Анатомия : Развитие мышц. Общая миология.

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 14.12.2024

Мышца состоит из пучков исчерченных мышечных волокон, окруженных соединительнотканной оболочкой- эндомизием. Оболочка всей мышцы называется эпимизий.

Мышечные пучки образуют мясистую часть- брюшко, переходящее в сухожилие. Проксимальное сухожилие-

головка. Дистальное сухожилие-хвост.

При изменении опоры проксимального или дистального сухожилия мышца совершает работу.

Свойства и функции мышц

Развитие мышц

развиваютя мышцы спины, из вентрального- мышцы груди и живота.

Особенности развития мышц

Мышцы, которые в процессе своего развития не изменяют положения по отношению к эмбриональным миотомам называются аутохтонными.

Мышцы, которые в процессе своего развития переходят с туловища или черепа на конечности- трункофугальные.

Мышцы, которые в процессе своего развития переходят с мезенхимной закладке на конечности на туловище или череп- трункопетальные.

Общие закономерности перемещения мышц

Срастание миотомов в общую мышцу.

Частичное замещение мышечной ткани

Особенности развития мышц головы и шеи

Мышцы головы и шеи развиваются из вентрального несегментированного отдела мезодермы в головном конце зародыша, в месте расположения висцеральных и жаберных дуг.

Жевательные мышцы- производные 1-ой висцеральной дуги.

Мимические мышцы- производные 2-ой висцеральной дуги.

Над и подподъязычные мышцы - производные 4-ой жаберных дуг.

Трапецевидная (в т.ч. Грудинноключичнососцевидная) - производные 5-ой дуги.

Основные аномалии развития мышц.

гипоплазия, дисплазия.

Классификации мышц

-двухглавая

-трехглавая

Классификации мышц (продолжение)

- с параллельными волокнами, идущими вдоль брюшка

-с косыми, с поперечными, круговыми (сфинктеры)

Если косые волокна присоединяются к сухожилию с одной стороны, то такие мышцы называются одноперистые, если с двух сторон-

Общая анатомия мышц, строение мышцы как органа. Развитие скелетных мышц, их классификация (по форме, строению, расположению и т.Д.). Анатомический и физиологический поперечник мышц.

В теле и внутренних органах человека находятся скелетные мышцы из исчерченной мышечной ткани, гладкие - из неисчерченной мышечной ткани, сердечная - из мышечной ткани особенного строения и функции.

Скелетные мышцы связаны с костями и действуют вместе с ними и суставами в единой биомеханической системе рычагов, обеспечивая статику и динамику тела. Часть из них входит во внутренние органы: глаз, ухо, полость рта, глотку, пищевод, гортань, задний проход, влагалище, мочеиспускательный канал, обеспечивая движение, формируя стенку и сфинктеры органов.

Общая масса скелетной мускулатуры составляет у новорожденных - 20-22 %, взрослых - 40 %, стариков - 25-30 % от массы всего тел.

Гладкие мышцы располагаются в коже, сосудах, стенках полых внутренних органов, выделительных протоках желез. Сердечная мышца состоит из проводящих и сократительных мышечных клеток - кардиомиоцитов.

Мускул (мышца) - орган, построенный из мышечных волокон (клеток), каждое из них обладает соединительно-тканной оболочкой - эндомизием. В пучки мышечные волокна объединяет другая фиброзная оболочка - перимизий, а весь мускул заключается в общую фиброзную оболочку, образованную фасцией - эпимизий. Между пучками проходят сосуды и нервы, снабжающие мышечные волокна.

На макроуровне скелетная мышца имеет:

брюшко (вентер) - мясистая часть органа, занимающая его средину;

сухожилие (тендо), относящееся к дистальному концу, оно может быть в виде апоневроза, сухожильных перемычек, длинных пучков продольных фиброзных волокон;

головку, составляющую проксимальную часть;

сухожилие и головка крепятся на противоположных концах костей.

