Медленные мышечные волокна: Недопустимое название — SportWiki энциклопедия

Posted on by alexxlab

Содержание

Быстрые и медленные мышечные волокна – в чём различия

Занимаясь спортом, мы постоянно употребляем слово «мышцы». Мы говорим про то, что они работают, болят, растут или не растут и так далее. Как правило, дальше этого наши знания о мышцах не заходят. Тем не менее, очень важно понимать, что по своему составу мышцы могут быть разные, и предрасположены к разного рода нагрузке.

Что такое мышцы?

Мышца – это орган, который состоит из волокон и способен к сокращению под воздействием нервных импульсов, посылаемых головным мозгом посредством связи «мозг-мышцы». Соответственно, главные функции мышечного волокна в контексте спорта – осуществление движений и поддержание положения тела.

Мышечные волокна бывают двух типов – медленные (ММВ) или красные, и быстрые (БМВ

) или белые.

Медленные (красные) мышечные волокна

Эти волокна называются медленными, потому что они обладают низкой скоростью сокращения и максимально приспособлены к выполнению продолжительной непрерывной работы. Они окружены сетью капилляров, которые постоянно доставляют кислород. Также эти волокна называют красными из-за своего цвета. Цвет обуславливает белок миоглобин. Этот тип волокон способен получать энергию не только из углеводов, но и из жиров.

Когда включаются в работу ММВ

ММВ начинают сокращаться при выполнении разного вида кардионагрузки, которые требуют выносливости:

  • длительный бег (марафонский бег)
  • плавание
  • езда на велосипеде
  • прыжки на скакалке
  • занятия на кардиотренажёрах
  • статические упражнения

Т.е. во всех случаях, когда Вы совершаете достаточно длительную и монотонную работу, которая не требует «взрывных» усилий. А значит интервальную кардиотренировку уже нельзя будет отнести к примеру работы исключительно ММВ.

Принято считать, что красные мышечные волокна не способны к существенной гипертрофии, т.е. не увеличиваются в объёме. Именно поэтому Вы никогда не увидите «накаченного» марафонца.

Тренировка ММВ направлена на:

  • увеличение выносливости
  • избавление от жира
  • увеличения количества кровеносных капилляров

Быстрые (белые) мышечные волокна

По аналогии с медленными, можно догадаться, что быстрые мышечные волокна способны к высокоинтенсивной, тяжелой, но кратковременной работе. Эти волокна используют бескислородный способ получения энергии, а значит используют, главным образом, углеводы. Именно поэтому они белого цвета. Их быстрое утомление связано с тем, что во время сокращения мышечного волокна образуется молочная кислота и, чтобы вывести её, необходимо некоторое время.

Но белые мышечные волокна также бывают разными.

Подтипы быстрых мышечных волокон:

подтип 2A или промежуточные мышечные волокна

Их ещё называют переходными, потому что эти волокна могут использовать как аэробный так и анаэробный способ получения энергии.

По сути, это что-то среднее между красными и белыми волокнами.

подтип 2Б или истинные БМВ

Эти волокна используют только анаэробный (бескислородный) способ получения энергии и обладают максимальной силой. Они способны к существенному росту, поэтому все программы по набору мышечной массы рассчитаны на работу именно этих волокон.

Когда включаются в работу БМВ

Это происходит, когда нужно приложить максимум усилий в короткий промежуток времени. Т.е. при анаэробных тренировках:

  • бодибилдинг
  • пауэрлифтинг
  • тяжелая атлетика
  • спринтерский бег и плавание
  • боевые искусства

Эти тренировки способствуют увеличению мышцы в объёме за счёт увеличения поперечного сечения мышечного волокна.

Тренировка БМВ направлена на:

  • увеличение силы
  • увеличение мышечной массы

Может ли меняться соотношение быстрых и медленных мышечных волокон в теле

На этот счёт существует несколько мнений и, как обычно, в защиту каждого из них приводят различные доводы.

Считается, что первостепенное соотношение мышечных волокон заложено в нас генетически и именно поэтому одним людям намного легче даётся бег, а другим силовая нагрузка. Но с другой стороны, исследуя людей, занимающихся разными видами спорта, было выявлено, что, например, у тяжелоатлетов преобладают быстрые мышечные волокна, а у марафонцев медленные. Соответственно, предполагают, что тренировки способны немного «перераспределять» соотношение и количество мышечных волокон в теле. Хотя, относительно второго подхода, не совсем понятно, было ли причиной преобладания тех или иных волокон определённый вид спорта, или всё-таки этот выбор спорта был последствием генетических задатков.

Ещё один важный момент, который нужно понимать – мышцы и волокна – это не одно и то же. Все крупные мышцы тела состоят из разных видов мышечных волокон. Не существует абсолютно «быстрых» и «абсолютно» медленных мышц, просто в них может преобладать то или иное мышечное волокно.

Как определить какие мышечные волокна преобладают

Это можно сделать, отдав образцы тканей в лабораторию для исследования, или самостоятельно провести тест на соотношение мышечных волокон. Рассмотрим как это делать на примере упражнения подъём гантелей на бицепс:

  • 1) необходимо подобрать такой вес гантелей, при котором Вы сможете выполнить только одно повторение этого упражнения – это будет максимальный вес
  • 2) после этого нужно отдохнуть около 15 минут и выполнить это упражнение с весом, составляющим 80% от максимального ровно столько раз, сколько получится сделать это без дополнительной помощи
  • 3) на основании полученного количества раз интерпретировать результаты
  • 4) проделать тоже самое со всеми основными группами мышц

Интерпретация результатов теста

[table class=»table-default table-striped»]

Количество выполненных повторений Преобладание типа мышечных волокон
меньше 7-8 повторенийбыстрые мышечные волокна
9 повторенийравное количество волокон двух типов
больше 10-12 повторениймедленные мышечные волокна

[/table]

Подводя итог, хочу сказать, что информация и типах мышечных волокон нужна Вам для того, чтобы понимать какое качество можно развить, задействуя, те или иные волокна.

Так, если основная цель – развитие выносливости, то неразумно заниматься силовыми тренировками. И соответственно, выполняя монотонное кардио, Вы не сможете добиться увеличения мышечной массы.

А чтобы получать больше полезной информации каждый день, подпишитесь на наш instagram.

#кардио#набор массы

Быстрые и медленные мышечные волокна — что и как тренировать? | cool TV

Почему я выбрал именно эту тему для статьи? Потому что любой бодибилдер стремится к развитию своих мышечных объемов. А мышечные объемы – это гипертрофия мышц.

Но чтобы достичь ее, нужно понимать механизмы к ней приводящие и строение непосредственно самих мышечных волокон. Вот как раз о типах мышечных волокон и способах приводящих их к гипертрофии мы поговорим ниже. Я постараюсь не вдаваться в технические детали, чтобы не утомить моего уважаемого читателя.

Базовые знания о типах мышечных волокон

Немножко матчасти. Как вы поняли, мышечная ткань делится не только по типам но и по времени и способу работы мышц.

За это отвечают так называемые быстросокращающиеся волокна (бс) и медленносокращающиеся волокна (мс). Быстросокращающиеся волокна еще называют белыми, а медленносокращающиеся волокна красными.

Так вот, если говорить о волокнах «бс», то у них «взрывная» сила сокращения, но и быстрая утомляемость. Именно этот тип волокон отвечает за поднятие весов за короткое время, и именно эти волокна тренируются в ходе силовой тренировки всеми бодибилдерами. Ситуация с «мс» другая: они настроены на долгую, но не очень энергозатратную работу, такую как бег, ходьба, плавание.

Организм каждого человека имеет бс- и мс — волокна приблизительно 55 на 45%, но в результате тренировок этот показатель можно сдвигать в ту или иную сторону.

Например, у бегуна — марафонца этот показатель равен 80% (мс) на 20% (бс), а у бегуна спринтера 23%(мс) на 77%(бс).

Так вот главный вопрос: можно ли в ходе тренировочного процесса подвергнуть гипертрофии «мс» волокна? Очевидно можно.

Тренировочный процесс бс и мс — волокон

Только тренировка должна быть направлена именно на этот тип волокон. Если быстрые и мощные волокна мы тренируем по их типовой нагрузке, то есть максимальный вес, но за короткое время, то медленные волокна должны тренироваться долгое время, но не очень большими весами, где-то от 40 до 70% от веса одноповторного максимума.

Помимо этого должны еще соблюдаться следующие условия:

  • Постоянная нагрузка. То есть мышцы должны быть в напряжении в течение длительного времени.
  • Медленный характер движения. Не нужно делать рывков и кричать на весь зал.
  • Желательно применение суперсетов. То есть выполнение разных упражнений на одну группу без перерыва между ними.
  • Достижение «отказа» в последнем повторении.

Еще один факт говорит в пользу развития мс-волокон. Дело в том, что энергию для своей работы они используют, окисляя жиры, в отличие от бс-волокон, которые в качестве энергии используют гликоген и креатин-фосфат

Определение типа волокон в вашем организме

Количество бс и мс — волокон задано генетически и практически не меняется в течение всей жизни. Для точного определения соотношения типов волокон существует метод биопсии. Но можно определить это соотношение (а значит и предрасположенность к видам нагрузок) эмпирическим путем.

Для этого необходимо определить максимальный вес, с которым можно выполнить одно движение (одноповторный максимум) потом взяв 80 % от этого веса выполнить максимально возможное количество повторений.

И если это количество повторений:

  • меньше 7 то у вас больше бс- волокон
  • от 7 до 12 то у вас паритет между бс и мс — волокнами
  • если 12 и более, то преобладают мс – волокна

В процессе тренировок вы можете направленно развивать тот или иной тип волокон, то есть гипертрофировать. Для бодибилдеров рекомендуется не забывать об мс-волокнах, так как они специализируются на использовании жира в качестве энергии, что и приведет к проявлению мышечного рельефа.

Типы мышц и тренировки — Рамблер/женский

Мышечные волокна: анатомия работы

Не секрет, что генетика является ключевым параметром, определяющим спортивные успехи человека. При этом главным критерием, отличающим прирожденных атлетов от обычных людей является соотношение мышечных волокон быстрого и медленного типа. Именно это соотношение влияет на то, легко ли конкретный человек будет сжигать жир или набирать мышечную массу.

Важно и то, что понимание мышечной анатомии и знание основ физиологии работы мышц напрямую связано со способностью подобрать наиболее эффективную стратегию физических тренировок именно для вас. Для того, чтобы сжигать жир или наращивать мышцы с минимальным количеством усилий, необходимо лишь понимать, как именно устроена работа организма.

Натуральные способы и препараты для повышения уровня тестостерона у мужчин — какие добавки действительно работают?

Что такое мышечное волокно?

Сама по себе мускулатура состоит из соединительной ткани, капилляров, саркоплазмы и, непосредственно, мышечных волокон. Мышечное волокно — это уникальный тип физиологической структуры, обладающей одновременно как прочностью, так и эластичностью. В свою очередь, мышечные волокна отличаются друг от друга, поскольку делятся на быстрые и медленные.

В основе различия лежит источник энергии, которую используют различные типы мышечных волокон. Медленные (красные) волокна, ответственные за статические или монотонные нагрузки, используют в качестве основного источника энергии жир. Быстрые (белые) волокна, необходимые для короткой и высокоинтенсивной нагрузки — запасы гликогена (углеводов) и креатина.

Быстрые и медленные мышечные волокна

Наиболее простым и понятным примером отличия анатомии различных типов мышечных волокон является мясо курицы или другой птицы. Грудка и крылья обладают характерным белым цветом и минимальным количеством жира, тогда как окорочка и бедрышки отличаются темно-красным цветом мяса и более высоким содержанием жировой ткани.

Поскольку большую часть времени курица проводит стоя, мускулатура ее ног испытывает постоянную статическую нагрузку — фактически основную работу выполняют медленные мышечные волокна(1). В противоположность этому, мышцы крыльев используются исключительно для непродолжительных, но энергичных взмахов — нагрузка при этом идет на быстрые мышечные волокна.

Медленные (красные) мышечные волокна

Несмотря на то, что сами по себе медленные мышечные волокна достаточно тонкие и слабые, они могут поддерживать физическую нагрузку крайне продолжительное время. Их красный цвет во многом обусловлен наличием молекул кислорода, необходимого для окисления жиров (триглицеридов), служащих для медленных волокон главным источником энергии.

Именно поэтому аэробный тренинг и продолжительное кардио идеальны для похудения — по сути, такие нагрузки вовлекает в работу медленные мышечные волокна и буквально заставляют тело сжигать жировые запасы. Однако напомним, что для обеспечения оптимального питания мышечных волокон кислородом важно тренироваться в жиросжигающей зоне пульса.

Быстрые (белые) мышечные волокна

Для высокоинтенсивных (так называемых «взрывных») нагрузок мышцы требуют быстродоступной энергии. Однако жир для этих целей не подойдет, поскольку его транспортировка и окисление занимает как минимум несколько минут. Говоря простыми словами, энергия должна находиться в легкодоступной форме как можно ближе к самим мышечным волокнам.

Для взрывных усилий организм использует быстрые мышечные волокна, работающие преимущественно на гликогене (то есть, на запасах углеводов в мышцах), АТФ и креатин фосфате(2). При этом напомним, что рост мышц и увеличение мускулатуры в результате силовых тренировок во многом обусловлен увеличением этих самых энергетических запасов.

Набор мышечной массы для самых худых — стратегия тренировок и советы по питанию, чтобы быстро накачаться.

Как определить, каких волокон у вас больше?

Важно отметить и то, что в реальности мускулатура конкретного человека всегда состоит из сплетения мышечных волокон различных типов. В стабилизирующих мышцах корпуса и позвоночника, внутренних мышцах живота и в мышцах ног обычно преобладают волокна медленного типа, тогда как в «обычных мышцах» и прочей скелетной мускулатуре — волокна быстрого типа(3).

Однако под воздействием регулярных физических тренировок тело атлета способно адаптироваться и менять это соотношение. Научные исследования говорят о том, что у бегунов на марафонские дистанции более 80% всех мышечных волокон являются медленными — в отличие от спринтеров, у которых превалируют быстрые волокна, составляя порядка 65-70%.

Тренировки для роста мышц и для похудения

Для тренировок быстрых мышечных волокон (и увеличения мышечной массы тела) лучше всего подходят тренировки на гипертрофию — силовые упражнения, выполняемые в границе 6-12 повторений. Чем выше рабочий вес и чем меньше количество повторений (и меньше время нахождения под нагрузкой), тем активнее в работе задействованы именно быстрые мышечные волокна.

В противоположность этому, для сжигания жира (и вовлечения в работу медленных мышечных волокон, потребляющих жировые запасы) необходимы как статические нагрузки, так и монотонное кардио, выполняемое не менее 30-45 минут. Плюс, подобные тренировки особенно эффективны при низком уровне глюкозы в крови — это заставит организм ориентироваться на жировые запасы.

Мышечные волокна делятся на быстрые и медленные. Силовые тренировки преимущественно вовлекают в работу быстрые волокна, требуя углеводов и гликогена. В противоположность этому, для вовлечения медленных волокон и сжигания жира необходимы продолжительные аэробные нагрузки низкой интенсивности, выполняемые не меньше 30-45 минут.

Научные источники:

Muscles – Fast and slow twitch, source

Skeletal striated muscle, source

Speed and power training, source

Fast Twitch, Slow Twitch…. Which One Are You? source

Медленно-тонизирующие мышечные волокна и их потенциальная иннервация у черепах Pseudemys (Trachemys) scripta elegans

Дается описание соотношения медленных тонических и медленных и быстро сокращающихся волокон для пяти мышц взрослой черепахи Pseudemys (Trachemys) scripta elegans. Также предоставляется площадь поперечного сечения каждого типа волокна и оценка относительной (взвешенной) площади поперечного сечения, занимаемой различными типами волокон.

Две мышцы задних конечностей (длинный сгибатель пальцев, FDL; наружная икроножная мышца, EG) были выбраны на основе их пригодности для будущих исследований двигательных единиц. Три мышцы шеи (четвертая головка testo-cervicis, TeC4; четвертая головка retrahens capitus collique, RCCQ4; transversalis cervicis, TrC) были выбраны из-за их прогрессивно снижающейся окислительной способности. Серийные срезы окрашивали на миозин-аденозинтрифосфатазу (АТФаза), NADH-диафоразу и альфа-глицерофосфатдегидрогеназу (альфа-GPDH).Затем была проведена стандартная классификация типов волокон с использованием косвенных маркеров скорости сокращения и окислительного (аэробного) по сравнению с гликолитическим (анаэробным) метаболизмом: т. Е. Медленный окислительный (SO, включая медленно сокращающиеся и, возможно, медленные тонические волокна), быстро сокращающийся, окислительно-гликолитические (ВОГ) и быстросокращающиеся гликолитические (Fg) волокна. Затем были выявлены медленные тонические волокна класса SO путем направления моноклонального антитела ALD-58 (направленного против тяжелой цепи миозина медленного тонического волокна передней широчайшей мышцы спины курицы) на дополнительные поперечные сечения мышц.
Все пять протестированных мышц содержали волокна четырех типов, причем окрашенные АТФазой волокна включали как медленные тонические, так и медленно сокращающиеся волокна. Крайнее распределение волокон SO было в преимущественно гликолитической TrC по сравнению с преимущественно окислительной мышцами TeC4 (TrC-SO, 9%; FOG, 20%; Fg, 71% по сравнению с TeC4-SO, 58%: FOG, 16%; Fg, 25%). В пяти мышцах относительное преобладание медленных тонизирующих волокон (4-47%) соответствовало распространенности SO-волокон (9-58%). TeC4 имел самую высокую распространенность медленных тонизирующих волокон (47%).Тестируемые мышцы демонстрировали различную степень региональной концентрации каждого типа волокон, при этом распределение медленных тонических волокон соответствовало распределению волокон SO. В пяти тестируемых мышцах площадь поперечного сечения волокон обычно оценивалась как Fg>
FOG> SO, а медленно сокращающиеся всегда> медленно тонизирующие. Что касается взвешенной площади поперечного сечения, которая обеспечивает грубую оценку потенциального вклада каждого типа волокон в общую мышечную силу, все пять мышц демонстрируют более высокий Fg и более низкий вклад SO в площадь поперечного сечения, чем предполагалось их соответствующими волокнами. распространенность типа.То же самое и с медленными мышцами по сравнению с медленными тоническими волокнами. Мы пришли к выводу, что медленные тонические волокна широко распространены в мышцах черепахи. Однако данные взвешенной площади поперечного сечения предполагают, что их вклад в генерацию силы незначителен, за исключением сильно окислительных мышц, играющих особую функциональную роль, таких как TeC4. Обсуждается: 1) взаимосвязь между настоящими результатами и предыдущей работой по гомологичным мышцам шеи и задних конечностей у других видов, не являющихся млекопитающими, и 2) потенциальная мотонейрональная иннервация медленных тонических волокон в мышцах задних конечностей черепах.

Быстрое сокращение мышечных волокон по сравнению с медленно сокращающимся

Вы когда-нибудь задумывались, почему вы лучше справляетесь с упражнениями на длительную выносливость по сравнению со спринтами? Или, может быть, вы взорваете ворота, но быстро сгораете. Предпочитаете ли вы черепаху или зайца, зависит от того, какой тип мышечных волокон преобладает в вашем теле. Если вы посмотрите под микроскопом на срез своей двуглавой мышцы, вы увидите смесь двух основных типов мышечных волокон: медленно сокращающихся (тип I) и быстро сокращающихся (тип II).Здесь мы разбиваем оба типа и рассказываем, как тренировать каждый тип с помощью целевых тренировок.

Для большего количества упражнений, нацеленных на медленные и быстро сокращающиеся мышечные волокна, не ищите ничего, кроме Aaptiv.

Медленное сокращение по сравнению с быстрым

Медленное сокращение

Медленно сокращающееся мышечное волокно содержит небольшие электростанции энергии, называемые митохондриями, которые используют кислород для питания мышц. Поскольку кислород является топливом, он считается аэробным, и этот тип окислительной заправки может поддерживать умеренный уровень силы в течение длительного времени.Как правило, медленно сокращающиеся волокна имеют низкую скорость сокращения, низкую силу и низкую гликолитическую способность (с использованием запасенного гликогена в качестве топлива). Они обладают высокой выносливостью, плотностью капилляров (приток крови к волокнам) и окислительной способностью. Эти мышечные волокна активируются первыми во время сокращения, но если необходимая мощность больше, чем та, которая может быть произведена с помощью медленно сокращающихся волокон, задействуются быстро сокращающиеся волокна.

Быстро сокращающиеся

Быстро сокращающиеся мышечные волокна задействуются, когда необходимая сила превышает то, что могут обеспечить волокна типа I.Это те, которые обеспечивают короткую, высокоинтенсивную силу, но у них нет выносливости, потому что их источник топлива зависит в основном от накопленного гликогена в мышцах. Когда он заканчивается, требуется время, чтобы восстановить запасы. Быстро сокращающиеся волокна имеют более высокий порог активации, но при активации достигают максимальной силы быстрее, чем медленно сокращающиеся волокна. Эти свойства позволяют волокнам типа II обеспечивать быстрые пиковые усилия, необходимые при поднятии тяжестей, спринте и других высокоинтенсивных краткосрочных занятиях.

Ищете один или все типы тренировок, перечисленных выше? Aaptiv поможет вам.

Далее мы можем разделить быстро сокращающиеся мышечные волокна на типы IIa и IIb. Тип IIb может производить умеренный уровень силы и выносливости, иметь высокую скорость сокращения и гликолитическую способность, а также обладать средней окислительной способностью и плотностью капилляров. Этот тип является промежуточным между типом I и типом IIb, потому что он использует смесь окислительной (аэробной) и гликолитической (анаэробной) выработки энергии.Поскольку волокна типа IIa представляют собой смесь аэробных и анаэробных, они могут обеспечить большую силу быстрее, чем мышечные волокна типа I.

Волокна типа IIb — это самые мощные мышечные волокна. У них самая быстрая скорость сжатия и самая большая сила — все это обеспечивается высокой гликолитической способностью. У этого типа волокна низкий уровень капилляров, митохондрий и выносливости. Они хороши для быстрых и интенсивных усилий, но очень быстро сжигают топливо. При тренировке быстро сокращающиеся волокна, особенно типа IIb, увеличивают размер и четкость мышцы.

Выносливость и скорость

Ваша генетика определяет, какой у вас процент: тип I или тип II. Быстрая оценка того, какие упражнения вы предпочитаете, может дать вам ключ к разгадке. Если вы боитесь длительных тренировок средней сложности, но любите HIIT-тренировки, вы, вероятно, предпочитаете быстрые сокращения. В исследовании, опубликованном в журнале Journal of Applied Physiology , в котором наблюдалась биопсия мышц бедра мирового класса спринтеров, исследователь обнаружил, что они на 71% состоят из быстро сокращающихся волокон.Это дало этому спринтеру возможность достигать впечатляющих мощностей и скорости.

С другой стороны, если вы всегда последний человек, пересекающий финишную черту в спринте, но можете обогнать большинство своих друзей, медленное сокращение — ваш доминирующий тип. Есть также различия между мужчинами и женщинами по составу мышц. Исследование, проведенное в 2015 году в Physiology , в котором изучались гендерные различия в составе мышечных волокон, показало, что у женщин процент мышечных волокон I и IIa типов выше, чем у мужчин. Возрастные факторы также влияют на возрастную потерю мышечной массы, состоящую из большего количества потерянных волокон типа II, чем типа I, что приводит к снижению силы и размера мышц.

Хотите набрать больше мышечной массы? Ознакомьтесь с классами силовых тренировок на Aaptiv.

Как тренировать оба типа мышц

Хотя ваше тело может иметь тенденцию к одному типу мышц, вы можете улучшить свою выносливость или силу, выполняя тренировки, нацеленные на волокна, задействованные для этой деятельности. Ниже приведены несколько советов по тренировке обоих типов мышечных волокон.

Тренировка мышечных волокон типа I

  • Устойчивые изометрические сокращения стимулируют волокна типа I улучшать их аэробную способность. Подумайте об упражнениях, таких как планка, равновесие стоя от ноги к ноге и жим и удерживание у стены. Работайте над увеличением продолжительности сокращения, чтобы задействовать медленно сокращающиеся волокна.
  • Выполняйте тренировку с отягощениями с большим количеством повторений (стремитесь сделать 15 или больше) с меньшим весом. Не делайте быстрых повторений — считайте до трех, чтобы поднять и вернуться, сохраняя движения как можно более плавными.
  • Круговая тренировка с низким сопротивлением и продолжением движений без перерыва на отдых между упражнениями — отличный способ улучшить способность медленно сокращающихся волокон.
  • Постепенно увеличивайте дистанцию ​​бегом, ездой на велосипеде или ходьбой, сохраняя умеренную интенсивность, чтобы сосредоточиться на развитии выносливости. Все дело в повышении способности вашего организма использовать кислород для подпитки тренировки, и требуется время, чтобы войти в аэробную зону.
  • Включите длительные интервальные тренировки с низкой пиковой интенсивностью.Смешивайте его с различными видами деятельности, но сохраняйте интервалы на уровне, который позволяет вам тренироваться не менее 20 минут и наращивать продолжительность по мере того, как вы становитесь более аэробными.

Тренировка мышечных волокон типа II

  • Если вы хотите улучшить способность быстро сокращаться, сосредоточьтесь на краткосрочных упражнениях с почти пиковой интенсивностью. При тренировках с отягощениями выбирайте более тяжелые веса, которые вы поднимаете как можно быстрее.
  • Суть в том, чтобы бросить вызов своим мышцам с помощью тяжелых весов и небольшого числа повторений (не более шести) с быстрым и мощным усилием.
  • Делайте более длительные периоды отдыха между упражнениями, чтобы дать время пополнить запасы энергии — вам потребуется как минимум минута отдыха между максимальными упражнениями.
  • Уловка, позволяющая активировать быстро сокращающиеся мышцы и тренировать их, чтобы стать сильнее, заключается в том, чтобы подтолкнуть мышцы к быстрым и интенсивным нагрузкам. Подумайте о тяжелых приседаниях, становой тяге, жиме лежа, вертикальных и широких прыжках, спринте или волочении на санях. Смешайте его, чтобы проработать разные группы мышц, с помощью схемы этих упражнений.
  • ВИИТ-тренировка задействует быстросокращающиеся волокна, и чем короче и интенсивнее импульс, тем больше вы воздействуете на эти волокна.Попробуйте серию 15-секундных спринтов с двухминутным восстановлением между ними. Или попробуйте кататься на велосипеде в помещении с максимальной нагрузкой, которую вы можете, в течение 15-20 секунд с двухминутным восстановлением.

Теперь, когда вы знаете все о медленно сокращающихся и быстро сокращающихся мышцах, тренируйте их как следует с помощью Aaptiv.

Сравнение мышечных волокон и волокон обезьян на основе размера мозга и опорно-двигательного аппарата — Омстед — 2019 — Журнал FASEB

Настоящее исследование было разработано, чтобы лучше понять взаимосвязь между мышечной массой и массой мозга у приматов и проиллюстрировать, как состав мышечных волокон может быть использован для решения эволюционных вопросов, связанных с энергетикой.Скелетная мышца состоит из двух основных типов волокон; тип I (медленные сокращения), которые устойчивы к утомлению, но медленно сокращаются, и тип II (быстрые сокращения), которые быстрее утомляются и быстрее сокращаются. Волокна типа I используют аэробные свойства, тогда как волокна типа II в основном анаэробны. В активном состоянии скелетные мышцы напрямую конкурируют с мозгом за глюкозу и кислород, и их содержание является дорогой тканью. Данные, проанализированные в предыдущем исследовании, продемонстрировали отрицательную корреляцию между размером мозга и волокнами I типа у лемуров (N = 11), предполагая, что по мере увеличения массы мозга состав волокон I типа уменьшается.С другой стороны, состав мышечных волокон связан с различиями в передвижении. Возникает вопрос; какая из этих независимых переменных играет наибольшую роль в составе мышечных волокон? Основываясь на задокументированных закономерностях, мы предположили, что; (1) подчеркнутые приматы-гоминоиды будут иметь увеличение типа I и (2) приматы, участвующие в быстрых короткоживущих движениях, будут иметь больше волокон типа II, в то время как те, которые участвуют в долгоживущих постуральных движениях, будут иметь больше волокон типа I. Соответственно, мы рассчитали частоты волокон типа I и типа II для двух мышц верхних и задних конечностей (дельтовидной, большой грудной, икроножной и камбаловидной мышцы) четырех родов гоминоидов ( Gorilla, Pongo, Pan troglodytes и Hylobates lars , N = 7) с использованием иммуногистохимии. Фиксированные формалином образцы мышц, залитые парафином, делали на срезы (10 мкм) и иммуноокрашивали с использованием антител к тяжелой цепи миозина типа I и типа II (abcam). Гистологический анализ морфологии мышц был визуализирован и количественно оценен с помощью световой микроскопии и изображения J. Hylobates, примат с маленьким телом и маленьким мозгом, на долю которого приходилось 36% среднего состава волокон типа I между всеми четырьмя мышцами, по сравнению с гориллами, крупными мышцами. , примат с более крупным мозгом, средний состав волокон типа I составлял 31% (Pongo 46%, P.троглодиты 39%). При сравнении волокон типа I и типа II в икроножной мышце Gorilla (14%, 85%) P. troglodytes (28%, 70%) и Hylobates (19%, 79%) показали более высокий состав волокон типа II, в то время как Pongo (62%, 38%) имели более высокий состав I типа. Эти рассчитанные средние различия между таксонами и изменчивость между отдельными группами мышц предполагают, что локомоторный стиль может иметь большее влияние на тип волокна скелетных мышц, чем размер мозга.

Информация о поддержке или финансировании

Фонд национального общества, Американская ассоциация анатомов NSF, AAA

Этот отрывок взят из Встречи по экспериментальной биологии 2019 г.Полнотекстовая статья, связанная с этим рефератом, опубликована в The FASEB Journal .

Типы мышечных волокон и тренировка: журнал силы и кондиционирования

Что вы по профессии? Academic MedicineAcute Уход NursingAddiction MedicineAdministrationAdvanced Практика NursingAllergy и ImmunologyAllied здоровьеАльтернативная и комплементарной MedicineAnesthesiologyAnesthesiology NursingAudiology & Ear и HearingBasic ScienceCardiologyCardiothoracic SurgeryCardiovascular NursingCardiovascular SurgeryChild NeurologyChild PsychiatryChiropracticsClinical SciencesColorectal SurgeryCommunity HealthCritical CareCritical Уход NursingDentistryDermatologyEmergency MedicineEmergency NursingEndocrinologyEndoncrinologyForensic MedicineGastroenterologyGeneral SurgeryGeneticsGeriatricsGynecologic OncologyHand SurgeryHead & Neck SurgeryHematology / OncologyHospice & Паллиативная CareHospital MedicineInfectious DiseaseInfusion Сестринское делоВнутреннее / Лечебное делоВнутреннее / Лечебное отделениеБиблиотечные науки Уход за матерью и детьмиМедицинская онкологияМедицинские исследованияНеонатальный / Перинатальный Неонатальный / Перинатальный уход ecialtiesNursing-educationNutrition & DieteticsObstetrics & GynecologyObstetrics & Gynecology NursingOccupational & Environmental MedicineOncology NursingOncology SurgeryOphthalmology / OptometryOral и челюстно SurgeryOrthopedic NursingOrthopedics / Позвоночник / Спорт Медицина SurgeryOtolaryngologyPain MedicinePathologyPediatric SurgeryPediatricsPharmacologyPharmacyPhysical Медицина и RehabilitationPhysical Терапия и женщин Здоровье Физическое TherapyPlastic SurgeryPodiatary-generalPodiatry-generalPrimary Уход / Семейная медицина / Общие PracticePsychiatric Сестринское делоПсихиатрияПсихологияОбщественное здравоохранениеПульмонологияРадиационная онкология / ТерапияРадиологияРевматологияНавыки и процедурыСонотерапияСпорт и упражнения / Тренировки / ФитнесСпортивная медицинаХирургический уходПереходный уходТрансплантационная хирургияТерапия травмТравматическая хирургияУрологияЖенское здоровьеУход за ранамиДругое

Что ваша специальность? Addiction MedicineAllergy & Clinical ImmunologyAnesthesiologyAudiology & Speech-Language PathologyCardiologyCardiothoracic SurgeryCritical Уход MedicineDentistry, Oral Surgery & MedicineDermatologyDermatologic SurgeryEmergency MedicineEndocrinology & MetabolismFamily или General PracticeGastroenterology & HepatologyGenetic MedicineGeriatrics & GerontologyHematologyHospitalistImmunologyInfectious DiseasesInternal MedicineLegal / Forensic MedicineNephrologyNeurologyNeurosurgeryNursingNutrition & DieteticsObstetrics & GynecologyOncologyOphthalmologyOrthopedicsOtorhinolaryngologyPain ManagementPathologyPediatricsPlastic / Восстановительная SugeryPharmacology & PharmacyPhysiologyPsychiatryPsychologyPublic, Окружающая среда и гигиена трудаРадиология, ядерная медицина и медицинская визуализацияФизическая медицина и реабилитация Респираторная / легочная медицинаРевматологияСпортивная медицина / наукаХирургия (общая) Травматологическая хирургияТоксикологияТрансплантационная хирургияУрологияСосудистая хирургияВироло у меня нет медицинской специальности

Каковы ваши условия работы? Больница на 250 коекБольница на более 250 коекУправление престарелыми или хосписы Психиатрическое или реабилитационное учреждениеЧастная практикаГрупповая практикаКорпорация (фармацевтика, биотехнология, инженерия и т. Д.) Докторантура Университета или Медицинского факультета Магистратура или 4-летнего Академического Университета Общественный колледж Правительство Другое

Неинвазивный метод оценки характеристик мышечных волокон с помощью визуализации q-пространства

Абстрактные

Фон

Скелетные мышцы включают быстрые и медленные мышечные волокна.Передняя большеберцовая мышца (TA) в основном состоит из быстрых мышечных волокон, тогда как камбаловидная мышца (SOL) в основном состоит из медленных мышечных волокон. Однако неинвазивный подход для надлежащего исследования характеристик мышц недоступен. Мониторинг характеристик скелетных мышц может помочь в оценке воздействия силовых тренировок и заболеваний на скелетные мышцы.

Назначение

Настоящее исследование было направлено на определение того, можно ли с помощью q-пространственной визуализации различать TA и SOL у мышей in vivo .

Методы

Магнитно-резонансная томография in vivo правых телят мышей (n = 8) была выполнена с использованием системы магнитно-резонансной томографии 7 Тесла с криогенным зондом. Оценивались ТА и СОЛ. Визуализация в q-пространстве выполнялась с полем зрения 10 мм × 10 мм, матрицей 48 × 48 и толщиной среза 1000 мкм. Было десять значений b в диапазоне от 0 до 4244 с / мм 2 , и каждое значение b имело кодирование диффузии в трех направлениях. Результаты магнитно-резонансной томографии сравнивали с данными иммуногистологического исследования.

Результаты

Полная ширина на половине максимума и карты эксцесса изображения в q-пространстве показали интенсивности сигналов, согласующиеся с иммуногистологическими данными как для быстрых (тяжелая цепь миозина II), так и для медленных (тяжелая цепь миозина I) мышечных волокон. Что касается количественной оценки, как полная ширина на половине максимума, так и эксцесс могут отражать результаты иммуногистологического исследования о том, что диаметр клеток TA был больше, чем у SOL ( P <0,01).

Заключение

Визуализация

q-пространства может четко дифференцировать TA от SOL, используя различия в диаметрах клеток.Этот метод является многообещающим методом неинвазивной оценки соотношения типов волокон в скелетных мышцах, и его можно развивать в дальнейшем как индикатор характеристик мышц.

Образец цитирования: Hata J, Nakashima D, Tsuji O, Fujiyoshi K, Yasutake K, Sera Y, et al. (2019) Неинвазивный метод оценки характеристик мышечных волокон с помощью визуализации в q-пространстве. PLoS ONE 14 (4): e0214805. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0214805

Редактор: Нильс Бергсланд, Университет Буффало, США

Поступила: 10 сентября 2018 г .; Одобрена: 20 марта 2019 г .; Опубликовано: 4 апреля 2019 г.

Авторские права: © 2019 Hata et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Данные, лежащие в основе исследования, доступны от Dryad (DOI: 10.5061 / dryad.pp56ck7).

Финансирование: Это исследование финансировалось Японским обществом содействия науке (17K10421) г-ну Дзюнъити Хата и Японским агентством медицинских исследований и разработок (JP17lm0203004j0001) д-ру.Масая Накамура. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Дайсуке Накашима и Ясуси Сера являются директорами Grace imaging Inc. В этом исследовании нет патентов, разрабатываемых или продаваемых продуктов, связанных с этим исследованием, которые можно было бы декларировать. Это не меняет приверженности авторов политике PLOS ONE в отношении обмена данными и материалами.

Введение

Скелетные мышцы — это гетерогенные ткани, которые включают в себя медленные и быстрые мышечные волокна [1]. Типы мышечных волокон основаны на компартменте изоформ тяжелой цепи миозина (MHC) и включают один медленный тип (MHC I) и несколько быстрых типов (MHC IIa, MHC IIb, MHC IId и MHC IIx) [1]. Передняя большеберцовая мышца (TA) и камбаловидная мышца (SOL) широко используются в физиологических и патологических исследованиях с участием животных и людей [2]. TA в основном состоит из быстрых мышечных волокон, тогда как SOL в основном состоит из медленных мышечных волокон [3]. На распределение быстрых и медленных мышечных волокон влияет множество факторов, включая нервно-мышечную активность и пассивную механическую нагрузку [4, 5], старение [6, 7] и гормональный баланс [8].Эти изменения связаны с экспрессией компартмента изоформы MHC [9].

Чтобы оценить изменения в мышечных волокнах для мониторинга эффектов силовых тренировок, важно оценить эффекты синдрома отходов, связанных со старением, и эффекты лечения. Хотя биопсия может использоваться для оценки характеристик мышц, подходящего неинвазивного метода не существует.

В последние годы появились сообщения об исследованиях, использующих диффузионно-взвешенную визуализацию (DWI) для оценки мышц, особенно диффузионно-тензорную визуализацию (DTI) [10–14].На значения DTI могут влиять различные факторы, такие как пол [11], макроморфологическая структура мышц (параллельная мышца или двуплодная мышца) [11] и возраст [15]. Напротив, этот подход недостаточно чувствителен, чтобы обнаружить небольшие различия между медленными и быстрыми мышечными волокнами, которые имеют различия в размере клеток [16]. Кроме того, обычный DWI, включая DTI, основан на теории, согласно которой молекулы воды подчиняются гауссовскому распределению. Однако живая ткань, включая мышечные волокна, имеет ограниченную среду, которая препятствует распределению молекул воды, и, следовательно, распределение воды в мышечных волокнах далеко от распределения Гаусса.На диффузионный сигнал влияет множество факторов, включая ограничение воды, водный обмен и вариации размера тканевого компартмента. Следовательно, для решения всех проблем, влияющих на сигнал в DWI, требуются различные подходы, не основанные на распределении Гаусса.

q-space imaging (qsi) — это количественный метод DWI, который позволяет обнаруживать незначительные изменения в микроструктуре окружающей среды, в которой движение воды ограничено [17, 18]. В отличие от обычного DWI, qsi не предполагает гауссова распределения для основной функции плотности вероятности (PDF) диффузии молекул воды [19–21].Исследования показали, что qsi отражает микроструктуру тканей in vivo [19–21]. qsi может предоставить количественные значения диффузии, включая полную ширину на полувысоте (FWHM; мкм), эксцесс [произвольная единица (а.е.)] и вероятность при нулевом смещении (а.е.), и они получаются из формы PDF [22, 23 ]. Таким образом, с помощью qsi можно получить более точную микроструктурную информацию, чем с помощью DTI in vivo . Сообщается, что qsi полезен для диагностики и терапевтической оценки рассеянного склероза [19, 23–26] и диагностики карциномы в исследованиях ex vivo [27, 28]. В области исследования мышц Erik et al. сообщили о пригодности qsi для анализа направления мышечных волокон, а не структуры мышечных клеток [29]. Нет сообщений о полезности qsi для оценки характеристик структуры мышечных клеток.

В этом исследовании мы стремились определить, может ли qsi различать TA и SOL в модели in vivo на мышах . Насколько нам известно, это первое исследование, посвященное изучению возможности использования qsi для оценки качества мышц in vivo .

Материалы и методы

В исследование были включены восемь самок мышей C57BL / 6J в возрасте 8–16 недель. Мыши родились и содержались в определенных условиях, свободных от патогенов, и за ними ухаживали в соответствии с руководящими принципами Центрального института экспериментальных животных. In vivo магнитно-резонансная томография (МРТ) правого теленка была выполнена с мышами в положении лежа на носилках для визуализации под анестезией 2,0% изофлураном (Abbott Laboratories, Abbott Park, IL, USA) в смеси кислорода и воздуха. .После МРТ всех мышей умерщвляли под анестезией 5,0% изофлураном в смеси кислорода и воздуха. Правого теленка вскрыли и быстро заморозили в изопентане (26404–75; Nacalai Tesque, Киото, Япония). Отобранных правых телят подвергали замороженным срезам в соответствии с предыдущим отчетом [30], и были получены срезы толщиной 10 мкм. Это исследование было одобрено институциональным наблюдательным советом Центрального института экспериментальных животных (номер утверждения 15058A).

Протокол МРТ

МРТ было выполнено с использованием 7.Система 0-Тесла (BioSpec 70/16; Bruker BioSpin, Эттлинген, Германия) с криогенным 2-канальным поверхностным зондом (Bruker BioSpin AG, Фелланден, Швейцария) для повышения чувствительности [31, 32] и получения изображений с высоким разрешением ( Рисунок 1). Осевое и сагиттальное Т2-взвешенное сканирование (T2WI) выполняли в качестве эталонного сканирования для идентификации и измерения мышц. Впоследствии было выполнено qsi.

Рис. 1. Необработанные диффузионные данные магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Осевые и сагиттальные Т2-взвешенные изображения МРТ выполнялись в качестве эталонных изображений для идентификации и измерения мышц.Подтверждена область с максимальным окружным диаметром в икре. Область интересов передней большеберцовой мышцы (TA) и камбаловидной мышцы (SOL) для МРТ-анализа была показана на Т2-взвешенном осевом изображении. Мы определили мышцы, контактирующие с большеберцовой и малоберцовой костью, в качестве маркеров и получили гистологию вблизи этих костей. Использовалось осевое диффузионно-взвешенное изображение с наибольшей окружностью икр. TA: передняя большеберцовая мышца, SOL: камбаловидная мышца, *: место биопсии TA, **: место биопсии SOL.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0214805.g001

Параметры визуализации для аксиального T2WI были следующими: быстрое получение с усилением релаксации; время повторения (TR), 3000 мс; время эха (TE), 12 мс; среднее, 4; поле зрения (FOV), 10 × 10 мм 2 ; размер матрицы 200 × 200; разрешение, 50 × 50 мкм 2 ; толщина среза 600 мкм; и время визуализации 3 мин 42 с.

Параметры визуализации qsi с использованием планировщика изображений с импульсным градиентным стимулированным эхом, взвешенным по диффузии (PGSTE), были следующими: TR, 3000 мс; TE, 17.97 мс; среднее, 2; FOV, 10 × 10 мм 2 ; размер матрицы 48 × 48; разрешение, 208 × 208 мкм 2 ; толщина среза 1000 мкм; время сбора, 19 мин 36 с. Было десять значений b (0, 342, 586, 900, 1283, 1736, 2258, 2851, 3513 и 4244 с / мм 2 ), и каждое значение b имело диффузное кодирование в трех направлениях ([x, y, z] = [1, 0, 0], [−1,, 0], [−1,, 0]). Соответствующие значения q для десяти значений b были 0, 77,3, 109,3, 133,8, 154,5, 172,8, 189,2, 204,4, 218,5 и 231,8 см -1 соответственно.Длина градиента (δ) и время между двумя передними кромками градиента диффузии (Δ) составляли 3,6 и 201,2 мс соответственно. Данные по трем направлениям были получены отдельно, а затем усреднены. Таким образом, измеряли поперечное сечение, перпендикулярное направлению мышечного волокна, а затем усредняли по трем направлениям. Отношение сигнал / шум (SNR) изображений b0 варьировалось от 31,2 до 48,3, что указывает на то, что уровни сигнала были достаточными по отношению к уровням шума. Коэн и Ассаф сообщили, что нет изменений в параметрах qsi, когда SNR составляет 20 или более [33].Мы посчитали, что SNR в этом исследовании было достаточным для выполнения qsi.

Анализ изображений

Анализ

qsi был выполнен с использованием собственной программы (разработанной на C ++; Embarcadero Technologies, Inc., Остин, Техас, США). Негауссовская PDF диффузии воды была получена путем преобразования Фурье данных на основе диффузионного препарата Стейскала – Таннера [34]. Подробные новые значения диффузии и процедуры их расчета были описаны ранее [19, 20, 22].Вкратце, выполняя преобразование Фурье, была получена следующая формула: (1)

Соответственно рассчитывалась PDF [P (R, Δ)]. Если измеряемый объект включает в себя один элемент, считается, что PDF показывает распределение Гаусса. Напротив, если объект включает несколько элементов, PDF считается негауссовым распределением, отражающим сложность измеряемого объекта. Важная теория в qsi состоит в том, что преобразование Фурье затухания сигнала относительно значения b обеспечивает PDF для диффузии с использованием нескольких значений q [19].В этом случае значение q, которое представляет собой горизонтальную ось, было определено по следующей формуле: (2)

Были получены карты FWHM (мкм) и эксцесса (а.е.). Форму PDF можно охарактеризовать с помощью FWHM. Значения эксцесса были рассчитаны по следующей формуле: (3) где N — количество точек данных (т. е. количество используемых шагов значения b), x — значение вероятности (а.е.), полученное из PDF, а SD — стандартное отклонение значений x.

Область интересов

В настоящем исследовании области TA и SOL были идентифицированы на T2WI.Использовалось аксиальное изображение с наибольшей окружностью икр. Каждое значение qsi было измерено двумя экспертами (J.H. и D.N .; 8 и 10 лет опыта соответственно) и пришли к согласию. Структуры за пределами мышцы тщательно избегали. Для оценки воспроизводимости расчетов были выполнены слепые анализы, которые включали независимые трехкратные анализы в разные дни. Воспроизводимость количественно оценивалась с использованием коэффициента внутриклассовой корреляции (ICC) для абсолютного согласия. Значения ICC интерпретировались следующим образом: 0.81–1.0, существенное согласие; 0,61–0,80 — умеренное согласие; 0,41–0,60, удовлетворительное согласие; 0,11–0,40, небольшое совпадение; 0,00–0,10, практически нет согласия [35]. Считалось, что значение ICC> 0,81 соответствует хорошему согласию.

Значения изображений были измерены с использованием программного обеспечения imageJ 1.48v (доступно по адресу: rsbweb.nih.gov/ij/; Национальные институты здравоохранения, Бетесда, Мэриленд, США). Цветные изображения были созданы с использованием программного обеспечения Mango, версия 4.0.1 (доступно по адресу: rii.uthscsa.edu/mango).

Иммуногистохимия

Замороженные срезы телят мышей постфиксировали метанолом в течение 10 мин при -30 ° C. Иммуногистохимию проводили по стандартным методикам [30]. Чтобы определить место гистологии из того же места, что и местоположение интересующей области при МРТ-анализе, мы определили мышцы, контактирующие с большеберцовой и малоберцовой костью, в качестве маркеров и выполнили биопсию вблизи этих костей. В качестве первичных антител использовали следующие мышиные моноклональные антитела: BA-D5 (изотип IgG2b; банк гибридом исследований развития [DSHB]; dshb.biology.uiowa.edu) для MHC I, SC-71 (изотип IgG1; DSHB) для MHC IIa и BF-F3 (изотип IgM; DSHB) для MHC IIb [36]. Для каждого среза было выполнено тройное окрашивание (BA-D5, розовый; SC-71, зеленый; и BF-F3, красный), и оно включало инкубацию с соответствующими флуоресцентно-конъюгированными вторичными антителами [Alexa Fluor 647 для IgG2b, Alexa Fluor 488 для IgG1 и Alexa Fluor 555 для IgM (Thermo Fisher Scientific Inc., Уолтем, Массачусетс, США)]. Ядра окрашивали Hoechst 33342 (Sigma-Aldrich Inc., Сент-Луис, Миссури, США).

Используемая комбинация антител не учитывала MHC IId / x, и, согласно предыдущему сообщению, она оставалась немеченной [37]. Все окрашенные образцы просматривали под конфокальной лазерной сканирующей микроскопией (LSM700; Carl Zeiss Microscopy, Нью-Йорк, США).

Частоты BA-D5-положительных клеток, SC-71-положительных клеток, BF-F3-положительных клеток и немеченых клеток измеряли для каждой мышцы. Кроме того, диаметр каждой ячейки был измерен для TA и SOL. Значения изображения были измерены с использованием программного обеспечения imageJ 1.48v при увеличении 200 ×. Случайным образом были выбраны три отдельные области и рассчитаны средняя частота и диаметр. Все разрезы были тщательно исследованы для выявления областей, свободных от артефактов. В целом 754 отдельных мышечных волокна можно было точно охарактеризовать во всех сечениях.

Статистический анализ

Данные представлены как среднее значение, стандартное отклонение (SD), минимум и максимум. Тест Стьюдента t использовался для оценки взаимосвязи между TA и SOL в отношении частоты каждого типа клеток по иммуногистологии, гистологического диаметра клеток и каждого параметра qsi (FWHM [мкм] и эксцесса [a.u.]). Кроме того, был проведен тест Стьюдента t для оценки взаимосвязи между типами MHC мышечных клеток. Все анализы были выполнены с использованием статистического программного обеспечения SPSS, версия 24 (IBM Corp. , Армонк, Нью-Йорк, США). Уровень значимости для всех тестов был установлен на P -значение <0,05.

Результаты

Иммуногистохимия

Репрезентативные изображения иммуногистохимического окрашивания представлены на рис. 2. Клетки MHC I (медленные мышечные волокна), по-видимому, чаще встречаются в SOL, чем в (рис. 2A и 2F), и это открытие аналогично предыдущему открытию [38].

Рис. 2.

Иммуногистологический анализ передней большеберцовой мышцы (A-E) и камбаловидной мышцы (F-J). BA-D5-положительных клеток, розового цвета; SC-71-положительные клетки, зеленые; и BF-F3-положительные клетки, красные (A-D и F-J: 200 ×, масштабная полоса = 100 мкм; E и J: 800 ×, масштабная полоса = 25 мкм).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0214805.g002

Количественная оценка результатов иммуногистологического исследования представлена ​​на рис. 3, а сводные данные иммуногистологических результатов представлены в таблицах 1 и 2. Частота клеток MHC I (медленное мышечное волокно) была значительно выше в SOL, чем в ( P <0,05) (рис. 3A). Напротив, частота клеток MHC II (тип IIa, b и d / x; быстрые мышечные волокна) была значительно выше в TA, чем в SOL ( P <0,05) (рис. 3A). Средний диаметр клеток MHC I (медленное мышечное волокно) был значительно ниже, чем у клеток MHC II (тип IIa, b и d / x; быстрое мышечное волокно) ( P <0,05) (рис. 3B). Таким образом, средний диаметр клеток TA был значительно выше, чем у SOL ( P <0.05) (Рис. 3C и Таблица 3).

Рис. 3. Количественная оценка результатов иммуногистологического исследования.

A: Частота в соответствии с типом MHC в каждой мышце. Частота клеток MHC типа I была значительно выше в камбаловидной мышце (SOL), чем в передней большеберцовой мышце (TA), тогда как частота клеток MHC типа II была значительно выше в TA, чем в SOL. B: Диаметр ячейки согласно типу MHC в TA и SOL. Средний диаметр клеток MHC типа I был значительно ниже, чем у клеток MHC типа II TA и SOL. C: Общий диаметр клеток в каждой мышце (TA и SOL). Средний диаметр клеток в ТА был значительно выше, чем в SOL. Конец уса представляет собой стандартное отклонение. * P <0,05; ** P <0,01.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0214805.g003

qsi

Для оценки воспроизводимости расчета qsi была проведена слепая оценка (рисование области интересов), включающая независимые трехкратные анализы.ICC для воспроизводимости внутри наблюдателя составлял 0,912, что указывает на хорошую воспроизводимость среди трех анализов, а ICC для воспроизводимости между наблюдателями составлял 0,928, что указывает на хорошую воспроизводимость среди наблюдателей.

Карты

FWHM (рис. 4C) и эксцесса (рис. 4D) показали интенсивности сигналов, согласующиеся с иммуногистологическими данными (рис. 4B). Области BA-D5-положительных клеток (волокна типа I; розовые) и SC-71-положительных клеток (волокна типа IIa; зеленые) на рис. 4B (область SOL) соответствуют распределениям для FWHM (менее 25 мкм) на рис. 4C. и эксцесс (более 1.3 а.е.) на рис. 4D. Кроме того, площадь BF-F3-положительных клеток (волокно типа IIb; красный) на рис. 4B (включая область TA) соответствует распределениям для FWHM (более 25 мкм) на рис. 4C и эксцесса (менее 1,3 а.е.) на рис. 4D. В qsi большее значение FWHM или меньшее значение эксцесса указывает на больший диаметр ячейки. Это согласуется с тем фактом, что BF-F3-положительные клетки имеют наибольший диаметр, за ними следуют SC-71-положительные клетки и BA-D5-положительные клетки. Результаты обоих параметров qsi (FWHM; рис. 4E и таблица 3 и эксцесс; рис. 4F и таблица 3) согласовывались с иммуногистологическими данными о том, что диаметр клеток TA был выше, чем у SOL количественно ( P <0 .01) (Рис. 3C и Таблица 3).

Рис. 4. Сравнение результатов иммуногистологического исследования и результатов QSI в передней большеберцовой мышце (TA; быстрое мышечное волокно) и камбаловидной мышце (SOL; медленное мышечное волокно).

A: Области интереса на аксиальной Т2-взвешенной визуализации (T2WI; поле с малым увеличением) с наибольшей окружностью икры в качестве эталона. B: Иммуногистологические данные (поле с малым увеличением, × 1) на аксиальном T2WI. Легионы ТА и СОЛ показаны на рис. 4А. TA в основном состоит из BF-F3-позитивных клеток, а SOL состоит из BA-D5-позитивных клеток и SC-71-позитивных клеток.BA-D5-положительные клетки, розовые; SC-71-положительные клетки, зеленые; и BF-F3-положительные клетки, красный цвет C: карта полной ширины на половине максимума (FWHM) на аксиальном T2WI. Ярко-синее поражение (с низкой полушириной на полувысоте) соответствует только поражению SOL. D: Карта эксцесса на осевом T2WI. Белое поражение (высокий эксцесс) характерно только для поражения SOL. E: Результаты FWHM для каждой мышцы (TA и SOL). F: данные об эксцессе для каждой мышцы (TA и SOL). Конец уса представляет собой стандартное отклонение. ** P <0,01 Тест Стьюдента t использовался для оценки взаимосвязи между TA (быстрое мышечное волокно) и SOL (медленное мышечное волокно) в отношении параметров qsi (FWHM и эксцесс).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0214805.g004

Обсуждение

В этом исследовании, сосредоточив внимание на размере клеток, была отмечена значительная разница между TA (в основном содержащим быстрые мышечные волокна) и SOL (в основном содержащим медленные мышечные волокна) по qsi. Наши результаты показывают, что высокие значения FWHM и низкие значения эксцесса характерны для TA, тогда как низкие значения FWHM и высокие значения эксцесса характерны для SOL.

Предыдущее гистологическое исследование показало, что среди клеток MHC I, MHC IIa, MHC IIb и MHC IId / x наибольшими были клетки MHCIIb, за которыми следуют клетки MHC IId / x, MHC IIa и MHC I [16].Кроме того, клетки MHC I преобладали в SOL, тогда как клетки MHC II преобладали в TA [39]. Эти данные показывают, что ТА с преобладанием быстрых мышечных волокон обычно имеет большой диаметр клеток, тогда как SOL с преобладанием медленных мышечных волокон обычно имеет небольшой диаметр клеток. Наши иммуногистологические результаты согласуются с этими предыдущими выводами.

В исследованиях МРТ невозможно было представить гистологическое распределение клеток на T2WI. Напротив, qsi дает контрастные изображения, которые качественно соответствуют гистологическому распределению клеток.При количественном анализе FWHM и эксцесс могут указывать на разницу между TA и SOL.

FWHM и эксцесс были использованы в качестве параметров qsi для оценки нейральной демиелинизации и оценки гистологических характеристик карцином [23, 27, 28]. FWHM отражает пространство, в котором могут двигаться молекулы воды [17, 18]. Таким образом, FWHM может представлять диффузию молекул воды, ограниченную клеточной мембраной. Наши результаты показали, что FWHM может отражать разницу в размере ячеек между TA и SOL.Эксцесс, который описывает отклонение картины диффузии воды в вокселе от распределения Гаусса, считается отражением изменений микроструктурной сложности [40]. Наше исследование показало, что эксцесс был столь же эффективным, как и FWHM для дифференцировки мышечных клеток.

Что касается DWI, при измерении ограниченной диффузии важно установить условия, которые в достаточной мере отражают организационную структуру. Согласно уравнению диффузии, основанному на среднеквадратичном смещении, диффузия молекул воды представлена ​​как 2 > = 2Dt, где D — коэффициент диффузии, а t — время диффузии.Из этой формулы можно увидеть, что необходимо достаточное время диффузии, чтобы экспоненциально отразить ограниченную структуру по мере того, как клеточная ткань становится больше. Кроме того, поскольку диаметр клеток скелетных мышц больше диаметра клеток центральной нервной системы [41, 42], установка времени диффузии, отличная от таковой для нервной системы, является обязательной [33, 43]. Однако во время DWI скелетных мышц часто используется короткое время диффузии, аналогичное таковому для центральной нервной системы [10–15].Поскольку скелетные мышцы имеют короткие значения T2, а длинное TE не может быть установлено, трудно использовать время диффузии, подходящее для скелетных мышц с точки зрения SNR, с помощью метода спин-эхо с градиентом импульсного поля. Однако с помощью метода PGSTE можно получить короткое TE, большое время диффузии и достаточное отношение сигнал / шум для qsi.

В этом исследовании было выполнено измерение ограниченной диффузии с использованием qsi. Мы достигли высокого значения b, установив время диффузии на 200 мс для метода PGSTE.Этот подход позволил получить лучшие и более точные данные диффузионной МРТ, чем обычное диффузионное получение данных для скелетных мышц, и мы успешно оценили ограниченную структуру клеток скелетных мышц.

У настоящего исследования есть несколько ограничений. Во-первых, наш подход не прояснил напрямую разницу между медленными и быстрыми мышечными волокнами из-за различий в MHC. qsi косвенно выражал различия в мышечных волокнах в соответствии с различиями в размерах клеток. В настоящее время никакие методы визуализации не могут напрямую маркировать MHC.Peng et al. [8] сосредоточили внимание на том факте, что медленные мышечные волокна содержат больше коллагена, чем быстрые мышечные волокна [44]. Эти авторы попытались визуализировать различия между TA и SOL с помощью T1ρ MRI, которая отражает содержание коллагена. Этот метод также является косвенным методом, аналогичным qsi. Медленные и быстрые мышечные волокна различаются по энергетическому метаболизму [45, 46], количеству митохондрий [47], количеству миоглобина, типу АТФазы Ca 2+ [48] и экспрессии мембранного белка аквапорина 4 (AQP4) [ 49] в дополнение к размеру клеток и содержанию коллагена.В будущем необходимо будет комбинировать методы МРТ с акцентом на эти различия, чтобы более полно различать качество мышц. Во-вторых, qsi требует длительного времени для сбора данных. Для клинического использования требуется короткое время приобретения. Мы успешно выполнили qsi в клинических условиях за приемлемое время сбора данных (<8 мин) с уменьшением количества шагов b-значения и без потери характеристической кривой PDF и, соответственно, выполнили клиническую операцию [23, 26].Вопрос о времени сбора данных может быть решен в клинических испытаниях qsi для мышц человека. В-третьих, есть несколько других потенциальных мешающих факторов, влияющих на параметры qsi, например, угол перистости. Поскольку TA и SOL имеют разные углы волокон относительно плоскости изображений, это может быть мешающей переменной при определении размера поперечного сечения мышечных волокон. В будущем необходимы исследования для решения этой проблемы. В-четвертых, как для разницы между двумя мышцами, так и для SD результаты МРТ имели тенденцию быть меньше, чем результаты гистологического исследования, что приводило к расхождению между результатами изображения и гистологическими данными.Это явление происходит по двум причинам. Первая причина заключается в том, что qsi не отражает только размер ячейки. Диффузия молекул воды ограничивается клеточной мембраной как барьером. Измеряя степень этой ограниченной диффузии с использованием qsi, мы можем измерить диаметр клетки, составляющий плотность клеточной мембраны. Однако некоторые молекулы воды проникают через клеточные мембраны через AQP4. Поскольку влияние движения этих молекул воды через AQP4 препятствует точному измерению qsi, разница в значении qsi меньше, чем при измерении IHC.Вторая причина заключается в том, что в результате эффекта частичного объема числовые значения в одном вокселе усредняются. В результате дисперсия на МРТ подавляется, а разница в значении и стандартном отклонении обычно невелика. Даже с учетом этих эффектов с помощью qsi можно было различить мышцы.

В этом исследовании мы сосредоточились на икроножной мышце, которая является частью, где уже было идентифицировано распределение медленных и быстрых мышечных волокон. В будущем qsi может быть полезен для более детального распознавания подтипов, например для различения типов IIa и b).

Хотя скорость медленных и быстрых мышечных волокон в некоторой степени определяется генотипом [50], фенотип изменяется с последующей тренировкой [4] и мышечной атрофией неиспользования [6]. Следовательно, в будущем qsi может стать методом неинвазивного наблюдения за фенотипом. Мы считаем, что qsi имеет потенциал как мощное приложение не только для медицины, но и для спортивного здравоохранения, например, для измерения распределения быстрых и медленных мышечных волокон, оценки степени атрофии мышц, оценки тренировочного эффекта и т. Д.

В заключение, наши результаты предполагают, что qsi осуществимо и эффективно для различения TA и SOL в модели in vivo на животных . Этот метод является многообещающим методом неинвазивной оценки соотношения типов волокон в скелетных мышцах, и его можно развивать в дальнейшем как индикатор характеристик мышц. Этот метод может помочь визуализировать качество мышц, которое невозможно было визуализировать до сих пор, и окажет значительное влияние на развитие спортивной медицины и выяснение патологии некоторых нервно-мышечных заболеваний.

Благодарности

Мы благодарны Masato Suzuki (META Corporation) за техническую помощь с программным обеспечением для визуализации q-space.

Ссылки

  1. 1. Петте Д., Старон Р.С. Изоформы миозина, типы мышечных волокон и переходы. Microsc Res Tech. 2000. 50 (6): 500–9. Epub 2000/09/22. pmid: 10998639.
  2. 2. Punkt K, Psinia I, Welt K, Barth W, Asmussen G. Воздействие на волокна скелетных мышц при диабете и лечение экстрактом гинкго билоба.Acta Histochem. 1999. 101 (1): 53–69. Epub 1999/03/27. pmid: 10093642.
  3. 3. Punkt K, Mehlhorn H, Hilbig H. Вариации свойств мышечных волокон в зависимости от региона и возраста. Acta Histochem. 1998. 100 (1): 37–58. Epub 1998/05/23. pmid: 9542580.
  4. 4. Ян З., Окуцу М, Ахтар Ю.Н., Лира В.А. Регуляция индуцированной физической нагрузкой трансформации типов волокон, митохондриального биогенеза и ангиогенеза в скелетных мышцах. Журнал прикладной физиологии (Bethesda, Мэриленд: 1985). 2011; 110 (1): 264–74.Epub 2010/10/30. pmid: 21030673; Идентификатор PubMed Central PMCID: PMCPMC3253006.
  5. 5. Кэрролл С., Никотера П., Петт Д. Переходные процессы кальция в отдельных волокнах низкочастотной стимулированной быстро сокращающейся мышцы крысы. Am J Physiol. 1999; 277 (6 Pt 1): C1122–9. Epub 1999/12/22. pmid: 10600763.
  6. 6. Нилвик Р., Снайдерс Т., Лендерс М., Гроен ББЛ, ван Краненбург Дж., Вердейк Л.Б. и др. Снижение массы скелетных мышц с возрастом в основном связано с уменьшением размера мышечных волокон типа II.Exp Gerontol. 2013. 48 (5): 492–8. pmid: 23425621
  7. 7. Трапп Т. Влияние старения и длительной разгрузки на структуру и функцию скелетных мышц человека. Прикладная физиология, питание и метаболизм = Physiologie appliquee, food et метаболизм. 2009. 34 (3): 459–64. PMC3056056. pmid: 19448715
  8. 8. Peng XG, Wang Y, Zhang S, Bai Y, Mao H, Teng GJ и др. Неинвазивная оценка влияния возраста, пола и физических упражнений на скелетные мышцы: первоначальный опыт с T1 rho МРТ икроножной мышцы.J. Магнитно-резонансная томография. 2017; 46 (1): 61–70. Epub 2016/11/20. pmid: 27862560.
  9. 9. Стивенс Л., Султан К.Р., Пойкер Х., Голш Б., Мунье Ю., Петт Д. Зависимые от времени изменения мРНК тяжелой цепи миозина и изоформ белка в ненагруженной камбаловидной мышце крысы. Am J Physiol. 1999; 277 (6 Pt 1): C1044–9. Epub 1999/12/22. pmid: 10600755.
  10. 10. Хата Дж., Мизуно С., Хага Й, Симода М., Канаи Й, Чиба К. и др. Полуколичественная оценка восстановления мышц с помощью диффузной тензорной визуализации у мышей.JBMR Plus. 2018.
  11. 11. Окамото Ю., Кунимацу А., Коно Т., Кудзираока Ю., Сонобе Дж., Минами М. Гендерные различия в МР-мышечной трактографии. Magn Reson Med Sci. 2010. 9 (3): 111–8. Epub 2010/10/05. pmid: 20885084.
  12. 12. Kermarrec E, Budzik JF, Khalil C, Le Thuc V, Hancart-Destee C, Cotten A. In vivo визуализация тензора диффузии и трактография мышц бедра у здоровых субъектов. AJR Am J Roentgenol. 2010; 195 (5): W352–6. Epub 2010/10/23. pmid: 20966300.
  13. 13.Budzik JF, Balbi V, Verclytte S, Pansini V, Le Thuc V, Cotten A. Визуализация тензора диффузии при нарушениях опорно-двигательного аппарата. Рентгенография. 2014; 34 (3): E56–72. Epub 2014/05/14. pmid: 24819802.
  14. 14. Oudeman J, Nederveen AJ, Strijkers GJ, Maas M, Luijten PR, Froeling M. Методы и приложения визуализации тензора диффузии скелетных мышц: обзор. J. Магнитно-резонансная томография. 2015. Epub 2015/07/30. pmid: 26221741.
  15. 15. Гальбан CJ, Мадервальд S, Stock F, Ladd ME.Возрастные изменения скелетных мышц, обнаруженные с помощью диффузно-тензорной магнитно-резонансной томографии. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2007. 62 (4): 453–8. Epub 2007/04/25. pmid: 17452742.
  16. 16. Асеведо Л.М., Риверо Ю.Л. Новое понимание типов волокон скелетных мышц у собак с особым акцентом на фенотипы гибридного миозина. Cell Tissue Res. 2006. 323 (2): 283–303. Epub 2005/09/16. pmid: 16163488.
  17. 17. Каллаган П.Т., Кой А., МакГоуэн Д., Пакер К.Дж., Селайя Ф.О.Дифракционные эффекты при ЯМР-диффузионных исследованиях жидкостей в пористых твердых телах. Природа. 1991. 351 (6326): 467–9.
  18. 18. Кори Д.Г., Гарроуэй А.Н. Измерение вероятностей поступательного смещения с помощью ЯМР: индикатор компартментации. Magn Reson Med. 1990. 14 (3): 435–44. Epub 1990/06/01. pmid: 2355827.
  19. 19. Фаррелл Дж. А., Смит С. А., Гордон-Липкин Е. М., Рейх Д. С., Калабрези, Пенсильвания, ван Зейл П.С. МРТ шейного отдела спинного мозга человека in vivo с высоким значением b в q-пространстве с диффузионно-взвешенной структурой: возможность и применение для лечения рассеянного склероза.Magn Reson Med. 2008. 59 (5): 1079–89. Epub 2008/04/23. pmid: 18429023; Идентификатор PubMed Central PMCID: PMCPMC2849312.
  20. 20. Ассаф Й., Бен-Башат Д., Чапман Дж., Пелед С., Битон И.Е., Кафри М. и др. Q-пространство с высоким значением b, проанализированное диффузионно-взвешенной МРТ: приложение к рассеянному склерозу. Magn Reson Med. 2002. 47 (1): 115–26. Epub 2002/01/05. pmid: 11754450.
  21. 21. Кацура М., Сузуки Ю., Хата Дж., Хори М., Сасаки Х., Акаи Х. и др. Негауссовская диффузионно-взвешенная визуализация для оценки суточных изменений микроструктуры межпозвонкового диска.J. Магнитно-резонансная томография. 2014. 40 (5): 1208–14. Epub 2013/11/20. pmid: 24249331.
  22. 22. Дженсен Дж. Х., Хелперн Дж. А., Рамани А., Лу Х., Качински К. Визуализация диффузного эксцесса: количественная оценка негауссовой диффузии воды с помощью магнитно-резонансной томографии. Magn Reson Med. 2005. 53 (6): 1432–40. Epub 2005/05/21. pmid: 15906300.
  23. 23. Фудзиёси К., Хикишима К., Накахара Дж., Цудзи О, Хата Дж., Кономи Т. и др. Применение Q-Space Diffusion MRI для визуализации белого вещества.J Neurosci. 2016; 36 (9): 2796–808. Epub 2016/03/05. pmid: 26937016.
  24. 24. Assaf Y, Mayk A, Cohen Y. Визуализация смещения спинного мозга с использованием Q-пространственной диффузионно-взвешенной МРТ. Magn Reson Med. 2000. 44 (5): 713–22. Epub 2000/11/07. pmid: 11064406.
  25. 25. Бар-Шир А., Дункан И. Д., Коэн Ю. QSI и DTI иссеченного мозга крысы с дефицитом миелина. Нейроизображение. 2009. 48 (1): 109–16. Epub 2009/06/23. pmid: 19539038.
  26. 26. Таникава М., Накахара Дж., Хата Дж., Судзуки С., Фудзиёси К., Фудзивара Х. и др.Q-Space Myelin Map визуализация для продольного анализа демиелинизации и ремиелинизации у пациентов с рассеянным склерозом, получавших финголимод: предварительное исследование. J Neurol Sci. 2017; 373: 352–7. Epub 2017/01/16. pmid: 28088313.
  27. 27. Ямада И., Хикишима К., Миясака Н., Токаирин Ю., Ито Е., Кавано Т. и др. Карцинома пищевода: оценка с помощью Q-пространственной диффузионно-взвешенной МРТ ex vivo. Magn Reson Med. 2015; 73 (6): 2262–73. Epub 2014/06/21. pmid: 24947492.
  28. 28.Ямада И., Хикишима К., Миясака Н., Като К., Ито Э, Кодзима К. и др. Q-пространственная МРТ карциномы желудка ex vivo: корреляция с гистопатологическими данными. Magn Reson Med. 2016; 76 (2): 602–12. Epub 2015/09/04. pmid: 26332305.
  29. 29. Тейлор Эрик Н., Хоффман Мэтью П., Энинвене Джордж Э., Гилберт Ричард Дж. Паттерны пересекающихся волоконных массивов, выявленные во всей мышце с помощью обобщенной визуализации Q-пространства. Biophys J. 2015; 108 (11): 2740–9. PMC4457503. pmid: 26039175
  30. 30.Кавамото Т. Использование новой клейкой пленки для изготовления многоцелевых свежезамороженных срезов твердых тканей, целых животных, насекомых и растений. Arch Histol Cytol. 2003. 66 (2): 123–43. Epub 2003/07/09. pmid: 12846553.
  31. 31. Bosshard SC, Baltes C, Wyss MT, Mueggler T, Weber B, Rudin M. Оценка реакции мозга на безвредную и опасную электрическую стимуляцию передней лапы у мышей с использованием BOLD fMRI. Боль. 2010. 151 (3): 655–63. Epub 2010/09/21. pmid: 20851520.
  32. 32.Балтес С., Радзвилл Н., Босхард С., Марек Д., Рудин М. Микро-МРТ головного мозга мыши с использованием нового криогенного квадратурного радиочастотного зонда 400 МГц. ЯМР Биомед. 2009. 22 (8): 834–42. Epub 2009/06/19. pmid: 19536757.
  33. 33. Коэн Y, Assaf Y. Q-пространство с высоким значением b проанализировало диффузионно-взвешенные MRS и MRI в нейрональных тканях — технический обзор. ЯМР Биомед. 2002. 15 (7–8): 516–42. Epub 2002/12/19. pmid: 12489099.
  34. 34. Stejskal EO, Tanner JE. Измерения спиновой диффузии: спиновые эхо в присутствии зависящего от времени градиента поля.Журнал химической физики. 1965; 42 (1): 288–92.
  35. 35. Shrout PE. Надежность и согласованность измерений в психиатрии. Stat Methods Med Res. 1998. 7 (3): 301–17. Epub 1998/11/06. pmid: 9803527.
  36. 36. Скьяффино С., Горза Л., Сарторе С., Саггин Л., Аусони С., Вианелло М. и др. Три изоформы тяжелой цепи миозина в волокнах скелетных мышц 2 типа. J Muscle Res Cell Motil. 1989. 10 (3): 197–205. pmid: 2547831
  37. 37. Грегоревич П., Мезнарич Н.А., Бланкиншип М.Дж., Кроуфорд Р.В., Чемберлен Дж.С.Меченные флуорофором миозин-специфические антитела упрощают фенотипирование мышечных волокон. Мышечный нерв. 2008. 37 (1): 104–6. Epub 2007/08/11. pmid: 17691104; Идентификатор PubMed Central PMCID: PMCPMC2788960.
  38. 38. Delp MD, Duan C. Состав и размер волокон типа I, IIA, IID / X и IIB и активность цитрат-синтазы в мышцах крысы. Журнал прикладной физиологии (Bethesda, Мэриленд: 1985). 1996. 80 (1): 261–70. Epub 1996/01/01. pmid: 8847313.
  39. 39. Delp MD, Duan C. Состав и размер волокон типа I, IIA, IID / X и IIB и активность цитрат-синтазы в мышцах крысы.J Appl Physiol. 1996. 80 (1): 261–70. pmid: 8847313
  40. 40. Розенкранц А.Б., Зигмунд Э.Е., Джонсон Дж., Бабб Дж. С., Мусси Т.С., Меламед Дж. И др. Рак простаты: возможность и предварительный опыт модели диффузного эксцесса для обнаружения и оценки агрессивности рака периферической зоны. Радиология. 2012. 264 (1): 126–35. Epub 2012/05/03. pmid: 22550312.
  41. 41. Керн Х., Барбери Л., Лофлер С., Сбарделла С., Бургграф С., Фруманн Х. и др. Электростимуляция противодействует сокращению мышечной массы у пожилых людей.Front Aging Neurosci. 2014; 6: 189. Epub 2014/08/12. pmid: 25104935; Идентификатор PubMed Central PMCID: PMCPMC4109438.
  42. 42. Шредер Дж. М., Бол Дж., Бродда К. Изменения соотношения между толщиной миелина и диаметром аксона в развивающемся икроножном нерве человека. Acta Neuropathol. 1978. 43 (1–2): 169–78. Epub 1978/08/07. pmid: 676681.
  43. 43. Бар-Шир А., Аврам Л., Озарслан Е., Бассер П. Дж., Коэн Ю. Влияние времени диффузии и отношения длительности градиента импульса на дифракционную картину и структурную информацию, оцененную с помощью Q-пространственного диффузионного MR: эксперименты и моделирование.Дж. Магн Резон. 2008. 194 (2): 230–6. pmid: 18667345
  44. 44. Кованен В. Влияние старения и физических тренировок на скелетные мышцы крыс. Экспериментальное исследование свойств коллагена, ламинина и типов волокон в мышцах, выполняющих различные функции. Acta Physiol Scand Suppl. 1989; 577: 1–56. Epub 1989/01/01. pmid: 2922997.
  45. 45. Смерду В., Стрбенц М., Мезнарик-Петруса М., Фазаринч Г. Идентификация тяжелой цепи миозина I, IIa и IIx в скелетных мышцах собак с помощью электрофоретического и иммуноблоттингового исследования.Клетки Тканевые Органы. 2005. 180 (2): 106–16. Epub 2005/08/23. pmid: 16113539.
  46. 46. Падыкула Х.А., Готье Г.Ф. Морфологические и цитохимические характеристики типов волокон в нормальных скелетных мышцах млекопитающих. 1967.
  47. 47. Ховальд Х., Хоппелер Х., Клаассен Х., Матье О., Штрауб Р. Влияние тренировок на выносливость на ультраструктурный состав различных типов мышечных волокон у людей. Pflugers Arch. 1985. 403 (4): 369–76. Epub 1985/04/01. pmid: 4011389.
  48. 48. Брук MH, Kaiser KK. Типы мышечных волокон: сколько и каких? Arch Neurol. 1970. 23 (4): 369–79. Epub 1970/10/01. pmid: 4248905.
  49. 49. Ма Т., Фригери А., Цай СТ, Вербавац Дж. М., Веркман А.С. Локализация и функциональный анализ водных каналов CHIP28k в стабильно трансфицированных клетках яичников китайского хомячка. J Biol Chem. 1993. 268 (30): 22756–64. Epub 1993/10/25. pmid: 8226786.
  50. 50. Кикучи Н., Уэда Д., Мин С.К., Наказато К., Игава С. Недостаточная представленность генотипа ACTN3 XX в японских элитных борцах.Int J Sports Physiol Perform. 2013. 8 (1): 57–61. Epub 2012/08/08. pmid: 22868563.

волокон скелетных мышц: типы и функции — стенограмма видео и урока

Fast Fibers

Большинство мышечных волокон человека — это быстрые волокна, также называемые быстросокращающимися гликолитическими волокнами, которые, как следует из названия, быстро сокращаются и зависят от гликолиза как источника энергии. Глазные мышцы содержат быстрые волокна и поэтому способны очень быстро двигаться.Эти волокна предназначены для быстрых и сильных сокращений, которые не должны длиться очень долго. В целом быстрые волокна обладают высокой силой и низкой выносливостью. Представьте себе цыпленка, машущего крыльями. Чтобы летать, мышцы крыльев должны очень быстро сокращаться и расслабляться. Это быстрые волокна. Типичное быстро сокращающееся волокно достигает пика сокращения примерно за 0,01 секунды — это довольно быстро! Однако курица может махать крыльями лишь на короткое время, прежде чем быстро утомятся волокна.

Давайте еще раз рассмотрим эти быстрые волокна. Быстрые волокна упакованы миофибриллами, что придает им большую площадь поперечного сечения и делает их очень прочными. Как мы уже говорили, слабость этих волокон в том, что они быстро утомляются. Они быстро сокращаются, и на это расходуется много АТФ за короткий период времени. Кроме того, они содержат мало митохондрий для поддержки аэробного синтеза АТФ. Таким образом, эти быстрые волокна в первую очередь зависят от анаэробного синтеза АТФ и иногда называются анаэробными или даже гликолитическими волокнами.Чтобы восполнить недостаток митохондрий, быстрые волокна имеют большой запас гликогена, который обеспечивает волокна глюкозой для анаэробного метаболизма.

Медленные волокна

Медленные волокна, также известные из названия, как медленно сокращающиеся окислительные мышцы, сокращаются медленно, и они зависят от аэробного метаболизма для получения энергии. Этим волокнам требуется в три раза больше времени, чем быстрым волокнам, чтобы достичь пикового сокращения, отсюда и термин «медленное сокращение». Медленные волокна предназначены для поддержания продолжительного сокращения, которое нам необходимо для того, чтобы стоять или сидеть.Постуральные мышцы человека, наряду с куриной ножкой, содержат множество медленных волокон. Эти медленные волокна имеют относительно низкую силу или силу сжатия и высокую выносливость.

Медленные волокна содержат много митохондрий. Они окружены большой капиллярной сетью, которая обеспечивает кислород, необходимый для поддержания аэробного метаболизма, и поэтому называются аэробными или окислительными волокнами. Медленные волокна также содержат миоглобин , кислородный пигмент, похожий на гемоглобин в крови.Благодаря большему кровоснабжению, большему количеству митохондрий и большему количеству миоглобина медленные волокна могут производить больше АТФ во время длительного сокращения. Более того, поскольку они сокращаются медленнее, им не требуется столько сокращений, чтобы поддерживать длительное сокращение; следовательно, им не нужно столько АТФ. Наконец, медленные волокна более эффективны с точки зрения использования энергии, поскольку они могут метаболизировать жиры в дополнение к сахару для производства АТФ.

Медленные волокна окружены капиллярами, снабжающими кислородом.

Хорошо, давайте рассмотрим третий тип волокна. Промежуточные волокна, также известные как быстро сокращающиеся окислительные мышцы, являются «промежуточным звеном» между быстрыми и медленными волокнами практически во всех отношениях. Их размер, сила сокращения, сопротивление усталости, кровоснабжение и концентрация митохондрий — все это где-то посередине между быстрыми и медленными волокнами. Короче говоря, промежуточные волокна обладают средней силой и средней выносливостью. Они сокращаются со скоростью, близкой к скорости быстрых волокон, но не совсем равной ей.Поскольку у них больше кровоснабжения, чем у быстрых волокон, они могут поддерживать аэробный метаболизм и, таким образом, более устойчивы к утомлению. Вот интересное наблюдение: если мышца многократно используется для тренировок на выносливость, таких как бег на длинные дистанции, быстрые волокна фактически изменятся и будут напоминать промежуточные волокна, поскольку они увеличивают кровоснабжение. Это дает мышцам большую сопротивляемость усталости, а человеку — большую способность переносить упражнения в течение длительного периода времени.

Резюме урока

Таким образом, мышечных волокон существуют трех основных типов:

  1. Быстрые волокна также называются быстросокращающимися гликолитическими, поскольку они быстро сокращаются и зависят от гликолиза для ATP .Эти волокна имеют высокое сжатие силы , но низкую выносливость . У них большой запас гликогена, чтобы поддерживать постоянную потребность в глюкозе в гликолизе.
  2. Медленные волокна также называют медленно сокращающимися окислительными, поскольку они сокращаются медленно и зависят от аэробного синтеза АТФ. Эти волокна обладают низкой силой сжатия, но высокой выносливостью. У них большая сосудистая сеть с большим количеством митохондрий и большим количеством миоглобина для поддержки аэробного метаболизма .
  3. Промежуточные волокна также называют быстросокращающимися окислительными, поскольку они быстро сокращаются, как быстрые волокна, но используют аэробный метаболизм для АТФ, как медленные волокна. Эти волокна имеют промежуточную силу сокращения и промежуточную выносливость, то есть между быстрыми и медленными волокнами.

Большинство мышц человека содержат смесь волокон разных типов. Тренировка на выносливость может сделать быстрые волокна более похожими на промежуточные, что сделает их более устойчивыми к утомлению.

Результат обучения

После этого урока вы сможете:

  • Различать быстрые, медленные и промежуточные волокна с точки зрения силы сокращения и способности генерировать АТФ
  • Объясните, как структура каждого типа волокна влияет на его функцию
  • Опишите, как тренировки на выносливость влияют на типы мышечных волокон

быстро сокращающихся мышц против медленно сокращающихся мышц

В любой группе велосипедистов вы обнаружите большие различия в сильных сторонах.Будет парень, который на каждом подъеме карабкается по газетам, но сносит все двери, когда приближается городской спринт. Вы увидите женщину, которая срывается со спины, когда темп ускоряется, но бросает всех, как вчерашние новости, после четырех часов в дороге. Один человек будет танцевать в ситуации, когда другой бросает якорь. Это потому, что когда дело доходит до биологии езды на велосипеде, мы все немного разные, и все начинается с наших мышечных волокон.

Вы, наверное, слышали старую пословицу о том, что есть два типа мышц: те, которые заставляют вас двигаться долго и медленно, и те, которые могут заставить вас двигаться быстро, но только на короткое время.Это правда… до определенной степени. Как и вся физиология человека, это немного сложнее, чем кажется на первый взгляд. Физиолог по упражнениям и сертифицированный тренер USAC Шон Берк рассказал нам, что происходит под лайкрой, когда вы включаете педали.

Вам не нужны майки, чтобы угадать, кто скалолаз, а кто спринтер. Уоррен Баргил и Майкл Мэтьюз на подиуме Тур де Франс 2017.

Автор AFP

Жиросжигатели работают на большие расстояния, Fast Twitch Fibers FTW!

Медленно сокращающиеся мышечные волокна (также называемые типом 1) очень сосудистые, что означает, что они имеют больший кровоток, что позволяет быстрее доставлять питательные вещества и удалять продукты жизнедеятельности.Из-за большего кровотока эти волокна иногда также называют красными волокнами. У них также гораздо больше митохондрий, которые являются двигателем клетки. Медленно сокращающиеся волокна отлично подходят для использования накопленного жира (которого у вас много) в качестве топлива для создания энергии. Это означает, что они могут быть очень устойчивыми к утомлению, поэтому именно их вы используете, когда занимаетесь в течение продолжительных периодов времени.

Быстро сокращающиеся (или тип 2) мышечные волокна немного сложнее. Их называют «белыми волокнами», поскольку в них гораздо меньше кровотока, чем при медленных сокращениях.В этих волокнах, как правило, очень мало митохондрий, и они не так хорошо используют жиры или другое топливо, доставляемое к ним через кровоток. Благодаря этому быстро сокращающиеся мышцы легче утомляются, но они могут создавать более быстрое и мощное сокращение, когда они вам действительно нужны, например, во время спринта.

СВЯЗАННЫЙ: Как нарастить возрастные велосипедные мышцы в тренажерном зале

Универсалы Микель Ланда (справа) и Винченцо Нибали завершают спринт 16-го этапа Джиро д’Италия

2017 года LUK BENIES

Они шагают вперед по мере необходимости, но тренировки создают больше переключателей

Наши мышцы работают над «упорядоченным набором волокон».Это означает, что вы всегда сначала задействуете медленно сокращающиеся волокна, но когда вам нужно создать больше силы (скажем, в спринте или на крутом спуске), вы также задействуете и быстро сокращающиеся волокна, что-то вроде турбо ускорения. в Mario Kart. Даже когда вы задействуете эти быстро сокращающиеся волокна, вы все равно используете медленные; вы просто увеличиваете свой результат, набирая больше доступных мышц на короткий период.

Кажется достаточно простым, но есть одна особенность: быстро сокращающиеся волокна можно разделить на Fast Twitch A и Fast Twitch B.«Волокна Fast Twitch A немного больше похожи на волокна с медленным сокращением, поскольку они более сосудистые и содержат больше митохондрий, чем волокна Fast Twitch B», — говорит Берк. Это делает их более полезными для упражнений на выносливость. Кроме того, кажется, что при достаточной выносливости вы действительно можете тренировать некоторые из более быстрых быстро сокращающихся волокон (Fast Twitch B), чтобы они были больше похожи на более медленные, быстро сокращающиеся волокна (Fast Twitch A), увеличивая сопротивление усталости и улучшая показатели выносливости. .

Это не значит, что мы можем ожидать превращения чистого спринтера в машину на выносливость при правильной тренировке.Берк отмечает, что исследования этих преобразований могут быть непростыми. «Не так много исследований биопсии у тренированных спортсменов, и изменения, которые могут произойти, довольно незначительны», — говорит он. Но при достаточном обучении вы испытаете адаптацию. «Если вы катаетесь четыре часа с выходной мощностью на выносливость, вы начинаете с использования лишь небольшого процента мышечных волокон. По мере того, как утомляемость увеличивается, кажется логичным, что глубже во время езды и в состоянии разреженного гликогена (то есть почти сбивает с толку) вам потребуется задействовать больше волокон, и это может привести к преобразованию этих быстро сокращающихся волокон », — объясняет Берк.

Зарядите свои велосипедные мышцы с помощью этой плиометрической тренировки:

Все сводится к природе плюс воспитание

Итак, вот и все, гонщик, курящий вас для знака города, набирает целую кучу быстрых сокращений B. волокна, в то время как то, которое тянет спереди через четыре часа, вероятно, в основном, медленное сокращение с добавлением некоторого быстрого сокращения А. Процент быстрых и медленных сокращений волокон, которые у вас есть, в значительной степени генетический, но тренировка определенно влияет на их силу, мощность и эффективность .«В конечном счете, мышцы, которые вы тренируете, — это мышцы, которые вы наращиваете», — говорит Берк, и единственный способ научиться лучше двигаться быстро или долго — это практиковаться в этом. Но если вы обнаружите, что в одном у вас получается лучше, чем в другом, продолжайте. Всегда весело использовать свои сильные стороны.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *