انواع تار عضلانی و ویژگی آن ها

تمام تارهای عضلانی به هم شبیه نیستند. یک عضله‌ی اسکلتی شامل تارهایی است که دارای سرعت کوتاه شدن و قدرت متفاوت هستند، یعنی کند تنش یا نوع I و تند تنش یا نوع II. تارهای کندتنش وقتی تحریک می‌شوند، تقریبا” ۱۱۰ میلی ثانیه طول می‌کشد تا به اوج تنش خود برسند، از طرف دیگر تارهای تندتنش می‌توانند در مدت حدود ۵۰ میلی ثانیه به اوج تنش برسند. اگر چه استفاده از واژه‌های کند تنش و تند تنش هم چنان ادامه دارد، اما در حال حاضر دانشمندان ترجیح می‌دهند که از واژه‌ی نوع I و نوع II استفاده کنند. با سایت دانستنی های ورزشی همراه باشید.

علیرغم این که فقط یک نوع از تارهای نوع I شناسایی شده است، اما تارهای نوع II را می‌توان باز هم تقسیم بندس کرد. دو نوع عمده‌ی تارهای نوع II، تارهای تند تنش نوع a و تارهای تندتنش نوع x هستند. تارهای نوع II در انسان تقریبا” معادل تارهای نوع II در حیوانات است. بر اساس تصویر تارهای نوع I به رنگ سیاه رنگ آمیزی شده‌اند، تارهای نوع II بدون رنگ هستند و تارهایی نوع II خاکستری رنگ به نظر می‌رسند. هر چند در این تصویر معلوم نیست، اما یک نوع سوم از تارهای تند تنش مشخص شده است که نوع C نامیده می‌شود.

تفاوت بین تارهای نوع II. a، II. x و II. c به طور کامل مشخص نشده است، ولی اعتقاد بر این است که تارهای نوع II. a از نظر تناوب فراخوانی، بیش‌ترین تناوب را دارند. فقط تارهای نوع I هستند که تعداد تناوب فراخوانی آن‌ها بیش‌تر از تارهای نوع II. a است. تارهای II. c هم کم‌تر از همه استفاده می‌شود. به طور میانگین بیش‌تر عضلات از ۵۰ درصد تارهای نوع I و ۲۵ درصد تارهای نوع II. a تشکیل شده اند. ۲۵ درصد باقیمانده، اکثرا «تارهای نوع II. x همراه با ۱ تا ۳ درصد تارهای نوع II. c هستند. به دلیل فقدان اطلاعات کافی، درباره‌ی تارهای نوع II. c بیش‌تر بحث نخواهیم کرد. درصد دقیق انواع تارها در عضلات گوناگون و در بین افراد، متفاوت است و اعداد اشاره شده میانگین هستند. این تنوع گسترده، در ورزشکاران کاملا» بارز هستند.

ویژگی‌های تارهای نوع I و II

انواع مختلف تارهای عضلانی، نقش‌های متفاوتی را در فعالیت جسمانی ایفا می‌کنند. این موضوع، تا حد زیادی به تفاوت ویژگی‌های این تارها مربوط می‌شود.

سرعت انقباض در تارهای نوع I و II متفاوت است. به طور عمده این تفاوت، ناشی از شکل‌های متفاوت ATP میوزین می‌باشد. ATP. ase ، آنزیمی است که ATP را تجزیه کرده و انرژی مورد نیاز انقباض یا انبساط تار عضلانی را آزاد می‌کند. تارهای نوع I شکل آهسته‌ی ATP. ase میوزین را دارا می‌باشند، در حالی که تارهای نوع II، شکل سریع آن را دارند. ATP در پاسخ به یک محرک عصبی، در تارهای نوع II بسیار سریع‌تر از تارهای نوع I تجزیه می‌شود. در نتیجه، پل‌های ارتباطی در تارهای نوع II، چرخش سریع‌تری خواهند داشت.

یکی از روش‌های مورد استفاده، برای طبقه‌بندی تارهای عضلانی، رنگ آمیزی شیمیایی است که برای برش‌های نازک بافت عضلانی کاربرد دارد. این روش رنگ آمیزی، فعالیت ATP. ase تارها را اندازه گیری می‌کند. بنابراین تارهای نوع I، II. x و II. c به طور متفاوت رنگ شده اند. این روش مشخص می‌کند که هر تار عضلانی فقط یک نوع ATP. ase دارد، اما تارها می‌توانند مخلوطی از. ATP. ase را داشته باشند. برخی از تارها دارای ATP. ase – I غالب هستند و سایر تارها، بیش‌تر دارای ATP. ase – II هستند. ظاهر آنان پس از رنگ آمیزی به جای این که در قالب تارهای جداگانه مورد ملاحظه قرار گیرد، باید به صورت یک پیوستار در نظر گرفته شود.

روش جدیدتر برای تعیین انواع تارها، جداسازی شیمیایی انواع مختلف مولکول‌های میوزین (ایزوفورم‌ها) با استفاده از فرآیندی است که ژل الکتروفورز نامیده می‌شود. ایزوفورم‌ها برای نشان دادن پیوندهای پروتئینی (مثل میوزین) که مشخصه‌ی تار نوع I، II. a و نوع II. x هستند، جداسازی و رنگ آمیزی شده اند.

شبکه‌ی سارکوپلاسمی

تارهای نوع II، شبکه‌ی سارکوپلاسمی وسیع‌تری نسبت به تارهای نوع I دارند. از این رو، تارهای نوع II، وقتی تحریک می‌شوند، بهتر می‌توانند کلسیم را در درون سلول عضلانی آزاد کنند. تصور می‌شود که این توانایی در سرعت بیش‌تر انقباض (Vo) تارهای نوع II سهیم باشد. به طور متوسط Vo تارهای نوع II انسان، پنج تا شش برابر سریع‌تر از تارهای نوع I است. اگر چه مقدار نیروی تولید شده (Po) به وسیله‌ی تارهای نوع II و I که دارای قطر یکسان باشند، مشابه است، اما توان محاسبه شده (میکرونیوتن بر طول تار بر ثانیه) در تار نوع II ، سه تا پنج برابر بیش‌تر از تار نوع I است که دلیل آن سرعت کوتاه شدگی بیش‌تر در تار نوع II می‌باشد. این موضوع ممکن است که تا حدی، دلیل سرعتی بودن افرادی که دارای مقادیر برجسته‌ای از تارهای نوع II، نسبت به افرادی که دارای درصد بالایی از تارهای نوع I هستند، را توضیح دهد.

واحد حرکتی

یک واحد حرکتی، یک نورون حرکتی آلفا و تارهای عضلانی است که توسط آن عصب رسانی شده است. به نظر می‌رسد که نورون حرکتی آلفا، نوع تار عضلانی را مشخص می‌کند. نورون حرکتی آلفا در یک واحد حرکتی نوع I دارای یک جسم سلولی کوچک است و عمدتا” حدود ۳۰۰ تار عضلانی یا کم‌تر را عصب‌رسانی می‌کند. در حالی که یک واحد حرکتی آلفا در واحد حرکتی نوع II دارای جسم سلولی بزرگ‌تر است و ۳۰۰ تار عضلانی یا بیش‌تر را عصب‌رسانی می‌کند. این اختلاف در اندازه‌ی واحدهای حرکتی به این معنی است که وقتی نورون حرکتی آلفا از نوع I تارهای خود را تحریک می‌کند، تارهای عضلانی کم‌تری نسبت به زمانی که نورون حرکتی آلفا از نوع II تارهای خود را تحریک می‌کند، منقبض می‌شوند. در نتیجه تارهای عضلانی نوع II، سریع‌تر به اوج تنش خود می‌رسند و در مجموع نیروی بیش‌تری را نسبت به تارهای نوع I تولید می‌کنند.

توزیع انواع تارها

همان گونه که بیش‌تر ذکر شد، درصد تارهای نوع II و I در همه عضلات یکسان نیست. به طور کلی، عضلات دست و پای یک فرد، دارای ترکیب مشابهی از انواع تارهاست. تحقیقات نشان داده‌اند، افرادی که دارای تارهای نوع I بیش‌تر در عضلات پا هستند، احتمالا” درصد بالایی از این نوع تار را در عضلات دست نیز دارند. رابطه‌ی مشابهی برای تارهای نوع II نیز وجود دارد. البته استثناء نیز دیده می‌شود، برای مثال عضله‌ی نعلی (که در زیر عضله‌ی دو قلوی ساق قرار دارد)، در تمام افراد از درصد خیلی بالایی از تارهای نوع I تشکیل شده است.

نوع تار عضلانی و ورزش

به دلیل این تفاوت‌ها در تارهای نوع I و II ، شخص ممکن است انتظار داشته باشد که انواع مختلف تارها به هنگام فعالیت‌های بدنی، عملکرد‌های متفاوتی نیز داشته باشند. در حقیقت این موضوع صحیح است.

تارهای نوع I

به طور کلی تارهای عضلانی نوع I دارای سطح بالایی از استقامت هوازی هستند. واژه‌ی هوازی به معنی «در حضور اکسیژن» است؛ بنابراین اکسایش به معنی یک فرآیند هوازی است. تارهای نوع I، کارایی زیادی در تولید ATP از اکسایش کربوهیدرات و چربی دارند.

برای تولید انرژی جهت انقباض و انبساط تار عضلانی ATP لازم است. تا زمانی که اکسایش انجام می‌گیرد، تارهای نوع I به فراهمی ATP، جهت فعال نگهداشتن تارها ادامه می‌دهند. توانایی حفظ فعالیت عضلانی برای مدت طولانی، استقامت عضلانی نامیده می‌شود، بنابراین تارهای نوع I دارای استقامت هوازی زیادی هستند. به همین دلیل آن‌ها اغلب در هنگام فعالیت‌های ورزشی استقامتی با شدت کم (مانند دویدن ماراتن) و هنگام اکثر فعالیت‌های روزمره که با نیروی عضلانی کم انجام می‌شوند (مانند راه رفتن) فرا خوانده می‌شوند.

تارهای نوع II

از طرف دیگر، تارهای نوع II، استقامت هوازی نسبتا ضعیفی در مقایسه با تارهای نوع I دارند. آن‌ها بیش‌تر مناسب انجام کارهای بی‌هوازی (بدون اکسیژن) هستند، بدین معنی که ATP آن‌ها بدون حضور اکسیژن، از طریق مسیرهای بی‌هوازی و نه مسیرهای اکسایشی تامین می‌شود.

واحدهای حرکتی II به طور قابل توجهی نیروی بیش‌تری نسبت به واحدهای حرکتی I تولید می‌کنند، اما خیلی زود خسته می‌شوند؛ زیرا استقامت آن‌ها محدود است. از این رو به نظر می‌رسد که تارهای نوع II به طور عمده در فعالیت‌های استقامتی کوتاه‌تر و شدیدتر مانند یک مایل دویدن یا ۴۰۰ متر شنا کردن استفاده می‌شوند.

گرچه اهمیت تارهای II. x به طور کامل مشخص نشده است، ولی ظاهرا «آن‌ها به راحتی با سیستم عصبی تحریک نمی‌شوند. بنابراین آن‌ها اغلب در فعالیت‌های عادی با شدت کم به کار نمی‌روند ولی غالبا» در فعالیت‌های سریع و انفجاری مانند دوی ۱۰۰ متر و شنای ۵۰ متر سرعت به کار می‌روند.

تعیین نوع تار

به نظر می‌رسد که ویژگی‌های تارهای عضلانی در اوایل زندگی و شاید در همان چند سال اول تعیین می‌شود. مطالعاتی که بر روی دوقلوهای همسان انجام گرفته است، نشان می‌دهد که نوع تار عضله تا حد زیادی به صورت ارثی تعیین می‌شود و از کودکی تا میانسالی به مقدار کمی تغییر می‌کند. این تحقیقات هم چنین نشان می‌دهد که دو قلوهای همسان تقریبا” دارای نوع یکسانی از تار عضله هستند ولی ترکیب تار عضلانی در دوقلوهای ناهمسان متفاوت است.

ژن‌هایی که ما از والدین خود به ارث می‌بریم، احتمالا” مشخص می‌کنند که کدام نورون‌های حرکتی آلفا، تارهای عضلانی را عصب‌رسانی کنند. بعد از این که عصب‌رسانی انجام گرفت، تارهای عضلانی مطابق با نوع نورون حرکتی آلفا که آن‌ها را تحریک می‌کند، متمایز می‌شوند (ویژگی پیدا می‌کنند).

به هر حال، برخی شواهد اخیر، پیشنهاد می‌کنند که تمرین استقامتی، تمرین قدرتی و بی‌تحرکی عضلانی ممکن است ایزوفورم‌های میوزین را تغییر دهد در نتیجه، تمرین ممکن است تغییرات جزئی، شاید کم‌تر از ۱۰ درصد در درصد تارهای نوع I و II را ایجاد کند. به علاوه نشان داده شده است که هم تمرین استقامتی و هم تمرین مقاومتی درصد تارهای نوع II. x را کاهش می‌دهد، در صورتی که نسبت تارهای نوع II. a را افزایش می‌دهند.

مطالعات انجام گرفته روی زنان و مردان مسن نشان داده است که توزیع تارهای نوع I و II ممکن است بر اثر کهولت تغییر یابد. همراه با روند کهولت، عضلات متمایل به از دست دادن واحدهای حرکتی نوع II می‌شوند که باعث افزایش درصد تارهای نوع I در این دوران می‌شود.