Сила мышцы на 1 см 2 ее поперечного сечения называется абсолютной и составляет от 50 до 100 Н, что зависит от длины мышечных волокон и площади поперечного сечения. Начало мышцы на кости находится ближе к срединной оси тела - это фиксированная точка (пунктум фиксум), конец мышцы лежит на кости дистальнее и, являясь местом прикрепления, называется подвижной точкой (пунктум мобиле). При сокращении мышцы точки сближаются, а при изменении положения тела могут меняться местами.

Мышцы развиваются из мезодермы. На туловище они возникают из первичной сегментированной мезодермы - сомитов: 3-5 затылочных, 8 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых, 4-5 копчиковых.

Каждый сомит подразделяется на склеротом, дерматом и миотом - из него и развиваются мышцы туловища.

Сомиты появляются рано, когда длина зародыша составляет 10-15 мм.

Из дорсальных частей миотомов возникают глубокие, собственные (аутохтонные) мышцы спины, из вентральных - глубокие мышцы груди и живота. Они закладываются, развиваются и остаются в пределах туловища - поэтому называются аутохтонными (местными, туземными). Очень рано миотомы связываются с нервной системой и каждому мышечному сегменту соответствует нервный сегмент. Каждый нерв следует за развивающейся мышцей, врастает в нее и, пока она не дифференцировалась, подчиняет своему влиянию.

В процессе развития часть скелетных мышц перемещается с туловища и шеи на конечности - трункофугальные мышцы: трапециевидная, грудино-ключично-сосцевидная, ромбовидные, поднимающая лопатку и др.

Часть мышц, наоборот, направляется с конечностей на туловище - трункопетальные мышцы: широчайшая мышца спины, большая и малая грудные, большая поясничная.

Мышцы головы мимические и жевательные, над- и подъязычные мышцы шеи развиваются из несегментированной вентральной мезодермы, входящей в состав висцеральных (жаберных) дуг. Они называются висцеральными и, например, жевательные мышцы развиваются на основе первой висцеральной дуги, а мимические - второй. Однако мышцы глазного яблока и языка развиваются из затылочных миотомов сегментированной мезодермы. Глубокие передние и задние мышцы шеи также возникают из затылочных шейных миотомов, а поверхностная и средняя группа мышц в передней области шеи развиваются на основе несегментированной мезодермы висцеральных дуг.

Анатомия : Развитие мышц. Общая миология.

Мышцы образованы мышечной тканью, характерной особенностью которой является сократимость. По строению и функциональным признакам мышечную ткань подразделяют на произвольную, представленную поперечнополосатой мускулатурой, и непроизвольную - гладкую мышечную ткань. Из поперечнополосатой мышечной ткани образована скелетная мускулатура (головы, шеи, туловища, конечностей, глазного яблока, мягкого неба) и мускулатура некоторых внутренних органов (глотки, верхней части пищевода, гортани и т. д.). Гладкая мышечная ткань располагается в стенках внутренних органов, кровеносных сосудов, протоках желез, сосудистой оболочке глазного яблока, коже. Сокращение гладких мышц протекает медленно и продолжается длительное время. Поперечнополосатые мышечные волокна сокращаются быстро.

Поперечнополосатая и гладкая мышечные ткани образованы мышечными волокнами, содержащими миофибриллы различной структуры: неоднородной у поперечнополосатой мускулатуры и однородной у гладкой мышечной ткани. Неоднородность структуры мышечных волокон в поперечнополосатой мускулатуре обусловливается тем, что различные участки миофибрилл неодинаково преломляют световой луч. В поляризованном микроскопе в фибриллах отчетливо видно правильное чередование темных и светлых дисков. Темные диски относятся к анизотропным структурам, физические свойства которых (например, электропроводимость) неодинаковы в продольном и поперечном направлениях. Светлые диски представляют собой изотропное вещество, имеющее физическое свойство однократно преломлять световой луч. Анизотропное вещество в гладкой мускулатуре в отличие от поперечнополосатой мышечной ткани распределяется равномерно. Гладкая мускулатура залегает в виде сплошных слоев с различным направлением мышечных волокон. Поперечнополосатая мускулатура имеет волокнистое строение и образует отдельные органы - мышцы. Мышцы составляют около 42 % всего веса у взрослого человека, а у новорожденных и детей - более 20%. В старости происходит уменьшение массы мускулатуры до 25-30% по сравнению с массой ее в среднем возрасте. У людей, тренирующих свою мускулатуру, вес ее иногда составляет 50% от общего веса.

