2.1. A vázizomzat anatómiája
A vázizomzat legkisebb összehúzódó egysége az izomrost vagy izomrost, amely egy hosszú hengeres sejt, amely sok sejtmagot, mitokondriumot és szarkomert tartalmaz (1. ábra) . Minden izomrostot egy vékony kötőszöveti réteg, az endomysium vesz körül. Körülbelül 20-80 ilyen izomrost csoportosul egymással párhuzamos elrendezésben, amelyet izomfaszikulának vagy rostkötegnek nevezünk, és amelyet a perimfizium vesz körül, amely vastagabb, mint az egyes kötegelt izomrostokat körülvevő epimfizium. A különálló izom úgy jön létre, hogy nagyszámú izomfaszikulát egy vastag, az inakból kinyúló külső kollagénhüvely, az úgynevezett epimüszium burkol be (1. ábra) .
1. ábra
A vázizomzat általános anatómiai felépítései és érellátása. A magyarázatot lásd a szövegben.
Az egyes izomrostokat szövettani megjelenésük, az összehúzódás gyorsasága és a fáradással szembeni ellenálló képességük alapján osztályozzák. A lassú rángású vagy I. típusú rostok általában vékonyabbak, sűrűbb kapilláris hálózattal rendelkeznek, és az oxigénkötő fehérje, a mioglobin nagy mennyiségű jelenléte miatt vörösnek tűnnek. Ezek az I. típusú rostok ellenállnak a fáradtságnak, az oxidatív anyagcserére támaszkodva nyerik az energiát, ezért magas mitokondriumszámot és oxidatív enzimtartalmat, valamint alacsony glikogénszintet és glikolitikus enzimaktivitást mutatnak. Másrészt a gyors izomrángású vagy II-es típusú rostok különböznek egymástól a fáradékonyság tekintetében. A IIa típusú rostok osztoznak néhány jellemzőben a lassú izomrángású rostokkal abban, hogy fáradással szemben ellenállóak, oxidatív anyagcserére támaszkodnak, és mioglobint tartalmaznak (és ezért vörösek) . Az I. típusú lassú rángású sejtekkel ellentétben azonban a IIa típusú izomrostok bőséges glikogént és több mitokondriumot tartalmaznak . Ezek a megkülönböztető jellemzők biztosítják a megfelelő ATP-termelést, hogy kompenzálják az ATP-hidrolízis felgyorsult sebességét ezekben a gyorsan rángatózó rostokban. Más gyorsan rángatózó rostok (IIb típus) a glikogénben és a foszfokreatinban tárolt energiára támaszkodnak, mivel kevesebb mitokondriumot tartalmaznak, alacsony a mioglobin (és így fehér izom) és az oxidatív enzimtartalmuk, és kevésbé sűrű kapillárishálózat fedi őket . Ennek következtében a IIb típusú izomrostok könnyebben fáradékonyak.
Az oxidatív enzimek, a mioglobin- és glikogéntartalom, az erőfejlődés sebessége, a kapillárisok sűrűsége és a fáradékonyság eltérései mellett a lassú (I. típusú) és a gyors (IIa és IIb típusú) izomrostok a különböző kontraktilis és szabályozó fehérjeizoformák expressziójában is különböznek . Úgy tűnik, hogy a különböző izomrosttípusok által mutatott összehúzódási sebességbeli különbségek összefüggnek a miozin ATPáz aktivitás maximális sebességével, ami viszont a különböző rosttípusokban kifejeződő adott miozin nehézlánc (MHC) izoformától függ. Vagyis minden izomrosttípus egy adott MHC izoformát fejez ki, amelynek ATPáz-aktivitása megfelel az adott rosttípus összehúzódási sebességének. Azt is fontos hangsúlyozni, hogy a legtöbb vázizomban az egyes fasciculák két vagy több ilyen rosttípusból állnak, bár egy adott izomban általában az egyik rosttípus dominál.
Amint fentebb említettük, a kontraktilis és szabályozó fehérjeizoformák kifejeződése és a mitokondriumok sűrűsége a különböző izomrosttípusok funkcionális és energetikai igényeinek megfelelően van finomhangolva. A vörös és fehér izomban kifejezett fehérjék mitokondriális komplementjének összehasonlítása azonban meglepően kevés összetételbeli különbséget tárt fel . Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a vörös és fehér izom közötti metabolikus igényeket a mitokondriumok számának kiigazítása, és nem a rostokon belül az egyes mitokondriumokban lévő fehérjék komplementerének jelentős eltérései elégítik ki. Ebben a tekintetben érdekes megjegyezni, hogy a mitokondriális biogenezist serkenti az edzés, és ezt a hatást részben a peroxiszóma proliferátor-aktivált receptor (PPAR)-γ koaktivátor 1α (PGC1α) β-adrenerg közvetítette expressziója indukálhatja .