться с миозином.

Дальше начинается процесс скольжения актинового филамента относительно миозинового, вследствие чего происходит сокращение скелетных мышц. Разобраться в процессе сжатия поперечно-полосатых мышечных пучков поможет схематическое изображение.

Принцип работы скелетных мышц

Взаимодействие большого количества мышечных пучков способствует различным движениям туловища.

Работа скелетных мышц может происходить такими способами:

• мышцы-синергисты работают в одном направлении;
• мышцы-антагонисты способствуют выполнению противоположных движений для осуществления напряжения.

Антагонистическое действие мышц является одним из главных факторов в деятельности опорно-двигательного аппарата. При осуществлении какого-либо действия в работу включаются не только мышечные волокна, которые совершают его, но и их антагонисты. Они способствуют противодействию и придают движению конкретность и грациозность.

Поперечно-полосатая скелетная мышца при воздействии на сустав совершает сложную работу. Ее характер определяется расположением оси сустава и относительным положением мышцы.

Некоторые функции скелетных мышц являются недостаточно освещенными, и зачастую о них не говорят. Например, некоторые из пучков выступают рычагом для работы костей скелета.

Работа мышц на клеточном уровне

Действие скелетной мускулатуры осуществляется за счет двух белков: актина и миозина. Эти составляющие обладают способностью передвигаться относительно друг друга.

Для осуществления работоспособности мышечной ткани необходим расход энергии, заключенной в химических связях органических соединений. Распад и окисление таких веществ происходят в мышцах. Здесь обязательно присутствует воздух, и выделяется энергия, 33% из всего этого расходуется на работоспособность мышечной ткани, а 67% передается другим тканям и тратится на поддержание постоянной температуры тела.

Болезни мускулатуры скелета

В большинстве случаев отклонения от нормы при функционировании мышц обусловлены патологическим состоянием ответственных отделов нервной системы.

Наиболее распространенные патологии скелетных мышц:

• Мышечные судороги – нарушение электролитного баланса во внеклеточной жидкости, окружающей мышечные и нервные волокна, а также изменения осмотического давления в ней, особенно его повышение.
• Гипокальциемическая тетания – непроизвольные тетанические сокращения скелетных мышц, наблюдаемые при падении внеклеточной концентрации Са2+ примерно до 40% от нормального уровня.
• Мышечная дистрофия характеризуется прогрессирующей дегенерацией волокон скелетных мышц и миокарда, а также мышечной нетрудоспособностью, которая может привести к летальному исходу из-за дыхательной либо сердечной недостаточности.
• Миастения – хроническое аутоиммунное заболевание, при котором в организме образуются антитела к никотиновому ACh-рецептору.

Релаксация и восстановление скелетных мышц

Правильное питание, образ жизни и регулярные тренировки помогут вам стать обладателем здоровых и красивых скелетных мышц. Необязательно заниматься тяжелой атлетикой и наращивать мышечную массу. Достаточно регулярных кардиотренировок и занятий йогой.

Не стоит забывать про обязательный прием необходимых витаминов и минералов, а также регулярные посещения саун и бань с вениками, которые позволяют обогатить кислородом мышечную ткань и кровеносные сосуды.

Систематические расслабляющие массажи повысят эластичность и репродуктивность мышечных пучков. Также положительное воздействие на структуру и функционирование скелетных мышц оказывает посещение криосауны.

fb.ru

Рост мышц — SportWiki энциклопедия

Во время упражнений мышечная работа, совершаемая при прогрессивно нарастающей перегрузке, приводит к увеличению мышечной массы и площади поперечного сечения мышц, называемой гипертрофией. И сердце и скелетные мышцы способны адаптироваться к регулярному нарастанию рабочей нагрузки. В случае сердечной мышцы, сердце становится более эффективным при выталкивании крови из камер, а скелетные мышцы становятся более эффективными при передаче силы через сухожилия на кости.

Хотя ученые активно исследуют этот вопрос, до сих пор не в полной мере понятна цельная (и очень сложная) картина того, как мышцы адаптируются к постепенной стимуляции перегрузкой.

В этой статье представлен краткий, но емкий обзор литературы, чтобы лучше понять многогранное явление гипертрофии скелетных мышц.

Мышечная гипертрофия[править | править код]

Мышечная гипертрофия — это увеличение мышечной массы и площади поперечного сечения мышц, обусловленное нарастанием размера (но не длины) отдельных мышечных волокон.

Читайте также: Гипертрофия мышц

Основные функции скелетных мышц:

• Сокращение, чтобы вызвать движение тела;
• Стабильность, чтобы обеспечивать положения тела.

Каждая скелетная мышца должна иметь возможность сокращаться с различным напряжением для выполнения этих функций. Прогрессивное отягощение является средством создания разнообразного и переменного стресса в скелетных мышцах, что заставляет их адаптироваться путем соответствующего напряжения. Мышца способна адаптироваться к нагрузке, увеличивая размер и число сократительных белков, из которых состоят миофибриллы в пределах каждого мышечного волокна, что приводит к увеличению размеров отдельных мышечных волокон и их последующей мощности ^[1].

Физиология гипертрофии скелетных мышц[править | править код]

Физиология гипертрофии скелетных мышц исследует роль и взаимодействие клеток-сателлитов, реакции иммунной системы и факторов роста.

Клетки-сателлиты (Спутниковые клетки)

Функции спутниковых клеток:

• Облегчение роста;
• Обеспечение жизнедеятельности;
• Восстановление поврежденной скелетной (не сердечной) мышечной ткани.

Клетки называются клетками-сателлитами, потому что расположены на наружной поверхности мышечных волокон, между сарколеммой и базальной пластинкой (верхний слой базальной мембраны) мышечного волокна. Спутниковые клетки имеют одно ядро, занимающее большую часть их объема. Обычно эти клетки находятся в состоянии покоя, но активируются, когда мышечные волокна получают любую травму, например, от силовых тренировок. Затем спутниковые клетки размножаются и дочерние клетки притягиваются к поврежденному участку мышц. После они сливаются с существующим мышечным волокном, жертвуя свои ядра, которые помогают регенерировать мышечные волокна. Важно подчеркнуть, что этот процесс не создает новые скелетные мышечные волокна (у людей), но увеличивает размер и количество сократительных белков (актина и миозина) в пределах мышечного волокна. Этот период активации сателлитных клеток и пролиферации длится до 48 часов после травмы или после сессии силовых тренировок^[2].

Количество сателлитных клеток, зависит от типа волокон. Тип I или медленно сокращающиеся волокна, как правило, имеют в пять-шесть раз большее содержание сателлитных клеток, чем тип II (быстро-сокращающиеся волокна), в связи с повышенным кровоснабжением и большему числу капилляров. Это может быть связано с тем, что мышечные волокна типа 1 используются наиболее часто, и, таким образом, больше спутниковых клеток может потребоваться для текущих незначительных повреждений мышц.

Исследователи из Медицинского центра Университета Рочестера обнаружили^[3], что потеря мышечных стволовых клеток является главной движущей силой снижения мышечной массы у пожилых людей. Их нахождение ставит под сомнение существующую теорию, согласно которой возрастное сокращение мышц вызвано прежде всего потерей моторных нейронов.

Иммунология

Как было описано ранее, силовые упражнения вызывают травмы скелетных мышц. Иммунная система реагирует сложной последовательностью реакций, ведущих к воспалению^[4]. Цель воспалительного ответа это сдержать зону повреждения, восстановить ущерб, а также очистить травмированную область.

Иммунная система запускает последовательность событий в ответ на повреждение скелетных мышц. Макрофаги, участвующие в фагоцитозе (процессе, при котором определенные клетки поглощают и разрушают микроорганизмы и продукты распада из поврежденных клеток), передвигаются в место травмы и выделяют цитокины, факторы роста и другие вещества. Цитокины являются белками — «дирижерами» иммунной системы. Они несут ответственность за связи между клетками в организме. Цитокины стимулируют прибытие лимфоцитов, нейтрофилов, моноцитов и других клеток в место повреждения, чтобы восстановить ткань ^[5].

Тремя важнейшими цитокинами, имеющими отношение к физическим упражнениям являются интерлейкин-1 (ИЛ-1), интерлейкин-6 (ИЛ-6), и фактор некроза опухоли (ФНО). Эти цитокины обеспечивают большую часть воспалительной реакции, поэтому их называют «воспалительными или провоспалительными цитокинами» ^[6]. Они несут ответственность за распад белков, удаление поврежденных мышечных клеток, и увеличение производства простагландинов (гормоноподобных веществ, которые помогают контролировать воспаление).

Факторы роста[править | править код]

Факторы роста являются высокоспецифичными белками, включающими в себя гормоны и цитокины, которые принимают очень активное участие в явлении мышечной гипертрофии ^[7]. Факторы роста стимулируют деление и дифференцировку (приобретение одной или более характеристик, отличающих от исходной клетки) конкретного типа клеток. Факторы роста, представляющие особый интерес в связи с гипертрофией скелетных мышц, это инсулиноподобный фактор роста (IGF), фактор роста фибробластов (FGF) и фактор роста гепатоцитов (HGF). Данные факторы роста работают в сочетании друг с другом, чтобы вызвать гипертрофию скелетных мышц.

Инсулиноподобный фактор роста

IGF является гормоном, который секретируется в скелетных мышцах. Он регулирует метаболизм инсулина и стимулирует синтез белка. Есть две формы, IGF-I, который вызывает пролиферацию и дифференцировку клеток-сателлитов и IGF-II, который отвечает за распространение сателлитных клеток. В ответ на перегрузку уровень IGF-I повышается, что приводит к гипертрофии скелетных мышц ^[8].

Фактор роста фибробластов

FGF содержится в скелетных мышцах. FGF имеет девять форм, пять из которых вызывают пролиферацию и дифференцировку спутниковых клеток, что приводит к гипертрофии скелетных мышц. Количество FGF выделяемого в скелетных мышцах, прямо пропорционально степени мышечной травмы^[9].

Фактор роста гепатоцитов

HGF представляет собой цитокин с различными функциями в клетке. Конкретные к гипертрофии скелетных мышц, ФРГ активизирует клетки-сателлиты и может нести ответственность за миграцию спутниковых клеток к поврежденной области.

Роль гормонов в гипертрофии скелетных мышц[править | править код]

Гормоны представляют собой химические вещества, которые органы выделяют для инициации или регуляции активности органа или группы клеток в другой части тела. Следует отметить, что на функцию гормонов влияет состояние питания, потребление продуктов питания и такие факторы образа жизни как стресс, сон, и общее состояние здоровья. Следующие гормоны представляют особый интерес для гипертрофии скелетных мышц.

Гормон роста

Гормон роста является пептидным гормоном, который стимулирует иммуноферментные реакции в скелетных мышцах, способствуя активации сателлитных клеток, пролиферации и дифференцировке^[10]. Однако, наблюдаемые эффекты роста мышц от дополнительного введения ГР, исследуемые в группах, получающих гормон роста и выполняющих силовые упражнения, могут быть меньше связаны с увеличением сократительных белков и больше с задержкой жидкости и накоплением соединительной ткани.

Кортизол

Кортизол является стероидным гормоном (гормоном, который имеет стероидную основу, и может проходить через клеточную мембрану без рецептора), который производится в коре надпочечников. Это гормон стресса, который стимулирует глюконеогенез, то есть образование глюкозы из других источников, таких как аминокислоты и свободные жирные кислоты. Кортизол также ингибирует потребление глюкозы большинством клеток организма. Он инициирует катаболизм белков, тем самым высвобождая аминокислоты, которые будут использоваться для создания различных белков, которые могут быть необходимы во время стресса.

С точки зрения гипертрофии, увеличение кортизола связано с повышенным катаболизмом белков. Таким образом, кортизол разрушает мышечные белки, ингибируя рост скелетных мышц^[11].

Тестостерон

Тестостерон является андрогеном, или мужским половым гормоном. Основная физиологическая роль андрогенов это содействие росту и развитию мужских органов и признаков. Тестостерон влияет на нервную систему, скелетные мышцы, костный мозг, кожу, волосы и половые органы. В скелетных мышцах тестостерон, который вырабатывается в значительно больших количествах у мужчин, имеет анаболический эффект. Это способствует гендерным различиям, наблюдаемым в массе тела и сложении мужчин и женщин. Тестостерон увеличивает синтез белка, что индуцирует гипертрофию ^[12].

Типы волокон и гипертрофия скелетных мышц[править | править код]

Мощность, развиваемая мышцей, зависит от ее размера и состава мышечных волокон. Скелетные мышечные волокон делятся на две основные категории: медленно сокращающиеся (тип 1) и быстро сокращающиеся волокна (тип II). Разница между этими двумя волокнами заключается в метаболизме, скорости сокращения, нервно-мышечных различиях, запасах гликогена, капиллярной плотности, и реакцией на гипертрофию ^[13].

Волокна типа I[править | править код]

Тип I волокна, также известные как медленные физические мышечные волокна, отвечают за поддержание позы тела и костей скелета. Камбаловидная мышца является примером преимущественно медленных мышечных волокон. Увеличение плотности капиллярной сети характерно для I типа волокон, потому что они более активно участвуют в деятельности, требующей выносливости. Эти волокна способны сокращаться на длительное время. Волокнам данного типа требуется меньший уровень возбуждения, чтобы вызвать сокращение, но они и развивают меньшую мощность. Они лучше используют жиры и углеводы из-за повышенного окислительного метаболизма (комплексной системы обеспечения организма энергией, которая преобразует энергию от распада веществ при содействии кислорода).

Волокна типа I как было показано, значительно гипертрофируются вследствие прогрессивной перегрузки ^[14][15]. Интересно отметить, что это увеличение волокон типа I вызывается не только силовыми тренировками, но и в некоторой степени аэробными упражнениями^[16].

Тип волокна II[править | править код]

Тип волокон II можно найти в мышцах, производящих большую силу на более короткие промежутки времени, таких как икроножная и латеральная широкая мышца бедра. Волокна II типа могут быть дополнительно разделены по классификации на тип IIa и тип IIb мышечных волокон.

Тип волокон IIa

Тип IIa, также известный как быстрые гликолитические мышечные волокна, это гибридный вариант между типом I и IIb волокон. Тип IIa обладают характеристиками типов I и IIb волокон. Они полагаются на анаэробные реакции (производящие энергию без участия кислорода), и окислительный метаболизм, чтобы поддерживать сокращение.

Путем упражнений с отягощениями, а также тренировок на выносливость, тип IIb превращается в тип IIa волокон, что приводит к увеличению доли типа волокон IIa в мышце. Волокна типа IIa также увеличивают площадь поперечного сечения, что приводит к гипертрофии при силовых нагрузках. При неиспользовании и атрофии, волокна типа IIa превращаются обратно в тип IIb.

Волокна типа IIb

Тип IIb это быстрые гликолитические волокна. Данные волокна полагаются только на анаэробный метаболизм для получения энергии для сокращения, поэтому они имеют большое количество гликолитических ферментов. Эти волокна генерируют наибольшее количество силы за счет увеличенных размеров тел нейронов, аксонов и мышечных волокон, более высокой скорости проводимости нервов альфа-двигателя, а более высоком количестве возбуждения, необходимого для запуска потенциала действия. Хотя этот тип волокна способен генерировать наибольшее количество силы, он также сокращается на самое короткое время (среди всех типов мышечных волокон).

Волокна типа IIb превращаются в тип IIa во время упражнений с отягощениями. Считается, что силовые тренировки вызывает увеличение окислительной способности в тренированных мышцах. так как волокна IIa имеют больший окислительный потенциал, чем типа IIb, это изменение является положительной адаптацией к условиям тренировки.

Теории и механизмы роста мышц

Во время упражнений мышечная работа, совершаемая при прогрессивно нарастающей перегрузке приводит к увеличению мышечной массы и площади поперечного сечения мышц, называемой гипертрофией. Хотя ученые активно исследуют этот вопрос, до сих пор не в полной мере понятна цельная (и очень сложная) картина того, как мышцы адаптируются к постепенной стимуляции перегрузкой.^[17]

Теория разрушения[править | править код]

Теория разрушения гласит: «без боли нет роста» или чем больше мышцы травмируются на тренировке, тем больше они могут вырасти во время отдыха. На системном уровне все выглядит вполне логично: в организме поддерживается равновесие между уровнем развития мышц и получаемой нагрузкой. Если нагрузка повышается в процессе тренировки, единственным выходом для системы является — адаптация путем своего усиления за счет гипертрофии и гиперплазии. Став сильнее система возвращается в привычное для себя равновесие, но уже относительно тех систематических нарушений своей среды, которые имеют место .

Вполне очевидно, что чем больше мы нарушили равновесие системы (чем больше ее разрушили), тем больше она должна вырасти для того чтоб вернуть утерянное равновесие. С точки зрения равновесия энергии в природе никак иначе и быть не может. Вот почему сторонники этой теории уверены в том, что тренироваться нужно жестоко, с болью, с отказами и с прогрессией нагрузки. Ведь это все прямые признаки повреждения системы. Повреждения ваших мышц, после которых они должны стать больше.

Одним из самых известных сторонников этой системы «был» Вадим Протасенко (автор книги «Супертренинг»). Вадим Протасенко «отказался» от нее в том объеме, который касается разрыва актино-миозиновых мостиков под воздействием механической нагрузки на тренировке. Но не отказывался от теории суперкомпенсации, которая следует за изменениями внутренней среды организма.

Читайте также: Микротравмы мышц

Теория накопления[править | править код]

Она говорит «чем меньше разрушение мышцы, тем лучше». В процессе мышечной деятельности образуются те самые факторы, которые оказывают влияние на считывание информации с ДНК клеток. Поэтому важно как можно меньше травмировать мышечные волокна, но как можно больше их физически задействовать для максимального накопления указанных факторов.

Самым известным сторонником этой теории у нас в стране является профессор Селуянов. Он против схемы «разрушение-суперкомпенсация» предложенной первоначально Протасенко. Вообще возникновение боли после тренировки Селуянов объясняет разрывами коротких миофибрилл у мало тренированных атлетов. Суть в том, что есть короткие и длинные миофибриллы. При упражнениях в растянутой позиции (полная амплитуда, негативы) короткие рвутся и остаются длинные. Со временем этот процесс стабилизируется (остаются только длинные) и боль поэтому пропадает. Вот по каким причинам Селуянов считает боль не чем то полезным для роста, а наоборот — признаком бесполезного разрушения мышц.

Подробнее читайте: Силовая тренировка по Селуянову

Точка столкновения двух теорий[править | править код]

Зачем разрушать мышцы как можно меньше тренировками, если нужные для роста факторы вырабатываются от тренировок? А дело тут вот в чем: чем больше вы делаете рабочих подходов, тем больше накапливается РНК запускающих синтез белка в мышцах, с одной стороны. И тем больше накапливается Ионов Водорода, с другой стороны. По Селуянову Ионы Водорода должны быть в ДОСТАТКЕ, но не в ИЗБЫТКЕ, потому что чем больше ионов водорода, тем больше закисление и тем больше разрушение клеток.

Напомню, что при выполнении мышечной работы энергия для этого ресинтезируется с помощью реакции гликолиза, в процессе которой вырабатывается молочная кислота. Вот почему когда много повторений вы в конце чувствуете боль в мышцах (это кислота их жжет).

1 глюкоза + ферменты + АДФ = 2 молочная кислота + 2 АТФ + вода

Эта реакция обеспечивает наши мышцы энергией (АТФ) на протяжении всего подхода упражнения (если бы ее не было, то энергия закончилась на первом подходе). Но, как видите, вместе с АТФ мы получаем МОЛОЧНУЮ КИСЛОТУ (жжение в подходе), которая дальше расщепляется на ЛАКТАТ и ИОН ВОДОРОДА. Таким образом при использовании энергии образуются ИОНЫ ВОДОРОДА:

АТФ = АДФ + Ф + Н (+ ион водорода) + Е (энергия)

И чем больше подходов вы делаете, тем больше накапливается молочной кислоты и соответственно ионов водорода. Первое плохо для роста, второе необходимо для роста. ВОТ В ЧЕМ СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ! МОЖНО РАЗРУШИТЬ БОЛЬШЕ, ЧЕМ ПОТОМ БУДЕТ СИНТЕЗИРОВАННО. Избежать этого можно только если меньше разрушать и больше накапливать (факторов, таких как РНК). Для этого нужно увеличивать отдых между подходами потому что уровень молочной кислоты падает сразу после подхода и чем дольше проходит времени, тем сильнее он падает, тем меньше он разрушает ваши мышцы.

• Теория разрушения — утверждает, что во время тренировки происходит ТРАВМА мышечных волокон, что ПОРОЖДАЕТ выработку факторов, вызывающих рост мышц. Чем глубже травма, тем больше факторов роста.
• Теория накопления — утверждает, что во время тренировки накапливаются факторы вызывающие рост мышц, но травма мышц только тормозит этот рост.

Получается что ученые единодушно не могут сказать что же запускает рост мышц. Одни говорят, что нужен тренировочный стресс по максимуму, другие говорят что по минимуму. Мы знаем про факторы и знаем что на них влияет тренировка. Как это происходит (путем накопления или разрушения) нам точно не известно

Мышечная гипертрофия является многомерным процессом, в котором задействованы многочисленные факторы. Она включает в себя сложное взаимодействие клеток-сателлитов, иммунной системы, факторов роста и гормонов с отдельными мышечными волокнами каждой мышцы. Хотя наши задачи как фитнес-профессионалов и личных тренеров побуждают нас узнавать новые и более эффективные способы тренировки человеческого тела, базовое понимание того, как мышечное волокно приспосабливается к кратковременной и постоянной нагрузке является важной основой нашей профессии.

1. ↑ Russell, B., D. Motlagh,, and W. W. Ashley. Form follows functions: how muscle shape is regulated by work. Journal of Applied Physiology 88: 1127-1132, 2000.
2. ↑ Hawke, T.J., and D. J. Garry. Myogenic satellite cells: physiology to molecular biology. Journal of Applied Physiology. 91: 534-551, 2001.
3. ↑ https://www.urmc.rochester.edu/news/story/4788/stem-cells-may-be-the-key-to-staying-strong-in-old-age.aspx
4. ↑ Shephard, R. J. and P.N. Shek. Immune responses to inflammation and trauma: a physical training model. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology 76: 469-472, 1998.
5. ↑ Pedersen, B. K. Exercise Immunology. New York: Chapman and Hall; Austin: R. G. Landes, 1997.
6. ↑ Pedersen, B. K. and L Hoffman-Goetz. Exercise and the immune system: Regulation, Integration, and Adaptation. Physiology Review 80: 1055-1081, 2000.
7. ↑ Adams, G.R., and F. Haddad. The relationships among IGF-1, DNA content, and protein accumulation during skeletal muscle hypertrophy. Journal of Applied Physiology 81(6): 2509-2516, 1996.
8. ↑ Fiatarone Singh, M. A., W. Ding, T. J. Manfredi, et al. Insulin-like growth factor I in skeletal muscle after weight-lifting exercise in frail elders. American Journal of Physiology 277 (Endocrinology Metabolism 40): E135-E143, 1999.
9. ↑ Yamada, S., N. Buffinger, J. Dimario, et al. Fibroblast Growth Factor is stored in fiber extracellular matrix and plays a role in regulating muscle hypertrophy. Medicine and Science in Sports and Exercise 21(5): S173-180, 1989.
10. ↑ Frisch, H. Growth hormone and body composition in athletes. Journal of Endocrinology Investigation 22: 106-109, 1999.
11. ↑ Izquierdo, M., K Hakkinen, A. Anton, et al. Maximal strength and power, endurance performance, and serum hormones in middle-aged and elderly men. Medicine and Science in Sports Exercise 33 (9): 1577-1587, 2001.
12. ↑ Vermeulen, A., S. Goemaere, and J. M. Kaufman. Testosterone, body composition and aging. Journal of Endocrinology Investigation 22: 110-116, 1999.
13. ↑ Robergs, R. A. and S. O. Roberts. Exercise Physiology: Exercise, Performance, and Clinical Applications. Boston: WCB McGraw-Hill, 1997.
14. ↑ Kraemer, W. J., S. J. Fleck, and W. J. Evans. Strength and power training: physiological mechanisms of adaptation. Exercise and Sports Science Reviews 24: 363-397, 1996.
15. ↑ Hakkinen, K., W. J. Kraemer, R. U. Newton, et al. Changes in electromyographic activity, muscle fibre and force production characteristics during heavy resistance/power strength training in middle-aged and older men and women. Acta Physiological Scandanavia 171: 51-62, 2001.
16. ↑ Carter, S. L., C. D. Rennie, S. J. Hamilton, et al. Changes in skeletal muscle in males and females following endurance training. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology 79: 386-392, 2001
17. ↑ Hernandez R. J., Kravitz L. The Mystery of Skeletal Muscle Hypertrophy //ACSM’s Health & Fitness Journal. – 2003. – Т. 7. – №. 2. – С. 18&hyhen.

sportwiki.to