Прогрессируя, симптомы перерастают в диагнозы:

• Боли в крупных (тазобедренный, коленный) и мелких (пальцы рук и ног) суставах являются признаками таких заболеваний, как артрит, артроз, остеохондроз, полиартрит, а их деформация свидетельствует о развитие ревматизма.
• Нарушение походки, затруднение и боли в тазобедренных суставах при ходьбе являются тревожными сигналами коксартроза.
• Сильные боли в спине, не позволяющие человеку согнуться и повернуться, онемение нижних конечностей – все это предвестник спондилеза протрузии, межпозвоночной грыжи. Нередки и такие диагнозы, как отложение солей, сколиоз, подагра.
• Далеко не редкой причиной обращения к врачу являются спортивные травмы.

Пациенты проходят консервативное или оперативное лечение и неизбежно сталкиваются с проблемой реабилитации после болезней и травм.

Строение костей

Кость состоит из неорганического (50%: кальций и фосфор, бикарбонаты, цитраты, фториды, соли Mg2+, K+, Na+), органического (25%: коллаген, неколлагеновые белки (фибронектин, остеонектин и др.), гликозаминогликаны) компонентов и воды (25%).

Строение суставов

Суставы представляют собой прерывные синовиальные соединения.

В суставе различают суставные поверхности сочленяющихся костей, суставную сумку и суставную полость с синовиальной жидкостью.

Строение мышц

Каждая скелетная мышца представляет собой активный орган движения, построенный из многих тканей, главной из которых является поперечно-полосатая мышечная ткань. Кроме того, в состав мышцы входят рыхлая и плотная соединительные ткани, сосуды и нервы.

Функциональное значение мышцы как органа состоит в ее способности сокращаться и изменять при этом свои размеры.

Болит спина, суставы, мышцы? Обращайтесь в РВЦ Орбита-2!

Реабилитационно-восстановительный центр «Орбита-2» применяет проверенные и инновационные методики для максимального восстановления от последствий травм или болезней двигательной системы. Приятная, дружественная атмосфера, заботливый и профессиональный персонал, квалифицированная медицинская помощь и поддержка родных творят настоящие чудеса!

Для консультации звоните: +7 (495) 994-06-45

Как устроены мышцы? И за счет чего они растут / Хабр

Пандемия заставила нас вести менее подвижный образ жизни. Мы закрылись дома, перестали бегать по утрам (я не бегал, но вдруг, в отличие от меня у вас были на это силы). Это поспособствовало накоплению запасов к зиме (или к лету, если вы живете в Австралии), и особенно ударило по тем, кто пытается держать себя в форме. В эти липофильные

времена мы начинаем чаще задумываться о том, что пора бы заняться какой-нибудь двигательной активностью даже не выходя из дома: покачать пресс, поотжиматься, скачать наконец фитнесс приложение (

), или пойти в зал — это для совсем бесстрашных. В связи с этим мне хотелось бы поговорить о нескольких вещах, которые важно знать, чтобы лучше понимать, как тренировки воздействуют на наше тело и почему к одним нагрузкам оно хорошо приспособлено, а к другим — нет.

В этой статье мы поговорим о мышцах, о том какие они бывают и за счет чего растут

Строение мышечной ткани

Мышцы относительно сложно устроены. Они представляют из себя совокупность мышечных волокон, объединённых в пучки, покрытые соединительной тканью (

). Все вместе пучки окружены плотной оболочкой из соединительной ткани (

). При этом перимизий не только отделяет один пучок от другого, но и соединяет их с эпимизием. Обе эти оболочки достаточно плотные. В каждом пучке находятся обособленные мышечные волокна, каждое из которых покрыто рыхлой, куда менее плотной соединительной тканью (

). Эндомизий как бы связывает мышечные волокна внутри пучка. Артерии, проходя через эпимизий начинают ветвится в перимизии, распадаясь на отдельные капилляры в эндомизии.

На рисунке хорошо видно, что большую часть мышечной клетки занимают сократительные структуры, однако базовые органеллы, такие как ядра, эндоплазматический ретикулум тоже присутствуют. Митохондрии, увы не нарисованы, но они там тоже есть. Стоит сказать, что в зависимости от функции, на них может приходиться существенная часть мышечной клетки, ведь именно они ответственны за синтез большей части необходимой мышцам для сокращения энергетической молекулы АТФ.

Какие бывают мышцы?

Существует несколько классификаций мышц: по форме, числу головок, положению, месту прикрепления и направлению мышечных пучков.

Остановимся на классификации мышц по направлению мышечных пучков, так как именно она обьясняет достаточно сильное отличие в силовых возможностях мышц (а это нас и интересует).

В веретенообразных мышечных пучках волокна расположены параллельно длинной оси мышцы (например, бицепс). При перистом расположении мышечные волокна расположены под углом к длинной оси (идеальные примеры — икроножная и камбаловидная мышцы). Давайте посмотрим как это выглядит.

Слева — веретенообразная мышца, справа — двуперистая

За счет перистого строения в одной мышце удается упаковать куда больше мышечных волокон одинакового объема, чем в веретенообразных мышцах того же диаметра. Соответственно, мышцы с перистым расположением волокон обладают куда большей «силой тяги».

Тут замечательный пример — икроножная и камбаловидная мышцы. За счет своего перистого строения они в 6 и, соответственно, 12 раз сильнее веретеновидных мышц аналогичного диаметра. Это и логично, ведь им необходимо поднимать вес всего тела при каждом новом шаге.
Однако, у перистых мышц есть и существенный недостаток. За счет того, что волокна расположены под углом к длинной оси мышцы, сама мышца сокращается меньше чем отдельное волокно. По сути, изменение длины всей мышцы при сокращении равняется изменению длины волокна, умноженному на косинус угла перистости. Чаще всего угол перистости находится в диапазоне от 2 до 27 градусов. Камбаловидная мышца, расположенная прямо под икроножной, имеет угол перистости в 27 градусов (cos = 0.89). Соответственно, при сокращении мышечных волокон внутри камбаловидной мышцы на x см, реально длина мышцы сократится на 0.89x см. Такое расположение волокон снижает скорость сокращения перистых мышц.

Иначе говоря, перистые мышцы нужны там, где речь идет о преодолении большой силы на малом пути. Например, при подъеме на носочки амплитуда движения небольшая (если сравнивать ее с разгибанием/сгибанием руки). У нас нет прямой необходимости вставать на носочки с очень большой скоростью, если, конечно, вы не увлекаетесь балетом. Однако, в целом вставать на носочки нам приходится довольно часто. Соответственно, мышцы, которые отвечают за подъем, должны поднимать вес всего тела, пусть даже и в ущерб скорости. Сгибателям и разгибателям рук тоже нужно быть сильными, но им точно нельзя жертвовать скоростью, чтобы первым дотянуться до яблока на дереве или оттолкнуть хищника (ну, эволюционно так сложилось). Поэтому, там, где нужно действовать оперативно, тело чаще использует веретенообразные мышцы.

Быстрые и медленные мышечные волокна

В одной мышце сосуществует несколько типов волокон, которые отличится по таким параметрам, как скорость, сила сокращения и утомляемость. Причина этого лежит в различиях метаболических процессов и в отличиях сократительных элементов. Давайте посмотрим на это явление подробнее:

1. Медленные окислительные (I тип) — красные

Это волокна сравнительно тонкого диаметра, которые имеют низкий порог активации мотонейрона. А значит именно они выполняют обыденные сокращения — ведь мозгу достаточно послать слабую команду для сокращения таких волокон. Также, красные волокна сокращаются относительно медленно (порядка 100-110 мс).

Кровоснабжаются эти волокна хорошо и имеют высокое содержание миоглобина (используется как депо кислорода). Крупные митохондрии позволяют им работать на протяжении более длительного времени.

Название — окислительные, очень логично, поскольку получение энергии ими осуществляется за счет аэробного дыхания (процесс длительный и требует наличие кислорода). Обычно это подразумевает окисление глюкозы до пирувата в процессе гликолиза, с последующим окислением до углекислого газа в цикле Кребса. В результате образуется 38 молекул АТФ из 1 молекулы глюкозы.

Красные волокна выполняют основную работу когда вы печатаете на клавиатуре, идете на работу или даже бегаете по утрам (только если не очень быстро).

2. Быстрые гликолитические волокна (II тип) — белые

Волокна данного типа в целом более толстые и сильные и куда больше подвержены гипертрофии (увеличению в размере). Для них характерна большая скорость сокращения (порядка 50 мс), но и большая утомляемость.

Название гликолитический происходит от основного способа получения ими энергии (в результате гликолиза). Данный способ позволяет получить АТФ быстро и не требует кислорода, то есть, является анаэробным. Однако, у него низкая эффективность — всего 2 молекулы АТФ из 1 молекулы глюкозы.

Для белых волокон характерен высокий порог активации мотонейрона. Это значит, чтобы задействовать данный тип волокон, мозг должен послать сильную команду на сокращение. Получается, что в обычной жизни, такие волокна слабо задействованы.

В разных мышцах доля белых волокон различается. Так, например, в уже упомянутых икроножных — быстрых волокон довольно мало, поскольку икры чаще всего выполняют монотонную работу и должны быть довольно выносливыми. А вот у разгибателей плеча (трицепса) большинство волокон — белые, ведь сокращаться ему нужно быстро. Будь мы в дикой природе, я бы сказал, что такие волокна в основном отвечают за реализацию стратегии бей, или беги.

Среди быстрых волокон выделяют два подтипа.

IIа тип: быстрые окислительно-гликолитические, или просто быстрые окислительные волокна. По сути это почти те же быстрые волокна, но чуть меньшей толщины. Они более выносливы, чем волокна IIb типа, но утомляются быстрее, чем волокна I типа. При сокращении данный тип волокон развивает среднюю силу, используя в качестве источников энергии как окислительные (используются медленными), так анаэробные механизмы (используются быстрыми волокнами).

IIb тип: быстрые гликолитические волокна — толстые, быстрые, сильные волокна. Для них характерна быстрая утомляемость и высокий порог активации мотонейрона. Для получения энергии используют те же механизмы, что и быстрые волокна.

На рисунке сверху показано условное распределение быстрых и медленных волокон, а так же указаны типичные примеры мышц с преобладанием конкретного типа волокон.

Увеличение мышечной массы: гипертрофия или гиперплазия?

Количество волокон в одной и той же мышце у разных людей может существенно отличаться. Изначально считалось, что число мышечных волокон генетически детерминировано и не меняется в течение жизни. Соответственно и

.

Однако в последнее время появляется все больше работ, показывающих возможность увеличения числа волокон (гиперплазия) у животных, например, у птиц. Обычно, причиной гиперплазии у животных служит экстремальное растяжение мышц на протяжении длительного времени (от пары часов, до нескольких суток). Если кто-то подумал, что есть птицы, приверженцы экстремальной йоги — спешу вас разочаровать. Эти экстремальные растяжения являются частью экспериментов и достигаются не самым приятным образом.

Так за счет какого процесса происходит развитие и рост мышц у нас с вами?

Существующие работы по исследованию мышечного роста у человека показывают, что именно увеличение толщины волокон является причиной увеличения объема его мышц.

. Роль гиперплазии же, скорее всего незначительна, если она вообще имеет место (сложно представить себе человека, который без остановки (в течение пары суток) растягивает одну и ту же мышцу).

Почему разные мышцы растут по разному?

Наиболее привычный и понятный для нас способ тренироваться — это обычные силовые тренировки. Под воздействием таких тренировок происходит гипертрофия быстрых и части промежуточных волокон (IIa), в то время, как медленные волокна чаще остаются за бортом.

Тогда как гипертрофировать мышцы с преобладанием медленных волокон?

Все просто, нужно выполнять упражнения в многоповторном режиме. Для примера возьмем икры (в них много медленных волокон). Хорошим подходом к тренировке этих мышц будут упражнения, которые можно выполнять неспеша в течение минуты (или более, в зависимости от вашей тренированности). Для примера возьмем подъёмы на носочки. За минуту получится примерно 30-40 повторений — это по сути тренировка на выносливость.

А что тогда насчет обычных силовых тренировок? Ведь в икрах все еще остаются быстрые волокна, которые тоже хочется гипертрофировать.

Хотя многоповторные нагрузки и оказывают на икры наибольший эффект (в отличие от, например, на грудных мышц), для достижения максимального эффекта можно разбавлять их редкими, но «тяжелыми» тренировками с числом повторов от 8 до 20. В таком случае можно использовать утяжелители или просто выполнять позитивную фазу (вставать на носочки) в максимально быстром темпе. Такой подход поможет максимально включить быстрые волокна.

А как обеспечить рост мышц с быстрыми волокнами?

Например, вы хотите гипертрофировать трицепс (помним, что в нем много быстрых волокон). Это значит, что эффективными будут подходы с малым, и средним числом повторов и большой нагрузкой (50-80% от одноповторного максимума). При этом, длительность подхода не должна превышать 25-30 секунд, так как к этому времени уже успевает закончится АТФ и потихоньку подходят к концу запасы креатин фосфата (еще один вид топлива для быстрых волокон). После этого необходим отдых в 60-120 секунд (этого хватает, на ресинтез запасов топлива для быстрых волокон). С другими мышцами, с преобладанием быстрых волокон примерна такая же картина.

В довесок скажу, что с распределением волокон все не так просто. Есть еще ряд факторов (таких как пол, возраст и т. д.), которые могут оказать существенное влияние на соотношение мышечных волокон в мышцах человеческого тела.

Подробнее об этих и других аспектах, связанных с соотношением типов мышечных волокон в теле мы поговорим в следующей статье.

P. S. Вы уже наверное поняли, что эта тема достаточно сложная и применять эти знания не так уж просто. Но мы с друзьями заморочились и недавно запилили фитнесс приложение на основе ИИ, и написали об этом небольшую статью. Оно в самом начале оценивает точку старта человека и на основе его физических особенностей создает индивидуальные тренировки.

Если влезть под капот, то мы увидим, что алгоритм учитывает сколько времени должны длиться подходы, чтобы привести именно к гипертрофии, при этом нагрузка калибруется так, чтобы человек реально мог все выполнить. И да, он не выплёвывает легкие после первой тренировки, и на завтра может ходить + еще куча интересных механизмов на базе спортивной физиологии, о которых мы немного расскажем позже.

Эффективный способ накачать ноги — лучшие упражнения

  |     |     |     |  

Если вы ставите своей целью прокачку ножных мышц, необходимо понимать их строение и анатомию. Все мышцы твоего тела, в том числе – ножные, имеют очень сложную анатомию. Обычно, их принято разделять на несколько основных крупных категорий: ягодичные, голенные и бедренные. В то же время, каждая из этих категорий включает в себя целый набор отдельных мелких мышц.

Строение ягодичных мышц

Ягодичный отдел включает в себя:

• Большую мышцу ягодицы
  Ее основное назначение – обеспечивать движение бедер, выпрямление, а также удержание твоего корпуса в постоянном положении. Она – одна из наиболее крупных в теле человека, и именно из-за нее ягодицы имеют округлую форму.
• Среднюю ягодичную мышцу 
  Благодаря ей нога имеет возможность двигаться вперед и назад, а также фиксироваться в одном положении при разгибании. Эта мышца также формирует ягодичный рельеф, и без ее прокачки идеальной формы попы точно не добьешься.
• Малую мышцу ягодиц 
  Необходима для обеспечения возможности поворотов и движений нижних конечностей в разные стороны – вправо и влево.

Бедренные мышцы ног

Главной мышцей бедренной части вашего тела считается квадрицепс (часто ее еще называют «4-хглавой мышцей». Квадрицепс выполняет важнейший функционал, обеспечивая движение колена на сгиб и разгиб. Четырехглавая мышца, в свою очередь, состоит из таких компонентов, как прямая, латеральная, медиальная и промежуточная мышца.

Несмотря на то, что все эти мышцы являются «независимыми», но для тренинга обычно прокачивают сразу их все. Бедренная передняя мышечная часть также включает мышцы, которые обеспечивают возможность передвижения человека. К ним относят тонкие, портняжные, гребенчатые и приводящие мышцы. Что касается задней бедренной части: эта зона является наиболее «проблематичной», именно здесь возникают очаги женского целлюлита и жировые отложения у представителей сильного пола.

Сюда входят:

• 2-хглавая бедренная мышца или «бедренный бицепс»
  Расположена она с обратной стороны бедра, а ее основное назначение – обеспечить возможность сгибания коленного сустава.
• Полусухожильная мышца 
  «Помогает» бицепсу сгибать и разгибать ногу в колене.
• Полупоперечная мышца
  Является «ответственной» за повороты голеностопного сустава в разные стороны, а также отвечает за естественные движения бедер. Находится с обратной стороны бедра.

Группы мышц голени

Мышцы голени можно разделить на:

• Икроножные
  Наиболее крупные, отвечают за общую форму голени и формируют ее «рельефность».
• Камбаловидные 
  Эти мышцы также отвечают за форму и рельеф голени.
• Передние большеберцовые 
  Определяют возможность разгибания стопы.
• Подошвенные 
  Относятся к «сухожильным» мышцам и являются рудиментарными (могут отсутствовать).

Если вы желаете, чтобы ваши ноги выглядели эстетично и имели идеальную форму, необходимо заниматься всеми мышечными отделами одновременно. Для этого разработаны и успешно используются определенные упражнения, которые прекрасно подходят людям обоих полов и отличаются только количество повторений.
Читайте также: Тренировки со скакалкой для начинающих

Полезные занятия для прокачки ног, использующие собственный вес спортсмена.

Наклоны

• Выпрямись и расставь ноги на ширину плеч (можно даже немного шире). Начинаем наклоны, соблюдая правильную осанку.
• Наклоняемся до принятия телом положения параллельного полу, ноги необходимо при этом несколько согнуть.
• Принимаем исходную стойку.
• Необходимо повторить в количестве четырех подходов по десять повторов, отдых между повторами – 30 секунд.
• Во время наклонов старайся обращать особое внимание на то, чтобы твой корпус не тянулся вверх исключительно за счет опоры на мышцы спины. Спина предназначена для удержания мышц в прямом положении, а поднимать все тело должны именно ноги. В противном варианте ты рискуешь получить травму, а сами ноги подкачать не удастся.

Приседания

• Снова принимаем исходное положение, расставив ноги немного шире плеч.
• Вдохни и начинай приседать, при этом «заводя» ягодичную часть и поясницу немного назад (представь, что ты собираешься присесть на табурет).
• Опускайся до тех пор, пока бедренная часть ног не окажется примерно параллельной полу.
• Выдыхая, возвращайтесь в исходное положение.
• Достаточно будет выполнить пять подходов по десять повторов в каждом. Отдых между повторами – полминуты.
• Старайтесь выполнять данное упражнение с максимальной амплитудой, чем ниже вы окажетесь, тем эффективнее прокачаются ягодичные мышцы. Основные правила приседа: спину необходимо держать прямо, колени должны находиться над носками стопы.

Приседания с последующим прыжком

• Принимаем исходное положение.
• Вдыхая, выполняй приседание, при этом опускаясь до параллельного положения с полом (можно даже ниже, это пойдет только на пользу).
• Соверши высокий прыжок вверх на выдохе, при этом отталкивайся полными ступнями.
• Старайся выпрыгнуть максимально высоко, чтобы на бедра была оказана значительная нагрузка и они «спружинили».
• Когда ты снова окажешься на полу, опять начинай присаживаться, и так 12 раз. Повторять по четыре подхода.

