เส้นใยกล้ามเนื้อ: การจำแนกและลักษณะ

กล้ามหรือ เซลล์ไฟเบอร์ หรือ mycells หรือ myocytes เราหมายถึงหน่วยทางสัณฐานวิทยาที่ประกอบเป็นพังผืด (การจัดระเบียบของเซลล์เฉพาะหลายเซลล์) ของกล้ามเนื้อโครงร่าง

Shutterstock

ด้วยหน่วยทรงกระบอกเหล่านี้ พลังงานเคมีที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมจะเปลี่ยนเป็นพลังงานกล กล้ามเนื้อจะสร้างการเคลื่อนไหวโดยการสอดเข้าไปในเส้นเอ็นและกระทำกับก้านกระดูก

เส้นใยกล้ามเนื้อโครงร่างมีความยาวแตกต่างกันไปตั้งแต่ไม่กี่มิลลิเมตรไปจนถึงหลายเซนติเมตร โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 10 ถึง 100 µm (1 µm = 0.001 มม.) เป็นเซลล์ที่ใหญ่ที่สุดในร่างกาย

เซลล์ไฟเบอร์เป็นผลมาจากกระบวนการที่เรียกว่า myogenesis ซึ่งเป็นการรวมตัวของ myoblasts หลายตัว ซึ่งขึ้นอยู่กับโปรตีนจำเพาะของกล้ามเนื้อที่เรียกว่า ฟิวโซเจนส์, myomaker หรือ myomerger. นี่คือสาเหตุที่ไมโอเซลล์ปรากฏเป็นเซลล์ทรงกระบอกยาวและเซลล์โพลีนิวเคลียส (ซึ่งมีมัยโอนิวเคลียสจำนวนมาก - เหนือสิ่งอื่นใด มองเห็นได้ชัดเจนบนพื้นผิวใต้กล้องจุลทรรศน์)

เส้นใยกล้ามเนื้อเช่น ในลูกหนูแขนที่มีความยาว 10 ซม. สามารถมีนิวเคลียสได้มากถึง 3000 นิวเคลียส

ข้างในนั้นมีเส้นใยนับพันที่เรียกว่า myofibrils ซึ่งมีหน่วยหดตัวที่เรียกว่า sarcomeres

นักสรีรวิทยาที่จัดการกับกล้ามเนื้อบอกเราว่าเส้นใยต่างๆ แตกต่างกัน ไม่เพียงแต่จากมุมมองทางกายวิภาคเท่านั้นแต่ยัง สำหรับลักษณะทางสรีรวิทยาที่แม่นยำบางอย่าง.

ดังนั้นภายในกล้ามเนื้อแต่ละชนิดจึงรู้จักเส้นใยประเภทต่างๆ จำแนกตามเกณฑ์ต่างๆ เช่น เมแทบอลิซึมของพลังงาน ความเร็วของการหดตัว ความต้านทานต่อความเมื่อยล้า สี เป็นต้น

โดยรวมแล้วกล้ามเนื้อเดียวเช่น. ลูกหนูแขนมีเส้นใยกล้ามเนื้อประมาณ 253,000 เส้น

คุณรู้หรือเปล่าว่า ...

ระหว่างเยื่อหุ้มชั้นใต้ดินและ sarcolemma ของเส้นใยกล้ามเนื้อเป็นกลุ่มของเซลล์ต้นกำเนิดจากกล้ามเนื้อที่เรียกว่าเซลล์ myosatellite

โดยปกติสิ่งเหล่านี้จะสงบ แต่สามารถเปิดใช้งานโดยการออกกำลังกายหรือโรคเพื่อให้ myonuclei เพิ่มเติมที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อหรือการซ่อมแซม

จำเพาะ, ฟอสฟาจ (ATP และ CP), ไมโทคอนเดรีย, ไมโอโกลบิน, ไกลโคเจนและความหนาแน่นของเส้นเลือดฝอยที่สูงขึ้น

อย่างไรก็ตาม เซลล์กล้ามเนื้อไม่สามารถแบ่งตัวเพื่อสร้างเซลล์ใหม่ได้ ส่งผลให้ มีแนวโน้มลดลงตามอายุ.

