stringtranslate.com

Мышцы

Мышца — это мягкая ткань , один из четырех основных типов тканей животных . Мышечная ткань дает скелетным мышцам возможность сокращаться . Мышца формируется во время эмбрионального развития , в процессе, известном как миогенез . Мышечная ткань содержит специальные сократительные белки, называемые актином и миозином, которые взаимодействуют, вызывая движение. Среди многих других мышечных белков присутствуют два регуляторных белка , тропонин и тропомиозин . [1]

Мышечная ткань различается в зависимости от функции и расположения в организме.

У позвоночных выделяют три типа:

  1. скелетный ,
  2. сердечные (оба поперечнополосатые ), и
  3. Гладкие мышцы (неполосатые). [2]

Скелетная мышечная ткань состоит из удлиненных многоядерных мышечных клеток , называемых мышечными волокнами , и отвечает за движения тела. Другие ткани в скелетных мышцах включают сухожилия и перимизий . [3] Гладкие и сердечные мышцы сокращаются непроизвольно, без сознательного вмешательства. Эти типы мышц могут быть активированы как посредством взаимодействия с центральной нервной системой , так и путем получения иннервации от периферического сплетения или эндокринной (гормональной) активации. Поперечно-полосатые или скелетные мышцы сокращаются только произвольно, под влиянием центральной нервной системы. Рефлексы являются формой неосознанной активации скелетных мышц, но тем не менее возникают посредством активации центральной нервной системы, хотя и не задействуют корковые структуры до тех пор, пока не произошло сокращение. [ необходима цитата ]

Различные типы мышц по-разному реагируют на нейротрансмиттеры и гормоны, такие как ацетилхолин , норадреналин , адреналин и оксид азота , в зависимости от типа мышцы и ее точного расположения. [ необходима цитата ]

Также возможна подкатегория мышечной ткани, в зависимости от содержания миоглобина , митохондрий , миозиновой АТФазы и т. д. [ необходима цитата ]

Этимология

Слово «мышца» происходит от латинского musculus , уменьшительного от mus , что означает «мышь» , поскольку внешний вид согнутого бицепса напоминает спину мыши.

То же самое явление имело место в греческом языке , где μῦς, mȳs , означает как «мышь», так и «мышца».

Структура

У позвоночных животных существует три типа мышечной ткани: скелетная , сердечная и гладкая . Скелетные и сердечные мышцы являются типами поперечно-полосатой мышечной ткани . [2] Гладкая мышца не имеет поперечно-полосатой структуры.

У беспозвоночных животных существует три типа мышечной ткани , которые основаны на их рисунке исчерченности: поперечно-исчерченная, косо-исчерченная и гладкая мускулатура. У членистоногих гладкая мускулатура отсутствует. Поперечно-исчерченный тип наиболее похож на скелетную мускулатуру позвоночных. [4]

Скелетная мышечная ткань позвоночных представляет собой удлиненную, поперечно-полосатую мышечную ткань с волокнами шириной от 3 до 8 микрометров и шириной от 18 до 200 микрометров. В стенке матки во время беременности они увеличиваются в длину от 70 до 500 микрометров. [5] Скелетная поперечно-полосатая мышечная ткань организована в регулярные параллельные пучки миофибрилл , которые содержат много сократительных единиц, известных как саркомеры , которые придают ткани ее поперечно-полосатый вид. Скелетная мышца является произвольной мышцей, закрепленной сухожилиями или иногда апоневрозами к костям , и используется для осуществления скелетных движений, таких как локомоция и поддержание позы . Контроль осанки обычно поддерживается как бессознательный рефлекс, но ответственные мышцы также могут реагировать на сознательный контроль. Масса тела среднестатистического взрослого мужчины на 42% состоит из скелетных мышц, а среднестатистической взрослой женщины — на 36% [6] .

Сердечная мышечная ткань находится только в стенках сердца как миокард , и это непроизвольная мышца, контролируемая автономной нервной системой . Сердечная мышечная ткань имеет поперечно-полосатую структуру, как и скелетная мышца, и содержит саркомеры в очень регулярном расположении пучков. В то время как скелетные мышцы расположены в регулярных параллельных пучках, сердечная мышца соединяется в разветвленных, нерегулярных углах, известных как вставочные диски .

Гладкая мышечная ткань не имеет поперечной исчерченности и непроизвольна. Гладкие мышцы находятся в стенках органов и структур, таких как пищевод , желудок , кишечник , бронхи , матка , уретра , мочевой пузырь , кровеносные сосуды и поднимающие волоски в коже, которые контролируют эрекцию волос на теле.

