Uma miofibra é uma célula muscular única multinucleada. Agrupadas em feixes conhecidos como fascículos, e embainhadas no tecido conjuntivo, as miofibras são a unidade celular básica do músculo esquelético. Também conhecidas como fibras musculares, as miofibras são células grandes e altamente especializadas, geralmente cheias de elementos contráteis. Essas células podem ser amplamente classificadas como contração rápida ou contração lenta, com base na velocidade com que a contração ocorre, e ainda mais categorizadas com base nos processos metabólicos usados para alimentar as atividades celulares.
Enquanto a maioria das células animais normalmente contém um único núcleo por célula, as miofibras contêm muitas. O tecido muscular está quase completo no nascimento e, embora as células possam continuar aumentando de tamanho, elas geralmente não se multiplicam por mitose, da mesma forma que a maioria das células. À medida que crescem, torna-se cada vez mais difícil para um único núcleo governar a célula inteira. Isso é conhecido como teoria do domínio mionuclear. Quando uma fibra muscular cresce, a teoria do domínio mionuclear determina que núcleos adicionais são necessários para acompanhar o aumento no tamanho da célula.
Ao redor de cada miofibra estão células indiferenciadas, conhecidas como células satélites. Semelhante às células-tronco, essas células são capazes de assumir várias formas. Quando as células musculares são estimuladas a crescer, o processo desencadeia respostas imunes e hormonais que estimulam as células satélites próximas a aumentar em número e começar a diferenciação. Eles são então incorporados à fibra muscular, conforme necessário, e eventualmente se tornam parte da própria célula muscular.
A velocidade da contração muscular dentro de uma única miofibra é determinada em grande parte pela atividade de uma enzima específica dentro da célula. A ATPase controla a taxa na qual o adenosina trifosfato intermediário de energia (ATP) é decomposto para liberar íons fosfato, que, por sua vez, alimentam a contração celular. Maior atividade da ATPase leva a uma contração muscular mais rápida. As células musculares de contração rápida estão associadas a um nível mais alto de atividade da ATPase, enquanto as células musculares de contração lenta experimentam um nível mais baixo.
As células musculares podem ainda ser divididas com base na predisposição para processos metabólicos específicos. A maioria das células potencializa a atividade por alguma combinação de glicólise e fosforilação oxidativa. A glicólise é o processo pelo qual as células quebram os carboidratos para formar o ATP. Isso normalmente ocorre no citoplasma da célula com presença limitada de oxigênio e pode criar ácido láctico como subproduto.
A fosforilação oxidativa, por outro lado, ocorre nas mitocôndrias da miofibra e consome uma grande quantidade de oxigênio disponível. A fosforilação oxidativa é um processo mais eficiente que a glicólise, produzindo significativamente mais ATP por unidade de nutrientes do que a glicólise, e o faz sem produzir o ácido lático fatigante do músculo. Como resultado, as fibras que usam esse método são mais resistentes à fadiga do que as fibras glicolíticas.
Normalmente, ambos os processos metabólicos ocorrem em todas as células musculares, mas a maioria dos tipos de miofibras está melhor equipada para um processo que o outro. As fibras oxidativas requerem significativamente mais oxigênio que as fibras glicolíticas e, portanto, são ricas na proteína de ligação ao oxigênio mioglobina. A mioglobina oxigenada tende a dar às fibras musculares uma tonalidade vermelha característica e, como resultado, as fibras oxidativas são frequentemente chamadas de fibras vermelhas. As fibras glicolíticas, por outro lado, não têm a mesma concentração de mioglobina e são frequentemente denominadas fibras brancas.
Em geral, as fibras musculares de contração lenta empregam principalmente a fosforilação oxidativa mais eficiente e são denominadas fibras de Tipo I. Eles estão associados a músculos que realizam atividades de baixa energia por um longo período de tempo, como os músculos do pescoço ou os músculos estabilizadores do núcleo do corpo. Entre os atletas, esse tipo de fibra muscular é predominante nos músculos de atletas de resistência altamente especializados, como os maratonistas.
As fibras musculares de contração rápida podem empregar glicólise ou fosforilação oxidativa. Assim como as fibras de contração lenta, as fibras oxidativas de contração rápida, conhecidas como fibras tipo IIa, são embaladas com mitocôndrias e mioglobina. As fibras glicolíticas de contração rápida, conhecidas como tipo IIx, possuem uma abundância de glicogênio disponível, são adaptadas a breves rajadas de força intensa e são comuns no tecido muscular de atletas de força, como velocistas e levantadores de força.