Болгарское приседание

• Для начала нужно встать задом к табурету, кровати, стулу, креслу или тумбе.
• Забрось любую ногу на кресло, вторая при этом выполняет вперед один шаг.
• Необходимо приседать до того момента, как бедренная часть ноги станет параллельной полу, а спина — ему перпендикулярной.
• Работающая нога может сгибаться на 90° и должна быть точкой опоры, а неработающая — быть абсолютно расслабленной. Также можно перенести основную нагрузки со стопы на пятку.
• Принимаем изначальное положение. Идеальное количество повторов – около десяти, число подходов — пять.
• Первый шаг выполняем предельно глубоким: это необходимо для работы именно ягодичного отдела. Колено — над носком стопы.

Приседания «плие»

• Снова становимся в исходное положение, разворачиваем стопы под углом в 40-45°.
• С прямой спиной приседаем и снова поднимаемся.
• Следует сделать пять раз по десять повторов.
Это движение помогает качественно воздействовать на одну из максимально проблемных зон – внутрибедренные мышцы.
• Колени не должны выступать за носки, спина – выпрямлена, направление коленей – над линией стоп. Ну и помни: выполняем данное упражнение с максимальной амплитудой.

Выпады

• Исходное положение (надеемся, вы его уже выучили).
• Упражнение аналогично болгарскому приседанию, но выполняется без стула. Выполняем глубокий и широкий передний шаг одной ногой до принятия бедром параллельного положения земле.
• Плечевая часть развернута, спина выпрямлена, а руки «смотрят» в пол.
• Выполняем поочередно широкие шаги обеими ногами.
• Та нога, которая располагается впереди, называется рабочей. Она является точкой опоры и сгибается на прямой угол.
• Выполнить около двадцати раз по 5 подходов.
Данное занятие благотворно влияет на ягодичный отдел, а также на мышцы с передней части бедра.

Махи ногами назад

• Встаньте на «четвереньки».
• Выбрасываем одну ногу назад и вверх и возвращаем ее в обратное положение.
• Если это достаточно легко для вас, то допустимо применить дополнительные утяжелители.
• Делаем тридцать раз для каждой ноги по пять подходов.
• В верхней точке поднятия ногу можно задержать и зафиксировать на определенное время. Это поможет сделать ваши махи более эффективными.

«Мостик» для ягодиц

• Ложитесь на пол и согните ноги в коленях.
• Напрягая пресс и задействуя мышцы ног, поднимайте тазовую часть.
• Для усложнения задачи можно применить дополнительный груз.
• Выполни по двадцать раз в пяти подходах.
В самой высокой части «мостика» нужно «задержаться» и напрячь при этом ягодичные мышцы.

Берпи

• Садимся на корточки, руки кладем на пол перед собой.
• С помощью прыжка перейди в упор лежа, отожмись.
• Возвращаемся в присед, выпрыгиваем вверх и снова возвращаемся в присед.
• Следует выполнить три подхода, число повторений не ограничено и зависит от ваших возможностей.
• Выполняй берпи в быстром темпе, без перерывов, но при этом следи за своим самочувствием. Если частота пульса становится слишком высокой, ощущается тошнота или прочие негативные ощущения – сразу прекрати процесс.

Особенности прокачки ног в спортзале

Ножные мышцы считаются самыми крупными в нашем организме, заниматься ими следует поочередно, для максимального результата. Не забывай: им также требуется отдых для полноценного восстановления: достаточно будет трех, максимум четырех посещений фитнес-клуба в неделю.

Отдельные упражнения повторяются от 15 раз и выше, количество подходов – не более 5-6. Паузы между подходами должны быть небольшими, чтобы мышцы сохранили свою эластичность.

Вес определяется задачами и целями: для похудения он обычно минимален, для прокачки мышц – максимален. Естественно, все упражнения необходимо предварять разминкой, потом продолжать кардиотренажерами (это может быть бег на дорожке, шагание на эллиптическом степпере, прыжки на скакалке и так далее).
Читайте также: Как составить программу тренировок?

Присяд с использованием тренажера Смита

Можно выполнить приседания в этом классическом типе оборудования, которые считаются однозначным мастхэвом и базой. Классические упражнения по приседанию выполняются со штангой, но присед в станке Смитта легче и безопаснее.

• Расположись удобно под грифом штанги, зафиксируй ноги.
• Упрись в гриф трапецевидными мышцами, размести руки на максимально удобном для тебя состоянии.
• Сними штангу со станины, немного наклонись, вдохни и начинай присед с отведением таза назад.
• Бедра должны достичь параллельного пола положения – это нижняя точка приседа.
• Выдыхать можно после того, как тело полностью выпрямится.

Техника выполнения выпадов с гантелями

Весьма эффективное упражнение, которое рекомендуют эксперты фитнес тренировок.

• Взяв гантели, выполни максимальный шаг вперед одной ногой.
• Приседай до того, чтобы передняя рабочая нога приняла прямой угол градусов, а расположение тела останется максимально ровным.
• Повторять то же самое с другой ногой.

Жим ногами лежа

• Ложимся на спинку тренажера, плотно фиксируем спину и поясницу.
• Расположи ноги, руководствуясь следующим правилом: больше середины платформы — поможет нагрузить ягодицы и бицепсы, меньше середины – четырехглавую мышцу, широко поставленные ноги – для тренировки внутрибедренных мышц, узко поставленнные ноги – для тренировки латеральных мышцы.
• Опускай платформу на вдохе, предварительно сняв ее со стоек, до образования коленями угла в 90°.
• Выжимая груз на выдохе, основной вес необходимо переносить на пятки.
• В верхней точке колени не выпрямляются.

Разгибание ног в тренажере сидя

Упражнение позволяет проработать переднюю поверхность бедра.

• Отрегулируй положение валика (он должен быть в районе щиколоток, а не колен).
• Сядь на тренажер, плотно прижав спину и поясницу к спинке.
• Обязательно держись за рукоятки: это позволит телу сохранить правильное и устойчивое положение.
• Заведи ноги за валики и выпрямляй их до горизонтального положения (упражнение следует делать на вдохе).
• Зафиксируй ноги на секунду в верхней точке, а затем прими исходное положение.
• Упражнение следует выполнять максимально медленно, чтобы ощутить все мышцы.

Приходите на первую бесплатную тренировку в любой фитнес-клуб Alex Fitness и наши опытные тренера помогут подобрать тренировку, которая подходит именно вам!

Мышцы глаза, функции, строение, симптомы заболеваний.

Что такое мышцы глаза и их функции

Мышцы глаза выполняют согласованные движения глазных яблок, обеспечивая качественное и объемное зрение.

Глазодвигательных мышц у глаза всего шесть, из них четыре прямых и две косых, получивших такое название из-за особенностей хода мышцы в глазнице и прикрепления к глазному яблоку. Работа мышц контролируется тремя черепно-мозговыми нервами: глазодвигательным, отводящим и блоковым. Каждое мышечное волокно этой группы мышц богато снабжено нервными окончаниями, за счет чего обеспечивается особая четкость и точность в движениях.

Благодаря глазодвигательным мышцам возможны многочисленные варианты движения глазных яблок, как однонаправленные: вверх, вправо и так далее; так и разнонаправленные, например, сведение глаз при работе на близком расстоянии. Суть таких движений состоит в том, чтобы за счет слаженной работы мышц одинаковое изображение предметов попадало на одинаковые участки сетчатки – макулярную область, обеспечивая хорошее зрение и ощущение глубины пространства.

Особенности строения мышц глаза

Выделяют 6 глазодвигательных мышц, из них 4 прямых, идущих в прямом направлении: внутренняя, наружная, верхняя и нижняя. Оставшиеся 2 называются косыми, так как имеют косое направление хода и прикрепления к глазному яблоку – верхняя и нижняя косые мышцы.

Все мышцы, за исключением нижней косой, начинаются от плотного соединительнотканного кольца, окружающего наружное отверстие зрительного канала. Кпереди своего начала 5 мышц образуют мышечную воронку, внутри которой проходит зрительный нерв, кровеносные сосуды, а также нервы. Далее, верхняя косая мышца постепенно отклоняется кверху и кнутри, следуя к, так называемому, блоку. В этом месте мышца переходит в сухожилие, которое перебрасывается через петлю блока и меняет свое направление на косое, прикрепляясь в верхненаружном квадранте глазного яблока под верхней прямой мышцей. Нижняя косая мышца начинается у нижневнутреннего края глазницы, идет кнаружи и кзади под нижней прямой мышцей и прикрепляется в нижненаружном квадранте глазного яблока.

Приближаясь к глазному яблоку, мышцы окружаются плотной капсулой — теноновой оболочкой и присоединяются к склере на разном расстоянии от лимба. Ближе всех из прямых мышц к лимбу прикрепляется внутренняя, а дальше – верхняя прямая, косые же мышцы прикрепляются к глазному яблоку немного кзади от экватора, то есть середины длинны глазного яблока.

Работа мышц регулируется, большей частью, глазодвигательным нервом: верхняя, внутренняя, нижняя прямые и нижняя косая мышцы, за исключением наружной прямой мышцы, работа которой обеспечивается отводящим нервом и верхней косой – блоковым нервом. Особенностью нервной регуляции является то, что одна веточка двигательного нерва контролирует работу очень небольшого количества мышечных волокон, за счет чего достигается максимальная точность при движении глаз.

Движения глазного яблока зависят от особенностей прикрепления мышц. Места прикрепления внутренней и наружной прямых мышц совпадает с горизонтальной плоскостью глазного яблока, за счет этого возможны горизонтальные движения глаза: поворот к носу при сокращении внутренней прямой и к виску при сокращении наружной прямой мышцы.

