Anatomia i fizjologia

Dwoma kryteriami do rozważenia przy klasyfikowaniu rodzajów włókien mięśniowych jest to, jak szybko niektóre włókna kurczą się w stosunku do innych, oraz to, jak włókna produkują ATP. Używając tych kryteriów, istnieją trzy główne typy włókien mięśni szkieletowych. Wolne włókna oksydacyjne (SO) kurczą się stosunkowo powoli i wykorzystują oddychanie tlenowe (tlen i glukoza) do produkcji ATP. Włókna szybko utleniające (FO) mają szybkie skurcze i wykorzystują głównie oddychanie tlenowe, ale ponieważ mogą przejść na oddychanie beztlenowe (glikolizę), mogą zmęczyć się szybciej niż włókna SO. Wreszcie, szybkie włókna glikolityczne (FG) mają szybkie skurcze i wykorzystują głównie glikolizę beztlenową. Włókna FG męczą się szybciej niż pozostałe. Większość mięśni szkieletowych u człowieka zawiera wszystkie trzy typy, choć w różnych proporcjach.

Szybkość skurczu zależy od tego, jak szybko ATPaza miozyny hydrolizuje ATP w celu wytworzenia mostków poprzecznych. Szybkie włókna hydrolizują ATP około dwa razy szybciej niż włókna wolne, co skutkuje znacznie szybszym cyklem mostka poprzecznego (który pociąga cienkie włókna w kierunku centrum sarkomerów w szybszym tempie). Podstawowy szlak metaboliczny wykorzystywany przez włókno mięśniowe decyduje o tym, czy jest ono klasyfikowane jako oksydacyjne czy glikolityczne. Jeśli włókno produkuje ATP głównie na drodze tlenowej, jest to włókno oksydacyjne. Podczas każdego cyklu metabolicznego można wytworzyć więcej ATP, co sprawia, że włókno jest bardziej odporne na zmęczenie. Włókna glikolityczne wytwarzają ATP głównie poprzez glikolizę beztlenową, która wytwarza mniej ATP na cykl. W rezultacie, glikolityczne włókna zmęczenie w szybszym tempie.

Oksydacyjne włókna zawierają wiele więcej mitochondriów niż włókna glikolityczne, ponieważ metabolizm tlenowy, który wykorzystuje tlen (O2) w szlaku metabolicznym, występuje w mitochondriach. Włókna SO posiadają dużą liczbę mitochondriów i są w stanie kurczyć się przez dłuższy czas ze względu na dużą ilość ATP, którą mogą wytworzyć, ale mają stosunkowo małą średnicę i nie wytwarzają dużego napięcia. Włókna SO są obszernie zaopatrzone w naczynia włosowate krwionośne w celu dostarczania O2 z czerwonych krwinek w krwiobiegu. Włókna SO posiadają również mioglobinę, cząsteczkę przenoszącą O2, podobną do hemoglobiny przenoszącej O2 w czerwonych krwinkach. Mioglobina przechowuje część potrzebnego O2 w samych włóknach (i nadaje włóknom SO ich czerwony kolor). Wszystkie te cechy pozwalają włókna SO produkować duże ilości ATP, które mogą utrzymać aktywność mięśni bez zmęczenia przez długie okresy czasu.

Fakt, że włókna SO mogą funkcjonować przez długie okresy bez zmęczenia sprawia, że są one przydatne w utrzymaniu postawy, produkując izometryczne skurcze, stabilizując kości i stawy, i czyniąc małe ruchy, które zdarzają się często, ale nie wymagają dużych ilości energii. Nie produkują wysokie napięcie, a zatem nie są one wykorzystywane do potężnych, szybkich ruchów, które wymagają dużej ilości energii i szybkiego cyklu mostków krzyżowych.

FO włókna są czasami nazywane pośrednie włókna, ponieważ posiadają cechy, które są pośrednie między szybkich włókien i włókien wolnych. Produkują ATP stosunkowo szybko, szybciej niż włókna SO, a zatem może produkować stosunkowo wysokie kwoty napięcia. Są one oksydacyjne, ponieważ wytwarzają ATP tlenowo, posiadają dużą ilość mitochondriów i nie ulegają szybkiemu zmęczeniu. Włókna FO nie posiadają jednak znacznej ilości mioglobiny, przez co ich kolor jest jaśniejszy niż czerwonych włókien SO. Włókna FO są wykorzystywane głównie do ruchów, takich jak chodzenie, które wymagają więcej energii niż kontrola postawy, ale mniej energii niż ruchy eksplozywne, takie jak sprint. FO włókna są przydatne dla tego typu ruchu, ponieważ produkują więcej napięcia niż włókna SO, ale są one bardziej odporne na zmęczenie niż FG fibers.

FG włókna przede wszystkim używać beztlenowej glikolizy jako ich źródła ATP. Mają dużą średnicę i posiadają duże ilości glikogenu, który jest wykorzystywany w glikolizie do szybkiego generowania ATP w celu wytworzenia wysokiego poziomu napięcia. Ponieważ nie wykorzystują one głównie metabolizmu tlenowego, nie posiadają znacznej liczby mitochondriów ani znacznej ilości mioglobiny, dlatego też mają biały kolor. Włókna FG wykorzystywane są do wytwarzania szybkich, silnych skurczów w celu wykonania szybkich, mocnych ruchów. Włókna te ulegają szybkiemu zmęczeniu, co pozwala na ich wykorzystanie tylko przez krótki czas. Większość mięśni posiada mieszankę każdego z typów włókien. Dominujący typ włókien w mięśniu jest określona przez podstawową funkcję mięśnia.

.

.