) ซึ่งก่อให้เกิด สาม ประเภทของเส้นใย.

เส้นใยเหล่านี้มีคุณสมบัติเมตาบอลิซึม การหดตัว และการเคลื่อนไหวที่ค่อนข้างชัดเจน - สรุปไว้ในตารางด้านล่าง

สำคัญ! คุณสมบัติต่างๆ แม้ว่าจะขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของเส้นใยบางส่วน แต่มักจะมีความเกี่ยวข้องมากกว่าเมื่อวัดที่ระดับของมอเตอร์ยูนิต ซึ่งอย่างไรก็ตาม แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในแง่ของความหลากหลายของเส้นใย แทนที่จะเป็น เส้นใยเดี่ยว

คุณสมบัติต่างๆ ของเส้นใยกล้ามเนื้อประเภทต่างๆ คุณสมบัติ เส้นใย Type I เส้นใยประเภท IIa เส้นใยชนิด IIx ประเภทของมอเตอร์ยูนิต ออกซิเดชันช้า (SO) ออกซิเดชั่นเร็ว / Glycolytic (FOG) ไกลโคไลติกเร็ว (FG) ความเร็วของการหดตัว ช้า รวดเร็ว รวดเร็ว แรงหดตัว เล็กน้อย เฉลี่ย สูง ต้านทานความเมื่อยล้า สูง สูง ต่ำ ปริมาณไกลโคเจน หายาก สูง สูง การฉีดพ่นฝอย รวย รวย ยากจน ความหนาแน่นของเส้นเลือดฝอย สูง ระดับกลาง ต่ำ Myoglobin สูง สูง ต่ำ สีแดง เข้มข้น เข้มข้น ซีด ความหนาแน่นของไมโตคอนเดรีย สูง สูง ต่ำ ความจุออกซิเดชันของเอนไซม์ สูง กลาง-สูง ต่ำ ความกว้างของเส้น Z ระดับกลาง กว้าง แน่น กิจกรรมอัลคาไลน์ ATPase ต่ำ สูง สูง กิจกรรมกรด ATPase สูง กลาง-สูง ต่ำ

ทีนี้มาดูการจำแนกประเภทบางประเภทกัน

สีไฟเบอร์

ตามเนื้อผ้า เส้นใยถูกจำแนกตามสี ซึ่งขึ้นอยู่กับเนื้อหาของไมโอโกลบิน

เส้นใย Type I จะปรากฏเป็นสีแดงเนื่องจากมีระดับ myoglobin สูง มักจะมี mitochondria มากขึ้นและความหนาแน่นของเส้นเลือดฝอยในท้องถิ่นสูงขึ้น

พวกมันหดตัวช้ากว่าแต่เหมาะกับการต้านทานมากกว่า เพราะพวกมันใช้เมแทบอลิซึมของปฏิกิริยาออกซิเดชันเพื่อสร้าง ATP (อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต) จากกลูโคสและกรดไขมัน

เส้นใยประเภท II ที่มีปฏิกิริยาออกซิเดชันน้อยกว่าจะเป็นสีขาวหรือใส เนื่องจากการขาดแคลน myoglobin และความเข้มข้นของเอนไซม์ไกลโคไลติก

ความเร็วของการหดตัว

เส้นใยสามารถจำแนกตามความเร็วของการหดตัวได้เร็วและช้า ลักษณะเหล่านี้ส่วนใหญ่ทับซ้อนกับการจำแนกประเภทตามสี ATPase และ MHC

เส้นใย a การหดตัวอย่างรวดเร็วซึ่ง myosin สามารถแบ่ง ATP ได้อย่างรวดเร็ว. ซึ่งรวมถึงเส้นใย ATPase ประเภท II และเส้นใย MHC ประเภท II พวกเขายังแสดงให้เห็นถึงความสามารถที่มากขึ้นสำหรับการส่งผ่านศักย์ไฟฟ้าของการกระทำและระดับอย่างรวดเร็วของการปล่อยแคลเซียมและการดูดซึมโดย sarcoplasmic reticulum พวกเขาขึ้นอยู่กับระบบไกลโคไลติกถ่ายโอนพลังงานที่พัฒนาขึ้นอย่างดี ไม่ใช้ออกซิเจน และสามารถหดตัวเร็วขึ้น 2-3 เท่า มากกว่าเส้นใยกระตุกช้า กล้ามเนื้อกระตุกเร็วเหมาะสำหรับการสร้างแรงหรือความเร็วสั้นๆ มากกว่ากล้ามเนื้อกระตุกช้า จึงทำให้เมื่อยเร็วขึ้น
เส้นใย a การหดตัวช้าจะสร้างพลังงานสำหรับการสังเคราะห์ ATP ใหม่ผ่านระบบการถ่ายเทแบบแอโรบิกและยาวนาน. เหล่านี้ส่วนใหญ่รวมถึงเส้นใย ATPase ประเภท I และ MHC ประเภท I พวกมันมีแนวโน้มที่จะมีกิจกรรม ATPase ในระดับต่ำ อัตราการกระตุกที่ช้าลงและมีความสามารถในการไกลโคไลติกที่พัฒนาน้อยกว่า เส้นใยการกระตุกช้าจะพัฒนาไมโทคอนเดรียและเส้นเลือดฝอยมากขึ้น .

วิธีการพิมพ์ด้วยไฟเบอร์

มีหลายวิธีที่ใช้สำหรับการพิมพ์ด้วยไฟเบอร์ ซึ่งมักจะสร้างความสับสนในหมู่ผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ

วิธีการสองวิธีที่ไม่ชัดเจนคือการย้อมด้วยฮิสโตเคมีสำหรับกิจกรรม myosin ATPase และการย้อมสีอิมมูโนฮิสโตเคมิคัลสำหรับประเภทสายหนักของ myosin (MHC)

กิจกรรมของเอนไซม์ myosin ATPase มักเรียกกันง่ายๆ ว่า "ประเภทเส้นใย" และเกิดขึ้นจากการวัดโดยตรงของกิจกรรมของเอนไซม์ ATPase ภายใต้สภาวะต่างๆ (เช่น pH)

การย้อมสีสายโซ่หนักของ myosin นั้นเรียกได้อย่างแม่นยำมากขึ้นว่า "ประเภท MHC" (ไมโอซินโซ่หนัก) และตามที่เข้าใจได้ เป็นผลมาจากการกำหนดหาไอโซฟอร์ม MHC ที่ต่างกัน

วิธีการเหล่านี้สัมพันธ์กันทางสรีรวิทยา เนื่องจากประเภท MHC เป็นตัวกำหนดหลักของกิจกรรม ATPase อย่างไรก็ตาม วิธีการพิมพ์เหล่านี้ไม่มีวิธีเมตาบอลิซึมโดยตรง นั่นคือ พวกมันไม่ได้ระบุถึงความสามารถในการออกซิเดชั่นหรือไกลโคไลติกของไฟเบอร์โดยตรง.

เมื่อพูดถึงเส้นใย "ประเภท I" หรือ "ประเภท II" หมายถึงการประเมินที่แม่นยำยิ่งขึ้นโดยการย้อมสี "กิจกรรม ATPase ของไมโอซิน (เช่น" เส้นใยประเภท II หมายถึงประเภท IIA + ประเภท IIAX + ประเภท IIXA ... เป็นต้น)

ด้านล่างนี้คือตารางที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างสองวิธีนี้ซึ่งจำกัดเฉพาะประเภทของเส้นใยที่มีอยู่ในมนุษย์ Subtype อักษรตัวพิมพ์ใหญ่จะใช้ในการพิมพ์แบบไฟเบอร์กับการพิมพ์แบบ MHC; ATPase บางประเภทมี MHC . หลายประเภท.