Верхняя и нижняя прямые мышцы в основном обеспечивают движения глаз по вертикали, но так как линия прикрепления мышц располагается несколько косо по отношению к линии лимба, то одновременно с движением по вертикали происходит еще и движение глаза кнутри.

Косые мышцы при сокращении вызывают более сложные действия, это связано с особенностями расположения мышц и их прикрепления к склере. Верхняя косая мышца опускает глаз и поворачивает кнаружи, а нижняя косая поднимает и также отводит кнаружи.

Кроме того, верхняя и нижняя прямые, а также косые мышцы обеспечивают небольшие повороты глазного яблока по часовой стрелке и против нее. Благодаря хорошей нервной регуляции и слаженной работе мышц глазного яблока возможны сложные движения, как односторонние, так и направленные в разные стороны, за счет чего возникает объемность зрения, или бинокулярность, и, кроме того, повышается качество зрения.

Методы диагностики

• Определение подвижности глаз – оценивается полнота движений глаз при слежении за перемещаемым объектом.
• Страбометрия – оценка угла или степени отклонения глазного яблока от средней линии при косоглазии.
• Тест с прикрыванием — поочередно прикрывают один и второй глаз для определения скрытого косоглазия – гетерофории, а при явном косоглазии определяется его вид.
• Ультразвуковая диагностика – определение изменений в глазодвигательных мышцах в непосредственной близости к глазному яблоку.
• Компьютерная томография, магнитно-резонансная томография – выявление изменений в глазодвигательных мышцах на всем их протяжении.

Симптомы заболеваний

• Двоение – возможно при явном косоглазии и при выраженном скрытом косоглазии.
• Нистагм– возникает при нарушении способности глаз к фиксации объектов.

Презентация «Строение и работа мышц»

Строение и работа мышц

«Движение – это жизнь»

Мышц в организме человека 600, они разнообразны по строению, форме, свойствам и функциям.

Название «мышца» произошло от слова «мускулюс» — мышь, это связано с тем, что анатомы заметили мышцы под кожей перемещаются, как мыши.

Строение мышц

Мышца – орган, состоящий из мышечной ткани, плотной соединительной ткани, кровеносных сосудов и нервов, и выполняющий функцию сокращения.

Типы мышечной ткани

• Поперечно-полосатая скелетная

• Поперечно-полосатая сердечная

Свойства мышечной ткани

• Возбудимость
• Сократимость
• Проводимость
• Эластичность

Свойства мышечной ткани

• Возбудимость
• Сократимость
• Проводимость
• Эластичность

Функции мышц

Микроскопическое строение мышц. Мышечный пучок

Классификация мышц

• Сгибатели и разгибатели
• Приводящие и отводящие
• Супинаторы и пронаторы
• Вдоха и выдоха
• Жевательные и мимические

Мышцы, совершающие одинаковые движения – синергисты .

Мышцы, совершающие противоположные движения – антагонисты .

Классификация мышц

2. По расположению

• Мышцы головы
• Мышцы шеи
• Мышцы туловища
• Мышцы конечностей

Основные группы мышц

• Жевательные
• Мимические

• Мышцы туловища:

• Мышцы груди
• Мышцы спины
• Мышцы живота
• Дыхательные

• Мышцы конечностей:

Скелетные мышцы

Основные поверхностные мышцы

Функция мышц зависит от мест их прикрепления:

Разгибание

Сгибание

Отведение

Приведение

Вращение наружу

Вращение внутрь

Мимические мышцы прикреплены к коже лица. Они нужны для выражения эмоций и для речи.

Глазодвигательные мышцы обеспечивают движения глазного яблока.

Мышцы языка, гортани, глотки и начального отдела пищевода участвуют в глотании. Мышцы языка и гортани нужны для речи.

Диафрагма разделяет грудную и брюшную полости. Вместе с межреберными мышцами она обеспечивает дыхание.

Мышцы тазового дна поддерживают органы таза. Круговые волокна этих мышц охватывают прямую кишку и мочеиспускательный канал, образуя замыкатели – сфинктеры.

Работа мышц

Работа мышц

Мышца – конечное звено рефлекторной дуги – рабочий орган.

По функциональному признаку мышцы делят на:

Мышцы-сгибатели

Мышцы-разгибатели

• Антагонисты — мышцы, выполняющие противоположные действия

• Синергисты – мышцы, действующие в одном направлении

Бицепс

(мышца-сгибатель)

Трицепс

(мышца-разгибатель )

Работа мышц

Статическая

Динамическая

Утомление

Утомление – временное снижение работоспособности организма.

Вызвано торможением нервных центров.

Иван Михайлович Сеченов (1829 – 1905).

Русский физиолог.

Заложил основы гигиены труда.

Гигиена физического и умственного труда

Чередование разных видов деятельности – залог высокой работоспособности .

Гиподинамия

Регуляция работы мышц. Динамическая и статическая работа. Лабораторная работа.

Домашнее задание

§ 14

Анатомия, скелетные мышцы — StatPearls

Введение

Костно-мышечная система представляет собой одну из основных систем тканей / органов в организме. Три основных типа мышечной ткани — это скелетная, сердечная и гладкая мышечные группы. [1] [2] [3] Скелетные мышцы прикрепляются к кости сухожилиями, и вместе они производят все движения тела. Волокна скелетных мышц пересекаются правильным рисунком из тонких красных и белых линий, что придает мышце характерный полосатый вид.Следовательно, они также известны как поперечно-полосатая мышца. [4] [5] [6] [7] [8]

Структура и функции

Скелетная мышца — одна из трех важных мышечных тканей человеческого тела. Каждая скелетная мышца состоит из тысяч мышечных волокон, обернутых вместе соединительнотканной оболочкой. Отдельные пучки мышечных волокон в скелетных мышцах известны как пучки. Внешняя соединительнотканная оболочка, окружающая всю мышцу, известна как эпимизий. Соединительнотканная оболочка, покрывающая каждый пучок, известна как перимизий, а самая внутренняя оболочка, окружающая отдельные мышечные волокна, известна как эндомизий.[9] Каждое мышечное волокно состоит из ряда миофибрилл, содержащих несколько миофиламентов. Собранные вместе, все миофибриллы выстраиваются в уникальный полосатый рисунок, образуя саркомеры, которые являются основной сократительной единицей скелетных мышц. Двумя наиболее важными миофиламентами являются актиновые и миозиновые нити, которые четко расположены и образуют различные полосы на скелетных мышцах. Стволовые клетки, которые дифференцируются в зрелые мышечные волокна, известны как сателлитные клетки, которые можно найти между базальной мембраной и сарколеммой (клеточная мембрана, окружающая клетку поперечно-полосатых мышечных волокон).[10] Под воздействием факторов роста они дифференцируются и размножаются, образуя новые клетки мышечных волокон. [11]

Основные функции скелетных мышц реализуются через присущий им процесс сцепления возбуждения и сокращения. Поскольку мышца прикреплена к костным сухожилиям, сокращение мышцы приводит к движению этой кости, что позволяет выполнять определенные движения. Скелетные мышцы также обеспечивают структурную поддержку и помогают поддерживать осанку тела.Скелетные мышцы также действуют как источник хранения аминокислот, которые могут использоваться различными органами тела для синтеза органоспецифических белков. [12] Скелетные мышцы также играют центральную роль в поддержании термостаза и действуют как источник энергии во время голодания. [9]

Эмбриология

Определенные механизмы транскрипции и специфическая регуляторная активность генов контролируют дифференцировку мышечных волокон. [13] Во время эмбриогенеза именно парааксиальная мезодерма подвергается ступенчатой ​​дифференцировке с образованием мышечной ткани.Парааксиальная мезодерма по обе стороны от нервной трубки начинает дифференцироваться и подвергается сегментации с образованием сомитов. Сомиты стимулируются миогенными регуляторными факторами, чтобы дифференцироваться на дермомиотом и склеротом. Эти регуляторные факторы включают белки Wnt, Shh и BMP4. Нервная трубка и поверхностная эктодерма являются первичными источниками белков Wnt, источников белков Shh (Sonic Hedge Hog) из Notochord, а латеральная пластинка мезодермы продуцирует белок BMP4.[14] Латеральный аспект дермомиотома претерпевает переход от эпителия к мезенхиме, поскольку он продолжает мигрировать на вентральную сторону с образованием уникального миотома под дерматомом.

Затем миотом дифференцируется с образованием скелетных мышц в теле после получения стимуляции от сигнальной молекулы Sonic Hedgehog (Shh) от хорды, что приводит к экспрессии Myf5 и последующей дифференцировке. [15] Дорсомедиальный аспект миотома дифференцируется на эпаксиальный миотом, дающий начало мышцам спины.Вентролатеральный аспект дифференцируется на гипаксиальный миотом, который дает начало мышцам стенки тела.

Несколько сигнальных молекул, таких как Wnt и BMP, а также некоторые факторы транскрипции, такие как гомеобокс Sine Oculis, ответственны за эту дифференцировку. Развитие скелетных мышц конечностей и туловища зависит от экспрессии MyoD и Myf5 и их влияния на различные миобласты. [16] Эти эмбриональные миобласты подвергаются дальнейшей дифференцировке с образованием первичных мышечных волокон и, в конечном итоге, вторичных миофибрилл путем объединения миобластов у плода.После рождения сателлитные клетки действуют как стволовые клетки и отвечают за дальнейший рост и развитие скелетных мышц.

Кровоснабжение и лимфатика

Основная артерия или первичная артерия, снабжающая кровью скелетные мышцы, проходит параллельно продольной оси мышечного волокна. [17] Первичная артерия отдает притоки, известные как питающие артерии, которые перпендикулярны первичной артерии и проходят к внешней соединительнотканной оболочке мышечного волокна, называемой перимизием.[18] Питающая артерия разветвляется на первичные артериолы, которые после еще двух порядков ветвления дают начало поперечным артериолам, которые, в свою очередь, дают начало терминальным артериолам. [19] Конечные артериолы являются последними сосудистыми ветвями, и они перфузируют капилляры, которые присутствуют внутри эндомизия и проходят параллельно продольной оси мышечного волокна. Конечная артериола вместе с капиллярами, которые она снабжает, известна как микрососудистая единица, и это наименьшая единица во всей скелетной мышце, в которой можно регулировать кровоток.

