بفضل هذه الوحدات الأسطوانية ، تتحول الطاقة الكيميائية المنبعثة من التفاعلات الأيضية إلى طاقة ميكانيكية ؛ عن طريق إدخال نفسها عبر الأوتار والعمل على روافع العظام ، تولد العضلات الحركة.
تختلف ألياف العضلات الهيكلية في الطول من بضعة مليمترات إلى عدة سنتيمترات ، ويتراوح قطرها من 10 إلى 100 ميكرومتر (1 ميكرومتر = 0.001 مم) ؛ هم أكبر الخلايا في الجسم.
"من الناحية الخلوية" ، فإن الخلايا الليفية هي نتيجة لعملية تسمى تكوين العضل ، وهي اندماج الخلايا العضلية المتعددة - وهو عمل يعتمد على بروتينات خاصة بالعضلات تُعرف باسم فوسوجينات, myomaker أو myomerger. هذا هو السبب في أن الخلايا العضلية تظهر كخلايا أسطوانية طويلة ومتعددة النوى (تحتوي على العديد من النوى العضلية - من بين أشياء أخرى ، مرئية بوضوح على السطح تحت المجهر).
ألياف عضلية ، على سبيل المثال. في العضلة ذات الرأسين ، بطول 10 سم يمكن أن تحتوي على ما يصل إلى 3000 نواة.
يوجد بداخلها آلاف الخيوط ، تسمى اللييفات العضلية ، تحتوي على وحدات مقلصة تسمى القسيمات اللحمية.
يخبرنا علماء الفسيولوجيا الذين يتعاملون مع العضلات أن الألياف المختلفة تختلف عن بعضها البعض ، ليس فقط من وجهة النظر التشريحية ، ولكن أيضًا لبعض الخصائص الفسيولوجية الدقيقة.
لذلك ، يتم التعرف على أنواع مختلفة من الألياف داخل كل عضلة ، وتصنيفها وفقًا لمعايير مختلفة مثل استقلاب الطاقة ، وسرعة الانقباض ، ومقاومة التعب ، واللون ، وما إلى ذلك.
بشكل عام ، عضلة واحدة مثل على سبيل المثال. العضلة ذات الرأسين ، تحتوي على حوالي 253000 ألياف عضلية.
هل كنت تعلم هذا ...
بين الغشاء القاعدي والغشاء الليفي للألياف العضلية تكمن مجموعة من الخلايا الجذعية العضلية المعروفة باسم الخلايا الساتلية العضلية.
هذه عادة ما تكون هادئة ولكن يمكن تنشيطها عن طريق التمرين أو المرض لتوفير نوى عضلية إضافية ضرورية لنمو العضلات أو إصلاحها.
محددة ، الفوسفات (ATP و CP) ، الميتوكوندريا ، الميوغلوبين ، الجليكوجين وكثافة الشعيرات الدموية الأعلى.
ومع ذلك ، لا يمكن أن تنقسم خلايا العضلات لإنتاج خلايا جديدة ، ونتيجة لذلك ، يميل عددهم إلى الانخفاض مع تقدم العمر.
) ، مما يؤدي إلى ثلاثة أنواع الألياف.
تتميز هذه الألياف بخصائص أيضية ومقلصة وحركية متميزة نسبيًا - ملخصة في الجدول أدناه.
الأهمية! تميل الخصائص المختلفة ، على الرغم من أنها تعتمد جزئيًا على خصائص الألياف الفردية ، إلى أن تكون أكثر صلة عند قياسها على مستوى الوحدة الحركية - والتي ، مع ذلك ، تظهر اختلافات طفيفة جدًا من حيث تنوع الألياف - بدلاً من الألياف المفردة.
دعنا الآن نرى بعض أنواع التصنيف.
لون الألياف
تقليديا ، تم تصنيف الألياف حسب لونها ، والذي يعتمد على محتوى الميوجلوبين.
تظهر ألياف النوع الأول باللون الأحمر بسبب ارتفاع مستويات الميوجلوبين ، وتميل إلى زيادة الميتوكوندريا وكثافة الشعيرات الدموية المحلية.
إنها أبطأ في الانكماش ولكنها أكثر ملاءمة للمقاومة ، لأنها تستخدم التمثيل الغذائي المؤكسد لتوليد ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) من الجلوكوز والأحماض الدهنية.
تكون الألياف من النوع الثاني الأقل تأكسدًا بيضاء أو شفافة على أي حال ، وذلك بسبب ندرة الميوغلوبين وتركيز الإنزيمات المحللة للجلوكوز.
سرعة الانكماش
يمكن تصنيف الألياف وفقًا لسرعاتها الانقباضية إلى سريعة وبطيئة. تتداخل هذه السمات إلى حد كبير ، ولكن ليس تمامًا ، مع التصنيفات القائمة على اللون و ATPase و MHC.
- الألياف أ الانكماش السريع الذي يمكن أن يؤدي فيه الميوسين إلى تقسيم ثلاثي فوسفات الأدينوسين بسرعة كبيرة. وتشمل هذه الألياف من النوع II ATPase والنوع II MHC. كما أنها تُظهر قدرة أكبر على النقل الكهروكيميائي لإمكانات الفعل ومستوى سريع من إطلاق الكالسيوم وامتصاصه بواسطة الشبكة الساركوبلازمية.وهي تستند إلى نظام تحلل سكري متطور لا هوائي وسريع لنقل الطاقة ، ويمكن أن ينكمش بشكل أسرع بمقدار 2-3 مرات من ألياف النتوء البطيء ، فإن عضلات النشل السريع مناسبة لتوليد دفعات قصيرة من القوة أو السرعة مقارنة بالعضلات البطيئة ، وبالتالي الإرهاق بشكل أسرع.
- الألياف أ يولد الانكماش البطيء طاقة لإعادة تخليق ATP من خلال نظام نقل هوائي طويل الأمد. وتشمل هذه بشكل أساسي ألياف ATPase من النوع الأول و MHC من النوع الأول. تميل إلى أن يكون لها مستوى منخفض من نشاط ATPase ، ومعدل نفض أبطأ مع قدرة أقل على التحلل للجلوكوز. .
طرق الكتابة بالألياف
هناك عدد من الطرق المستخدمة في الكتابة بالألياف الضوئية ، والتي غالبًا ما تخلق بعض الالتباس بين غير الخبراء.
طريقتان غالبًا ما تكونان ملتبستين هما التلوين الكيميائي للنسيج لنشاط الميوسين ATPase والتلطيخ الكيميائي المناعي لنوع سلسلة الميوسين الثقيلة (MHC).
يشار إلى نشاط إنزيم myosin ATPase بشكل شائع وصحيح ببساطة باسم "نوع الألياف" وينتج من القياس المباشر لنشاط إنزيم ATPase في ظل ظروف مختلفة (مثل الرقم الهيدروجيني).
يشار بشكل أكثر دقة إلى تلطيخ سلسلة الميوسين الثقيلة باسم "نوع MHC" (سلسلة الميوسين الثقيلة) وكما يمكن فهمه ، ينتج عن تحديد الأشكال الإسوية المختلفة معقد التوافق النسيجي الكبير.
ترتبط هذه الطرق من الناحية الفسيولوجية ، لأن نوع MHC هو المحدد الرئيسي لنشاط ATPase. ومع ذلك ، لا تعتبر أي من طرق الكتابة هذه ذات طبيعة استقلابية مباشرة ؛ هذا هو فهي لا تعالج مباشرة قدرة الألياف على الأكسدة أو الحالة للجلوكوز.
عند الإشارة إلى ألياف "النوع الأول" أو "النوع الثاني" ، يشير هذا بشكل أكثر دقة إلى التقييم عن طريق تلطيخ "نشاط ATPase للميوسين (على سبيل المثال ، تشير ألياف" النوع الثاني "إلى النوع IIA + النوع IIAX + النوع IIXA ... إلخ.).
يوجد أدناه جدول يوضح العلاقة بين هاتين الطريقتين ، تقتصر على أنواع الألياف الموجودة في البشر.يتم استخدام الأحرف الكبيرة من النوع الفرعي في الكتابة بالألياف مقابل كتابة MHC ؛ تحتوي بعض أنواع ATPase فعليًا على أنواع متعددة من معقد التوافق النسيجي الكبير.
علاوة على ذلك ، لا يتم التعبير عن النوع الفرعي B أو b في البشر بأي من الطريقتين. اعتقد الباحثون الأوائل أن البشر يمكنهم التعبير عن MHC IIb ، مما أدى إلى تصنيف ATPase لـ IIB. ومع ذلك ، فقد أظهرت الأبحاث اللاحقة أن MHC IIb البشري هو في الواقع IIx ، مما يشير إلى أن الصياغة الأكثر صحة هي IIx.
يتم التعبير عن الأنواع الفرعية IIb أو IIB و IIc و IId بدلاً من ذلك في الثدييات الأخرى ، كما هو موثق على نطاق واسع في الأدبيات.
تم تحديد المزيد من أساليب الكتابة بالألياف بطريقة أقل رسمية وتوجد في المزيد من الأطياف ، مثل تلك المستخدمة عادة في مجال الرياضة الرياضية.
تميل إلى التركيز أكثر على القدرات الأيضية والوظيفية (وقت الانقباض ، التأكسد في الغالب مقابل اللاكتاسيد اللاهوائي مقابل اللاكتاسيد اللاهوائي ، سريع مقابل وقت الانكماش البطيء).
