在人的肌肉中,存在着两类肌纤维,即慢肌纤维和快肌纤维。挪威运动指的是高强度间歇性运动,是增肌塑形和减脂燃脂的有效方法。相对于慢肌纤维,快肌纤维的瞬间爆发力较强,适应于高强度的运动。在挪种运动中,快肌纤维的数量会比慢肌纤维更多,这也说明了挪种运动对于肌肉的贡献更大。因此,挪种运动对于增强快肌纤维的数量和运动能力具有较好的效果,也是提高肌肉运动能力的有效途径。
1、直径较粗,肌浆少,肌红蛋白含量少,呈苍白色。
2、肌浆中线粒体数量和容积小,但肌质网发达,对钙离子的摄取速度快,从而反应速度快。
3、快肌纤维接受脊髓前角大运动神经元的支配,神经传导快。
4、收缩力量大。
肌纤维作为骨骼肌的基本组成单位,其类型组成的差异与产肉动物的产肉量及其肉品的质量密切相关,故肌纤维成为近年来国内外的研究热点。
甘肃农业大学动物科学技术学院、甘肃省农业科学院的梁婷玉、吴建平、刘 婷、柏妍、张瑞对肌纤维ATP酶染色法、免疫组化染色法等肌纤维类型的分类方法进行综述,进一步对肌纤维特性进行简要概述,最后回顾了肌纤维类型转化的外界因素及分子调控通路研究进展。以期为今后的肌纤维类型及转化机理研究提供参考。
肌纤维类型的分类
基于肌纤维形态和功能特性的分类
骨骼肌肌纤维高度分化,根据生理功能、组织化学和形态结构可将其分为不同的类型。早在1873年,Ranvier根据肉色提出将骨骼肌划分为红肌和白肌2 种类型。
肌纤维类型的分类,肌纤维类型转化及调控因素
根据电刺激后肌纤维的收缩特性,将肌纤维分为慢速收缩型(Ⅰ型)和快速收缩型(Ⅱ型),该分类方法将肌纤维类型与机能相关联。随着科学技术的发展,大量研究人员根据肌纤维代谢类型及酶活性等生理特异性对肌纤维类型进行进一步区分。根据代谢酶系活性的相对大小,将Ⅱ型肌纤维分为Ⅱa型(快速氧化型)、Ⅱb型(快速酵解型)和Ⅱx型(中间型)。根据骨骼肌的代谢类型可将肌纤维分为慢收缩氧化型(slow oxidative,SO)、快收缩氧化型(fast oxidative,FO)、快收缩氧化酵解型(fast oxido-glycolytic,FOG)及快收缩酵解型(fast glycolytic,FG)。
基于肌球蛋白ATP酶染色法的分类
ATP酶碱法染色可区分Ⅰ、Ⅱ 2 种肌纤维类型:Ⅰ型肌纤维较细,染色浅,呈淡蓝色;Ⅱ型肌纤维较粗,染色深,呈深蓝色。ATP酶酸法染色可进一步将Ⅱ型肌纤维区分为Ⅱa和Ⅱb型,该方法是目前被广泛接受的分类法之一,可较好地分辨肌肉中不同的肌纤维类型。
在ATP酶染色的基础上,结合异染性染料甲苯胺蓝可同时鉴别4 种不同肌纤维型,即为异染ATP酶染色法。除ATP酶外,也可以利用其他肌纤维酶进行肌纤维分类。
基于MyHC的分类
作为骨骼肌主要的收缩蛋白,肌球蛋白分子由2 对起调节作用的肌球蛋白轻链(myosin light chain,MLC)和2 个具有三磷酸腺苷酶(ATPase)活性的MyHC组成,肌肉的收缩特性由MyHC亚型决定。MyHC有4 种不同亚型(即MyHCⅠ、MyHCⅡa、MyHCⅡb和MyHCⅡx),据此可将肌纤维分为4 种类型,即Ⅰ型(慢速氧化型肌纤维)、Ⅱa型(快速氧化型肌纤维)、Ⅱb型(快速酵解型肌纤维)和Ⅱx型(中间型肌纤维)。近年来,许多研究人员试图从MyHC基因表达水平不断深入研究骨骼肌纤维的组成及特性,如采用电泳法和免疫组化染色法,并取得了显着成效。
肌纤维类型转化及调控因素
一般认为肌纤维总数在动物出生后基本保持不变,但肌纤维类型在生长过程中持续相互转化,且其转化是环境等外界因素和机体内部因子协同调控的结果。动物出生时几乎没有酵解型肌纤维,主要以氧化型肌纤维为主。一些肌纤维在生长过程中具有由氧化型向酵解型转化的能力,一些后天因素会导致肌纤维类型整体由氧化型向酵解型转化,且早期生长阶段是肌纤维类型转变的重要阶段。肌纤维在年龄、营养、环境等多种因素影响下发生表型转化,以适应外界环境的要求,将这些外界因素区分为营养因素和非营养因素。
此外,肌纤维类型间的相互转化受复杂的生物学通路调节。由于骨骼肌的高度可塑性,机体在自然生长发育或受到某些生理变化、病理刺激和应激时,细胞内相关的信号通路就会发生改变,调节肌纤维特异性基因的表达,进而诱发肌纤维类型的转化。这些特异性的变化涉及肌节中MyHC和轻链结构表达的修饰以及神经肌肉去极化等。肌纤维类型转化过程的信号通路主要包括Ca2+信号通路、AMPK信号通路和PGC-1α信号通路等。
肌纤维转化调控因子形式多样,且不同信号通路对肌纤维类型转化的作用机理不同。但由于调控网络的复杂性,各信号通路之间不能被完全划分,而是调控因子之间相互影响、相互依存。如AMPK信号通路的激活可能与Ca2+信号通路相关;PGC-1α基因的表达受AMPK信号通路的激活或抑制的影响。因此,对肌纤维类型的转换机理有待进一步深入研究。
随着科技的不断进步,肌纤维类型的分类方法也在不断改进与完善,为进一步深入研究各类肌纤维特性及其对肉品质的影响提供理论依据。由于肌纤维的可塑性,近年来多数研究人员通过营养调控的方式来改变骨骼肌肌纤维类型组成,进而改善畜禽肉品质。另外,从骨骼肌miRNA和卫星细胞等分子水平进一步深入研究肌纤维转化机制及影响因子是后续肌纤维研究的主要方向。本文对国内外近年来肌纤维的相关研究进行综述,简要介绍了不同肌纤维类型特性及其转化影响因素,以期为肌纤维类型特性及转化机理的研究提供参考,为精准、高效的畜牧养殖和畜禽肉质改善提供理论基础。
快肌纤维和慢肌纤维--无氧运动和有氧运动
快肌纤维和慢肌纤维的区别
1)形态特征。快肌纤维直径较粗,肌浆少,肌红蛋白含量少,呈苍白色,反应速度快。慢肌纤维直径较细,肌浆丰富,肌红蛋白含量高,呈红色,反应速度慢。
2)代谢特征。快肌纤维无氧代谢能力较高,表现为肌纤维中参与无氧氧化过程酶的活性较慢肌纤维高。慢肌纤维有氧氧化能力较高,表现为氧化酶活性较高,毛细血管丰富,肌红蛋白含量高。
3)生理特征。快肌纤维收缩的潜伏期短,收缩速度快,收缩时产生的张力大,但收缩不能持久、易疲劳。慢肌纤维收缩的潜伏期长,收缩速度慢,张力小,能持久、抗疲劳能力强。
人类同一块肌肉中既有快肌纤维,又有慢肌纤维。但每块肌肉中快肌与慢肌的分布比例是不同的。不同肌纤维在同一肌肉中所占的数量百分比称为肌纤维类型的百分组成。两类肌纤维百分组成可能是天生的不变的,但通过锻炼,两类肌纤维的面积比会发生变化。快肌百分组成与速度、爆发力有关;而慢肌百分组成与一般耐力和力量耐力有关。如从事短跑、跳跃的运动员快肌百分组成占优势;从事马拉松、长跑的运动员慢肌百分组成占优势,中长跑运动员两者组成差不多 一般来说,人体骨胳肌用力时,如果用力的方式较为轻微,则仅有慢缩红肌的运动单位参与收缩、产生力量;随着骨胳肌用力强度的增加,快缩红肌与快缩白肌的运动单位才分别参与收缩用力。因此,人体肌肉在用力较轻的状态下,由于慢缩红肌的肌肉特征,促成骨胳肌的活动时间提高;当运动的强度增加后,则因为快缩白肌易疲劳的特征,使得骨胳肌不得不因为疲劳而缩短运动时间。
有氧运动和无氧运动 有氧运动和无氧运动,是按照运动时肌肉收缩的能量来自有氧代谢还是无氧代谢而划分的。
有氧锻炼也叫有氧代谢运动,是指人体在氧气充分供应的情况下进行的体育锻炼。也就是说,在运动过程中,人体吸入的氧气与需求相等,达到生理上的平衡状态。因此,它的特点是强度低,有节奏,持续时间较长。要求每次锻炼的时间不少于1小时,每周坚持3到5次。这种锻炼,氧气能充分酵解体内的糖分,还可消耗体内脂肪,增强和改善心肺功能,预防骨质疏松,调节心理和精神状态,是健身的主要运动方式。常见的有氧运动项目有:步行、慢跑、滑冰、游泳、骑
自行车、打太极拳、跳健身舞、做韵律操等等。要想通过运动来达到减肥的目的,应选择有氧运动。
无氧运动,是指肌肉在“缺氧”的状态下高速剧烈运动。比方说赛跑、举重、投掷、跳高、跳远、拔河、肌力训练等。由于速度过快和爆发力过猛,人体内的糖分来不及经过氧气分解,而不得不依靠“无氧供能”。这种运动会在体内产生过多的乳酸,导致肌肉疲劳不能持久,运动后感到肌肉酸痛,呼吸急促。无氧运动的锻炼应该采取“大重量、低次数”的原则,每次锻炼的时间不超过1小时,每组锻炼的时间不超过10分钟,每组之间要充分休息。每天坚持练习。
肌肉纤维分为慢缩肌和快缩肌二种。快缩肌会产生较大的力量。拥有较多比例快缩肌纤维的人,有比较大的肌力。研究指出举重选手的快缩肌纤维数目比非举重选手多出二倍。至于肌纤维之大小,受到训练及遗传的影响,也是影响肌力大小的重要因素。 骨骼肌会因接受不同的生理刺激而改变其肌纤维的组成,例如:运动。研究发现,速度性项目运动员主要运动肌肉内,快收缩肌纤维的比例较高;耐力性项目运动员主要运动肌肉内,则是慢收缩肌纤维的百分比较高。耐力训练可使原本氧化能力较低的快收缩肌纤维转化为氧化能力较高的慢收缩肌纤维肌肉细胞,主要是经由Ca2+信息传递路径(Ca2+ →Calcineurin→Calmodulin dependentkinase)而导致快收缩肌纤维转变成慢收缩肌纤维肌肉是由肌原纤维 (myofibers) 所组成,而肌原纤维依其收缩速度及代谢方式的不同可分为下列两种:第一型肌纤维 (慢收缩肌纤维,slow-twitch fiber)和第二型肌纤维 (快收缩肌纤维,fast-twitch fiber)。慢收缩肌纤维就是收缩速度比较慢的肌原纤维,在其中含有大量的粒线体,所须的能量来源为利用氧化代谢反应所产生,因此较耐疲劳。而慢收缩肌纤维因所含的肌蛋白 (myoglobin)比较多所以颜色偏红。快收缩肌纤维则是收缩速度比较快,所含的粒线体较少,收缩时所须的能量来源为糖解反应(glycolysis)所产生,而因此种肌纤维收缩时会产生乳酸堆积,所以易感到疲劳,所含的肌蛋白较少所以颜色偏白在胚胎发育过程中,最早形成的肌肉是属于慢收缩肌纤维,较晚形成的则属于快收缩肌纤维。
快缩肌纤维(白肌纤)维属于运动性运动神经单位。负责随意运动,又称作快速运动单位,如进行快速爆发力锻炼,得到锻炼的主要是白肌纤维,白肌纤维横断面较粗,因此肌群容易发达粗壮。白肌纤维含较多的肌原纤维,而肌红蛋白和细胞色素较少,运动时收缩的速度快而有力,爆发力强,但持久力较差。
办法:有计划的有氧力量运动+蛋白粉。
科学滴说:
1、经常进行系统的有氧豫东,练习者在运动过程中的肌肉反复收缩牵引,促使肌腱和韧带中的细胞分裂增殖;肌膜增厚肌肉变得坚实而有弹性。习惯性的、长时间的肌肉收缩可使肌纤维增粗,其增长量理想的能超过正常肌肉占人体体重比例的5%~10%。肌纤维的增粗和纵裂增殖使肌肉的体积增大、重量增加,其表现为人体肌肉形态得到了改变。
2、体育运动能使肌肉纤维增粗的主要原因是:运动增加了体内参加循环的血液量—>为增加肌肉中的供氧量,肌肉中的毛细血管开放的数量增多,管径也增大,还产生新的毛细血管,增加肌肉中的血流量->提高了肌肉新陈代谢的水平->促使人的肌原纤维增粗。伴随着肌原纤维的增粗,肌纤维也增粗,整块肌肉的体积就增大。运动还能增加肌原纤维中产生三磷酸腺苷的线粒体,提高肌原纤维中三磷酸腺苷的含量,从而增加肌肉收缩的能力。因此,经常参加体育锻炼的人,肌肉既发达又有力
可以根据新陈代谢和收缩属性将肌纤维分成快速收缩型(‖型)和慢速收缩型(I型)。由于大量的新陈代谢因素,快肌纤维可以生成快速且充满力量的肌肉动作。这些因素包括诸如非常发达的肌质网以及高水平的肌球蛋白ATP酶快速释放能量的酶。快肌纤维的收缩速度和力量爆发比慢肌纤维要快3~5倍。快肌纤维主要使用血糖和肌糖原作为能源,因此主要在诸如举重、棒球和网球等厌氧类型活动中使用快肌纤维。
快肌纤维可以进一步分成‖a型和‖x型纤维。‖a型纤维是一种中性的媒介纤维,可以在厌氧和有氧的情况下产生能量。它们可以作为快速糖分解(FOG)纤维。‖x纤维被称为快速糖分解或FG纤维,具备大量的厌氧单位。
慢肌或I型纤维一般参与长时间有氧运动的能量生成,因此被认为是抗疲劳肌纤维,而快肌纤维则很快出现疲劳。I型纤维没有发达的肌质网,因此处理钙离子较慢并且肌球蛋白ATP酶的活跃度不高,从而抑制了ATP水解作用(或水分离)的速度。但是,I型纤维包含大量线粒体(细胞的能量工厂)和线粒体酶,这些物质都可以提升有氧代谢的功能。I型纤维往往被称为慢氧化(SO)纤维,因为它们高度参与有氧代谢并且减缓收缩频率。因此,纤维会根据氧气输送量地增加而提升流血量(这是一种结构性和功能性适应)。下列表中列出了更多关于人体肌纤维类型的特点。
关于特定人群的纤维类型分布
人的手臂和腿部肌肉一般都是由相似纤维类型组成。(除了比目鱼肌例外,它是一块慢肌纤维主导的肌肉)一般情况下,大多数男性、女性和儿童都具备均等的I型和‖型纤维。因此,肌肉纤维分布不会出现性别差异,而只存在绝对的肌肉大小差别。
但是,不同的纤维类型在世界级运动员身上存在明显的差别。例如短跑运动员的腿部肌肉倾向于有更多的快肌纤维,耐力型运动员则具备显著的慢肌纤维,而中距离运动员经常是均匀分布的快肌和慢肌纤维。
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