20.6: Klassifizierung der Skelettmuskelfasern

Skelettmuskeln produzieren kontinuierlich ATP um die Energie, die für die Muskelkontraktionen notwendig ist, zur Verfügung stellen. Skelettmuskelfasern können in Typ I, Typ IIA oder Typ IIB, aufgrund der Unterschiede in ihrer Kontraktionsgeschwindigkeit, wie sie ATP produzieren, und physikalische Unterschiede durch diese Faktoren, unterteilt werden. Die meisten menschlichen Muskeln enthalten alle drei Muskelfasertypen, jedoch in unterschiedlichen Proportionen.

Slow-Twitch-Muskelfasern

Die Typ I Fasern, oder langsam oxidativen Muskelfasern (S-Fasern) erscheinen rot, da sie eine große Anzahl von Kapillaren und eine hohe Menge an Myoglobin, ein sauerstoffspeichernden Protein, haben. Muskelfasern des Typ I enthalten mehr Mitochondrien, die durch oxidative Phosphorylierung ATP produzieren, als die Typ II Fasern.

Langsame oxidative Muskelfasern nutzen die aerobe Atmung unter Einbeziehung von Sauerstoff und Glukose, um ATP zu produzieren. Zusätzlich zur der langsameren Kontraktion als die Typ II Fasern empfangen die Typ I Fasern auch die Nervensignale langsamer, kontrahieren länger und sind widerstandsfähiger gegenüber Ermüdung. Typ-I-Fasern speichern Energie hauptsächlich in Form von Fettstoffen, den so genannten Triglyceriden.

Fast-Twitch-Muskelfasern

Die Typ II, bzw. die schnellen Muskelfasern (F-Fasern) erscheinen oft weiß. Im Vergleich zu den Typ I Fasern empfangen die Typ II Fasern Nervensignale schneller und kontrahieren schneller, jedoch in kürzeren Zeiträumen und ermüden dadurch schneller. Typ II-Muskelfasern speichern Energie hauptsächlich als ATP und Kreatinphosphat.

Die Typ IIA, oder die schnellen oxidativen Muskelfasern verwenden hauptsächlich die aerobe Atmung, um ATP zu produzieren. Sie nutzen aber auch die anaerobe Atmung. Die Typ IIB, oder schnellen glykolytischen Muskelfasern verwenden hauptsächlich die anaerobe Atmung, die weniger ATP pro Zyklus produziert als die aerobe Atmung. Daher ermüden die Fasern vom Typ IIB schneller als die anderen Fasertypen.

Vor kurzem identifizierten Wissenschaftler weitere Muskelfasern mit Eigenschaften, die zwischen diesen Typen liegen, dazu zählen IC, IIC, IIAC und IIAB.

Skelettmuskeln bestehen aus drei Arten von Hauptfasern: einem langsamen und zwei schnell kontrahierenden, jede unterschiedlich und an eine bestimmte Funktion angepasst, basierend auf deren Schnelligkeit und Dauer der Kontraktion, wie auch die Energiequelle ATP, die verwendet wird, um den Muskel mit Energie zu versorgen. Die ersten sind Typ 1 langsam kontrahierende oxidative Fasern, die sich langsam kontrahieren und Muskelkontraktionen über einen längeren Zeitraum für Ausdaueraktivitäten, wie Marathone, aufrecht erhalten können. Sie werden rote Fasern genannt, da sie mit vielen Kapillaren und Myoglobin versetzt sind, ein Pigment, das Sauerstoffreserven speichert und vom Blut in Zellen verteilt, in der Form aerober Energie.

Der zweite Typ, Typ IIA schnell kontrahierende oxidative Fasern, haben eine hohe Kontraktionsgeschwindigkeit und verwenden hauptsächlich aerobe Energiequellen, die zum Sprinten nötig sind, was Kraft und Schnelligkeit fordert. Strukturell gesehen sind sie ihrem langsamen Gegenstück sehr ähnlich. Die dritte Gruppe, Typ IIB schnell glykolytische Fasern kontrahieren schnell mit stärkerer Kraft, ermüden aber schnell aufgrund ihrer kurzlebigen Glycogen-Reserven als Treibstoff, weshalb sie für intensive Aktivitäten, wie Kraftdreikampf, geeignet sind.

Die großen weißen Fasern haben weniger Blutversorgung und Myoglobingehalt und sind nicht von Sauerstoff und Nährstoffe abhängig, die durch das Blut diffundieren. Allgemein ist die proportionale Verteilung der Muskelfasertypen von den Genen bestimmt, kann jedoch auch mit steigendem Hormonspiegel im Blut und durch Muskeltraining reguliert werden.