انواع الألياف العضلية وخصائصها الفسيولوجية

هناك معياران يجب مراعاتهما عند تصنيف أنواع ألياف العضلات ، وهما مدى سرعة تقلص بعض الألياف بالنسبة للآخرين ، وكيفية إنتاج الألياف ATP ، باستخدام هذه المعايير ، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من ألياف العضلات والهيكل العظمي وهي:

ألياف عضلية بطيئة الانقباض (SO)

تتقلص الألياف المؤكسدة البطيئة (SO) ببطء نسبيًا وتستخدم التنفس الهوائي (الأكسجين والجلوكوز) لإنتاج ATP ، تمتلك ألياف SO عددًا كبيرًا من الميتوكوندريا وهي قادرة على الانكماش لفترات أطول بسبب الكمية الكبيرة من ATP التي يمكن أن تنتجها ، لكن قطرها صغير نسبيًا ولا تنتج قدرًا كبيرًا من التوتر.

يتم إمداد ألياف SO على نطاق واسع بالشعيرات الدموية لتزويد الاكسجين من خلايا الدم الحمراء في مجرى الدم ، وتمتلك ألياف SO أيضًا الميوغلوبين ، وهو جزيء يحمل O 2 يشبه O 2 – يحمل

الهيموجلوبين

في خلايا الدم الحمراء ، يخزن الميوغلوبين بعضًا من O 2 المطلوبداخل الألياف نفسها (ويعطي ألياف SO لونها الأحمر).

كل هذه الميزات تسمح لألياف SO بإنتاج كميات كبيرة من ATP ، والتي يمكن أن تحافظ على نشاط العضلات دون التعب لفترات طويلة من الزمن.

حقيقة أن ألياف SO يمكن أن تعمل لفترات طويلة دون إجهاد يجعلها مفيدة في الحفاظ على الموقف ، وإنتاج تقلصات متساوية القياس ، وتثبيت

العظام

والمفاصل ، والقيام بحركات صغيرة تحدث غالبًا ولكنها لا تتطلب كميات كبيرة من الطاقة ، فهي لا تنتج توترًا شديدًا ، وبالتالي فهي لا تستخدم في الحركات القوية والسريعة التي تتطلب كميات كبيرة من الطاقة وركوب الدراجات السريع عبر الجسور.

ألياف عضلية سريعة الانقباض (FO)

الألياف سريعة التأكسد (FO) لها تقلصات سريعة وتستخدم التنفس الهوائي في المقام الأول ، ولكن لأنها قد تتحول إلى التنفس اللاهوائي (تحلل

السكر

) ، يمكن أن تتعب بسرعة أكبر من ألياف SO ، تسمى ألياف FO أحيانًا ألياف وسيطة لأنها تمتلك خصائص وسيطة بين الألياف السريعة والألياف البطيئة.

إنها تنتج ATP بسرعة نسبيًا ، أسرع من ألياف SO ، وبالتالي يمكن أن تنتج كميات عالية نسبيًا من التوتر.

إنها مؤكسدة لأنها تنتج ATP هوائيًا وتمتلك كميات كبيرة من الميتوكوندريا ، ولا تتعب بسرعة ، ومع ذلك لا تمتلك ألياف FO كمية كبيرة من الميوجلوبين ، مما يمنحها لونًا أفتح من ألياف SO الحمراء.

تُستخدم ألياف FO بشكل أساسي للحركات ، مثل

المشي

، التي تتطلب طاقة أكبر من التحكم في الوضع ولكن طاقة أقل من الحركة المتفجرة ، مثل الركض ، تعتبر ألياف FO مفيدة لهذا النوع من الحركة لأنها تنتج توترًا أكثر من ألياف SO ولكنها أكثر مقاومة للإرهاق من ألياف FG.

الياف تتقلص سريعا FG

(FG) ألياف لها تقلصات سريعة وتستخدم في المقام الأول التحلل اللاهوائي ، وتتعب ألياف FG بسرعة أكبر من غيرها.

تحتوي معظم عضلات الهيكل العظمي في الإنسان على الأنواع الثلاثة جميعها ، وإن كانت بنسب متفاوتة ،تستخدم ألياف FG في المقام الأول التحلل اللاهوائي كمصدر لـ ATP ، لها قطر كبير وتمتلك كميات عالية من الجليكوجين ، والذي يستخدم في تحلل السكر لتوليد ATP بسرعة لإنتاج مستويات عالية من التوتر.

نظرًا لأنهم لا يستخدمون التمثيل الغذائي الهوائي في المقام الأول ، فإنهم لا يمتلكون أعدادًا كبيرة من الميتوكوندريا أو كميات كبيرة من الميوجلوبين وبالتالي يكون لديهم لون أبيض ، وتُستخدم ألياف FG لإنتاج تقلصات سريعة وقوية للقيام بحركات سريعة وقوية ، تتعب هذه الألياف بسرعة مما يسمح باستخدامها لفترات

قصيرة

فقط ، وتمتلك معظم العضلات مزيجًا من كل نوع من الألياف يتم

تحديد

نوع الألياف السائد في العضلات من خلال الوظيفة الأساسية للعضلة.[1]

على ماذا تعتمد سرعة انقباض العضلات

تعتمد سرعة الانقباض على مدى سرعة تحلل ATPase الميوسيني لـ ATP لإنتاج عمل عبر الجسر ، تتحلل الألياف السريعة بالماء بسرعة تقارب ضعف سرعة الألياف البطيئة ، مما يؤدي إلى دوران أسرع بكثير عبر الجسور (يسحب الخيوط الرفيعة نحو مركز القسيم العضلي بمعدل أسرع).

يحدد المسار الأيضي الأساسي الذي تستخدمه الألياف العضلية ما إذا كانت الألياف مصنفة على أنها مؤكسدة أو حال للجلوكوز ، إذا كانت الألياف تنتج في المقام الأول ATP من خلال المسارات الهوائية ، فإنها تكون مؤكسدة ، يمكن إنتاج المزيد من ATP خلال كل دورة أيضية ، مما يجعل الألياف أكثر مقاومة للإرهاق وهذا

دور جزيئات ATP

، تنتج الألياف الحالة للجلوكوز في المقام الأول ATP من خلال التحلل اللاهوائي ، والذي ينتج أقل من ATP لكل دورة. ونتيجة لذلك ، تتعب الألياف المحللة للجلوكوز بمعدل أسرع.

تحتوي الألياف المؤكسدة على العديد من الميتوكوندريا أكثر من الألياف الحالة للجلوكوز ، لأن الأيض الهوائي ، الذي يستخدم الأكسجين (O 2 ) في المسار الأيضي ، يحدث في الميتوكوندريا. [1]

مراحل تقلص الألياف العضلية

تحدث عملية الانقباض العضلي عبر عدد من الخطوات الرئيسية ، بما في ذلك:

إزالة الاستقطاب وإطلاق الكالسيوم أيون

تؤدي إمكانية العمل من الخلايا العصبية الحركية إلى إطلاق الأسيتيل كولين في لوحة نهاية المحرك ويبدأ الأسيتيل كولين إزالة الاستقطاب داخل غمد الليف العضلي ، والذي ينتشر عبر الألياف العضلية عبر الأنابيب التائية.

يتسبب نزع الاستقطاب في إطلاق الشبكة الساركوبلازمية لمخازن أيونات الكالسيوم (Ca 2+ ) وتلعب أيونات الكالسيوم دورًا محوريًا في بدء الانقباضات العضلية.

تشكيل الجسر المتقاطع الأكتين والميوسين

في الأكتين ، يتم تغطية مواقع الربط لرؤوس الميوسين بمركب مانع (تروبونين وتروبوميوسين) ، و

ترتبط أيونات الكالسيوم بالتروبونين وتعيد تكوين المركب ، مما يؤدي إلى تعريض مواقع الربط لرؤوس الميوسين ، وثم تشكل رؤوس الميوسين جسراً متصالباً مع خيوط الأكتين.

يرتبط ATP برأس الميوسين ، مما يكسر الجسر المتقاطع بين الأكتين والميوسين ، ويتسبب التحلل المائي لـ ATP في تغيير رؤوس الميوسين لموضعها وتدويرها ، مما يؤدي إلى تحريكها نحو

موقع

ارتباط الأكتين التالي.

ترتبط رؤوس الميوسين بمواقع الأكتين الجديدة وتعود إلى شكلها الأصلي ، ويؤدي إعادة التوجيه هذا إلى سحب الأكتين على طول الميوسين في آلية انزلاق.

تقوم رؤوس الميوسين بتحريك خيوط الأكتين بطريقة مشابهة للطريقة التي يدفع بها المجذاف زورق التجديف.

تقصير الساركومير

تؤدي إعادة التوجيه المتكررة لرؤوس الميوسين إلى سحب خيوط الأكتين على طول الميوسين ، ونظرًا لأن خيوط الأكتين مثبتة في خطوط Z ، فإن سحب الأكتين يؤدي إلى تقريب الخطوط Z من بعضها البعض ، مما يؤدي إلى تقصير قسيم عضلي

عندما تصبح الأورام اللحمية الفردية أقصر في

الطول

، تتقلص ألياف العضلات ككل.[2]