Основные термины и понятия

Скелетные мышцы состоят из мышечных волокон, каждое из которых представляет собой многоядерную клетку, полученную в результате слияния большого количества клеток.

С функциональной точки зрения, мышца состоит из двигательных единиц. Каждая двигательная единица - это группа мышечных волокон (миосимпластов), иннервируемых одним двигательным нейроном передних рогов спинного мозга, которые сокращаются одновременно. У человека двигательная единица, как правило, состоит из 150 (и более) мышечных волокон, причем в различных мышцах число волокон, входящих в состав двигательной единицы (иннервационное число), различно. Так, например, в наружной прямой мышце глаза человека двигательная единица включает 13-20 мышечных волокон, в двуглавой мышце плеча - 750 - 1000, в медиальной головке икроножной мышцы - 1500 - 2000 (И. Рюэгг, 1985). Будучи иннервируемыми одним двигательным нейроном, все мышечные волокна одной двигательной единицы сокращаются одновременно, но различные двигательные единицы могут сокращаться как одновременно, так и последовательно. Поперечнополосатые мышечные волокна одной двигательной единицы идентичны по своему строению и функциональным особенностям.

Функциональной единицей мышечного волокна является миофибрилла. Миофибриллы -  цилиндрические нити толщиной 1 - 2 мкм, идущие вдоль от одного конца мышечного волокна до другого. Изолированная миофибрилла способна сокращаться в присутствии АТФ, именно она и есть сократимый элемент мышечной клетки.

В зависимости от сократительных свойств, гистохимической окраски и утомляемости мышечные волокна подразделяют на три группы – красные, белые и промежуточные (они имеют розовый цвет). Все мышечные волокна двигательной единицы принадлежат к одному типу.

Красные мышечные волокна (волокна 1 типа) содержат большое количество митохондрий с высокой активностью окислительных ферментов. Сила их сокращений сравнительно невелика, а скорость потребления энергии такова, что им вполне хватает аэробного метаболизма. Окислительные мышцы работают на кислороде, сиюсекундно извлекаемом легкими из атмосферы. И в своем аэробном режиме могут работать вечно, если исправно подавать им кислород и питательные вещества. У величайших гонщиков, таких как конькобежец Эрик Хейден, лыжники Гунде Сван и Бьерн Дели, победителей «Тур де Франс» Индурайн, Эдди Меркс, Лэнс Армстронг все мышечные волокна были окислительными. Потому они и выигрывали всё, где выходили на старт.

Белым мышечным волокнам (волокнам 2 типа) присуща высокая активность ферментов гликолиза, значительная сила сокращения и такая высокая скорость потребления энергии, для которой уже не хватает аэробного метаболизма. Поэтому двигательные единицы, состоящие из белых волокон, обеспечивают быстрые, но кратковременные движения, требующие рывковых усилий. Такие мышечные волокна трудятся, извлекая энергию из внутренних ресурсов организма (гликогена), в долг. В долг так в долг, но вот беда - продуктом их распада в организме становится лактат и ионы водорода, которые закисляют кровь и мышцы снижая силу их сокращения. При очень сильном закислении начинается повреждение органелл – миофибрилл и митохондрий.

Имеется еще один подтип волокон, о которых ученые узнали сравнительно недавно. Это промежуточный тип, способный приобретать качества быстрых или медленных волокон в зависимости от того типа нагрузки, которому вы их будете подвергать в ходе ваших тренировок. Если вы начнете заниматься силовым тренингом, то промежуточные волокна станут приобретать свойства быстрых волокон, внося приличный вклад в силовые способности и, наоборот, при тренировке на выносливость промежуточные волокна приобретают свойства медленных волокон.

Есть три режима работы мышц, в которых источники энергии различны. При нагрузках максимальной мощности (например, в тяжелой атлетике) мышцы развивают предельное усилие в течение очень короткого времени. Энергия для такого усилия поступает за счет распада аденозинтрифосфата (АТФ). Этот процесс способен дать самый мощный выброс силы, но он заканчивается за секунды. Дополнительное количество АТФ получается при использовании креатинфосфата (КФ) для восстановления израсходованного АТФ, однако и его хватает ненадолго. Максимальное выделение мощности достигается примерно через 2-3 секунды. Считается, что данный механизм, называемый в научной литературе АТФ-КФ, обеспечивает работу мышц в течение 6-15 секунд. Его называют еще анаэробным алактатным, так как для него не требуется повышенного потребления кислорода.

Когда мышцам не хватает АТФ, энергия для его синтеза получается путем гликолиза, то есть "сжигания" углеводного запаса - гликогена. Такой механизм называют анаэробным лактатным, поскольку кислород в данном случае практически не расходуется, а побочным продуктом является молочная кислота. Мощность, развиваемая при гликолизе, примерно в 1,5 раз меньше, чем для АТФ-КФ, зато емкость примерно в 2,5 раз больше. Но и его хватит примерно на 5-6 минут, а максимум мощности приходится на 0,5-3 минуты.

Далее уже работает аэробный механизм - сжигание углеводов (аэробный гликолиз) и жиров (липолиз) со значительным расходом кислорода. Развиваемая при этом мощность примерно в 1,6 раза меньше, чем при гликолизе. Зато этот источник энергии - самый "долгоиграющий". Максимум мощности достигается через несколько минут. При аэробных нагрузках невысокой мощности жирового запаса хватает на несколько часов непрерывной работы.

Конечно, в чистом виде встречается только первый способ, а остальные более или менее сосуществуют. Например, если потребление кислорода до 50 процентов максимального, используются в основном жиры; при потреблении кислорода более 60 процентов максимального значительную роль играют углеводы.