นอกจากนี้ ชนิดย่อย B หรือ b ไม่ได้แสดงออกในมนุษย์ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง นักวิจัยในยุคแรกเชื่อว่ามนุษย์สามารถแสดง MHC IIb ได้ ซึ่งนำไปสู่การจำแนก ATPase ของ IIB อย่างไรก็ตาม การวิจัยในภายหลังได้แสดงให้เห็นว่า MHC IIb ของมนุษย์นั้นแท้จริงแล้วคือ IIx ซึ่งบ่งชี้ว่าถ้อยคำที่ถูกต้องมากกว่าคือ IIx

ชนิดย่อย IIb หรือ IIB, IIc และ IId ถูกแสดงออกในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่นแทน ตามที่ได้รับการบันทึกไว้อย่างกว้างขวางในวรรณคดี

เอทีพาส VS. เส้นใยชนิด MHC ประเภทของ ATPase โซ่ MHC หนัก ประเภทที่ 1 MHC Iβ พิมพ์ไอซี MHC Iβ> MHC IIa ประเภท IIc MHC IIa> MHC Iβ ประเภท IIa MHC IIa พิมพ์ IIax MHC IIa> MHC IIx พิมพ์IIxa MHC IIx> MHC IIa พิมพ์ x MHC IIx

วิธีการพิมพ์แบบไฟเบอร์เพิ่มเติมนั้นมีการร่างโครงร่างอย่างไม่เป็นทางการและมีอยู่ในสเปกตรัมที่มากกว่า เช่น วิธีปกติที่ใช้ในสนามกีฬา-กีฬา

พวกเขามักจะเน้นที่ความสามารถในการเผาผลาญและการทำงานมากกว่า (เวลาที่หดตัว ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เด่นกว่า แลคตาซิดแบบไม่ใช้ออกซิเจน เทียบกับ แลคตาซิดแบบไม่ใช้ออกซิเจน เวลาที่หดตัวเร็วและหดตัวช้า)

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น การพิมพ์ด้วยไฟเบอร์โดย ATPase หรือ MHC ไม่ได้วัดหรือกำหนดพารามิเตอร์เหล่านี้โดยตรง อย่างไรก็ตาม วิธีการต่าง ๆ มากมายมีการเชื่อมโยงทางกลไก ในขณะที่วิธีการอื่น ๆ มีความเกี่ยวข้องกัน ในร่างกาย.

เช่น, ชนิดของเส้นใย ATPase สัมพันธ์กับความเร็วของการหดตัวเนื่องจากกิจกรรมที่สูงของ ATPase ทำให้วงจรข้ามเร็วขึ้น เส้นใย Type I นั้น "ช้า" ส่วนหนึ่งเพราะมีอัตราการทำงานของ ATPase ต่ำเมื่อเทียบกับเส้นใยประเภท II อย่างไรก็ตาม การวัดอัตราการหดตัวไม่เหมือนกับการพิมพ์เส้นใย ATPase

, เส้นใยสีขาวและเส้นใยกลาง อย่างไรก็ตาม สัดส่วนของพวกมันจะแตกต่างกันไปตามงานที่ได้รับมอบหมายทางสรีรวิทยาของกล้ามเนื้อนั้น

ตัวอย่างเช่น ในมนุษย์ กล้ามเนื้อ quadriceps มีเส้นใยประเภท I ประมาณ 52% ในขณะที่ soleus ประมาณ 80% ในทางกลับกัน กล้ามเนื้อ orbicularis มีเพียง 15% ของประเภท I

คุณรู้หรือเปล่าว่า ...

แรงที่เกิดจากเส้นใยกล้ามเนื้อขึ้นอยู่กับความยาวของมันในช่วงเริ่มต้นของการหดตัว. จะต้องมีค่าที่เหมาะสม นอกนั้น (กล้ามเนื้อหดหรือยืดมากเกินไป) สมรรถภาพทางกายจะลดลง ในด้านของการเสริมสร้างกล้ามเนื้อ ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดคือการทำงานของกล้ามเนื้อที่อยู่ในการทำให้สั้นลงบางส่วนแล้ว ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวของกฎคือการมีอาการปวดหรือรู้สึกไม่สบาย หรือความผิดปกติ ซึ่งจำเป็นต้องมีการจำกัดช่วงของการเคลื่อนไหว (ROM)

กล้ามเนื้อสีขาวส่วนใหญ่ซึ่งอุดมไปด้วยเส้นใยประเภท II เรียกว่า phasic เนื่องจากมีความสามารถในการหดตัวอย่างรวดเร็วและสั้น ในทางกลับกัน กล้ามเนื้อสีแดงซึ่งเส้นใยประเภท I เหนือกว่านั้นเรียกว่ายาชูกำลัง เนื่องจากความสามารถในการหดตัวเป็นเวลานาน

อย่างไรก็ตาม หน่วยมอเตอร์ภายในกล้ามเนื้อมีการแปรผันเพียงเล็กน้อย ทำให้ หลักการมิติของการสรรหาหน่วยมอเตอร์; นั่นคือ ขึ้นอยู่กับความเข้ม/ความแข็งแรงที่ต้องการ ร่างกายสามารถกระตุ้นเฉพาะบางหน่วย (เช่น ในกิจกรรมแอโรบิกที่ยืดเยื้อ) หรือทั้งหมด (เช่น ในระหว่างการหมอบสูงสุด) หน่วยที่เป็นปัญหา

วันนี้เรารู้ว่าไม่มีความแตกต่างทางเพศในการกระจายเส้นใย อย่างไรก็ตาม สัดส่วนของสัตว์ประเภทต่างๆ - ซึ่งเราทราบดีแตกต่างกันอย่างมากระหว่างสายพันธุ์ของสัตว์และในระดับที่น้อยกว่าระหว่างเชื้อชาติ - "อาจ" แตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล

ตามข้อมูลเชิงลึก ผู้ชายและผู้หญิงที่อยู่ประจำ (รวมถึงเด็กเล็ก) ควรมีเส้นใยประเภทที่ 1 55% และเส้นใยประเภท II 45%

ในทางกลับกัน นักกีฬาระดับสูงมีการกระจายเส้นใยเฉพาะตามประเภทของการเผาผลาญที่ใช้ นักเล่นสกีแบบวิบากส่วนใหญ่จะใช้เส้นใย I นักวิ่งระยะสั้นส่วนใหญ่เป็นประเภท II และนักวิ่งระยะกลาง นักขว้างและจัมเปอร์ ซึ่งเกือบจะทับซ้อนกันของทั้งสองประเภท

ดังนั้นจึงมีข้อเสนอแนะว่าการออกกำลังกายประเภทต่างๆ สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในเส้นใยกล้ามเนื้อโครงร่าง แม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างความมั่นใจว่าองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่มีอยู่ก่อนแล้วของวิชาเดียวกันนั้นเป็นอย่างไร กระบวนการนี้ "อาจ" ได้รับอนุญาตโดยความสามารถเฉพาะทางของเส้นใย หรือแม้แต่เพียงบางส่วนที่เป็นของชุดมาโคร II

เป็นไปได้ว่าเส้นใยประเภท IIx แสดงความสามารถในการออกซิเดชั่นที่ดีขึ้นหลังจากการฝึกความอดทนแบบเข้มข้น นำไปสู่ระดับที่พวกเขาจะสามารถตอบสนองเมแทบอลิซึมของปฏิกิริยาออกซิเดชันได้อย่างมีประสิทธิภาพเช่นเดียวกับเส้นใย I ในวิชาที่ไม่ได้รับการฝึกฝน

สิ่งนี้ถูกกำหนดโดยการเพิ่มขนาดและจำนวนของไมโตคอนเดรียและการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้อง แต่ไม่ใช่โดยการเปลี่ยนแปลงในประเภทของไฟเบอร์.