Мышечная гипертрофия. Быстрые и медленные мышечные волокна
а) Мышечная гипертрофия. Средний размер мышц человека определяется в большой степени наследственностью, а также уровнем секреции тестостерона, с которым связан тот факт, что мышечная масса у мужчин значительно больше, чем у женщин. При тренировке, однако, мышцы могут гипертрофироваться дополнительно на 30-60%. Основная часть этой гипертрофии связана не с возрастанием числа мышечных волокон, а с увеличением их диаметра.
Но, вероятно, это не совсем так, поскольку, как полагают, небольшая часть сильно увеличенных волокон расщепляется посередине вдоль всей длины, формируя совершенно новые волокна, что несколько увеличивает их число.
В самих гипертрофированных мышечных волокнах происходят следующие изменения:
(1) число миофибрилл увеличивается пропорционально степени гипертрофии;
(2) до 120% возрастает количество митохондриальных ферментов;
(3) на 60-80% увеличивается количество компонентов фосфагенной метаболической системы, включая АТФ и фосфокреатин;
(4) на 50% возрастают запасы гликогена;
(5) на 75-100% увеличиваются запасы триглицеридов (жиров).
Все эти изменения повышают возможности и аэробной, и анаэробной метаболических систем, при этом особенно увеличиваются максимальная скорость окисления и эффективность окислительной метаболической системы, которые возрастают на 45%.
Ориентировочное влияние физической тренировки с оптимальной нагрузкой на увеличение мышечной силы в течение 10-недельного тренировочного периода
б) Быстрые и медленные мышечные волокна. У человека все мышцы содержат разный процент быстро сокращающихся и медленно сокращающихся мышечных волокон. Например, в икроножной мышце выше процент быстрых волокон, что дает ей возможность мощно и быстро сокращаться, например при прыжках. Наоборот, в камбаловидной мышце выше процент медленных мышечных волокон, и, следовательно, эта мышца в большей степени используется при длительной активности мышц нижних конечностей.
Основные различия между быстрыми и медленными волокнами следующие.
1. Быстрые волокна имеют вдвое больший диаметр.
2. Ферменты, способствующие освобождению энергии из фосфагенной энергетической системы и системы гликоген—молочная кислота, в 2-3 раза более активны в быстрых волокнах, чем в медленных. В результате максимальная мощность, которую могут развивать быстрые волокна за очень короткий период времени, в 2 раза выше, чем это возможно в медленных волокнах.
3. Медленные волокна в основном приспособлены для длительной работы и, следовательно, для генерации аэробной энергии. Они имеют гораздо больше митохондрий, чем быстрые волокна. Кроме того, они содержат значительно больше миоглобина — белка, подобного гемоглобину, который связывает кислород внутри мышечного волокна; дополнительный миоглобин увеличивает скорость диффузии кислорода в волокне путем перемещения кислорода от одной молекулы миоглобина к следующей молекуле. К тому же в медленных волокнах ферменты аэробной метаболической системы значительно более активны, чем в быстрых волокнах. 4. Количество капилляров вокруг медленных волокон выше, чем в окружении быстрых волокон.
В целом быстрые волокна могут развивать чрезвычайную мощность в течение периода от нескольких секунд примерно до 1 мин. Наоборот, медленные волокна обеспечивают длительные сокращения, развивающие силу в течение нескольких минут или часов.
в) Врожденные различия среди спортсменов по количеству быстрых и медленных мышечных волокон. Некоторые люди имеют значительно больше быстрых волокон, чем медленных, а другие — наоборот; в некоторой степени это может предопределять спортивные возможности разных людей. Однако не обнаружено прямой связи между спортивными тренировками и соотношением быстрых и медленных волокон в случае, если спортсмен меняет один тип спортивной деятельности на другой. Вероятно, это соотношение практически полностью зависит от генетических особенностей, которые, в свою очередь, определяют, какая область спорта наиболее подходит для каждого человека: вероятно, одни люди рождаются марафонцами, а другие — спринтерами и прыгунами. Далее представлены данные о процентном соотношении быстрых и медленных волокон в четырехглавых мышцах спортсменов разных видов спорта.