Мышечная система — это система органов , состоящая из скелетных , гладких и сердечных мышц. Она обеспечивает движение тела, поддерживает осанку и обеспечивает циркуляцию крови по всему телу. [1] Мышечные системы у позвоночных контролируются нервной системой, хотя некоторые мышцы (например, сердечная мышца ) могут быть полностью автономными. Вместе со скелетной системой у человека она образует опорно-двигательный аппарат , который отвечает за движение тела . [ 2]
Существует три различных типа мышц: скелетные мышцы , сердечные или сердечные мышцы и гладкие (неполосатые) мышцы . Мышцы обеспечивают силу, равновесие, осанку, движение и тепло для поддержания тепла тела. [3]
В теле взрослого мужчины более 600 мышц. [4] Каждая мышца состоит из своего рода эластичной ткани, которая состоит из тысяч или десятков тысяч маленьких мышечных волокон. Каждое волокно состоит из множества крошечных нитей, называемых фибриллами, импульсы от нервных клеток контролируют сокращение каждого мышечного волокна.
Скелетная мышца — это тип поперечно-полосатой мышцы , состоящей 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 предлагаемой моделью для понимания сокращения является модель скользящих нитей мышечного сокращения. Внутри саркомера актиновые и миозиновые волокна перекрываются в сократительном движении по направлению друг к другу. Миозиновые нити имеют булавовидные головки миозина , которые выступают в сторону актиновых нитей, [1] [3] [5] и обеспечивают точки прикрепления на участках связывания для актиновых нитей. Миозиновые головки движутся скоординированно; они поворачиваются к центру саркомера, отсоединяются, а затем снова прикрепляются к ближайшему активному участку актиновой нити. Это называется системой привода храпового типа. [5]
Этот процесс потребляет большое количество аденозинтрифосфата (АТФ), источника энергии клетки. АТФ связывается с поперечными мостиками между головками миозина и актиновыми нитями. Высвобождаемая энергия обеспечивает вращение головки миозина. Когда АТФ используется, он становится аденозиндифосфатом (АДФ), и поскольку мышцы хранят мало АТФ, они должны постоянно заменять разряженный АДФ АТФ. Мышечная ткань также содержит сохраненный запас быстродействующего подзаряжающего химиката, креатинфосфата , который при необходимости может помочь в быстрой регенерации АДФ в АТФ. [6]
Ионы кальция требуются для каждого цикла саркомера. Кальций высвобождается из саркоплазматического ретикулума в саркомер , когда мышца стимулируется к сокращению. Этот кальций открывает актин-связывающие участки. Когда мышце больше не нужно сокращаться, ионы кальция выкачиваются из саркомера и возвращаются в хранилище в саркоплазматическом ретикулуме . [5]
В организме человека насчитывается около 639 скелетных мышц.
Сердечная мышца — это поперечно-полосатая мышца, но она отличается от скелетной мышцы тем, что мышечные волокна соединены латерально. Кроме того, как и в случае с гладкими мышцами, их движение непроизвольно. Сердечная мышца контролируется синусовым узлом, на который влияет автономная нервная система . [1] [3]
Сокращение гладких мышц регулируется автономной нервной системой , гормонами и локальными химическими сигналами, что позволяет осуществлять постепенные и устойчивые сокращения. Этот тип мышечной ткани также способен адаптироваться к различным уровням растяжения и напряжения, что важно для поддержания надлежащего кровотока и движения материалов через пищеварительную систему .
Нервно-мышечные соединения являются точкой соединения двигательного нейрона с мышцей. Ацетилхолин ( нейромедиатор , используемый при сокращении скелетных мышц) высвобождается из аксонального окончания нервной клетки, когда потенциал действия достигает микроскопического соединения, называемого синапсом . Группа химических посредников через синапс и стимулирует образование электрических изменений, которые производятся в мышечной клетке, когда ацетилхолин связывается с рецепторами на ее поверхности. Кальций высвобождается из своей области хранения в саркоплазматическом ретикулуме клетки. Импульс от нервной клетки вызывает высвобождение кальция и вызывает одно короткое мышечное сокращение , называемое мышечным подергиванием . Если в нервно-мышечном соединении есть проблема, может возникнуть очень длительное сокращение, например, мышечные сокращения, возникающие в результате столбняка . Кроме того, потеря функции в соединении может вызвать паралич . [5]
Скелетные мышцы организованы в сотни двигательных единиц , каждая из которых включает двигательный нейрон, прикрепленный серией тонких пальцеобразных структур, называемых аксональными терминалами . Они прикрепляются к дискретным пучкам мышечных волокон и управляют ими. Скоординированный и точно настроенный ответ на конкретные обстоятельства будет включать управление точным количеством используемых двигательных единиц. В то время как отдельные мышечные единицы сокращаются как единое целое, вся мышца может сокращаться на предопределенной основе из-за структуры двигательной единицы. Координация двигательных единиц, равновесие и контроль часто находятся под управлением мозжечка мозга . Это позволяет осуществлять сложную мышечную координацию с небольшим сознательным усилием, например, когда человек ведет машину, не думая о процессе. [5] [7]
Сухожилие — это часть соединительной ткани, которая соединяет мышцу с костью. [8] Когда мышца перехватывает, она тянет скелет, чтобы создать движение. Сухожилие соединяет эту мышцу с костью, делая эту функцию возможной.
В состоянии покоя организм вырабатывает большую часть АТФ аэробным путем в митохондриях [9], не вырабатывая молочную кислоту или другие утомляющие побочные продукты. Во время упражнений способ выработки 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 соединения кислорода с углеводами и жирами, хранящимися в организме. [6] [10]
Во время более интенсивной активности, с возможной продолжительностью, уменьшающейся по мере увеличения интенсивности, выработка АТФ может переключиться на анаэробные пути, такие как использование креатинфосфата и фосфагенной системы или анаэробного гликолиза . Аэробная выработка АТФ биохимически намного медленнее и может использоваться только для длительных упражнений низкой интенсивности, но не производит утомительных отходов, которые не могут быть немедленно удалены из саркомера и организма, и это приводит к гораздо большему количеству молекул АТФ на молекулу жира или углевода. Аэробные тренировки позволяют системе доставки кислорода быть более эффективной, позволяя аэробному метаболизму начинаться быстрее. Анаэробная выработка АТФ производит АТФ намного быстрее и позволяет выполнять упражнения с почти максимальной интенсивностью, но также производит значительное количество молочной кислоты , что делает упражнения высокой интенсивности неустойчивыми более нескольких минут. Фосфагенная система также является анаэробной. Он позволяет достичь наивысшего уровня интенсивности упражнений, но внутримышечные запасы фосфокреатина очень ограничены и могут обеспечить энергией только упражнения длительностью до десяти секунд. Восстановление происходит очень быстро, при этом полные запасы креатина восстанавливаются в течение пяти минут. [6] [11]
Множество заболеваний могут поражать мышечную систему.
Мышечная дистрофия — это группа расстройств, 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 на 100 000 человеко-лет во всем мире. [13]
Существует более 30 типов мышечной дистрофии. В зависимости от типа мышечная дистрофия может поражать сердце и легкие пациента и/или его способность двигаться, ходить и выполнять повседневные действия. Наиболее распространенные типы включают:
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )