筋生物物理II：等尺性収縮と等張性収縮

🧠 等尺性収縮isometric contraction 等尺性収縮（isometric contraction）isometric contraction（等尺性収縮） と等張性収縮 isotonic contraction 等張性収縮（isotonic contraction） isotonic contraction（等張性収縮） は、クロスブリッジcross-bridge クロスブリッジ（cross-bridge）cross-bridge（クロスブリッジ） 活動の違いではなく、筋長と外部負荷のどちらを一定にするかという実験条件の違いである。

二つの収縮条件

等尺性収縮isometric contraction 等尺性収縮（isometric contraction）isometric contraction（等尺性収縮） でもクロスブリッジ周期cross-bridge cycleクロスブリッジ周期（cross-bridge cycle）cross-bridge cycle（クロスブリッジ周期）は進み、ATP消費と熱産生が起こる。外部物体が移動しないため境界に対する力学的外部仕事 external work 外部仕事（external work） external work（外部仕事） が0なのであり、筋内部の機械過程や代謝活動が0なのではない。¹

前負荷と後負荷

前負荷は収縮前の筋長を決め、長さ–張力関係length-tension relationship長さ–張力関係（length-tension relationship）length-tension relationship（長さ–張力関係）を通じて発生張力に影響する。後負荷afterload 後負荷（afterload）afterload（後負荷） は収縮開始後に筋が持ち上げる負荷であり、大きいほど短縮開始までに高い張力が必要になる。

flowchart TD
  A["刺激後に張力が増加"] --> B["張力が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='afterload'>後負荷</span>未満<br>筋長は一定"]
  B --> C["張力が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='afterload'>後負荷</span>へ到達"]
  C --> D["負荷を持ち上げる<br>筋が短縮"]
  D --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='isotonic phase'>等張性相</span>"]

実際の運動では、まず負荷と釣り合うまで等尺性 isometric 等尺性（isometric） isometric（等尺性） に張力を増し、その後に短縮することが多い。

後負荷が短縮へ与える影響

短縮性収縮concentric contraction 短縮性収縮（concentric contraction）concentric contraction（短縮性収縮） では後負荷 afterload 後負荷（afterload） afterload（後負荷） が大きいほど、短縮速度shortening velocity 短縮速度（shortening velocity）shortening velocity（短縮速度） と短縮距離は小さくなる。負荷が等尺性最大張力 maximum isometric tension 等尺性最大張力（maximum isometric tension） maximum isometric tension（等尺性最大張力） に達すれば短縮は起こらない。この連続的な関係を力–速度曲線で定量する。張力を時間的に増やす刺激条件は単収縮single twitch単収縮（single twitch）single twitch（単収縮）・強縮tetanus強縮（tetanus）tetanus（強縮）を参照する。²

まとめ

• 等尺性isometric 等尺性（isometric）isometric（等尺性） では筋長が一定、等張性isotonic 等張性（isotonic）isotonic（等張性） では負荷がほぼ一定で筋長が変化する。
• 等尺性収縮isometric contraction 等尺性収縮（isometric contraction）isometric contraction（等尺性収縮） でもATP消費と熱産生は起こるが、外部仕事external work 外部仕事（external work）external work（外部仕事） は0である。
• 後負荷afterload 後負荷（afterload）afterload（後負荷） が大きいほど短縮速度 shortening velocity 短縮速度（shortening velocity） shortening velocity（短縮速度） と短縮距離は小さくなる。