كما هو مذكور أعلاه ، فإن الكتابة بالألياف بواسطة ATPase أو MHC لا تقيس أو تملي هذه المعلمات بشكل مباشر. ومع ذلك ، فإن العديد من الطرق المختلفة مرتبطة ميكانيكيًا ، بينما ترتبط أخرى ببعضها البعض في الجسم الحي.
على سبيل المثال ، يرتبط نوع ألياف ATPase بسرعة الانكماش، لأن النشاط العالي لـ ATPase يسمح بدورة أسرع للجسر المتقاطع. تعتبر ألياف النوع الأول "بطيئة" ، جزئيًا ، لأنها تحتوي على معدلات منخفضة من نشاط ATPase مقارنة بألياف النوع الثاني ؛ ومع ذلك ، فإن قياس معدل الانكماش لا يماثل كتابة ألياف ATPase.
والألياف البيضاء والمتوسطة. ومع ذلك ، فإن نسبهم تختلف باختلاف العمل الفسيولوجي لتلك العضلة.على سبيل المثال ، في البشر ، تحتوي عضلات الفخذ الرباعية على حوالي 52٪ من ألياف النوع الأول ، في حين أن النعل حوالي 80٪.
هل كنت تعلم هذا ...
تعتمد القوة الناتجة عن الألياف العضلية على طولها في بداية الانقباض. يجب أن يكون لها القيمة المثلى ، والتي خارجها (العضلات المنكمشة أو الممددة بشكل مفرط) يتم تقليل أداء القوة. في مجال تقوية العضلات ، فإن الخطأ الأكثر شيوعًا هو تقصير العضلات بالفعل جزئيًا. الاستثناءات الوحيدة للقاعدة هي وجود الألم أو الانزعاج ، أو الأشكال المتغيرة ، والتي تتطلب بالتالي تقييد نطاق الحركة (ROM).
تسمى العضلات التي يغلب عليها اللون الأبيض ، والغنية بألياف النوع الثاني ، بأنها طورية ، لأنها قادرة على التقلصات السريعة والقصيرة. من ناحية أخرى ، فإن العضلات الحمراء ، حيث تسود ألياف النوع الأول ، تسمى منشطًا ، نظرًا لقدرتها على البقاء في الانكماش لفترة طويلة.
ومع ذلك ، فإن الوحدات الحركية داخل العضلات تظهر اختلافًا طفيفًا جدًا ، مما يجعل مبدأ الأبعاد لتجنيد وحدة المحرك؛ أي ، اعتمادًا على الكثافة / القوة المطلوبة ، يكون الجسم قادرًا على تحفيز بعض الوحدات فقط (على سبيل المثال في النشاط الهوائي المطول) أو جميعها (على سبيل المثال أثناء القرفصاء القصوى).
نحن نعلم اليوم أنه لا توجد فروق متعلقة بالجنس في توزيع الألياف. ومع ذلك ، فإن نسب الأنواع المختلفة - التي نعرفها تختلف اختلافًا كبيرًا بين أنواع الحيوانات وبدرجة أقل بين الأعراق - "يمكن" "" اختلافًا كبيرًا من شخص لآخر.
وفقًا لبعض الرؤى ، يجب أن يحصل الرجال والنساء المستقرون (وكذلك الأطفال الصغار) على 55٪ من الألياف من النوع الأول و 45٪ من الألياف من النوع الثاني.
من ناحية أخرى ، يمتلك الرياضيون رفيعو المستوى توزيعًا محددًا للألياف بناءً على نوع التمثيل الغذائي المستخدم. المتزلجين عبر الضاحية لديهم الألياف I بشكل أساسي ، العدائين بشكل رئيسي II وعداء المسافات المتوسطة ، الرماة والقفز ، نسب متداخلة تقريبًا من كليهما.
لذلك فقد تم اقتراح أن أنواعًا مختلفة من التمارين يمكن أن تحدث تغييرات كبيرة في ألياف العضلات والهيكل العظمي ، على الرغم من أنه من غير الممكن إثبات ما هو التركيب الجيني الموجود مسبقًا لنفس الأشخاص. هذه العملية "يمكن" السماح بها من خلال قدرة التخصص للألياف ، أو حتى جزء منها ، ينتمي إلى مجموعة الماكرو II.
من الممكن أن تُظهر ألياف النوع IIx تحسينات في القدرة التأكسدية بعد تدريب التحمل عالي الكثافة ، مما يؤدي بهم إلى مستوى يصبحون فيه قادرين على تحقيق التمثيل الغذائي المؤكسد بشكل فعال مثل الألياف I في المواد غير المدربة.
سيتم تحديد ذلك من خلال زيادة حجم وعدد الميتوكوندريا والتغيرات المرتبطة بها ، ولكن ليس من خلال تغيير نوع الألياف..
