Взаимодействие медленных и быстрых мышечных волокон

Все мы знаем про существование БМВ и ММВ. Знаем про то скорость сокращения БМВ примерно в 2 раза выше, чем у ОМВ, при том, что скорость гребков миозиновых мостиков у МВ обоих типов одинакова. Разница заключается в активности фермента АТФ-азы. Чтобы достичь пика напряжения при стимулировании ММВ требуется 110 мс, а БМВ 50 мс (Дж. Уилмор; Д. Костилл. Физиология спорта. 1994). Как правило, скорость, требуемая в большинстве видов спорта, не превышает скорости сокращения ММВ и поэтому МВ обоих типов полноценно принимают участие в выполнении двигательного действия. Но каким образом они взаимодействуют между собой при разной скорости сокращения? В литературе ответа на этот вопрос найти не удалось, и мы обратились к нашему постоянному консультанту профессору Виктору Николаевичу Селуянову с просьбой объяснить этот процесс методом математического моделирования

ЖМ: Здравствуйте, Виктор Николаевич! Каким образом задается необходимая скорость мышечной работы. Ведь не секрет, что в медленных движениях с большим отягощением работают одновременно и БМВ и ММВ. Но если активность АТФ-азы у них разная каким образом БМВ и ОМВ могут совершать гребки с одно частотой? Что служит у БМВ сдерживающим фактором?

ВС: Мышечные волокна разных типов сокращаются с разной скоростью.

ЖМ: То есть в процессе мышечного сокращения одно МВ будет сокращаться быстрее второе медленнее

ВС: Конечно

ЖМ: Получается одно МВ сократилось, а второе еще нет?

ВС: Так и есть.

ЖМ: Как же это возможно при одном положении костных рычагов чтобы одни МВ были сокращены, а другие нет?

ВС: Так все и происходит. Мало того я построил модель. Импульсы идут от середины МВ и они расходятся. Получилось, что эти сократились, а другие еще только растягиваются, а третьи вообще еще в состоянии покоя находятся. И в течении нескольких миллисекунд творится непонятный хаос, а потом уже они начинают все выходить на уровень, когда они уже все напряжены. У каждой своей степени сокращения – эти более сокращены, эти менее, эти уже не могут тянуть, а эти могут — там очень любопытная картина получается.

ЖМ: При медленной мышечной работе как включаются БМВ?

ВС: Медленно это условное название. Как бы ты медленно не работал, особенно с большим весом, все включается почти одновременно.

ЖМ: Это не совсем понятно

ВС: Там все понятно, даже задумываться об этом не надо, потому что это медленное движение и активизация происходит за 10-20 миллисекунд. Что это за время для режима подъема снаряда? Там 500-600 мс длится напряжение.

ЖМ: Многие полагают, что БМВ сокращаются в таком же темпе, как и медленные. Что-то сдерживает активность АТФ-азы и поэтому мостики БМВ и ММВ делают гребки одновременно.

ВС: Нет, так нельзя думать. Есть отдельное БМВ, там миозиновые АТФ-азы везде одинаковы, а рядом лежит ММВ, там АТФ-аза медленная. Там просто мостики отцепляются медленнее. Поэтому скорость движения мостиков примерно одинакова, а цикл восстановления АТФ и последующего сокращения короче примерно в 2 раза. Но это не значит, что это медленное движение. Оно начинает сказываться только в очень быстрых движениях, когда нужно выполнить метание легкого снаряда, там скорости большие ММВ почти не работают. Они включены, но не успевают ничего.

ЖМ: То есть мостики в ММВ не делают своих гребков?

ВС: Они пытаются делать, но они по сути дела тормозят. ММВ сокращаются, точнее пытаются сократиться, но они не тянут.

ЖМ: Что происходит в ММВ. Мостики не успевают сцепиться? И актиновые, и миозиновые филаменты ММВ пассивно скользят между собой? ММВ ведь тоже должны сокращаться если вся мышца сокращается?

ВС: Здесь что получается, БМВ натянуты и создают усилие, а ММВ не могут их догнать. Они сцепляются и в этом сцепленном состоянии они тормозят. Они не могут создать двигающее усилие, они же сцеплены.

ЖМ: Получается они оказывают препятствие движению БМВ

ВН: Конечно!

ЖМ: И что происходит. Под действием силы сокращения БМВ мостики ММВ расцепляются, как при уступающей работе?

ВН: Нет. При преодолевающей работе пассивного расцепления не происходит. Дело в том, что эти структуры могут деформироваться. Получается, БМВ тянут, а ММВ превращаются в гармошку. И эта гармошка является своего рода тормозом, но не таким сильным чтобы значительно замедлить движение. А вот при уступающей работе быстрые могут успеть отсоединится, а медленные отрываются.

ЖМ: Ну как ММВ могут складываться в гармошку? Они же плотно параллельно упакованы вперемежку с БМВ.

ВН: Они внутри себя коллагеновые, они могут скручиваться, закручиваться. При максимально возможной активации МВ и при свободном конце мышцы практически одновременно сокращаются саркомеры БМВ и ММВ Поскольку БМВ сокращается быстрее, то активное ММВ будет сморщиваться за счёт, например, титина. Но никто этого не знает, это я себе модель построил. В литературе этого нет. Но этот момент характерен для максимально быстрого движения свободной конечности или небольшого отягощения. Но при чуть меньшей скорости мышечного сокращения все активные МВ сокращаются с одинаковой скоростью , только БМВ имеют много сцепленных мостиков, а ММВ имеют меньше мостиков в соответствии с законом Хилла. Разница во включении МВ всего 5 мс. Причём за это время ничего особенного не произошло. Они только-только собираются начать сокращаться, кальций только-только накапливается. Немножко раньше начнут сокращаться БМВ, потом подключатся ММВ. И дадут свой вклад. Импульс приходит в середину МВ. И импульсы начинают распространяться по МВ. Центральная часть МВ работает, а дистальные участки еще нет. Значит они должны растягиваться. Потом к ним подойдет сигнал, кальций начнет выделяться и пойдет процесс их сокращения. Практически во всех видах спорта ММВ вносят свою лепту. Скорость в спортивных движениях такова, что ММВ полноценно работают.

ЖМ: Тогда какое значение имеет мышечная композиция?

ВС: Вероятность образования мостиков в БМВ выше, поэтому у них скорость сокращения повыше. А ММВ все равно подключаются, только при большой скорости сокращения мышцы они дают меньший вклад. Только и всего.

ЖМ: Тогда получаются штангисты имеющие большой процент БМВ не имеют преимущества перед штангистами, имеющими преимущественно ММВ? Ведь штанга достаточно тяжелый снаряд и скорость его движения могут полностью обеспечить и ММВ.

ВС: Когда штанга отрывается от помоста, действительно, композиция не так важна. А потом идет подрыв, который длится, ну условно говоря, 0,1 сек. Так вот за 0,1 сек. Развить необходимую мощность могут только БМВ

ЖМ: В подрыве ММВ не успевают включиться?

ВС: Нет, они все включаются, но вклад ММВ будет существенно меньше. Максимальная мощность у БМВ на большей скорости, а у ММВ на меньшей. Чем больше у штангиста БМВ, тем лучше он делает подрыв.

ЖМ: А как в этот момент работают ММВ?

ВС: Когда ты тянешь, ты включаешь не всю мышцу, а 60-70%, как только до колен дошло начинается подрыв, там и другие мышцы включаются, трапециевидные, задняя поверхность бедра. И все они должны максимально включиться за 0.1 сек. Если они этого не сделают, штанга не вылетит. Скорость движение такова, что быстрые дают 100% своей силы, а ММВ только 30%. Поэтому у кого больше БМВ, тому легче вложить свою силу в этот временной отрезок.

ЖМ: Но ММВ не тормозят движение? Ведь мостики в них не успевают отцепиться, а мышца сокращается.

ВС: Они развить мощность не могут, а прицепится и вслед за этим двигаться могут без проблем. Скорость не предельная для них. Они совершают меньшее количество гребков, потому что слишком долго отцепляются. Миофибриллы – упругая структура. И мостики и сами филаменты и Зет диски обладают упругостью, которая сглаживает разность в скоростях. В жесткой системе это был бы тормозящий фактор, здесь нет. Меньшее количество гребков и большая длина гребка за счет упругой деформации.

ЖМ: Как же осуществляется работа в БМВ при медленном движении?

ВС: При медленном движении БМВ и ММВ работают с одинаковой скоростью. Внешняя сила мешает БМВ двигаться быстро. В них мостики сделали гребок, расцепились и опять прицепились, только делают это часто, и поэтому основную тягу создают они. А в ММВ это делается медленно, и поэтому меньшая тяга, и отсюда разные оптимумы, а внешняя сила не дает им двигаться каждому самостоятельно. Вот что, например, происходит при изометрическом напряжении? Мостики гребут, БМВ быстрее, ММВ медленнее, но под действием внешней силы актиновые филаменты тянется обратно и миозиновый мостик после гребка сцепляется с одним и тем же участком актина. Получается бег на месте. А если движение медленное, то мостики БМВ делают маленькие шаги, а то и топчутся на месте, при очень маленькой скорости. А мостики ММВ делают более редкие, но более широкие шаги. Но все это идет на микроуровне и эти шаги настолько маленькие что упругость элементов ее полностью сглаживает. Но при эксцентрическом движении, когда есть тяга назад, внешняя сила сама разрывает мостики и энергия АТФ не тратится. Мостики сцепляются, их пассивно отрывают, они опять сцепляются их опять отрывают. Получается возникающее торможение происходит не в результате траты АТФ, а в результате электростатических сил, которые неизбежно возникают в присутствии Са++.

(Пока нет оценок, оцените статью впервые)
Loading...Loading...
Запись опубликована в рубрике Тренировки с метками . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>