أنواع الالياف العضلية واهم خصائصها الفسيولوجية

انواع الألياف العضلية وخصائصها الفسيولوجية

هناك معياران يجب مراعاتهما عند تصنيف أنواع ألياف العضلات، وهما سرعة تقلص بعض الألياف بالنسبة للآخرين وكيفية إنتاج الألياف ATP. وباستخدام هذه المعايير، يتم تمييز ثلاثة أنواع رئيسية من ألياف العضلاتالهيكل العظمي وهي:

• ألياف عضلية بطيئة الانقباض (SO)

تتقلص الألياف المؤكسدة البطيئة (SO) ببطء نسبيًا وتستخدم التنفس الهوائي (الأكسجين والجلوكوز) لإنتاج ATP ،  تمتلك ألياف SO عددًا كبيرًا من الميتوكوندريا وهي قادرة على الانكماش لفترات أطول بسبب الكمية الكبيرة من ATP التي يمكن أن تنتجها ، لكن قطرها صغير نسبيًا ولا تنتج قدرًا كبيرًا من التوتر.

يتم توفير الألياف SO على نطاق واسع عن طريق الشعيرات الدموية لتزويد الأكسجين من خلايا الدم الحمراء في الدورة الدموية. وتحتوي الألياف SO على الميوغلوبين، وهو جزيء يشبه جزيء الهيموغلوبين الذي يحمل الأوكسجين في خلايا الدم الحمراء، ويخزن الميوغلوبين بعض الأوكسجين داخل الألياف نفسها (ويعطي لونا أحمر للألياف SO)

تسمح كل هذه الميزات لألياف SO بإنتاج كميات كبيرة من ATP، والتي يمكن أن تحافظ على نشاط العضلات دون التعب لفترات طويلة من الزمن.

تمتاز ألياف “SO” بإمكانية العمل لفترات طويلة دون التعرض للإجهاد، مما يجعلها مفيدة في المحافظة على الموقف، وإنتاج تقلصات منتظمة، وتثبيت العظام والمفاصل، وتحريك الأجزاء الصغيرة التي تحدث بشكل متكرر ولكنها لا تحتاج إلى كميات كبيرة من الطاقة، وبالتالي لا تتسبب في توتر كبير، ولذلك لا تستخدم في الحركات القوية والسريعة التي تحتاج إلى كميات كبيرة من الطاقة، مثل ركوب الدراجات السريعة على الجسور

• ألياف عضلية سريعة الانقباض (FO)

تتميز الألياف السريعة التأكسد (FO) بتقلصات سريعة واستخدام التنفس الهوائي في المقام الأول، ولكن لأنها يمكن أن تتحول أيضا إلى التنفس اللاهوائي (تحلل السكر)، فإنه يمكن للألياف FO أن تتعب بسرعة أكبر من الألياف SO، وتسمى أحيانا الألياف الوسيطة لأنها تمتلك خصائص وسيطة بين الألياف السريعة والألياف البطيئة

تنتج ATP بسرعة نسبيًا، أسرع من ألياف SO، وبالتالي يمكنها إنتاج كميات عالية نسبيًا من التوتر.

إنها تصنف كألياف مؤكسدة لأنها تنتج ATP هوائيًا وتحتوي على كميات كبيرة من الميتوكوندريا، ولا تتعب بسرعة، وعلى الرغم من ذلك، فإنها لا تحتوي على كمية كبيرة من الميوجلوبين في ألياف FO، مما يجعل لونها أفتح من ألياف SO الحمراء.

تستخدم ألياف الألياف البصرية بشكل أساسي للحركات التي تتطلب طاقة أعلى من التحكم في الوضع ولكن أقل من الحركات الانفجارية مثل الركض. تعتبر ألياف الألياف البصرية مفيدة لهذا النوع من الحركة لأنها تولد توترا أكبر من الألياف العادية ولكنها تتحمل أكثر من الإجهاد من الألياف الزجاجية

• الياف تتقلص سريعا FG

تتميز ألياف FG بتقلصات سريعة وتستخدم بشكل رئيسي في التحلل اللاهوائي، وتتعب بسرعة أكبر من غيرها من الألياف.

تحتوي معظم عضلات الهيكل العظمي في الإنسان على الأنواع الثلاثة جميعها ، وإن كانت بنسب متفاوتة ،تستخدم ألياف FG في المقام الأول التحلل اللاهوائي كمصدر لـ ATP ، لها قطر كبير وتمتلك كميات عالية من الجليكوجين ، والذي يستخدم في تحلل السكر لتوليد ATP بسرعة لإنتاج مستويات عالية من التوتر.

نظرا لعدم استخدامهم لعملية التمثيل الغذائي الهوائي بشكل أساسي، فإنهم لا يمتلكون أعدادا كبيرة من الميتوكوندريا أو كميات كبيرة من الميوجلوبين، مما يجعل لونهم أبيضا. تعتمد الألياف FG على إنتاج تقلصات سريعة وقوية لتحريكهم بشكل سريع وقوي. ومع ذلك، تتعب هذه الألياف بسرعة، مما يجعلها قادرة على العمل لفترات قصيرة فقط. وتحتوي معظم العضلات على مزيج من نوعي الألياف، ويتم تحديد النوع السائد في العضلات بناء على وظيفتها الأساسية

على ماذا تعتمد سرعة انقباض العضلات 

تعتمد سرعة الانقباض على مدى سرعة تحلل ATPase الميوسيني لـ ATP لإنتاج عمل عبر الجسر. تتحلل الألياف السريعة بالماء بسرعة تقارب ضعف سرعة الألياف البطيئة، مما يؤدي إلى دوران أسرع بكثير عبر الجسور، حيث يتم سحب الخيوط الرفيعة نحو مركز القسيم العضلي بمعدل أسرع.

يتم تحديد نوع الألياف العضلية كمؤكسدة أو كمحللة للجلوكوز عن طريق المسار الأيضي الرئيسي الذي تسلكه، فإذا كانت الألياف تستخدم المسار الهوائي لإنتاج ATP فإنها تكون مؤكسدة، ويمكن إنتاج المزيد من ATP خلال كل دورة أيضية، وهذا يجعل الألياف أكثر مقاومة للإرهاق. بينما تنتج الألياف المحللة للجلوكوز ATP من خلال التحلل اللاهوائي، مما يؤدي إلى إنتاج أقل من ATP لكل دورة، ويتعب الألياف بسرعة أكبر

تحوي الألياف المؤكسدة على عدد أكبر من الميتوكوندريا بالمقارنة مع الألياف الحالية التي تستخدم الجلوكوز، لأن الأيض الهوائي الذي يستخدم الأكسجين (O2) في المسار الأيضي يحدث داخل الميتوكوندريا.

مراحل تقلص الألياف العضلية

تتكون عملية الانقباض العضلي من عدة خطوات رئيسية، بما في ذلك:

• إزالة الاستقطاب وإطلاق الكالسيوم أيون 

تمكن الخلايا العصبية الحركية من إطلاق الأسيتيل كولين في نهاية المحرك، مما يؤدي إلى إزالة الاستقطاب داخل غمد الليف العضلي، وينتشر الأسيتيل كولين عبر الأنابيب التائية ويتم تحريك العضلات 

يتسبب نزع الاستقطاب في إطلاق الشبكة الساركوبلازمية لمخازن أيونات الكالسيوم (Ca2+)، وتلعب أيونات الكالسيوم دورًا حيويًا في بدء الانقباضات العضلية.

• تشكيل الجسر المتقاطع الأكتين والميوسين 

في الأكتين ، يتم تغطية مواقع الربط لرؤوس الميوسين بمركب مانع (تروبونين وتروبوميوسين) ، وترتبط أيونات الكالسيوم بالتروبونين وتعيد تكوين المركب ، مما يؤدي إلى تعريض مواقع الربط لرؤوس الميوسين ، وثم تشكل رؤوس الميوسين جسراً متصالباً مع خيوط الأكتين.

تترابط جزيئات ATP مع رؤوس الميوسين، مما يؤدي إلى كسر الجسر العابر بين الأكتين والميوسين، ويسبب تحطم ATP إلى تغير موضع رؤوس الميوسين ودورانها، وهذا يؤدي إلى حركة الميوسين نحو النقطة التالية لربط الأكتين

ترتبط رؤوس الميوسين بمواقع جديدة في الأكتين وتعود إلى شكلها الأصلي، ويؤدي هذا التوجيه إلى سحب الأكتين على طول الميوسين في آلية الانزلاق.

تعمل رؤوس الميوسين على تحريك خيوط الأكتين بطريقة مشابهة لطريقة دفع قائد الزورق بالمجذاف.

• تقصير الساركومير 

تؤدي إعادة توجيه رؤوس الميوسين بشكل متكرر إلى سحب خيوط الأكتين على طول الميوسين، ونظرًا لأن خيوط الأكتين مرتبطة بخطوط Z، فإن سحب الأكتين يؤدي إلى تقريب خطوط Z من بعضها البعض، مما يؤدي إلى تقصير العضلات

عندما يقلص الأورام اللحمية الفردية في الطول، تتقلص ألياف العضلات بشكل عام