Мышечная система – это система органов , состоящая из скелетных , гладких и сердечной мышц. Он обеспечивает движение тела, поддерживает осанку и обеспечивает циркуляцию крови по всему телу. [1] Мышечная система позвоночных контролируется нервной системой , хотя некоторые мышцы (например, сердечная мышца ) могут быть полностью автономными. Вместе с костной системой у человека он образует опорно-двигательный аппарат , отвечающий за движение тела . [2]
Существует три различных типа мышц: скелетные мышцы , сердечная или сердечная мышца и гладкие (неполосатые) мышцы . Мышцы обеспечивают силу, равновесие, осанку, движение и тепло, позволяющее телу сохранять тепло. [3]
В теле взрослого мужчины насчитывается около 640 мышц. [4] Каждая мышца состоит из своего рода эластичной ткани, которая состоит из тысяч или десятков тысяч мелких мышечных волокон. Каждое волокно состоит из множества крошечных нитей, называемых фибриллами. Импульсы нервных клеток контролируют сокращение каждого мышечного волокна.
Скелетные мышцы представляют собой разновидность поперечно-полосатых мышц , состоящих из мышечных клеток , называемых мышечными волокнами , которые, в свою очередь, состоят из миофибрилл . Миофибриллы состоят из саркомеров — основных строительных блоков поперечно-полосатой мышечной ткани. При стимуляции потенциалом действия скелетные мышцы выполняют скоординированное сокращение, укорачивая каждый саркомер. Лучшей предложенной моделью для понимания сокращения является модель мышечного сокращения скользящей нити . Внутри саркомера волокна актина и миозина перекрываются, совершая сократительное движение навстречу друг другу. Миозиновые нити имеют булавовидные миозиновые головки , которые выступают в сторону актиновых нитей [1] [3] [5] и обеспечивают точки прикрепления актиновых нитей в местах связывания. Головки миозина движутся скоординировано; они поворачиваются к центру саркомера, отделяются, а затем снова прикрепляются к ближайшему активному участку актиновой нити. Это называется приводной системой храпового типа. [5]
Этот процесс потребляет большое количество аденозинтрифосфата (АТФ), источника энергии клетки. АТФ связывается с поперечными мостиками между головками миозина и актиновыми нитями. Высвобождение энергии приводит к повороту головки миозина. Когда АТФ используется, он превращается в аденозиндифосфат (АДФ), а поскольку мышцы хранят мало АТФ, им приходится постоянно заменять разряженный АДФ АТФ. Мышечная ткань также содержит запасы быстродействующего химического вещества, креатинфосфата , который при необходимости может способствовать быстрой регенерации АДФ в АТФ. [6]
Ионы кальция необходимы для каждого цикла саркомера. Кальций высвобождается из саркоплазматической сети в саркомер , когда мышца стимулируется к сокращению. Этот кальций открывает сайты связывания актина. Когда мышце больше не нужно сокращаться, ионы кальция выкачиваются из саркомера и возвращаются в хранилище саркоплазматической сети . [5]
В организме человека насчитывается около 639 скелетных мышц.
Сердечная мышца представляет собой поперечно-полосатую мышцу, но отличается от скелетной мышцы тем, что мышечные волокна соединены латерально. При этом, как и в случае с гладкими мышцами, их движение непроизвольно. Сердечная мышца контролируется синусовым узлом под влиянием вегетативной нервной системы . [1] [3]
Сокращение гладких мышц регулируется вегетативной нервной системой , гормонами и местными химическими сигналами, что обеспечивает постепенное и продолжительное сокращение. Этот тип мышечной ткани также способен адаптироваться к различным уровням растяжения и напряжения, что важно для поддержания правильного кровотока и движения веществ через пищеварительную систему .
Нервно-мышечные соединения — это точка прикрепления мотонейрона к мышце. Ацетилхолин ( нейромедиатор , используемый при сокращении скелетных мышц) высвобождается из окончания аксона нервной клетки, когда потенциал действия достигает микроскопического соединения, называемого синапсом . Группа химических посредников, проходящих через синапс и стимулирующих образование электрических изменений, которые производятся в мышечной клетке, когда ацетилхолин связывается с рецепторами на ее поверхности. Кальций высвобождается из зоны хранения в саркоплазматическом ретикулуме клетки. Импульс от нервной клетки вызывает высвобождение кальция и вызывает одиночное короткое мышечное сокращение , называемое мышечным подергиванием . Если есть проблема в нервно-мышечном соединении, может возникнуть очень продолжительное сокращение, такое как сокращение мышц, возникающее в результате столбняка . Кроме того, потеря функции соединения может вызвать паралич . [5]
Скелетные мышцы состоят из сотен двигательных единиц , каждая из которых включает в себя двигательный нейрон, прикрепленный рядом тонких пальцеобразных структур, называемых окончаниями аксонов . Они прикрепляются к отдельным пучкам мышечных волокон и контролируют их. Скоординированная и точно настроенная реакция на конкретные обстоятельства потребует контроля точного количества используемых двигательных единиц. В то время как отдельные мышечные единицы сокращаются как единое целое, вся мышца может сокращаться на заранее определенной основе благодаря строению двигательной единицы. Координация, баланс и контроль двигательных единиц часто находятся под управлением мозжечка головного мозга. Это позволяет осуществлять сложную мышечную координацию с минимальными сознательными усилиями, например, когда человек ведет машину, не задумываясь о процессе. [5] [7]
Сухожилие – это участок соединительной ткани, который соединяет мышцу с костью. [8] Когда мышца сокращается, она притягивает скелет, создавая движение. Сухожилие соединяет эту мышцу с костью, делая эту функцию возможной.
В состоянии покоя организм производит большую часть АТФ аэробным путем в митохондриях [9] без образования молочной кислоты или других утомляющих побочных продуктов. Во время физических упражнений метод производства АТФ варьируется в зависимости от физической подготовки человека, а также от продолжительности и интенсивности упражнений. При более низких уровнях активности, когда упражнения продолжаются в течение длительного времени (несколько минут или дольше), энергия вырабатывается аэробным путем путем объединения кислорода с углеводами и жирами , хранящимися в организме. [6] [10]
Во время активности с более высокой интенсивностью, продолжительность которой может уменьшаться по мере увеличения интенсивности, выработка АТФ может переключиться на анаэробные пути, такие как использование креатинфосфата и фосфагенной системы или анаэробный гликолиз . Аэробное производство АТФ происходит биохимически гораздо медленнее и может быть использовано только при длительных упражнениях низкой интенсивности, но не производит утомляющих отходов, которые не могут быть немедленно удалены из саркомера и организма, что приводит к гораздо большему количеству Молекулы АТФ на молекулу жира или углеводов. Аэробные тренировки позволяют системе доставки кислорода работать более эффективно, что позволяет быстрее начать аэробный метаболизм. Анаэробное производство АТФ производит АТФ гораздо быстрее и позволяет выполнять упражнения с почти максимальной интенсивностью, но также производит значительное количество молочной кислоты , которая делает высокоинтенсивные упражнения невыносимыми в течение более чем нескольких минут. Фосфагенная система также является анаэробной. Это позволяет выполнять упражнения с максимальной интенсивностью, но внутримышечные запасы креатинфосфокреатина очень ограничены и могут обеспечить энергию только для упражнений продолжительностью до десяти секунд. Восстановление происходит очень быстро: полные запасы креатина восстанавливаются в течение пяти минут. [6] [11]
Множество заболеваний могут повлиять на мышечную систему.
Мышечная дистрофия – это группа заболеваний, связанных с прогрессирующей мышечной слабостью и потерей мышечной массы. Эти расстройства вызваны мутациями в генах человека. [12] Болезнь поражает от 19,8 до 25,1 случаев на 100 000 человеко-лет во всем мире. [13]
Существует более 30 типов мышечной дистрофии. В зависимости от типа мышечная дистрофия может влиять на сердце и легкие пациента и/или его способность двигаться, ходить и выполнять повседневную деятельность. К наиболее распространенным типам относятся:
{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link){{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link){{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link){{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)