Механическое напряжение (механотрансдукция) в скелетных мышцах
Описаны процессы передачи механического напряжения в скелетных мышцах. Показано, что механическое напряжение, возникающее вследствие сокращения скелетных мышц, передается посредством механосенсоров, преобразующих механическое напряжение в химические сигналы.
Механическое напряжение (механотрансдукция) в скелетных мышцах – один из факторов гипертрофии скелетных мышц
Давайте более подробно рассмотрим, как механическое напряжение в мышцах влияет на их гипертрофию.
Ученые доказали, что скелетные мышцы очень чувствительны к изменениям механической нагрузки. В настоящее время считается, что механическое напряжение является основным механизмом, ответственным за гипертрофию скелетной мышцы (то есть за увеличение ее объема).
Возникновение механического напряжения
Механическое напряжение в мышце возникает, когда мышца сокращается. При этом, чем больше возбуждена мышца, тем больше величина механического напряжения. Поэтому понятно, что большие отягощения вызывают большее механическое напряжение в мышце по сравнению с малыми.
Однако и небольшие отягощения могут вызывать большое механическое напряжение. В качестве примера можно привести работу «до отказа». Даже небольшие отягощения (например, 40% от максимума) в последних «отказных» повторениях способны вызвать большое механическое напряжение в мышце из-за того, что к последним повторениям часть мышечных волокон прекращает работу из-за утомления или повреждения. Поэтому оставшиеся мышечные волокна должны работать с большим напряжением.
Передача механического напряжение в мышце
Ответ мышечного волокна на механическое напряжение связан с процессом, который называются механотрансдукцией.
Механотрансдукция — это преобразование механических стимулов во внутриклеточный биохимический ответ.
Вы знаете, что внутри мышечного волокна имеется гелеобразное содержимое – саркоплазма. При каждом сокращении (укорочении) мышечного волокна саркоплазма, подобно воде в воздушном шарике, давит на внешнюю оболочку мышечного волокна и расширяет его. Это изменение воспринимают механосенсоры – трансмембранные рецепторы.
В оболочке мышечного волокна имеются различные виды механосенсоров. Интегрины (трансмембранные белки) были первыми идентифицированными механосенсорами. Также в оболочке имеются другие механосенсоры, например, рецепторы ИФР-1 (инсулиноподобного фактора роста), которые также реагируют на механическое напряжение мышцы (рис.1).
Механосенсоры преобразовывают механическое напряжение, возникающее в оболочке мышечного волокна в химические сигналы внутри мышечного волокна. Химические сигналы активируют разнообразные ферменты, имеющиеся в саркоплазме. Эти ферменты воздействуют на миоядра и вызывают повышенный синтез белка. Это в конечном итоге приводит к гипертрофии мышцы.
В настоящее время доказано, что механосенсоры чувствительны как к величине, так и к продолжительности физической нагрузки. Также было показано, что механосенсоры по-разному реагируют на режим сокращения мышцы (концентрический или эксцентрический).
В заключение хочу сказать, что тема механотрансдукции в скелетных мышцах в настоящее время активно изучается за рубежом и по этой теме можно найти много публикаций.
Литература
- De Deyne PG. Application of passive stretch and its implications for muscle fibers. Phys Ther. 2001;81(2):819-27
- Schoenfeld B. J. The Mechanisms of Muscle Hypertrophy and their Application to Resistance Training //J Strength Cond Res. 2010. V. 24. N.10 P. 2857-2872).
- Schoenfeld B. Science and Development of Muscle Hypertrophy: Human Kinetics, 2016.- 213 P.
С уважением, А.В.Самсонова