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.

Передача механического напряжения (механотрандукция) в скелетных мышцах

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).

Различные виды механосенсоров в мышечных волокнах
Рис.1. Различные виды механосенсоров в мышечных волокнах

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.

Процесс механотрансдукции в скелетных мышцах
Рис. 2. Процесс механотрансдукции в скелетных мышцах

 

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

  1. De Deyne PG. Application of passive stretch and its implications for muscle fibers. Phys Ther. 2001;81(2):819-27
  2. 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).
  3. Schoenfeld B. Science and Development of Muscle Hypertrophy: Human Kinetics, 2016.- 213 P.

С уважением, А.В.Самсонова

Похожие записи:


Метаболический стресс. Накопление лактата в мышцах
Описан механизм влияния метаболического стресса (накопления лактата) на гипертрофию мышечных волокон. Показано, что накопление лактата приводит к…

Спринтерский бег
Приведена рецензия на книгу В.В.Тюпа и В.Т.Тураева «Бег с максимальной скоростью» зав. кафедрой биомеханики НГУ им. П.Ф.Лесгафта, проф.

Механическое повреждение мышечных волокон
Описаны механизмы механического повреждения мышечных волокон при силовой тренировке, приводящие к гипертрофии скелетных мышц. Показано, что механическое повреждение…

Современные концепции гипертрофии скелетных мышц
Описаны современные концепции миофибриллярной гипертрофии скелетных мышц человека. Описано влияние механического напряжения, метаболического стресса и повреждения на увеличение…

Факторы, определяющие силу скелетных мышц человека
Описаны факторы, определяющие силу скелетных мышц человека: анатомические, физиологические и биомеханические. Это разделение условное и…

Зависимость «сила-скорость» сокращения мышц
Описаны зависимости силы тяги скелетных мышц животных и человека в зависимости от режимов работы: преодолевающий (концентрический)…