Các Loại Sợi Cơ và Đặc Tính Chuyển Hóa

Cơ xương được cấu tạo từ các sợi khác nhau về tốc độ co, lực và công suất tạo ra, cũng như cách chúng tạo ra ATP. Các sợi được phân loại theo một phổ từ loại co rút chậm, chịu mỏi, oxy hóa đến loại co rút nhanh, mạnh mẽ nhưng dễ mỏi hơn, phụ thuộc vào quá trình đường phân, được xác định chủ yếu bởi dạng đồng phân chuỗi nặng myosin và hồ sơ enzyme chuyển hóa của chúng.

Definition

Các loại sợi cơ là các phân loại sợi cơ xương được phân biệt bởi dạng đồng phân chuỗi nặng myosin chủ yếu của chúng và tốc độ co rút, khả năng chống mỏi, và sự phụ thuộc vào quá trình chuyển hóa oxy hóa so với đường phân tương ứng.

Scope

Chủ đề này bao gồm việc phân loại các sợi cơ xương (sơ đồ Loại I / Loại II và các dạng đồng phân chuỗi nặng myosin), các đặc tính co rút và chuyển hóa của chúng, và khả năng chuyển đổi giữa các loại khi sử dụng. Đây là một tài liệu tham khảo và giáo dục về sự đa dạng của sợi cơ, không phải là hướng dẫn tập luyện hoặc quản lý lâm sàng.

Core questions

• Các sợi cơ xương được phân loại như thế nào và dựa trên cơ sở nào?
• Những đặc tính co rút và chuyển hóa nào phân biệt sợi chậm với sợi nhanh?
• Các dạng đồng phân chuỗi nặng myosin liên quan đến chức năng sợi cơ như thế nào?
• Các sợi cơ có thể thay đổi loại không, và điều gì thúc đẩy những chuyển đổi đó?

Key concepts

• Sợi Loại I (oxy hóa chậm)
• Sợi Loại IIa (oxy hóa-đường phân nhanh)
• Sợi Loại IIx / IIb (đường phân nhanh)
• Các dạng đồng phân chuỗi nặng myosin
• Chuyển hóa oxy hóa so với đường phân
• Khả năng chống mỏi
• Phân loại hóa mô (ATPase) và hóa miễn dịch
• Chuyển đổi và tính dẻo của loại sợi cơ

Mechanisms

Loại sợi cơ được xác định phần lớn bởi dạng đồng phân chuỗi nặng myosin mà một sợi biểu hiện, điều này thiết lập tốc độ của chu kỳ cầu nối và do đó là vận tốc co rút. Các sợi Loại I chậm biểu hiện dạng đồng phân chậm, giàu ty thể, myoglobin và enzyme oxy hóa, chống mỏi và tạo ra công suất tương đối thấp; các sợi Loại II nhanh biểu hiện các dạng đồng phân nhanh, phụ thuộc nhiều hơn vào quá trình đường phân, co và giãn nhanh, và tạo ra công suất cao hơn nhưng mỏi nhanh hơn. Trong nhóm nhanh, các sợi Loại IIa duy trì khả năng oxy hóa đáng kể trong khi các sợi Loại IIx (và IIb ở một số loài) phụ thuộc mạnh hơn vào quá trình đường phân. Các phương pháp hóa mô cổ điển phân loại sợi cơ bằng cách nhuộm ATPase myofibrillar, trong khi các nghiên cứu hiện đại phân giải chúng bằng dạng đồng phân myosin. Các sợi cơ có tính dẻo: các kiểu sử dụng, tải trọng và hoạt động thần kinh thay đổi có thể làm thay đổi biểu hiện dạng đồng phân của chúng dọc theo phổ từ chậm đến nhanh.

Clinical relevance

Thành phần loại sợi cơ giúp giải thích sự khác biệt về sức bền, tốc độ và khả năng mỏi của cơ, đồng thời cung cấp cơ sở để giải thích các phát hiện sinh thiết cơ và các nghiên cứu sinh lý học thể dục. Nó được mô tả ở đây như sinh lý học tham chiếu và không phải là cơ sở để chẩn đoán cá nhân, kê đơn tập luyện hoặc điều trị.

Evidence & guidelines

Kiến thức ở đây bắt nguồn từ các nghiên cứu hóa mô và phân tử về sợi cơ và từ các đánh giá có thẩm quyền, đặc biệt là tổng hợp toàn diện của Schiaffino và Reggiani (2011) trong Physiological Reviews. Đây là khoa học cơ bản mô tả hơn là bằng chứng lâm sàng được quy định bởi hướng dẫn; một số nguồn cơ bản cũ hơn được trích dẫn bằng tham chiếu khi không có DOI đã xác minh.

History

Các phân loại ban đầu phân biệt cơ đỏ và cơ trắng bằng màu sắc và tốc độ co rút. Năm 1970, Brooke và Kaiser đã hệ thống hóa việc phân loại sợi cơ bằng hóa mô ATPase myofibrillar, định nghĩa các loại Loại I và Loại II vẫn còn được sử dụng. Các nghiên cứu phân tử tiếp theo của Pette, Staron, Schiaffino, Reggiani, Bottinelli và những người khác đã xác định các dạng đồng phân chuỗi nặng myosin làm nền tảng cho các loại này và cho thấy rằng các sợi cơ có thể chuyển đổi giữa chúng để đáp ứng với việc sử dụng, tạo ra phổ hiện đại từ sợi oxy hóa chậm đến sợi đường phân nhanh.

Debates

Các loại sợi cơ có riêng biệt đến mức nào?

Mặc dù các sợi cơ thường được phân loại thành các loại Loại I, IIa và IIx/IIb, nhiều sợi cơ đồng biểu hiện nhiều dạng đồng phân myosin (sợi lai), vì vậy các loại này được xem tốt hơn là một phổ liên tục hơn là các ngăn cố định.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa sợi co rút chậm và sợi co rút nhanh là gì?

Sợi co rút chậm (Loại I) co chậm, phụ thuộc vào chuyển hóa oxy hóa và chống mỏi; sợi co rút nhanh (Loại II) co nhanh, tạo ra nhiều lực hơn, phụ thuộc nhiều hơn vào quá trình đường phân và mỏi nhanh hơn.

Các sợi cơ có thể thay đổi loại không?

Các sợi cơ có tính dẻo và có thể thay đổi biểu hiện dạng đồng phân myosin của chúng dọc theo phổ từ chậm đến nhanh với những thay đổi trong việc sử dụng và hoạt động thần kinh, mặc dù mức độ chuyển đổi giữa các loại chính còn hạn chế và đang được tranh luận.