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武体体能|骨骼肌离心收缩力量产生的新三种肌纤维模型

Schappacher等 武体体能 2023-01-19
A novel three-filament model of force generation in eccentric contraction of skeletal muscles骨骼肌离心收缩力量产生的新三种肌纤维模型by Schappacher-Tilp, Leonard, Desch, & Herzog, 发表于《PLo S ONE》 (2015)

背景肌丝滑行理论预测,当肌节等长收缩时,最大可能产生的力量与重叠交叉的横桥的数量成正比。然而,目前已发现,相同的肌肉长度,肌肉做离心收缩产生的力量要大于肌肉向心收缩产生的力量。这种现象就是后效力量增加,但不能用传统的肌丝滑行理论来解释。先前的研究人员发现,后效力量增强随拉伸级别和更多的下肢肌肉拉伸的长度张力关系的增加而增加 ,这表明是被动机制。肌联蛋白是弹性蛋白,当肌节超出一定静止长度时,它是被动力量产生的主要贡献者。因此,肌联蛋白被认为是后效力量增强性能的一个关键因素。然而肌联蛋白似乎是一种多功能蛋白质,而且还有其他肌肉功能,包括构成粗纤维主干,肌节稳定性和多种信号通路。肌联蛋白被划分为分为A带和I带区域。研究人员认为,I带是可扩展的,它由一个近端免疫球蛋白和PEVK弹性组织构成,这是肌肉拉伸产生张力的主要贡献者。一些研究认为肌丝滑行理论可以被改进,包括肌联蛋白的行为,而且同时可以解释肌节的弹性行为和后效力量提高的性质。人们已经注意到,钙促使肌联蛋白与肌动蛋白集合,而肌动蛋白和肌球蛋白形成横桥。横桥形成拉扭行为(该行为并不是前文所提到的肌丝滑行模型,而是一个扭拽组织)。当肌动蛋白被扭转,肌联蛋白结合到肌动蛋白,肌联蛋白跟随着肌动蛋白运动。拉伸和缠绕的肌联蛋白储存弹性势能,进而导致了后效力量增加。一些研究人员认为,肌联蛋白可以解释为什么骨骼肌和心肌的具有不同的长度-张力属性。心肌活动时不能被拉伸,所以心肌不具有肌肉弹力性能的优势。肌联蛋白或许可以解释为什么在相等长度下激活的肌肉比被动肌肉获得肌肉力量大。激活的肌肉在通过伸展肌联蛋白储存弹性势能,拉伸程度越大,储存的后效力量也就越大。最终,肌联蛋白可以解释为何在相同的肌肉长度下,离心运动可以产生大于向心运动的肌肉力量:由于利用了肌联蛋白存储的弹性势能。

研究目的

建立一个可计算的模型(此前公布的兔子腰大肌的数据)来模拟单一半肌小节的行为,三种肌丝(肌动蛋白,肌球蛋白,肌联蛋白)的活动可以用来解释后效力量增加的现象。


实验干预

该模型对肌联蛋白进行模拟,绑定在肌动蛋白肌丝上,并在肌小节延长时产生力量。肌动蛋白和肌联蛋白之间的结合以这样的方式进行模拟,它不产生力,只是在主动延长或激动状态后增加被动力量。具体来说,这意味着肌动蛋白和肌联蛋白的相互作用仅仅是肌纤维的主动延长或缩短。


研究结果研究人员发现,他们的模型成功预测了后效力量增强现象。他们还指出,在延长肌肉活动中,经常可以观察到比最佳肌小节长度的等长收缩力量峰值还要高的力量。这是传统的后效力量增强的肌节的“非均匀”理论所不能解释的。
研究结论研究人员认为,一个简单的3种肌纤维计算机模拟(包括肌动蛋白,肌球蛋白和肌联蛋白)可以提供一种简单的机制,肌联蛋白有助于在延长肌肉活动中解释先前无法解释的后效力量增加现象。
局限性该研究具有局限性在于研究涉及的计算机模拟需要实验工作来进一步证实这些研究结果。
👧End👦翻译:侯志涛|校对:朱昌宇审译:张君梅|责编:Orange武体体能中心翻译团队出品ACSM第二期培训将于2016年3月为您开启关注武体体能中心 |保持高能人生


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