В организме человека насчитывают более 400 скелетных мышц. Слово musculus произошло от слова "мышонок", так как многие мышцы веретенообразной формы имеют сходство с мышью. Форма мышц зависит от работы и места расположения их на скелете. Различают в основном три формы: короткие, широкие и длинные мышцы.

Короткие мышцы имеют почти одинаковую длину и ширину (например, мышцы между позвонками). Широкие мышцы в виде мышечных пластов располагаются в области груди, живота, в поверхностных слоях спины. Длинные мышцы, преимущественно веретенообразной формы, встречаются на конечностях. Они имеют утолщенную среднюю часть - брюшко, venter, и два конца, один из которых называется головкой - caput, другой - хвостом, cauda. У многих длинных мышц на обоих концах имеются сухожилия, посредством которых они прикреплены к костям. Нередко мышцы присоединяются к костям очень короткими фиброзными пучками, связанными с внутримышечной соединительной тканью. Такое прикрепление получило название мясистого и наблюдается чаще у начала мышц. Встречаются и неоднородные прикрепления, наполовину мышечные, наполовину сухожильные.

Сухожилия резко отличаются по цвету от тела мышцы и образованы плотной соединительной тканью. Они блестящие, белого цвета и сократимостью не обладают. Сухожилия имеют различную форму. У широких плоских мышц сухожильная часть в виде тонкой пластинки является как бы продолжением мышцы и образует сухожильные растяжения - апоневрозы, aponeuroses. Длинные мышцы имеют, как правило, тонкие длинные сухожилия цилиндрической формы. Сухожилия, прикрепляясь к кости, плотно срастаются с надкостницей.

В зависимости от количества начальных частей - головок - мышца бывает двуглавой, трехглавой и четырехглавой. Мышца может делиться промежуточным сухожилием на две части (двубрюшная, лопаточно-подъязычная мышцы) или пересекаться тонкими сухожильными прослойками, intersectiones tendinaeae (прямая мышца живота). Сухожильная часть некоторых мышц может разделяться на несколько сухожилий, прикрепляющихся к различным костям (например, сухожилие мышцы, разгибающей пальцы).

Мышечные пучки в различных мышцах имеют неодинаковое направление по отношению к оси сухожилия. Если пучки расположены косо и прикрепляются к сухожилию под углом с одной стороны, такой мускул называется одноперистым, m. unipennatus; если мышечные волокна подходят к сухожилию с двух сторон, то мускул является двуперистым, m. bipennatus. Мышечные пучки могут располагаться веерообразно, сходясь в одно сухожилие (например, височная мышца). Мышечные волокна вокруг естественных отверстий образуют жомы, или сфинктеры (например, мышца окружности рта).

Вспомогательные аппараты мышц . Важное значение среди вспомогательного аппарата мышц имеют особые соединительнотканные пластины - фасции. Различают подкожную или поверхностную фасцию, fascia superfacialis, и глубокую, или собственную, fascia propria.

Поверхностная фасция образована рыхлой волокнистой соединительной тканью. Ее пучки, располагаясь, как правило, в различных направлениях, отделяют жировые дольки подкожной жировой клетчатки друг от друга. Лишь в местах скопления большого количества подкожной жировой клетчатки (например, в области живота, на бедрах и т. д.) поверхностная фасция имеет вид тонкой пластинки.

Собственная фасция развита почти во всех областях. Она образована фиброзной тканью, которая в виде плотной пластинки окружает мышцы, кровеносные сосуды и нервы, образуя для них фасциальные влагалища. Плотность и прочность собственной фасции в различных областях тела неодинакова и зависит от силы мышц: чем сильнее мышцы, тем больше выражены их фасции. Фасции более развиты на конечностях, особенно в области луче-запястного и голено-стопного суставов, где они, уплотняясь, образуют связки. Там, где мышцы располагаются в несколько слоев, собственная фасция расщепляется на несколько листков (поверхностный и глубокий). Кроме того, собственная фасция посылает отростки - межмышечные перегородки, septa intermusculares, между группами мышц, различных по функции (например, разделяет сгибатели от разгибателей). Различают два вида влагалищ для мышц: фиброзные, образованные фасциями, и костно-фиброзные, образованные фасциями и костями.

Фасции со своей сложной системой перегородок представляют опору для мышц, сосудов, нервов, внутренних органов. Иногда мышца начинается от фасции или прикрепляется к ней. Фасции способствуют сокращению мышцы в определенном направлении и препятствуют смещению ее в стороны. При нарушении целости фасции мышца в этом месте выпячивается, образуя так называемую мышечную грыжу.

Обычно фасции легко отделяются от окружающей соединительной ткани и от покрываемых ими мышц, с которыми они связаны перимизием. Однако в отдельных областях тела (например, ягодичной, дельтовидной) фасции, покрывающие мышцы, посылают соединительнотканные отростки между отдельными пучками мышечных волокон, чем увеличивается связь фасций с мышцами. Иногда фасции выражены слабо (например, на лице) и почти не отличаются от perimysium.

Слизистые сумки, bursae mucosae, в виде мешочков располагаются в местах, где сухожилия мышц прилежат к костям, и испытывают большое трение. Слизистые сумки встречаются также между плотно лежащими сухожилиями (межсухожильные) и под кожей, например в области локтя. Околосуставные слизистые сумки, соединяющиеся с полостью суставов, получили название синовиальных. Они заполнены синовиальной жидкостью.

Сухожилия мышц, расположенные около костных выступов, в костных бороздках, окружены синовиальными влагалищами (например, в области голено-стопного и луче-запястного суставов). Синовиальные влагалища сухожилий являются замкнутыми образованиями, в них рассматриваются два листка: внутренний, охватывающий непосредственно сухожилие, - перитендиний, peritendineum, и наружный - эпитендиний, epitendineum.

Между внутренним и наружным листками имеется щель, заполненная синовиальной жидкостью, которая, увлажняя листки, улучшает скольжение сухожилий. Место перехода внутреннего листка в наружный получил название брыжейки сухожилия, - мезотендиния, mesotendinium, через которую к сухожилию подходят питающие его сосуды и нервы.

Мышечные блоки встречаются в тех местах, где мышцы, изменяя свое направление, перебрасываются через костные или фиброзные образования. Поверхность блоков покрыта хрящевой тканью. Между сухожилиями мышц и блоками располагаются слизистые сумки.

Сесамовидные кости, ossa sesameidea, располагаются в сухожилиях некоторых мышц, вблизи прикрепления их к костям. Сесамовидные кости, увеличивая угол прикрепления сухожилия к костям, способствуют усилению действия мышцы на кость.

Мышцы составляют активную часть опорно-двигательного аппарата. Они образованы поперечнополосатой мышечной тканью и в противоположность мышцам внутренних органов и сосудов (см. ниже) являются произвольными. Располагаясь на костях, они подразделяются на группы, аналогичные отделам тела и сегментам скелета, и называются скелетными мышцами.

Развитие мышц и фасций (анатомия человека)

Скелетная мускулатура развивается из дорсальной мезодермы, расположенной по бокам хорды. На 3-й неделе эмбрионального развития головной отдел дорсальной мезодермы начинает расчленяться, образуются парные мешковидные выпячивания - сомиты, расположенные сегментарно. После выделения первой пары головных сомитов дальнейшее расчленение дорсальной мезодермы у эмбриона человека идет в каудальном направлении. Ежедневно образуются 2-3 пары новых сомитов, так что к концу 6-й недели их количество достигает 39:4 затылочных, 8 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых, 5 копчиковых. Сомиты увеличиваются в объеме, отделяются друг от друга соединительнотканными перегородками, myosepta, в центре их появляется небольшая полость - миоцель. В процессе развития в сомитах дифференцируются три части: дорсо-медиальная - миотом, клетки которой образуют скелетные мышцы, вентролатеральная - дерматом, дающая начало соединительнотканной части кожи и склеротом, клетки которого образуют в дальнейшем позвонки (рис. 50). В головном отделе из мезодермы жаберных дуг возникает группа бранхиогенных мышц, включающая мышцы головы, шеи, мягкого неба, глотки, гортани, иннервируемых V, VII, IX, X парами черепных нервов.

Рис. 50. Поперечный разрез через туловище зародыша позвоночного (схема). 1 - ramus ventralis п. spinalis; 2 - ramus dorsalis n. spinalis; 3 - chorda dorsalis; 4 - зачаток конечности; 5 - вентральный отросток мезодермы; 6 - кишка; 7 - висцеральный листок боковой пластинки; 8 - париетальный листок боковой пластинки; 9 - полость тела; 10 - первичные сегменты (сомиты); 11 - эктодерма; 12 - спинномозговая трубка; 13 - дерматом; 14 - миотом; 15 - склеротом; 16 - нефротом

В развивающихся мышцах волокна имеют кранио-каудальное направление. В дальнейшем оно изменяется соответственно положению мышц. В каждый миотом врастают ветви спинномозговых нервов, образовавшихся на том же сегментарном уровне. Эти ветви делятся на дорсальные и вентральные аналогично делению миотома. При изменении положения мышц вместе с ними перемещаются и подходящие к ним нервы. Примером может быть диафрагма, которая закладывается в передних отделах туловища из V-VI шейных сомитов и в процессе развития перемещается в каудальном направлении в область нижнего отверстия грудной клетки. Иннервация диафрагмы осуществляется диафрагмальным нервом, который формируется из IV-V шейных спинномозговых нервов и приобретает нисходящее направление, соответственно удлиняясь. При развитии мышц из нескольких миотомов каждый из них удерживает подходящий к нему нерв, поэтому в иннервации таких мышц принимают участие несколько нервов.

Продольное расщепление мышечных тяжей приводит к образованию отдельных мышц (например, трапециевидной и грудино-ключично-сосцевидной), тангенциальное расщепление - к образованию поверхностных и глубоких слоев мышц (например, косых и поперечного слоя мышц передней брюшной стенки). Частичная или полная дегенерация мышечного сегмента с заменой его соединительной тканью дает образование апоневрозов. Некоторые мышцы в процессе развития остаются на месте, образуя местную, аутохтонную мускулатуру (от греч. autos - тот же самый, chton - земля), сохраняющую сегментарное строение (межреберные мышцы), другие - перемещаются с туловища на конечности - трункофугальные мышцы (truncus - ствол, туловище; fugo- обращаю в бегство), третьи - перемещаются с конечностей на туловище - трункопетальные мышцы (peto - стремлюсь).

Развитие мышц сопровождается образованием фасций. В ранних стадиях эмбрионального развития круглоклеточная соединительная ткань, образующаяся из остатков мезобласта, скапливается вокруг мышц. Соединяясь между собой протоплазматическими отростками, круглые клетки удлиняются и образуют сетчато-волокнистую ткань. В дальнейшем количество волокон увеличивается, а количество клеток уменьшается. У зародыша длиной 4,5 см уже отмечается концентрирование соединительной ткани вокруг крупных мышц, между слоями мышц и вокруг мышечных пучков внутри мышц (перимизий и эндомизий).

Мышцы

В человеческом теле есть три основных типа мышц: скелетные, сердечные и гладкие мышцы. Каждый тип мышц имеет уникальные клеточные компоненты, физиологию, специфические функции и патологию.

Скелетные мышцы — это орган, который в первую очередь контролирует движение и положение тела. Сердечная мышца охватывает сердце, которое поддерживает жизнь человеческого организма. Гладкая мускулатура присутствует во всей желудочно-кишечной, репродуктивной, мочевой, сосудистой и дыхательной системах.

Миогенез

Формирование мышечных тканей известно как миогенез. Миобласты являются клетками-предшественниками мышечной ткани. Во время эмбрионального развития миобласты либо делятся митотически, чтобы дать начало большему количеству миобластов, либо дифференцируются в миоциты (мышечные клетки) [1].

Клетки-сателлиты или мышечные стволовые клетки (МСК) представляют собой небольшие мультипотентные клетки с очень небольшим количеством цитоплазмы. МСК являются предшественниками клеток скелетных мышц, обладающих способностью давать начало большему количеству МСК или дифференцированных клеток скелетных мышц [2].

3 типа мышц человека

Скелетные

Прикрепляются к костям и выполняют функцию сокращения, чтобы облегчить движение наших скелетов. Известны также как поперечно-полосатые мышцы из-за их внешнего вида. Причиной этого "полосатого" внешнего вида являются полосы актина и миозина, которые образуют саркомер, обнаруженный в миофибриллах.

Скелетные мышцы являются подконтрольными мышцами, потому что мы имеем прямой контроль над ними через нашу нервную систему. Сокращения могут варьироваться, чтобы производить мощные, быстрые движения или небольшие точные действия. Скелетные мышцы способны растягиваться или сокращаться и все равно возвращаться к своей первоначальной форме.

Сердечные

Встречается только в стенках сердца. Похожи на скелетные мышцы в том, что они поперечно-полосатые и многоядерные, и с гладкими мышцами в том, что их сокращения контролируются вегетативной нервной системой. Однако даже без нервного контроля сокращение может произойти из-за клеток, называемых клетками-водителями ритма (пейсмейкеры). Сердечная мышца обладает высокой устойчивостью к усталости благодаря наличию большого количества митохондрий, миоглобина и хорошего кровоснабжения, что обеспечивает непрерывный аэробный метаболизм.

Гладкие

Непроизвольные мышцы, контролируемые вегетативной нервной системой. Клетки не имеют полосатого вида скелетных мышц из-за отсутствия саркомеров и содержат только одно ядро. Гладкие мышцы находятся в стенках полых органов, таких как желудок, пищевод, бронхи и в стенках кровеносных сосудов. Этот тип мышц стимулируется непроизвольными нейрогенными импульсами и имеет медленные, ритмичные сокращения, используемые для контроля внутренних органов, например, перемещения пищи по пищеводу или сужения кровеносных сосудов [3].

Миозин и актин

Все типы мышц используют миозиновые и актиновые нити (молекулярные двигатели) для создания силы, которая приводит к сокращению клеток. В скелетных и сердечных мышцах актиновые и миозиновые нити организованы в саркомеры, которые функционируют как основная единица сокращения. Клетки скелетных мышц — это удлиненные многоядерные клетки, длина которых колеблется от миллиметров до десятков сантиметров и охватывает всю длину мышцы. Клетки сердечной мышцы похожи на клетки скелетных мышц, но они короче и прикреплены друг к другу через специализированные соединения, называемые интеркалированными дисками. Гладкомышечные клетки содержат одно ядро и лишены саркомеров. Они специализируются на медленных, сильных сокращениях и находятся под непроизвольным контролем [4].

Анатомия скелетных мышц

Общая анатомия

В большинстве мышц волокна ориентированы в одном и том же направлении, проходя по линии от начала до прикрепления. В некоторых мышцах сила важнее, чем изменение длины, например, в прямой мышцы бедра. Они известны как пеннатные мышцы, имеющие отдельные волокна, ориентированные под углом относительно линии действия. Поскольку сокращающиеся волокна тянутся под углом к общему действию мышцы, изменение длины меньше, но эта же ориентация позволяет использовать больше волокон (следовательно, больше силы) в мышце заданного размера.

Скелетные мышцы покрыты жестким слоем соединительной ткани, называемой эпимизием. Эпимизий содержит множество пучков. Каждый пучок окружает слой, называемый перимизием, который содержит множество мышечных волокон. Каждое мышечное волокно окружает слой соединительной ткани, называемый эндомизием.

Эпимизий прикрепляет мышечную ткань к сухожилиям на каждом конце, где эпимизий становится более толстым и коллагеновым. Он также защищает мышцы от трения о другие мышцы и кости [5]. Соединительная ткань присутствует во всех мышцах в виде фасции.

Микроанатомия

Сарколемма — это клеточная мембрана поперечно-полосатой мышечной клетки. Она образует физический барьер от внешней среды, а также опосредует сигналы между внешней средой и мышечной клеткой. Саркоплазма — это специализированная цитоплазма мышечной клетки, которая содержит обычные субклеточные элементы наряду с аппаратом Гольджи, обильными миофибриллами, модифицированным эндоплазматическим ретикулумом, известным как саркоплазматический ретикулум (СР), миоглобином и митохондриями. Поперечные (T)-канальцы инвагинируют сарколемму и образуют сеть вокруг миофибрилл, накапливая и предоставляя Ca2+, необходимый для сокращения мышц. Миофибриллы — это сократительные единицы (внутри мышечной клетки), которые состоят из упорядоченного расположения продольных миофиламентов (тонких актиновых нитей и толстых миозиновых нитей). Характерными "бороздками" скелетной и сердечной мышцы, легко наблюдаемыми при световой микроскопии, являются тонкие нити (светлые) и толстые нити (темные). Z-линия определяет боковую границу каждого саркомера. Сокращение саркомера происходит, когда Z-линии сближаются, заставляя миофибриллы сокращаться, и, следовательно, вся мышечная клетка, а затем и вся мышца сокращаются. Взаимодействие миозина и актина отвечает за сокращение мышц [7].

Двигательные единицы

Внутри мышцы мышечные волокна функционально организованы как двигательные единицы. Двигательная единица состоит из одного двигательного нейрона и всех мышечных волокон, которые он иннервирует. Размер единицы может включать всего несколько волокон для изящного движения и огромное количество для грубого движения, такого как то, что происходит при ходьбе. Например, глаза требуют быстрых, точных движений, но небольшой силы; в результате экстраокулярные мышечные двигательные единицы чрезвычайно малы (с коэффициентом иннервации всего 3!) и имеют очень высокую долю мышечных волокон, способных сокращаться с максимальной скоростью. Напротив, икроножная мышца, состоящая как из мелких, так и из более крупных единиц, имеет коэффициент иннервации 1000-2000 мышечных волокон на двигательный нейрон и может генерировать силы, необходимые для внезапных изменений положения тела [8].

Сила, создаваемая мышцами для поднятия ручки, намного меньше силы, необходимой для подъема колеса автомобиля. Сила сокращения, производимая мышцей, увеличивается двумя способами: суммированием нескольких двигательных единиц, которое включает увеличение числа сокращающихся мышечных волокон, и суммированием нескольких волн, которое включает увеличение силы сокращения мышечных волокон [9].

Двигательные единицы также различаются по типам мышечных волокон, которые они иннервируют. В большинстве скелетных мышц мелкие двигательные единицы иннервируют небольшие “красные” мышечные волокна, которые медленно сокращаются и генерируют относительно небольшие силы. Они богаты миоглобином, митохондриями и капиллярами, такие маленькие красные волокна устойчивы к усталости. Эти небольшие единицы называются медленными (S - slow) двигательными единицами и особенно важны для занятий, требующих длительного сокращения мышц, например, поддержания вертикальной позы. Более крупные α-мотонейроны иннервируют более крупные светлые мышечные волокна, которые генерируют больше силы. У них меньше митохондрий, и они легко устают. Эти блоки называются двигательными блоками с быстрой утомляемостью (FF - fast fatigable) и особенно важны для кратковременных нагрузок, требующих больших усилий, таких как бег или прыжки. Третий класс двигательных единиц обладает свойствами, которые лежат между свойствами двух других. Эти быстрые, устойчивые к усталости (FR - fatique resistant) двигательные единицы имеют промежуточный размер и не так быстры, как единицы FF. Как следует из названия, они значительно более устойчивы к усталости и генерируют примерно вдвое большую силу, чем медленные.

Нервный контроль

Соматическая нервная система контролирует все произвольные мышечные системы в организме и процесс произвольных рефлекторных дуг. Основной маршрут выглядит следующим образом:

Упражнения

Физические упражнения изменяют внешний вид скелетных мышц и могут привести к изменениям в работе мышц. Обратное, то есть отсутствие использования, может привести к снижению производительности и внешнего вида мышц. Хотя мышечные клетки могут изменяться в размерах, новые клетки не образуются при росте мышц. Вместо этого структурные белки добавляются к мышечным волокнам в процессе, называемом гипертрофией, поэтому диаметр клеток увеличивается. И наоборот, когда структурные белки теряются, и мышечная масса уменьшается, говорят, что происходит атрофия.

Клеточные компоненты мышц также могут претерпевать изменения в ответ на изменения в использовании мышц. Изменения в мышцах различаются в зависимости от типа выполняемого упражнения.

Упражнения на выносливость вызывают увеличение клеточных митохондрий, миоглобина и капиллярных сетей в волокнах с медленным сокращением. Спортсмены на выносливость имеют высокий уровень волокон с медленным сокращением по сравнению с другими типами волокон.
Упражнения с сопротивлением вызывают гипертрофию. В мышцах, вырабатывающих энергию, больше быстрых волокон, чем медленных волокон [11].

Мышечная атрофия

Существует три типа мышечной атрофии: физиологическая, патологическая и нейрогенная.

Физиологическая атрофия вызвана недостаточным использованием мышц. Этот тип атрофии часто можно обратить вспять с помощью физических упражнений и улучшения питания. Люди, наиболее подверженные риску: люди с проблемами со здоровьем, которые ограничивают движение или снижают уровень активности; лежачие пациенты; переставшие двигать конечностями из-за инсульта или другого заболевания мозга; находящиеся в местах, где отсутствует гравитация, например, во время космических полетов. Атрофия мышц из-за возраста называется саркопенией и возникает по мере того, как мышечные волокна отмирают и заменяются соединительной и жировой тканью [11]. Это происходит с возрастом и является основным компонентом в развитии слабости.
Патологическая атрофия наблюдается при голодании и таких заболеваниях, как болезнь Кушинга (из-за приема слишком большого количества лекарств, называемых кортикостероидами), застойные заболевания сердца и печени.
Нейрогенная атрофия является наиболее тяжелым типом мышечной атрофии. Она может возникать из-за травмы или заболевания нерва, который соединяется с мышцей. Этот тип мышечной атрофии имеет тенденцию возникать более внезапно, чем физиологическая атрофия. Примерами являются: латеральный амиотрофический склероз (болезнь Лу Герига); спинальная мышечная атрофия; повреждение одного нерва, к примеру, подмышечного нерва; повреждение спинного мозга; синдром Гийена-Барре; повреждение нерва, вызванное травмой, диабетом, токсинами или алкоголем; полиомиелит [13].

Отсутствие физической активности вызывает снижение мышечной массы, что связано с усилением деградации белка или снижением синтеза белка в мышцах. Это напрямую влияет на качество жизни людей и является основным фактором риска хронических заболеваний. Хорошо известно, что физические упражнения важны для поддержания и стимулирования синтеза мышечного белка и активации сигнальных путей, обслуживающих мышцы. Выполнение физических упражнений имеет важное значение для физически неактивных людей [14].

Читайте также: