Состав мышечных волокон как генетический маркер

Состав (композиция) мышечных волокон определяется, в основном, генетическими факторами.

В составе скелетных мышц у взрослых людей различают три типа мышечных волокон:

• Медленные неутомляемые (окислительные I типа);
• Быстрые неутомляемые (окислительные или промежуточные П-а типа);
• Быстрые утомляемые (гликолитические II-6 типа).

Медленные волокна I типа, или медленные окислитель­ные (англ. — Oxydative SO-Slow), — это выносливые (неутомляе­мые) и легковозбудимые волокна, с богатым кровоснабжением, большим количеством митохондрий (энергетических центров), запасов миоглобина и с использованием окислительных процес­сов энергообразования (аэробные).

Их в среднем у человека 50,4%. Они легко включаются в работу при малейших напряже­ниях мышц, очень выносливы, но не обладают достаточной си­лой. Чаще всего они используются при поддержании ненагрузоч­ной статической работы, например, при сохранении позы.

Быстрые утомляемые волокна II-6 типа, или быстрые гликолитические (FG — Fast Glicolitic), используют анаэробные процессы энергообразования (гликолиз). Они менее возбудимы, включаются при больших нагрузках и обеспечивают быстрые и мощные сокращения мышц. Зато эти волокна быстро утомляют­ся. Их примерно 31,1%.

Быстрые неутомляемые окислительные волокна — это волок­на промежуточного типа (II-а), их 18,5%.

В среднем для разных мышц характерно различное соот­ношение медленных (I типа) и быстрых (II-а и II-6) мышечных волокон. Так, в трехглавой мышце плеча преобладают быстрые волокна (67%) над медленными (33%), что обеспечивает скоростно-силовые возможности этой мышцы, а для более медлен­ной и выносливой камбаловидной мышцы характерно наличие 84% медленных и всего 16% быстрых волокон .

К моменту рождения человека его мышцы содержат лишь медленные волокна, но под влиянием нервной регуляции устанавливается в ходе онтогенеза генетически заданное инди­видуальное соотношение мышечных волокон разного типа. По мере перехода от зрелого возраста к пожилому число быстрых волокон у человека заметно снижается, и соответственно уменьшается мышечная сила. Например, наибольшее количество бы­стрых волокон в наружной головке четырех главой мышцы бедра мужчины (около 59-63%) отмечается в возрасте 20-40 лет, а и возрасте 60-65 лет их число почти на 1/3 меньше (45%).

Однако состав мышечных волокон в одной и той же мышце имеет огромные индивидуальные различия, завися­щие от врожденных особенностей человека. Например, встречаемость медленных волокон в четырехглавой мышце бедра может быть примерно описана кривой нормального распределения, в которой среднее количество этих волокон составляет 50-60%. При этом имеются субпопуляции со зна­чительным преобладанием I или II типа волокон.

По данным биопсии было выявлено большое разнооб­разие в пропорциях медленных и быстрых волокон у разных людей (Thorstensson A., Karlsson I., 1976): количество бы­стрых волокон варьирует в следующих пределах — для ла­теральной головки четырехглавой мышцы бедра — 24-85%, для камбаловидной мышцы — 44-95%, для икророножной мышцы — 16-85% и т.п. Кроме того, отмечены некоторые по­ловые различия: в латеральной головке четырехглавой мыш­цы бедра количество медленных волокон у мужчин колеблет­ся от 20 до 80%, а у женщин — от 30 до 75% (Ball М.Е. etal., 1983).

В процессе спортивной тренировки характерный для каждого организма состав мышечных волокон не изме­няется. Возможно только нарастание толщины (гипертро­фия) отдельных волокон, а также изменение свойств проме­жуточных волокон.

В связи с характерной для индивидуума стабильностью состава (композиции) мышечных волокон и корреляцией этого показателя со многими генетическими признаками он может слу­жить надежным маркером для решения многих проблем спор­тивной генетики. Например, найдена связь между количеством медленных волокон в четырехглавой мышце бедра и величиной МПК, которая сохраняет прямо пропорциональный характер в пределах до значений 60-65% медленных волокон.

Для прогнозирования пригодности людей к занятиям физическими упражнениями различной мощности и продол­жительности рекомендуют ориентироваться на следующие по­казатели состава мышечных волокон, изученные в результате анализа биоптатов более 1500 спортсменов (Язвиков В.В., 11етрухин В.Г., 1990):

• в видах спорта с однократным выполнением рабо­ты максимальной мощности, продолжающейся до 10-30 сек — менее 20% медленных волокон I типа (таких людей в популяции примерно 8%);
• для физической работы субмаксимальной мощно­сти (длительностью от 30-40 сек до 3-5 мин) — 20- 40% медленных волокон (таких лиц 23%);
• для работы на выносливость (от 30-40 мин до нескольких часов) — более 60% медленных воло­кон (таких лиц 27%);
• для работы переменной мощности (в ситуаци­онных видах спорта — спортивных играх, едино­борствах) — около 50% (40-60%) медленных воло­кон (таких лиц 42%).

В особую группу (около 10%) выделяют людей, способных выполнять любую работу и имеющих в составе скелетных мышц 50% и более промежуточных волокон II-а типа и около 20% волокон I типа.

При несоответствии состава мышечных волокон ха­рактеру выполняемой работы рост спортивного мастерства прекращается, и такие спортсмены отсеиваются в процессе многоэтапного отбора.

В качестве генетических маркеров возможно использование различных показателей функциональной асим­метрии человека.