Сравнение типов

Скелетные мышцы

Клетки поперечнополосатых скелетных мышц в микроскопическом изображении

Скелетные мышцы в целом подразделяются на два типа волокон: тип I (медленно сокращающиеся) и тип II (быстро сокращающиеся).

Плотность скелетной мышечной ткани млекопитающих составляет около 1,06 кг/литр. [11] Это можно сравнить с плотностью жировой ткани (жира), которая составляет 0,9196 кг/литр. [12] Это делает мышечную ткань примерно на 15% плотнее жировой ткани .

Скелетные мышцы являются тканью, потребляющей большое количество кислорода, и окислительное повреждение ДНК , вызванное активными формами кислорода, имеет тенденцию накапливаться с возрастом . [13] Окислительное повреждение ДНК 8-OHdG накапливается в сердечной и скелетной мышце как мышей, так и крыс с возрастом. [14] Кроме того, двухцепочечные разрывы ДНК накапливаются с возрастом в скелетных мышцах мышей. [15]

Гладкие мышцы

Гладкая мышца непроизвольна и не имеет поперечной исчерченности. Она делится на две подгруппы: одноэлементные (унитарные) и многоэлементные гладкие мышцы . Внутри одноэлементных клеток весь пучок или слой сокращается как синцитий (т. е. многоядерная масса цитоплазмы , которая не разделена на клетки). Многоэлементные гладкие мышечные ткани иннервируют отдельные клетки; как таковые, они обеспечивают тонкий контроль и постепенные ответы, во многом похожие на набор двигательных единиц в скелетных мышцах.

Гладкие мышцы находятся в стенках кровеносных сосудов (такие гладкие мышцы специально называются сосудистыми гладкими мышцами ), например, в слое tunica media крупных ( аорта ) и мелких артерий , артериол и вен . Гладкие мышцы также находятся в лимфатических сосудах, мочевом пузыре , матке (называемой гладкими мышцами матки ), мужских и женских половых путях , желудочно-кишечном тракте , дыхательных путях , поднимающих волоски кожи , цилиарной мышце и радужной оболочке глаза . Структура и функция в основном одинаковы у гладкомышечных клеток в разных органах, но индуцирующие стимулы существенно различаются, чтобы выполнять отдельные действия в организме в разное время. Кроме того, клубочки почек содержат гладкомышечные клетки, называемые мезангиальными клетками .

Сердечная мышца

Сердечная мышца — это непроизвольная, поперечнополосатая мышца , которая находится в стенках и гистологической основе сердца , в частности, в миокарде. Клетки сердечной мышцы (также называемые кардиомиоцитами или миокардиоцитами) в основном содержат только одно ядро, хотя существуют популяции с двумя-четырьмя ядрами. [16] [17] [ нужна страница ] Миокард — это мышечная ткань сердца, которая образует толстый средний слой между наружным слоем эпикарда и внутренним слоем эндокарда .

Координированные сокращения сердечных мышечных клеток в сердце выталкивают кровь из предсердий и желудочков в кровеносные сосуды левой/тела/системной и правой/легких/легочной кровеносной системы . Этот сложный механизм иллюстрирует систолу сердца.

Клетки сердечной мышцы, в отличие от большинства других тканей организма, полагаются на доступное кровоснабжение и электроснабжение для доставки кислорода и питательных веществ, а также для удаления отходов, таких как углекислый газ . Коронарные артерии помогают выполнять эту функцию.

Разработка

Куриный эмбрион, показывающий параксиальную мезодерму по обе стороны от нервной складки. Передняя (передняя) часть начала формировать сомиты (обозначенные как «примитивные сегменты»).

Все мышцы происходят из параксиальной мезодермы . Параксиальная мезодерма делится по длине эмбриона на сомиты , соответствующие сегментации тела (наиболее очевидной является позвоночный столб ). [18] Каждый сомит имеет три отдела: склеротом (который образует позвонки ), дерматом (который образует кожу) и миотом (который образует мышцы). Миотом делится на две части, эпимер и гипомер, которые образуют эпаксиальные и гипаксиальные мышцы соответственно. Единственными эпаксиальными мышцами у человека являются мышца, выпрямляющая позвоночник , и небольшие межпозвоночные мышцы, и они иннервируются дорсальными ветвями спинномозговых нервов . Все остальные мышцы, включая мышцы конечностей, являются гипаксиальными и иннервируются вентральными ветвями спинномозговых нервов. [18]

Во время развития миобласты (мышечные клетки-предшественники) либо остаются в сомитах, чтобы сформировать мышцы, связанные с позвоночным столбом, либо мигрируют в тело, чтобы сформировать все остальные мышцы. Миграции миобластов предшествует образование соединительнотканных каркасов, обычно образующихся из соматической боковой пластины мезодермы . Миобласты следуют химическим сигналам в соответствующие места, где они сливаются в удлиненные клетки скелетных мышц. [18]

Функция

Основная функция мышечной ткани — сокращение . Три типа мышечной ткани (скелетная, сердечная и гладкая) имеют существенные различия. Однако все три используют движение актина против миозина для создания сокращения.

Скелетные мышцы

В скелетных мышцах сокращение стимулируется электрическими импульсами , передаваемыми двигательными нервами . Сокращения сердечных и гладких мышц стимулируются внутренними клетками водителя ритма, которые регулярно сокращаются и распространяют сокращения на другие мышечные клетки, с которыми они контактируют. Все сокращения скелетных мышц и многие сокращения гладких мышц облегчаются нейротрансмиттером ацетилхолином . [ 19]

Гладкие мышцы

Гладкие мышцы встречаются почти во всех системах органов, таких как полые органы, включая желудок и мочевой пузырь ; в трубчатых структурах, таких как кровеносные и лимфатические сосуды и желчные протоки ; в сфинктерах, таких как матка и глаз. Кроме того, они играют важную роль в протоках экзокринных желез. Они выполняют различные задачи, такие как герметизация отверстий (например, пилоруса, маточного зева) или транспортировка химуса посредством волнообразных сокращений кишечной трубки. Гладкие мышечные клетки сокращаются медленнее, чем клетки скелетных мышц, но они сильнее, более устойчивы и требуют меньше энергии. Гладкие мышцы также непроизвольны, в отличие от скелетных мышц, которым требуется стимул.

Сердечная мышца

Сердечная мышца — это мышца сердца. Она самосокращающаяся, автономно регулируемая и должна продолжать ритмично сокращаться в течение всей жизни организма. Поэтому она имеет особые свойства. [20]

Мышцы беспозвоночных

У беспозвоночных животных существует три типа мышечной ткани , которые основаны на их рисунке исчерченности : поперечно-исчерченная, косо-исчерченная и гладкая мускулатура. У членистоногих нет гладких мышц. Поперечно-исчерченный тип наиболее похож на скелетные мышцы позвоночных. [4]

Ссылки

  1. ^ Эбаши, С.; Эндо, М. (1968). «Ионы кальция и сокращение мышц». Progress in Biophysics and Molecular Biology . 18 : 123–183. doi :10.1016/0079-6107(68)90023-0. ISSN  0079-6107. PMID  4894870.
  2. ^ ab Robson, Lesley G. (2017). «Эмбрион позвоночных: миогенез и развитие мышц». eLS . Wiley. стр. 1–10. doi :10.1002/9780470015902.a0026598. ISBN 9780470015902.
  3. ^ Дэйв, Хиранш Д.; Шук, Мика; Варакалло, Мэтью (2024), «Анатомия, Скелетные мышцы», StatPearls , Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID  30725921 , получено 22 апреля 2024 г.
  4. ^ ab Paniagua, R; Royuela, M; García-Anchuelo, RM; Fraile, B (январь 1996 г.). «Ультраструктура типов мышечных клеток беспозвоночных». Гистология и гистопатология . 11 (1): 181–201. PMID  8720463.
  5. ^ Поттер, Хью. "Muscle Tissue". Архивировано из оригинала 21.10.2014 . Получено 02.09.2014 .
  6. ^ Мариеб, Элейн; Хен, Катя (2007). Анатомия и физиология человека (7-е изд.). Пирсон Бенджамин Каммингс. стр. 317. ISBN 978-0-8053-5387-7.
  7. ^ Larsson, L; Edström, L; Lindegren, B; Gorza, L; Schiaffino, S (июль 1991). «Состав MHC и ферментно-гистохимические и физиологические свойства нового типа быстро сокращающейся двигательной единицы». The American Journal of Physiology . 261 (1 pt 1): C93–101. doi :10.1152/ajpcell.1991.261.1.C93. PMID  1858863.
  8. ^ Talbot, J; Maves, L (июль 2016 г.). «Тип волокон скелетных мышц: использование знаний из биологии развития мышц для анализа мишеней на восприимчивость и устойчивость к мышечным заболеваниям». Wiley Interdisciplinary Reviews. Developmental Biology . 5 (4): 518–34. doi :10.1002/wdev.230. PMC 5180455. PMID  27199166 . 
  9. ^ Smerdu, V; Karsch-Mizrachi, I; Campione, M; Leinwand, L; Schiaffino, S (декабрь 1994 г.). «Транскрипты тяжелой цепи миозина типа IIx экспрессируются в волокнах типа IIb скелетных мышц человека». The American Journal of Physiology . 267 (6 pt 1): C1723–8. doi :10.1152/ajpcell.1994.267.6.C1723. PMID  7545970. Примечание: для доступа к полному тексту требуется подписка; аннотация доступна бесплатно.
  10. ^ Kelly SA, Bell TA, Selitsky SR, Buus RJ, Hua K, Weinstock GM, Garland T, Pardo-Manuel de Villena F, Pomp D (декабрь 2013 г.). «Новый интронный однонуклеотидный полиморфизм в гене тяжелого полипептида миозина 4 отвечает за фенотип мини-мышц, характеризующийся значительным снижением мышечной массы задних конечностей у мышей». Genetics . 195 (4): 1385–95. doi :10.1534/genetics.113.154476. PMC 3832280 . PMID  24056412. 
  11. ^ Урбанчека, М.; Пикен, Э.; Каллиайнен, Л.; Кузон, В. (2001). «Дефицит удельной силы в скелетных мышцах старых крыс частично объясняется существованием денервированных мышечных волокон». Журналы геронтологии, серия A: Биологические науки и медицинские науки . 56 (5): B191–7. doi : 10.1093/gerona/56.5.B191 . PMID  11320099.
  12. ^ Farvid, MS; Ng, TW; Chan, DC; Barrett, PH; Watts, GF (2005). «Связь адипонектина и резистина с жировыми тканями, резистентностью к инсулину и дислипидемией». Диабет, ожирение и метаболизм . 7 (4): 406–413. doi :10.1111/j.1463-1326.2004.00410.x. PMID  15955127. S2CID  46736884.
  13. ^ Bou Saada Y, Zakharova V, Chernyak B, Dib C, Carnac G, Dokudovskaya S, Vassetzky YS (октябрь 2017 г.). «Контроль целостности ДНК в скелетных мышцах при физиологических и патологических условиях». Cell Mol Life Sci . 74 (19): 3439–49. doi :10.1007/s00018-017-2530-0. PMC 11107590 . PMID  28444416. 
  14. ^ Hamilton ML, Van Remmen H, Drake JA, Yang H, Guo ZM, Kewitt K, Walter CA, Richardson A (август 2001 г.). «Увеличивается ли окислительное повреждение ДНК с возрастом?». Proc Natl Acad Sci USA . 98 (18): 10469–74. Bibcode : 2001PNAS...9810469H. doi : 10.1073/pnas.171202698 . PMC 56984. PMID  11517304 . 
  15. ^ Park SJ, Gavrilova O, Brown AL, Soto JE, Bremner S, Kim J, Xu X, Yang S, Um JH, Koch LG, Britton SL, Lieber RL, Philp A, Baar K, Kohama SG, Abel ED, Kim MK, Chung JH (май 2017 г.). «ДНК-ПК способствует митохондриальному, метаболическому и физическому снижению, которое происходит во время старения». Cell Metab . 25 (5): 1135–46.e7. doi :10.1016/j.cmet.2017.04.008. PMC 5485859. PMID  28467930 . 
  16. ^ Olivetti G, Cigola E, Maestri R, et al. (Июль 1996). «Старение, гипертрофия сердца и ишемическая кардиомиопатия не влияют на долю мононуклеарных и многоядерных миоцитов в сердце человека». Журнал молекулярной и клеточной кардиологии . 28 (7): 1463–77. doi :10.1006/jmcc.1996.0137. PMID  8841934.
  17. ^ Поллард, Томас Д.; Эрншоу, Уильям К.; Липпинкотт-Шварц, Дженнифер (2008). Биология клетки (2-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Saunders/Elsevier. ISBN 978-1-4377-0063-3. OCLC  489073468.
  18. ^ abc Суини, Лорен (1997). Основные концепции эмбриологии: руководство по выживанию для студентов . McGraw-Hill Professional. ISBN 978-0-07-063308-7. OCLC  606951249.
  19. ^ Frontera, Walter R.; Ochala, Julien (март 2015). «Скелетная мышца: краткий обзор структуры и функции». Calcified Tissue International . 96 (3): 183–195. doi :10.1007/s00223-014-9915-y. ISSN  1432-0827. PMID  25294644.
  20. ^ Zile, MR; Richardson, K.; Cowles, MK; Buckley, JM; Koide, M.; Cowles, BA; Gharpuray, V.; Cooper, G. (1998-08-11). "Конститутивные свойства клеток сердечной мышцы взрослых млекопитающих". Circulation . 98 (6): 567–579. doi :10.1161/01.cir.98.6.567. ISSN  0009-7322. PMID  9714115.