انواع فیبرهای عضلانی و خواص متابولیکی

عضلات اسکلتی از فیبرهایی تشکیل شده‌اند که در سرعت انقباض، میزان نیرو و توان تولیدی، و نحوه تولید ATP با یکدیگر تفاوت دارند. فیبرها در طیفی از انواع کندانقباض، مقاوم به خستگی و اکسیداتیو تا انواع تندانقباض، قدرتمند اما خسته‌پذیرتر و گلیکولیتیک طبقه‌بندی می‌شوند که عمدتاً بر اساس ایزوفرم زنجیره سنگین میوزین و پروفایل آنزیمی متابولیکی آن‌ها تعریف می‌گردند.

Definition

انواع فیبرهای عضلانی، دسته‌هایی از فیبرهای عضلات اسکلتی هستند که بر اساس ایزوفرم غالب زنجیره سنگین میوزین و سرعت انقباض مرتبط، مقاومت در برابر خستگی، و اتکای آن‌ها به متابولیسم اکسیداتیو در مقابل گلیکولیتیک متمایز می‌شوند.

Scope

این موضوع شامل طبقه‌بندی فیبرهای عضلات اسکلتی (طرح نوع I / نوع II و ایزوفرم‌های زنجیره سنگین میوزین)، خواص انقباضی و متابولیکی آن‌ها، و ظرفیت آن‌ها برای تغییر نوع با استفاده است. این یک مرجع و توضیح آموزشی در مورد تنوع فیبرها است، نه راهنمایی برای تمرین یا مدیریت بالینی.

Core questions

• فیبرهای عضلات اسکلتی چگونه و بر چه اساسی طبقه‌بندی می‌شوند؟
• چه خواص انقباضی و متابولیکی فیبرهای کند را از فیبرهای تند متمایز می‌کند؟
• ایزوفرم‌های زنجیره سنگین میوزین چه ارتباطی با عملکرد فیبر دارند؟
• آیا فیبرها می‌توانند نوع خود را تغییر دهند و چه چیزی باعث چنین تغییراتی می‌شود؟

Key concepts

• فیبرهای نوع I (کند اکسیداتیو)
• فیبرهای نوع IIa (تند اکسیداتیو-گلیکولیتیک)
• فیبرهای نوع IIx / IIb (تند گلیکولیتیک)
• ایزوفرم‌های زنجیره سنگین میوزین
• متابولیسم اکسیداتیو در مقابل گلیکولیتیک
• مقاومت در برابر خستگی
• طبقه‌بندی هیستوشیمیایی (ATPase) و ایمونوهیستوشیمیایی
• تغییرات و پلاستیسیته نوع فیبر

Mechanisms

نوع فیبر عمدتاً توسط ایزوفرم زنجیره سنگین میوزین که یک فیبر بیان می‌کند تعیین می‌شود، که سرعت چرخه پل متقاطع و در نتیجه سرعت انقباض را تنظیم می‌کند. فیبرهای کند نوع I ایزوفرم کند را بیان می‌کنند، غنی از میتوکندری، میوگلوبین و آنزیم‌های اکسیداتیو هستند، در برابر خستگی مقاومند و توان نسبتاً کمی تولید می‌کنند؛ فیبرهای تند نوع II ایزوفرم‌های تند را بیان می‌کنند، بیشتر به گلیکولیز متکی هستند، سریع منقبض و شل می‌شوند و توان بالاتری تولید می‌کنند اما زودتر خسته می‌شوند. در گروه تند، فیبرهای نوع IIa ظرفیت اکسیداتیو قابل توجهی را حفظ می‌کنند در حالی که فیبرهای نوع IIx (و IIb در برخی گونه‌ها) بیشتر گلیکولیتیک هستند. روش‌های هیستوشیمیایی کلاسیک فیبرها را بر اساس رنگ‌آمیزی ATPase میوفیبریل طبقه‌بندی می‌کردند، در حالی که کارهای مدرن آن‌ها را بر اساس ایزوفرم میوزین تفکیک می‌کنند. فیبرها پلاستیک هستند: الگوهای تغییر یافته استفاده، بارگذاری و فعالیت عصبی می‌توانند بیان ایزوفرم آن‌ها را در امتداد پیوستار کند به تند تغییر دهند.

Clinical relevance

ترکیب نوع فیبر به توضیح تفاوت‌ها در استقامت عضلانی، سرعت و حساسیت به خستگی کمک می‌کند و زمینه‌ای برای تفسیر یافته‌های بیوپسی عضلانی و مطالعات فیزیولوژی ورزشی فراهم می‌آورد. این موضوع در اینجا به عنوان فیزیولوژی مرجع توصیف شده و مبنایی برای تشخیص فردی، تجویز تمرین یا درمان نیست.

Evidence & guidelines

دانش در اینجا از مطالعات هیستوشیمیایی و مولکولی فیبرهای عضلانی و از بررسی‌های معتبر، به ویژه سنتز جامع شیافینو و رجیانی (2011) در Physiological Reviews، نشأت می‌گیرد. این یک علم پایه توصیفی است تا شواهد بالینی مبتنی بر دستورالعمل؛ برخی منابع بنیادی قدیمی‌تر در جایی که DOI تأیید شده در دسترس نبوده، به عنوان مرجع ذکر شده‌اند.

History

طبقه‌بندی‌های اولیه عضلات قرمز و سفید را بر اساس رنگ و سرعت انقباض متمایز می‌کردند. در سال 1970، بروک و کایزر طبقه‌بندی فیبر را با استفاده از هیستوشیمی ATPase میوفیبریل سیستماتیک کردند و دسته‌های نوع I و نوع II را که هنوز مورد استفاده هستند، تعریف کردند. کارهای مولکولی بعدی توسط پته، استارون، شیافینو، رجیانی، بوتینلی و دیگران ایزوفرم‌های زنجیره سنگین میوزین را که زیربنای این انواع هستند شناسایی کردند و نشان دادند که فیبرها می‌توانند در پاسخ به استفاده بین آن‌ها تغییر کنند، که پیوستار مدرن از فیبرهای کند اکسیداتیو تا تند گلیکولیتیک را ایجاد می‌کند.

Debates

انواع فیبر چقدر مجزا هستند؟

اگرچه فیبرها به طور معمول به دسته‌های نوع I، IIa و IIx/IIb تقسیم می‌شوند، بسیاری از فیبرها چندین ایزوفرم میوزین (فیبرهای هیبریدی) را همزمان بیان می‌کنند، بنابراین انواع بهتر است به عنوان یک پیوستار دیده شوند تا بخش‌های ثابت.

Key figures

• Stefano Schiaffino
• Carlo Reggiani
• Dirk Pette
• Robert Staron
• Michael Brooke

Seminal works

• brooke-kaiser-1970
• schiaffino-reggiani-2011

Frequently asked questions

تفاوت بین فیبرهای کندانقباض و تندانقباض چیست؟

فیبرهای کندانقباض (نوع I) به آرامی منقبض می‌شوند، به متابولیسم اکسیداتیو متکی هستند و در برابر خستگی مقاومند؛ فیبرهای تندانقباض (نوع II) به سرعت منقبض می‌شوند، توان بیشتری تولید می‌کنند، بیشتر به گلیکولیز متکی هستند و زودتر خسته می‌شوند.

آیا فیبرهای عضلانی می‌توانند نوع خود را تغییر دهند؟

فیبرها پلاستیک هستند و می‌توانند بیان ایزوفرم میوزین خود را در امتداد پیوستار کند به تند با تغییرات در استفاده و فعالیت عصبی تغییر دهند، اگرچه میزان تغییر بین دسته‌های اصلی محدود و مورد بحث است.