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筋収縮の性質

2022.07.05

筋肉(骨格筋)は力を発揮しながら短くなろうとする働き(筋収縮)をもちますが、筋収縮によって発揮される力の大きさは、長さや速さによって変化します。

【筋の収縮様式】

骨格筋が収縮する際の筋活動は、いくつかに分類されます。
その中でも特に重要なのが、収縮中の「長さの変化」から分類した以下の3つです。

①短縮性収縮(コンセントリック収縮)

筋が短くなろうとして力を出し、実際に短くなる収縮。

②等尺性収縮(アイソメトリック収縮)

筋が短くなろうとして力を出すものの、長さが変わらない収縮。
収縮(筋活動)は行われるが「短縮(筋の長さが変わる)」ことはしない状態。

③伸張性収縮(エキセントリック収縮)

筋が短くなろうとして力を出すものの外力によって逆に伸ばされる収縮。
筋は伸ばされる(伸張)ものの、状態としては収縮(筋活動)している。

【「筋の力」-「速さ」の関係】

筋は収縮速度に依存して発揮できる力が変化するという性質があります。
遅く縮む時は強い力を出せますが、速く縮む時は強い力を出せません。

また「力-速さ」の関係は、等尺性収縮や伸張性収縮にも存在します。
等尺性収縮は縮む速度が遅い(速度=0)ので、
短縮性収縮よりも強い力を出せます。
伸張性収縮は発揮できる力が大きく、3様式の中でも最大です。

『筋肉は引っ張られる状態に耐える時に、最も強い力を出せる』と考えればよいでしょう。

【「筋の力」-「長さ」の関係】

さらに、筋は長さによっても発揮できる力が変化します。
ここでいう長さは筋収縮様式とは異なり、
単に長い状態か短い状態かを指します。
筋繊維が中間的な長さの時、筋力は最大となります。
長すぎる状態や短すぎる状態では、発揮できる力は小さいです。

例えば、肘が深く曲がった状態や伸び切った状態からだと、
それ以上曲げる力が出にくくなります。

【筋繊維のタイプ】

骨格筋の細胞である筋繊維は、タイプ別に分けることができ、
それぞれの性質が異なります。

さらに、筋繊維の長さや走行する方向によって機能性に差が表れます。

【3つの筋繊維タイプ】

筋繊維は、その性質と見た目から大きく『速筋』『遅筋』に分類されます。

速筋はさらに細かく『中間型』と『速筋型』にわけられることもあり、
その場合は『タイプⅠ(遅筋』『タイプⅡa(速筋:中間型)』
『タイプ Ⅱb(
速筋:速筋型)』の3分類となります。

【速筋と遅筋の割合】

筋繊維タイプの各割合のことを『筋繊維組成』と呼びます。
筋繊維組成は各筋で異なり、下背部の脊柱起立筋など
日常生活で体重を支える抗重力筋は、
持久力のあるタイプⅠ(遅筋)繊維が多い傾向にあります。
とくに、ヒラメ筋はタイプⅠ繊維が多いです。

原則として、筋繊維タイプの比率は先天的に決まり、
トレーニングしてもその割合は変化しにくいです。

ただし「タイプⅡa」⇔「タイプⅡb」の移行は比較的起こりやすく、
使えば使うほど「タイプⅡb」から「タイプⅡa」に移行することが知られています。

【筋肉が成長する仕組み】

筋肉(骨格筋)を強くするためには、
筋肥大のメカニズムを知る必要があります。
筋肉は特定のストレスを与えることによって、
成長を促進させることができます。

【筋肥大のメカニズム】

人間の身体にはストレスが加わると、
そのストレスに耐えられるように適応する能力が備わっています。

骨は衝撃を受けることで硬くなり、
心肺機能は何度も持久走を行うことで向上します。

筋肉も大きなストレス(負荷)を繰り返し受けることで、
そのストレスに適応して太く発達します。

筋肉が大きくなると、筋力も向上するため
大きな負荷にも耐えられるようになります。

これが筋肥大のメカニズムです。
このメカニズムを応用したものが筋トレです。

【筋肥大を誘発するストレス】

筋トレは、筋肉に太くなる必要性を感じさせるストレスを与え、
筋肥大を誘発するストレスにはいくつかの要素があり、
それらの要素が複合的に作用することで筋トレ効果が生まれます。
筋肥大を引き起こすストレスは、主に以下の4つがあります。

①強い筋力(筋張力)の発揮

筋肉が強い筋張力を発揮すると、それがストレスとなり、
筋肥大を促すシグナルとなります。
筋肉を構成する筋繊維は、瞬発系の速筋と持久系の遅筋に
分けられますが、速筋の方が筋肥大しやすいです。

しかし、人間の身体は筋張力を発揮するときに、
遅筋から動員する性質があるため、
速筋にストレスを与えるためには、
筋肉に大きな負担を与える必要があります。

②筋繊維の微細な損傷

大きな負荷に対し、筋肉が筋張力を発揮して収縮(筋収縮)すると、
筋肉には微細な損傷が生じます。
この損傷も筋肥大を促すシグナルになります。

この損傷によって起きる免疫反応などを経て、
筋繊維のもととなるサテライト細胞の増殖が促されるためです。
筋繊維の微細な損傷を得るにはエキセントリック収縮も有効です。

③無酸素性代謝物の蓄積

筋肉が収縮すると、乳酸や一酸化炭素といった
無酸素性のエネルギー供給にともなう代謝物が体内に蓄積します。
その蓄積がストレスとなり、成長ホルモンやテストステロン(男性ホルモン)など
筋肥大を誘発するホルモンの分泌を促します。

④筋肉を低酸素状態にする

筋肉に力を入れた緊張状態が続くと、筋肉への酸素供給が不足し、
筋肉が低酸素状態となります。

酸素が足りない状態では、
主に酸素を使ってエネルギー代謝を行う
遅筋が動員されにくくなるため、
筋肥大しやすい速筋が優先的に動員されます。

また、酸素が不足することによって
無酸素性代謝物の蓄積も通常より多くなります。

【筋肉と人体動作】

〇身体を動かす骨格筋

人体の筋肉は大きく分けて、

心臓を構成する「心筋」
内蔵を構成する「内蔵筋」
骨に付着して関節を動かす「骨格筋」

に分類されます。

この中で意識的に動かすことのできる筋肉(随意筋)は骨格筋のみです。

日常生活動作からスポーツ動作まで、
すべての人体動作は、複数の骨格筋が
連携して働くことで成立します。

〇骨格筋を鍛えるメリット

骨格筋は、筋トレなどで鍛えることにより、
その働きを強化することができます。

筋トレの主要な効果である「筋力アップ」と
「筋肥大」は密接に連動し、
原則として筋力は筋肉の太さ(筋断面積)に比例します。

また、筋力アップの効果は、単なるパワーアップにとどまらず、
スピード(主にスポーツ時)の向上にもつながります。

筋肉がつくとスピードが遅くなるというイメージは間違いです。
人間が生命活動を営む上で筋肉は必要不可欠。
なかでも関節を動かす働きを持つ骨格筋は、
鍛えることによって人体動作の機能性を高めることができるのです。

 

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