劃分肌纖維類型有很多種方法,根據不同分類方法,可以將肌纖維劃分為不同的類型:
(一)根據肌纖維的收縮速度劃分
根據肌纖維的收縮速度可以將肌纖維劃分為快肌纖維(fast-twitch,FT)和慢肌纖維(slow-twitch,ST)。
(二)根據肌肉色澤劃分
根據肌肉色澤可以將肌纖維劃分成紅肌和白肌兩種肌纖維。如果再結合收縮速度,可以將肌纖維劃分為快縮白、快縮紅和慢縮紅三種類型。
(三)根據肌纖維的收縮速度及代謝特徵劃分
可以將肌纖維劃分成快縮—糖酵解型(Fast Glycolytic,FG),快縮—氧化—糖酵解型(Fast Oxidative Glycolytic,GOG)和慢縮—氧化型(Slow Oxidative,SO)。
(一)不同肌纖維的形態特徵
①快肌纖維的直徑較慢肌纖維大,含有較多收縮蛋白;
②快肌纖維的肌漿網也較慢肌纖維發達;
③慢肌纖維周圍的毛細血管網較快肌纖維豐富,並且慢肌纖維含有較多的肌紅蛋白,因而導致慢肌纖維通常呈紅色。
④與快肌纖維相比,慢肌纖維含有較多的線粒體,並且線粒體的體積較大。
⑤在神經支配下,慢肌纖維由較小的運動神經元支配,運動神經纖維較細,傳導速度較慢,一般為2-8m/s;而快肌纖維由較大的運動神經元支配,神經纖維較粗,期傳導速度較快,可達8-40m/s。
(二)生理學特性
1、肌纖維類型與收縮速度
快肌纖維收縮速度快,慢肌纖維收縮速度慢。
2、肌纖維類型與肌肉力量
快肌運動單位的收縮力量明顯大於慢肌運動單位。
3、肌纖維類型與疲勞
和慢肌纖維相比,快肌纖維在收縮時能產生較大的力量,但容易疲勞。
慢肌纖維抵抗疲勞的能力比快肌纖維強得多。原因在於,慢肌纖維中的線粒體體積大且數量多,線粒體中有氧代謝酶活性較高,肌紅蛋白的含量也較豐富,毛細血管網較發達,因而慢肌纖維的有氧代謝潛力較大。快肌纖維比較容易疲勞,這與快肌纖維的有氧代謝能力較低有關。快肌纖維含有豐富的葡萄糖酵解酶,有氧代謝能力較低,而無氧酵解能力較高。所以,在收縮時所需要的能力大都來自糖的無氧代謝,從而引起乳酸大量堆積,最終導致肌肉疲勞。
慢肌纖維中氧化酶系統如細胞色素氧化酶(CYTOX)、蘋果酸脫氫酶(MDH)和琥珀酸脫氫酶(SDH)等活性都明顯高於快肌纖維。慢肌纖維中作為氧化反應場所的線粒體大而多,線粒體蛋白(線粒體主要是各種氧化酶)的含量也較快肌纖維多;快肌纖維中的線粒體體積小,而且數量少,線粒體蛋白含量也少。實驗表明,慢肌纖維氧化脂肪的能力為快肌纖維的4倍。
在運動中不同類型的肌纖維參與工作的程度依據運動的強度而定。高耐克(Gollnick)等人讓受試者以64%VO2max(最大攝氧量)強度運動,發現慢肌纖維中的糖原首先被消耗,繼而轉向快肌纖維。甚至當慢肌纖維中的糖原完全耗竭時,快肌纖維中還有糖原剩餘。而以150%VO2max強度運動時,快肌纖維中的糖原首先被消耗。說明,在以較低強度運動時,慢肌纖維首先被動員;運動強度較大時,快肌纖維首先被動員。
在運動訓練時,採用不同強度的練習,可以發展不同類型的肌纖維。為了增強快肌纖維的代謝能力,訓練計劃必須包括大強度的練習;如果要提高慢肌纖維的代謝能力,訓練計劃必須由低強度、持續時間較長的練習組成。
研究發現一般人的上下肢肌肉的慢肌纖維百分比平均在40%-60%。但是從每個受試者來看,慢肌纖維百分比最低的為24%,最高的為74.2%,相差範圍很大。這說明在一般人中肌纖維的百分比分布範圍很大。
研究發現,運動員的肌纖維組成具有項目特點。參加短時間、強度大的項目的運動員,其骨骼肌中快肌纖維的百分比較從事耐力項目運動員和一般人高;而從事耐力項目運動員的慢肌纖維百分比卻高於非耐力項目運動員和一般人;既需要耐力又需要速度項目的運動員(如中跑、自行車等),其肌肉中快肌纖維和慢肌纖維百分比相當。
(一)肌纖維選擇性肥大
薩爾庭(Saltin)發現耐力訓練可以引起慢肌纖維選擇性肥大,速度、爆發力訓練可以引起快肌纖維選擇性肥大。
(二)酶活性改變
考斯特爾研究發現了不同賽跑運動員和無訓練者腿肌中琥珀酸脫氫酶(SDH)、乳酸脫氫酶(LDH)及磷酸化酶(PHOSP)的活性,發現在長跑運動員的肌肉中,與氧化供能有密切關係的琥珀酸脫氫酶活性較高,而與糖酵解及磷酸化供能有關的乳酸脫氫酶及磷酸化酶則活性最低。短跑運動員則相反,乳酸脫氫酶和磷酸化酶活性較高,而琥珀酸脫氫酶活性較低。中跑運動員居於短跑和長跑運動員之間。