Изменения в мышечных волокнах под влиянием нагрузок различной направленности.

В структуре мышечной ткани различают два типа мышечных волокон – медленно сокращающиеся

(МС) и быстро сокращающиеся (БС). Эти типы мышечных волокон представляют собой относительно самостоятельные функциональные единицы, отличающиеся морфологическими, биохимическими и сократительными свойствами.

МС волокна обладают медленной скоростью сокращения, большим количеством митохондрий (энергоцентр клетки), высокой активностью оксидативных энзимов (протеины содействуют быстрой активизации источников энергии), прекрасной вакуляризацией (много капилляров), высоким поткнциалом накопления гликогена.

БС волокна имеют менее развитую сеть капилляров, меньшее число митохондрий, высокую активность неокислительных энзимов и более высокую скорость сокращения.

В одной и той же мышце содержатся БС и МС волокна. БС волокна содержат активный фермент АТФазу, который мощно расщепляет АТФ с образованием больших количеств энергии, что обеспечивает быстрое сокращение волокон. В МС волокнах активность АТФаэы низкая, в связи с чем энергообразование в них происходит медленно. Ферментативное расщепление АТФ считается одним из важных факторов, определяющих присущую мышце скорость сокращения. Ферменты, которые расщепляют сахар и жиры, активны в МС волокнах.

Быстро сокращающиеся волокна подразделяют на БС(а), БС(б) и БС(в). Различия между ними до конца не изучены.

В среднем мышцы состоят на 50% из МС и на 25% из БС(а) волокон. Остальные 22 – 24% составляют БС(б) волокна, а БС(в) – всего 1 – 3%.

Состав в мышцах волокон и двигательных единиц детерминирован генетически. Наследуюмые гены уже в раннем детском возрасте определяют количество и строение мотонейронов, которые формируют двигательные единицы и иннервируют мышечные волокна. После установления иннервации дифференцируются типы мышечных волокон. По мере старения уменьшается количество БС волокон, что приводит к увеличению процентного содержания МС волокон.

Оба типа мышечных волокон имеют характеристики, которые могут быть изменены в процессе тренировки. Размеры и объём БС волокон увеличиваются под влиянием тренировки “взрывного“ типа. Одновременно повышается их гликолитическая способность. При тренировке на выносливость оксидативный потенциал МС волокон может возрастать в 2 – 4 раза.

Содержание МС и БС волокон во всех мышцах тела человека не одинаково. Как правило, в мышцах рук и ног сходный состав волокон. У людей с преобладанием МС волокон в мышцах ног большее количество этих же волокон в мышцах рук. Это же относится и к БС волокнам. Вместе с тем существует ряд исключений, так, камбаловидная мышца, находящаяся глубже икроножной, у всех людей почти полностью состоит из МС волокон.

При выполнении физических упражнений происходит активизация мышечной деятельности. Величина силы мышц находится в прямой зависимости от количества активизируемых мышечных волокон. При проявлении небольших усилий стимулируются лишь несколько волокон. Действие скелетной мышцы включает избирательное вовлечение МС или БС мышечных волокон в зависимости от потребностей двигательной деятельности. Фактором, определяющим количество и тип нужных для использования волокон, является необходимая величина сопротивления. Мозг человека регулирует деятельность в зависимости от того, какую силу должна развить мышца.

Первыми в работу вовлекаются двигательные единицы медленного сокращения – самые мелкие из типов двигательных единиц. Если они не способны развить необходимую силу, мозг вовлекает двигательные единицы быстрого сокращения.

Способность человека дифференцировать силу и интенсивность мышечного сокращения путём включения минимально необходимого количества двигательных единиц находится в числе важнейших реакций адаптации мышц и в значительной мере обусловливает эффективность внутримышечной координации.

Эффект накопительной адаптации к физическим нагрузкам силового характера проявляется в резком увеличении количества двигательных единиц, вовлекаемых в работу. Так, у нетренированного человека число двигательных единиц, которые могут быть вовлечены при максимальных силовых напряжениях, обычно не превышает 25 – 30%, а у хорошо тренированных к силовым нагрузкам процент вовлечённых в работу моторных единиц может превысить 80 – 90%. В основе этого явления лежит способность моторных центров ЦНС мобилизовывать большее число мотонейронов. Другим направлением адаптации мышц является улучшение межмышечной координации, связанное с совершенствованием деятельности мышц-агонистов, обеспечивающих выполнение движения, мышц-синергистов, способствующих выполнению движения, и мышц-антагонистов, препятствующих выполнению движения. Рациональная координация деятельности этих групп мышц не только обеспечивает высокую силу и скорость сокращения, но и обуславливает экономичность работы.

Существует два относительно самостоятельных адаптационных механизма увеличения силы: первый связан с морфофункциональными изменениями в мышечной ткани _ гипертрофией и, возможно, гиперплазией мышечных волокон; второй предусматривает совершенствование способностей нервной системы синхронизировать возможно большее количество двигательных единиц, что приводит к увеличению силы без увеличения объёма мышц.

Начальное увеличение произвольной силы связано в основном с нервной адаптацией. Последующее долгосрочное увеличение силы почти исключительно это результат гипертрофии.

Гипертрофия (увеличение размера мышц) может быть результатом кратковременной и долговременной адаптации.

Кратковременная адаптация представляет собой “накачивание” мышцы во время единичной физической нагрузки, что происходит, главным образом, вследствие накопления жидкости, поступающей из плазмы крови в интерстициальном (промежуточном) и внутриклеточном пространстве мышцы. Кратковременная гипертрофия проходит в течение нескольких часов после физической нагрузки. Жидкость возвращается в кровь.

Долговременная гипертрофия происходит в течение длительных силовых тренировок и представляет собой увеличение мышечного резерва. В её основе лежат структурные изменения в мышце вследствие увеличения размеров мышечных волокон (гипертрофия) либо вследствие увеличения числа мышечных волокон (гиперплазия).

Гипертрофия различных типов мышечных волокон определяется методикой тренировки. БС волокна гипертрофируются прежде всего под влиянием упражнений, требующих проявления скоростной силы. При статической работе их гипертрофия происходит лишь в случае предельных по интенсивности и продолжительности напряжениях. Напротив, применение больших отягощений при небольшом количестве повторений и высокой скорости движений приводит к избирательной гипертрофии БС волокон, а объём МС волокон остаётся без существенных изменений. Гипертрофии БС волокон способствуют различные упражнения с дополнительными отягощениями или выполняемые с использованием специальных тренажёров, а так же целостные действия в единоборствах, в спортивных играх, в спринтерских локомоциях, в метаниях.