Лимфатические капилляры берут начало в скелетных мышцах в микрососудистой единице внутри эндомизия возле основного капиллярного ложа и отводят тканевую жидкость. Эти капилляры сливаются друг с другом, образуя лимфатические сосуды, отводящие тканевую жидкость. Эти лимфатические сосуды проходят через перимизий и соединяются с более крупными лимфатическими сосудами. В отличие от кровеносных сосудов, стенка лимфатических сосудов внутри мышцы не обладает сократительной способностью из-за отсутствия гладких мышц (в стенке), поэтому они зависят от движения мышц и пульсации артериол для оттока лимфы.

Нервы

Нейронная иннервация скелетных мышц обычно состоит из сенсорных нервных волокон, двигательных нервных волокон и нервно-мышечного соединения. Нервные волокна состоят как из миелинизированных, так и немиелинизированных нервных волокон. Тела клеток нейронов дают начало крупным аксонам, которые, как правило, не разветвлены и перемещаются к целевым мышцам для иннервации. Рядом с целевой мышцей аксоны делятся на несколько более мелких ветвей, иннервирующих несколько мышечных волокон.Терминал двигательного нерва имеет обильные митохондрии, эндоплазматический ретикулум и многочисленные мембраносвязанные синаптические везикулы, содержащие нейромедиатор — ацетилхолин. [20] Как только потенциал действия перемещается к нервно-мышечному соединению, происходит ряд процессов, завершающихся слиянием мембраны синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной и последующим высвобождением нейротрансмиттера в синаптическую щель. [21] [22]

Постсинаптическая мембрана мышечных волокон имеет высокую концентрацию рецепторов нейромедиаторов (AchR).Эти рецепторы представляют собой ионные каналы, управляемые трансмембранными лигандами. [23] Как только нейротрансмиттер активирует эти ионные каналы, происходит быстрая деполяризация моторной концевой пластинки, которая инициирует потенциал действия в мышечном волокне, что приводит к сокращению мышц. [21]

Мышцы

Каждая мышца состоит из нескольких тканей, включая кровеносные сосуды, лимфатические сосуды, сократительные мышечные волокна и соединительнотканные оболочки. Внешняя оболочка соединительной ткани, покрывающая каждую мышцу, называется эпимизием.Каждая мышца состоит из групп мышечных волокон, называемых пучками, которые окружены слоем соединительной ткани, называемым перимизием. Внутри каждого пучка есть несколько единиц отдельных мышечных волокон, окруженных эндомизием, оболочкой из соединительной ткани. Двумя наиболее важными миофиламентами, составляющими сократительные элементы мышечного волокна, являются актин и миозин. Они отчетливо расположены в виде полосатого узора, образуя темную полосу А, светлую полосу I, а также основную единицу сокращения, также называемую саркомером.Саркомер состоит из центральной линии М, к которой с обеих сторон прикреплены толстые миофиламенты миозина. Это формирует темную полосу A. Саркомер ограничен линией Z, которая служит местом происхождения тонких миофиламентов актина, которые выступают навстречу друг другу, поскольку они частично перекрывают миозиновые нити. [9] Регуляторные белки, а именно тропонин C, I, T, а также тропомиозин играет ключевую роль в механизме скольжения миофиламентов, приводящем к сокращению. Титин и небулин — другие основные белки, которые влияют на механические свойства мышц.[24] Существует уникальная система Т-канальцев для передачи потенциала действия нейронов внутрь мышечной клетки через инвагинации сарколеммы для улучшения координации и равномерного сокращения мышц. [25]

Клиническая значимость

Скелетные мышцы позволяют людям двигаться и выполнять повседневные действия. Они играют важную роль в механике дыхания и помогают поддерживать осанку и равновесие. Они также защищают жизненно важные органы тела.

Различные заболевания возникают в результате нарушения функции скелетных мышц.Некоторые из этих заболеваний включают миопатии, паралич, миастению, недержание мочи или кишечника, атаксию, слабость, тремор и другие. Заболевания нервов могут вызвать невропатию, а также нарушить функциональность скелетных мышц. Кроме того, разрывы скелетных мышц / сухожилий могут возникать остро у спортсменов высокого уровня или участников рекреационных видов спорта и вызывать значительную инвалидность у всех пациентов, независимо от статуса активности [26].

Мышечные судороги

Мышечные судороги приводят к непрерывному, непроизвольному, болезненному и локализованному сокращению всей группы мышц, отдельной отдельной мышцы или отдельных мышечных волокон.[3] Обычно судороги могут длиться от минут до нескольких секунд при идиопатических или известных причинах у здоровых людей или при наличии заболеваний. При пальпации мышечной области судороги обнаруживается узел.

Судороги мышц, связанные с физической нагрузкой, являются наиболее частым состоянием, требующим медицинского / терапевтического вмешательства во время занятий спортом. [27] Конкретная этиология не совсем понятна, а возможные причины зависят от физиологической или патологической ситуации, в которой появляются судороги. Важно отметить, что болезненное сокращение, ограниченное определенной областью, не означает, что причина возникновения судороги обязательно локальная.

В определенных клинических сценариях основная этиология может быть связана с постоянными спастическими мышечными сокращениями, которые могут существенно повлиять на функции человека. Типичный пример этого состояния проявляется в грудино-ключично-сосцевидной мышце. Клинически это обнаруживается при врожденной кривошеи или спастической кривошеи [28].

Другие соответствующие состояния в этой области включают, но не ограничиваются следующим:

Паралич / компрессионная невропатия

На противоположном конце спектра существуют различные параличи мышц, вторичные по отношению к долгосрочным, последующим эффектам различные нервные расстройства и невропатии, которые могут привести к откровенно вялым состояниям (которые могут быть постоянными или временными).Эти синдромы и состояния включают, но не ограничиваются следующими:

• Синдром запястного канала (вторичный по отношению к компрессионной нейропатии срединного нерва в запястном канале) [35] [36]
• Supraspinatus и / или атрофия подостной мышцы [37]

Дальнейшее обучение / обзорные вопросы

Рисунок

Скелетные мышцы, сарколемма, миофибриллы, двигательный нейрон, кровеносный капилляр, эндомизий, мышечные волокна (клетки), пучок, перимизий, кровеносные сосуды, Эпимизий, сухожилие, глубокая фасция.Иллюстрация Эммы Грегори

Ссылки

1.

Goodman CA, Hornberger TA, Robling AG. Кости и скелетные мышцы: ключевые участники механотрансдукции и потенциальных механизмов перекрытия. Кость. 2015 ноя; 80: 24-36. [Бесплатная статья PMC: PMC4600534] [PubMed: 26453495]

2.

Wilke J, Engeroff T, Nürnberger F, Vogt L., Banzer W. Анатомическое исследование морфологической непрерывности между подвздошно-большеберцовым трактом и фасцией длинной малоберцовой мышцы. Хирург Радиол Анат.2016 Апрель; 38 (3): 349-52. [PubMed: 26522465]

3.

Бордони Б., Сугумар К., Варакалло М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 20 ноября 2020 г. Мышечные судороги. [PubMed: 29763070]

4.

Бордони Б., Варакалло М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 31 июля 2020 г. Анатомия, сухожилия. [PubMed: 30020609]

5.

Бордони Б., Варакалло М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 27 июля 2020 г.Анатомия, голова и шея, чешуйчатая мышца. [PubMed: 30085600]

6.

Чанг А., Ли Н., Варакалло М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 4 сентября 2020 г. Инъекция Piriformis. [PubMed: 28846327]

7.

Bourne M, Talkad A, Varacallo M. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 13 августа 2020 г. Анатомия, костный таз и нижняя конечность, фасция стопы. [PubMed: 30252299]

8.

Бордони Б., Махабади Н., Варакалло М.StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 10 августа 2020 г. Анатомия, фасция. [PubMed: 29630284]

9.

Frontera WR, Ochala J. Скелетные мышцы: краткий обзор структуры и функций. Calcif Tissue Int. 2015 Март; 96 (3): 183-95. [PubMed: 25294644]

10.

Hikida RS. Возрастные изменения сателлитных клеток и их функций. Curr Aging Sci. 2011 декабрь; 4 (3): 279-97. [PubMed: 21529324]

11.

Stone WL, Ливитт Л., Варакалло М.StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 13 мая 2020 г. Физиология, фактор роста. [PubMed: 28723053]

12.

Wolfe RR. Недооцененная роль мышц в здоровье и болезнях. Am J Clin Nutr. 2006 сентябрь; 84 (3): 475-82. [PubMed: 16960159]

13.

Buckingham M, Rigby PW. Генные регуляторные сети и механизмы транскрипции, контролирующие миогенез. Dev Cell. 2014 10 февраля; 28 (3): 225-38. [PubMed: 24525185]

14.

Эрнандес-Эрнандес Дж.М., Гарсия-Гонсалес Е.Г., Брун С.Е., Рудницки М.А.Миогенные регуляторные факторы, детерминанты мышечного развития, идентичность клеток и регенерация. Semin Cell Dev Biol. 2017 декабрь; 72: 10-18. [Бесплатная статья PMC: PMC5723221] [PubMed: 245]

15.

Borycki AG, Brunk B, Tajbakhsh S, Buckingham M, Chiang C, Emerson CP. Sonic hedgehog контролирует определение эпаксиальных мышц посредством активации Myf5. Разработка. 1999 сентябрь; 126 (18): 4053-63. [PubMed: 10457014]

16.

Каблар Б., Крастел К., Инь С., Асакура А., Тапскотт С.Дж., Рудницки М.А.MyoD и Myf-5 по-разному регулируют развитие скелетных мышц конечностей и туловища. Разработка. 1997 декабрь; 124 (23): 4729-38. [PubMed: 9428409]

17,

Багер П., Сигал С.С. Регуляция кровотока в микроциркуляции: роль проводимой вазодилатации. Acta Physiol (Oxf). 2011 Июль; 202 (3): 271-84. [Бесплатная статья PMC: PMC3115483] [PubMed: 21199397]

18.

Сигал СС. Интеграция контроля кровотока в скелетных мышцах: ключевая роль питающих артерий. Acta Physiol Scand.2000 апр; 168 (4): 511-8. [PubMed: 10759588]

19.

Dodd LR, Johnson PC. Изменения диаметра артериолярных сетей сокращающихся скелетных мышц. Am J Physiol. 1991 март; 260 (3, часть 2): H662-70. [PubMed: 2000963]

20.

Heuser JE, Salpeter SR. Организация рецепторов ацетилхолина в быстрозамороженной, глубоко протравленной и роторно-реплицируемой постсинаптической мембране Torpedo. J Cell Biol. 1979 июль; 82 (1): 150-73. [Бесплатная статья PMC: PMC2110412] [PubMed: 479296]

21.

Слейтер CR. Структура нервно-мышечных соединений человека: некоторые безответные молекулярные вопросы. Int J Mol Sci. 2017 октября 19; 18 (10) [Бесплатная статья PMC: PMC5666864] [PubMed: 268]

22.

Кайр М.Дж., Редди В., Варакалло М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 24 мая 2020 г., физиология, синапс. [PubMed: 30252303]

23.

Wu H, Xiong WC, Mei L. Построение синапса: сигнальные пути в сборке нервно-мышечных соединений.Разработка. 2010 Апрель; 137 (7): 1017-33. [Бесплатная статья PMC: PMC2835321] [PubMed: 20215342]

24.

Оттенхейм К.А., Гранзье Х. Поднятие туманности: новое понимание сократимости скелетных мышц. Физиология (Bethesda). Октябрь 2010; 25 (5): 304-10. [PubMed: 20940435]

25.

Jayasinghe ID, Launikonis BS. Трехмерная реконструкция и анализ трубчатой ​​системы скелетных мышц позвоночных. J Cell Sci. 2013 Сентябрь 01; 126 (Pt 17): 4048-58. [PubMed: 23813954]

26.

Shamrock AG, Варакалло М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 8 августа 2020 г. Разрыв ахиллова сухожилия. [PubMed: 28613594]

27.

Джуриато Дж., Педринолла А., Шена Ф., Вентурелли М. Мышечные судороги: сравнение двух основных гипотез. J Electromyogr Kinesiol. 2018 Авг; 41: 89-95. [PubMed: 29857264]

28.

Бордони Б., Варакалло М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 27 июля 2020 г.Анатомия, голова и шея, грудино-ключично-сосцевидная мышца. [PubMed: 30422476]

29.

Hicks BL, Lam JC, Varacallo M. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 7 декабря 2020 г. Синдром грушевидной мышцы. [PubMed: 28846222]

30.

Уорнер М.Дж., Хатчисон Дж., Варакалло М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 18 ноября 2020 г. Паралич Белла. [PubMed: 29493915]

31.

Алексенко Д., Варакалло М. StatPearls [Интернет].StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 20 июля 2020 г. Синдром канала Гийона. [PubMed: 28613717]

32.

Pester JM, Varacallo M. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 27 июня 2020 г. Методы блокады локтевого нерва. [PubMed: 221]

33.

Ахонди Х., Варакалло М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 10 августа 2020 г. Передний межкостный синдром. [PubMed: 30247831]

34.

Бьюкенен Б.К., Майни К., Варакалло М.StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 22 июня 2020 г. ущемление лучевого нерва. [PubMed: 28613749]

35.

Севи Дж. О., Варакалло М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 10 августа 2020 г. Синдром запястного канала. [PubMed: 28846321]

36.

Пестер Дж. М., Бехманн С., Варакалло М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 31 июля 2020 г. Методы блокады срединного нерва. [PubMed: 241]

37.

Епископ К.Н., Варакалло М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 10 августа 2020 г. Анатомия, плечо и верхняя конечность, спинной лопаточный нерв. [PubMed: 275]

38.

Мерриман Дж., Варакалло М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 21 июня 2020 г. Паралич Клумпке. [PubMed: 30285395]

Структура и функция скелетных мышц — Musculoskeletal Genetics

Мышечная система отвечает за движение человеческого тела, осанку, движение веществ внутри тела и за выделение тепла телом.Существует около 700 известных и названных мышц, и, кроме того, мышечная ткань также находится внутри сердца, органов пищеварения и кровеносных сосудов.

В организме человека есть 3 основных типа мышц:

Взято из http://sciencehumanbodytribute.weebly.com/muscular-system.html

Скелетная мышца — это произвольная мышца, что означает, что мы можем активно контролировать ее функцию. Он прикреплен к кости и образует отдельный орган из мышечной ткани, кровеносных сосудов, сухожилий и нервов, который покрывает наши кости и позволяет двигаться.

Скелетные мышцы часто существуют парами, при этом одна мышца является основным двигателем, а другая действует как антагонист. Например, когда вы сгибаете руку, ваши бицепсы сокращаются, а трицепсы расслаблены. Когда ваша рука возвращается в вытянутое положение, сокращаются трицепсы, а бицепсы расслабляются.

Скелетная мышца — удивительная ткань со сложной структурой. Он состоит из удлиненных многоядерных клеток, которые называются миоцитами 90–250 (или миофибриллами).Мышечные клетки могут иметь длину от 1 мм до 30 см. Самая длинная мышечная клетка в нашем теле находится в портняжной мышце и имеет длину 30 см (почти 12 дюймов!).

С сайта biology-forums.com

Под микроскопом отдельные мышечные клетки кажутся полосатыми (см. Изображение ниже). Это происходит из-за высокоорганизованной структуры мышечных волокон, где , , цтин и миозиновые миофиламенты наложены друг на друга и перекрываются в регулярных повторяющихся массивах, образуя саркомеры.Нити актина и миозина скользят друг относительно друга и отвечают за сокращение мышц.

Чтобы увидеть, как мышцы сокращаются и работают, посмотрите видео здесь .

Энергия для мышечной функции поступает из внутриклеточных органелл, называемых митохондриями . Митохондрии — это электростанции каждой клетки нашего тела, отвечающие за доставку энергии, необходимой клеткам для их функционирования.

Мышцы иннервируются мотонейронами .Моторный нейрон и окруженные им мышечные волокна образуют двигательную единицу . Размер двигательных единиц варьируется в организме в зависимости от функции мышцы. Для тонких движений (глаз) на нейрон приходится меньше мышечных волокон, что позволяет совершать точные движения. Мышцы, требующие большой силы, имеют много мышечных волокон на единицу. Тело может контролировать силу, решая, сколько двигательных единиц оно активирует для данной функции.

Из http://www.rtmsd.org

В нашем теле есть два типа скелетных мышц, которые различаются по функциям.Медленно сокращающиеся мышечные волокна лучше подходят для тренировок на выносливость и могут работать долгое время, не уставая. Быстро сокращающиеся мышцы хороши для быстрых движений, поскольку они быстро сокращаются, но быстро устают и потребляют много энергии.

Большинство наших мышц состоит из смеси медленных и быстро сокращающихся мышечных волокон. Однако мышцы, участвующие в поддержании осанки, содержат в основном медленно сокращающиеся мышечные волокна, а мышцы, отвечающие за движения глаз, состоят из быстро сокращающихся мышечных волокон.

И, чтобы немного повеселиться, вот прекрасная песня, описывающая все мышцы ног:

Структура и состав мышц

Цели:

(1) Дать некоторое представление о структуре мышц и связанных с ними тканей.

(2) Ознакомить учащегося с номенклатурой, связанной с мышцами, соединительной тканью, жировой тканью и костью.

(3) Для описания различий между красными, промежуточными и белыми мышечными волокнами.

Материалы для чтения: Принципы мясной науки (5-е издание), глава 2, страницы с 7 по 52.

Мышечная ткань — составляет основную массу туши мясных животных.

Скелетная мышца — представляет основной интерес для мясной промышленности. Мышца, которая прямо или косвенно прикреплена к скелету.

Сердечная мышца — мышца сердца. Отличается наличием вставных дисков.

Гладкая мышца — расположена в артериях и лимфатической системе, а также в пищеварительной и репродуктивной системах.Никаких реальных упорядоченных миофибрилл и, следовательно, гладкого внешнего вида.

Волокно скелетных мышц

Сарколемма — оболочка, окружающая мышечное волокно.

Поперечные канальцы — часть саркоплазматической сети, которая накапливает и высвобождает кальций во время сокращения и расслабления.

Мионевральное соединение — там, где окончания двигательных нервов оканчиваются на сарколемме.

Концевая пластина мотора — структура, присутствующая в мионевральном соединении, которая образует небольшой холмик на поверхности мышечного волокна

Саркоплазма — цитоплазма мышечных волокон.

Ядра — «мозг» клетки. Мышечные волокна содержат множество ядер.

Миофибриллы — длинные, тонкие, цилиндрические стержни, обычно диаметром 1-2 мкм, которые проходят внутри и параллельно длинной оси мышечного волокна.

Миофиламенты — состоят из толстых и тонких нитей. Толстые состоят из миозина, а тонкие — из актина, тропонина и тропомиозина.

Саркомер — основная сократительная единица мышцы. Имеет Z-образные линии на обоих концах вместе с A-полосой и двумя 1/2 I-полосами.

Ультраструктура Z-диска — состоит из Z нитей. Это связующие звенья между саркомерами.

Белки миофиламента — в основном актин и миозин (65% от общего количества), но также включают тропомиозин и тропонин в тонком волокне, белок С (который окружает волокна миозина, образуя толстые волокна), десмин (который окружает Z-диски и излучают, чтобы соединить соседние миофибриллы)

Саркоплазматический ретикулум и Т-канальцы — мембранная система канальцев и цистерн (сплюснутые резервуары для Ca ⁺⁺ ), которая образует тесно переплетенную сеть вокруг каждой миофибриллы.

Митохондрии — «электростанция клетки». Обеспечивает клетку химической энергией.

Лизосомы — маленькие пузырьки, расположенные в саркоплазме, которые содержат большое количество ферментов, коллективно способных переваривать клетку и ее содержимое. Наиболее известные из них — катепсины.

Комплекс Гольджи — многие из них расположены в мышечном волокне и служат той же цели, что и в обычных клетках.

Соединительная ткань

Внеклеточное вещество — варьируется от мягкого студня до плотной волокнистой массы.

Собственно соединительная ткань — волокнистая соединительная ткань, окружающая мышцы, мышечные пучки и мышечные волокна.

Поддерживающие соединительные ткани — кость и хрящ.

Основное вещество — вязкий раствор, содержащий растворимые гликопротеины (углеводсодержащие белки), в который встроены внеклеточные волокна.

Внеклеточные волокна — в основном состоят из коллагена, эластина и ретикулина.

Жировая ткань

Белый жир по сравнению с коричневым — большая часть жировой ткани мясных животных состоит из белого жира.Бурый жир в основном присутствует у животных при рождении.

Кость

Диафиз — длинный центральный стержень кости.

Эпифизы — утолщения на концах костей.

Надкостница — тонкая перепончатая соединительнотканная оболочка кости.

Суставной хрящ — присутствует на концах (суставах) костей. Состоит из гиалинового хряща.

Эпифизарная пластинка — хрящевая область, разделяющая диафиз и эпифиз.

Мышечная организация и строительство

Мышечные пучки и связанные соединительные ткани

Эндомизий — соединительнотканная оболочка мышечных волокон.

Перимизий — соединительнотканная оболочка мышечных пучков.

Эпимизий — соединительнотканная оболочка всей мышцы.

Нервное и сосудистое снабжение

Внутримышечный жир — откладывается в мышцах в рыхлой сети перимизиальной соединительной ткани в непосредственной близости от кровеносных сосудов.

Межмышечный жир — жир между мышцами.

Мышечно-сухожильное соединение

Миотидинальная — мышечные волокна, пучки, мышцы и сухожилия.

Апоневрозы — сухожильные прикрепления мышц.

Типы мышц и волокон

В следующей таблице показана взаимосвязь между различными типами мышечных волокон:

Характеристика мышечных волокон домашних животных и птиц, имеющих мясо

Передача сигналов начинается, когда нейрон с потенциалом действия перемещается вдоль аксона двигательного нейрона, а затем вдоль отдельных ветвей и заканчивается в НМС.В NMJ окончание аксона выпускает химический мессенджер, или нейромедиатор , который называется ацетилхолин (ACh) . Молекулы ACh диффундируют через крошечное пространство, называемое синаптической щелью , , , , и связываются с рецепторами ACh, расположенными внутри моторной концевой пластинки сарколеммы на другой стороне синапса. После связывания ACh канал в рецепторе ACh открывается, и положительно заряженные ионы могут проходить в мышечное волокно, вызывая деполяризацию , что означает, что мембранный потенциал мышечного волокна становится менее отрицательным (ближе к нулю.)

По мере деполяризации мембраны другой набор ионных каналов, называемых потенциалозависимыми натриевыми каналами , запускается для открытия. Ионы натрия попадают в мышечные волокна, и потенциал действия быстро распространяется (или «вспыхивает») по всей мембране, инициируя взаимодействие возбуждения и сокращения.

В мире возбудимых мембран все происходит очень быстро (только подумайте, как быстро вы сможете щелкнуть пальцами, как только решите это сделать). Сразу после деполяризации мембраны она реполяризуется, восстанавливая отрицательный мембранный потенциал.Между тем, ACh в синаптической щели расщепляется ферментом ацетилхолинэстеразой (AChE), так что ACh не может повторно связываться с рецептором и повторно открывать свой канал, что может вызвать нежелательное расширенное возбуждение и сокращение мышц.

Распространение потенциала действия по сарколемме является возбуждающей частью связи возбуждения-сокращения. Напомним, что это возбуждение фактически вызывает высвобождение ионов кальция (Ca ⁺⁺ ) из их хранилища в SR клетки. Чтобы потенциал действия достигал мембраны SR, существуют периодические инвагинации в сарколемме, называемые Т-канальцами («Т» означает «поперечный»).Вы помните, что диаметр мышечного волокна может достигать 100, мкм, м, поэтому эти Т-канальцы гарантируют, что мембрана может приблизиться к SR в саркоплазме. Расположение Т-канальца с мембранами SR с обеих сторон называется триадой (рис. 7.9). Триада окружает цилиндрическую структуру, называемую миофибриллой , , , , которая содержит актин и миозин.

Т-канальцы несут потенциал действия внутрь клетки, что запускает открытие кальциевых каналов в мембране соседнего SR, заставляя Ca ⁺⁺ диффундировать из SR в саркоплазму.Именно поступление Ca ⁺⁺ в саркоплазму инициирует сокращение мышечного волокна его сократительными единицами, или саркомерами.

Скелетные мышцы: структура и сокращение

Ткань скелетных мышц образует скелетные мышцы. Самая известная особенность скелетных мышц — способность сокращаться и вызывать движение. Скелетные мышцы действуют не только для создания движения, но и для остановки движения, например, противодействия силе тяжести для сохранения осанки.Небольшие, постоянные корректировки скелетных мышц необходимы, чтобы удерживать тело в вертикальном или сбалансированном положении в любом положении. Мышцы также предотвращают чрезмерное движение костей и суставов, поддерживая стабильность скелета и предотвращая повреждение или деформацию скелетных структур. Суставы могут полностью смещаться или смещаться из-за натяжения связанных костей; мышцы работают, чтобы суставы оставались стабильными. Скелетные мышцы расположены по всему телу в отверстиях внутренних путей, чтобы контролировать движение различных веществ.Эти мышцы позволяют произвольно контролировать такие функции, как глотание, мочеиспускание и дефекация. Скелетные мышцы также защищают внутренние органы (особенно органы брюшной полости и таза), действуя как внешний барьер или щит от внешних травм и поддерживая вес органов.

Скелетные мышцы участвуют в поддержании гомеостаза в организме, выделяя тепло. Для сокращения мышц требуется энергия, а при расщеплении АТФ выделяется тепло.Это тепло очень заметно во время упражнений, когда продолжительное движение мышц вызывает повышение температуры тела, а в случаях сильного холода, когда дрожь вызывает случайные сокращения скелетных мышц для выделения тепла.

Структура скелетных мышц:

Каждая скелетная мышца — это орган, состоящий из различных интегрированных тканей. Эти ткани включают волокна скелетных мышц, кровеносные сосуды, нервные волокна и соединительную ткань. Каждая скелетная мышца состоит из трех слоев соединительной ткани (называемой «мизия»), которая окружает ее и обеспечивает структуру мышцы в целом, а также разделяет мышечные волокна внутри мышцы (рис. 1).Каждая мышца обернута оболочкой из плотной соединительной ткани неправильной формы, называемой эпимизием , которая позволяет мышце сокращаться и мощно двигаться, сохраняя при этом ее структурную целостность. Эпимизий также отделяет мышцу от других тканей и органов в этой области, позволяя мышце двигаться независимо.

Внутри каждой скелетной мышцы мышечные волокна организованы в отдельные пучки, каждый из которых называется пучком , за счет среднего слоя соединительной ткани, называемого перимизием .Эта фасцикулярная организация часто встречается в мышцах конечностей; он позволяет нервной системе запускать определенное движение мышцы, активируя подмножество мышечных волокон в пучке или пучке мышцы. Внутри каждого пучка каждое мышечное волокно заключено в тонкий слой соединительной ткани из коллагена и ретикулярных волокон, который называется эндомизиумом . Эндомизий содержит внеклеточную жидкость и питательные вещества, поддерживающие мышечные волокна. Эти питательные вещества поступают в мышечную ткань через кровь.

Рис. 1. Три слоя соединительной ткани. Пучки мышечных волокон, называемые пучками, покрыты перимизием. Мышечные волокна покрыты эндомизием.

В скелетных мышцах, которые работают с сухожилиями, натягивая кости, коллаген в трех тканевых слоях (мизия) переплетается с коллагеном сухожилия. На другом конце сухожилия оно срастается с надкостницей, покрывающей кость. Напряжение, создаваемое сокращением мышечных волокон, затем передается через мизию на сухожилие, а затем на надкостницу, чтобы тянуть кость для движения скелета.В других местах мезия может сливаться с широким, похожим на сухожилие листом, называемым апоневрозом , или с фасцией, соединительной тканью между кожей и костями. Широкий слой соединительной ткани в нижней части спины, в который сливаются широчайшие мышцы спины («широчайшие»), является примером апоневроза.

Каждая скелетная мышца также богато снабжена кровеносными сосудами для питания, доставки кислорода и удаления шлаков. Кроме того, каждое мышечное волокно в скелетной мышце снабжается аксонной ветвью соматического двигательного нейрона, которая сигнализирует волокну о сокращении.В отличие от сердечной и гладкой мускулатуры, единственный способ функционального сокращения скелетных мышц — это передача сигналов от нервной системы.

Структура (клетки) волокна скелетных мышц

Поскольку клетки скелетных мышц длинные и цилиндрические, их обычно называют мышечными волокнами. Волокна скелетных мышц могут быть довольно большими для клеток человека: диаметром до 100 мкм м и длиной до 30 см (11,8 дюйма) в портняжной мышце верхней части ноги. На раннем этапе развития эмбриональные миобласты, каждый из которых имеет собственное ядро, сливаются с сотнями других миобластов, образуя многоядерные волокна скелетных мышц.Множественные ядра означают множественные копии генов, позволяющие производить большое количество белков и ферментов, необходимых для сокращения мышц.

Плазматическая мембрана волокна скелетных мышц называется сарколеммой . Сарколемма — это место проведения потенциала действия, которое вызывает сокращение мышц. Внутри каждого мышечного волокна находится 90 249 миофибрилл, 90 250 — длинные цилиндрические структуры, расположенные параллельно мышечному волокну. Миофибриллы проходят по всей длине мышечного волокна, а потому их всего около 1.При диаметре 2 мкм сотни и тысячи могут быть найдены внутри одного мышечного волокна. Они прикрепляются к сарколемме своими концами, так что по мере укорачивания миофибрилл сокращается вся мышечная клетка.

Рис. 2. Клетка скелетных мышц окружена плазматической мембраной, называемой сарколеммой, с цитоплазмой, называемой саркоплазмой. Мышечное волокно состоит из множества фибрилл, собранных в упорядоченные единицы.

Цитоплазма мышечных волокон называется саркоплазмой , а специализированный гладкий эндоплазматический ретикулум, который хранит, высвобождает и извлекает ионы кальция (Ca ⁺⁺ ), называется саркоплазматическим ретикулумом (SR) (рис. ).

Рисунок 2. Мышечное волокно. Волокно скелетных мышц окружено плазматической мембраной, называемой сарколеммой, которая содержит саркоплазму, цитоплазму мышечных клеток. Мышечное волокно состоит из множества фибрилл, которые придают клетке полосатый вид.

Саркомер

Функциональная единица волокна скелетных мышц — саркомер , высокоорганизованная структура сократительных миофиламентов , актина, (тонкая нить) и миозина , (толстая нить), а также других поддерживающих белков.Поперечно-полосатый вид волокон скелетных мышц обусловлен расположением миофиламентов актина и миозина в последовательном порядке от одного конца мышечного волокна до другого.

Сам саркомер связан с миофибриллами, которые проходят по всей длине мышечного волокна и прикрепляются к сарколемме на своем конце. По мере сокращения миофибрилл сокращается вся мышечная клетка. Поскольку миофибриллы имеют диаметр примерно 1,2 мкм м, внутри одного мышечного волокна можно найти от сотен до тысяч (каждая с тысячами саркомеров).Каждый саркомер имеет длину примерно 2 мкм м с трехмерным цилиндрическим расположением и ограничен структурами, называемыми Z-дисками (также называемыми Z-линиями, потому что изображения двумерные), к которым прикреплены миофиламенты актина. закреплен (рисунок 3). Поскольку актин и его комплекс тропонин-тропомиозин (выступающий от Z-дисков к центру саркомера) образуют нити, которые тоньше миозина, его называют тонкой нитью саркомера.Точно так же, поскольку нити миозина и их многочисленные головки (выступающие от центра саркомера к Z-дискам, но не полностью к ним) имеют большую массу и толще, их называют толстой нитью саркомера. .

Рисунок 3. Саркомер. Саркомер, область от одной Z-линии до следующей Z-линии, является функциональной единицей волокна скелетных мышц.

Нервно-мышечное соединение

Еще одна специализация скелетных мышц — это место, где терминал двигательного нейрона встречается с мышечным волокном, называемое нервно-мышечным соединением (NMJ) .Здесь мышечное волокно в первую очередь реагирует на сигналы двигательного нейрона. Каждое волокно скелетных мышц в каждой скелетной мышце иннервируется двигательным нейроном в СНС. Сигналы возбуждения от нейрона — единственный способ функционально активировать сокращение волокна.

Передача сигналов начинается, когда потенциал действия нейрона проходит вдоль аксона двигательного нейрона, а затем вдоль отдельных ветвей и заканчивается в НМС. В NMJ окончание аксона высвобождает химический мессенджер или нейромедиатор , называемый ацетилхолином (ACh). Молекулы ACh диффундируют через крошечное пространство, называемое синаптической щелью , и связываются с рецепторами ACh, расположенными внутри моторной концевой пластинки сарколеммы на другой стороне синапса. Как только ACh связывается, канал в рецепторе ACh открывается, и положительно заряженные ионы могут проходить в мышечное волокно, вызывая деполяризацию , что означает, что мембранный потенциал мышечного волокна становится менее отрицательным (ближе к нулю). мембрана деполяризуется, другой набор ионных каналов, называемых потенциалозависимыми натриевыми каналами , запускается для открытия.Ионы натрия проникают в мышечное волокно, и потенциал действия быстро распространяется (или «вспыхивает») по всей мембране, заставляя мышцу сокращаться.

В мире возбудимых мембран все происходит очень быстро (только подумайте, как быстро вы сможете щелкнуть пальцами, как только решите это сделать). Сразу после деполяризации мембраны она реполяризуется, восстанавливая отрицательный мембранный потенциал. Между тем, ACh в синаптической щели расщепляется ферментом ацетилхолинэстераза (AChE) , так что ACh не может повторно связываться с рецептором и повторно открывать его канал, что может вызвать нежелательное расширенное мышечное возбуждение и сокращение.

Модель мышечного сокращения со скользящей нитью

По сигналу двигательного нейрона волокно скелетных мышц сокращается, когда тонкие нити вытягиваются, а затем скользят мимо толстых нитей внутри саркомеров волокна. Этот процесс известен как модель мышечного сокращения скользящей нити (рис. 6).

Последовательность событий, связанных с сокращением мышц:

Последовательность событий, которые приводят к сокращению отдельного мышечного волокна, начинается с сигнала — нейротрансмиттера, ACh — от двигательного нейрона, иннервирующего это волокно.Локальная мембрана волокна будет деполяризоваться по мере поступления положительно заряженных ионов натрия (Na ⁺ ), вызывая деполяризацию потенциала действия, который распространяется на остальную часть мембраны, включая Т-канальцы. Это вызывает высвобождение ионов кальция (Ca ⁺⁺ ) из хранилища в саркоплазматическом ретикулуме (SR). Затем Ca ⁺⁺ инициирует сокращение, которое поддерживается АТФ (рис. 4). Пока ионы Ca ⁺⁺ остаются в саркоплазме для связывания с тропонином, который сохраняет сайты связывания актина «незащищенными», и пока доступен АТФ для управления циклическим переключением мостиков и вытягиванием актиновых цепей посредством миозин, мышечное волокно будет продолжать сокращаться до анатомического предела.

Сокращение мышц обычно прекращается, когда заканчивается передача сигнала от двигательного нейрона, который реполяризует сарколемму и Т-канальцы и закрывает потенциалзависимые кальциевые каналы в SR. Затем ионы Ca ⁺⁺ закачиваются обратно в SR, что заставляет тропомиозин повторно защищать (или повторно закрывать) сайты связывания на актиновых цепях. Мышца также может перестать сокращаться, когда у нее заканчивается АТФ и она устает (Рисунок 5)

Рис. 4. Сокращение мышечного волокна.

Рисунок 5.Расслабление мышечного волокна.

Область перекрытия толстых и тонких нитей имеет более плотный вид, так как между нитями мало места. Эта зона, где тонкие и толстые волокна перекрываются, очень важна для сокращения мышц, так как именно здесь начинается движение волокон. Тонкие нити, закрепленные на концах Z-дисками, не проходят полностью в центральную область, которая содержит только толстые нити, закрепленные у своих оснований в точке, называемой М-линией.Миофибрилла состоит из множества саркомеров, расположенных вдоль ее длины; таким образом, миофибриллы и мышечные клетки сокращаются по мере сокращения саркомеров.

Модель сжатия скользящей нити

По сигналу двигательного нейрона волокно скелетных мышц сокращается, когда тонкие нити вытягиваются, а затем скользят мимо толстых нитей внутри саркомеров волокна. Этот процесс известен как модель мышечного сокращения со скользящей нитью (рис. 6). Скольжение может происходить только тогда, когда миозин-связывающие сайты на актиновых филаментах подвергаются воздействию серии шагов, которые начинаются с входа Ca ⁺⁺ в саркоплазму.

Рис. 6. Модель мышечного сокращения со скользящей нитью. Когда саркомер сокращается, линии Z сдвигаются ближе друг к другу, а полоса I становится меньше. Полоса А остается той же ширины. При полном сокращении тонкие и толстые нити перекрываются.

Тропомиозин — это белок, который обвивает цепи актинового филамента и покрывает миозин-связывающие участки, предотвращая связывание актина с миозином. Тропомиозин связывается с тропонином с образованием комплекса тропонин-тропомиозин.Комплекс тропонин-тропомиозин предотвращает связывание миозиновых «головок» с активными участками актиновых микрофиламентов. Тропонин также имеет сайт связывания для ионов Ca ⁺⁺ .

Чтобы инициировать сокращение мышц, тропомиозин должен обнажить миозин-связывающий сайт на актиновой нити, чтобы обеспечить образование поперечных мостиков между актиновыми и миозиновыми микрофиламентами. Первым шагом в процессе сокращения является связывание Ca ⁺⁺ с тропонином, так что тропомиозин может ускользать от сайтов связывания на актиновых цепях.Это позволяет головкам миозина связываться с этими открытыми участками связывания и образовывать поперечные мостики. Затем тонкие волокна тянутся головками миозина, чтобы скользить мимо толстых волокон к центру саркомера. Но каждая голова может тянуть только очень короткое расстояние, прежде чем достигнет своего предела, и должна быть «взведена», прежде чем она сможет тянуть снова, шаг, который требует АТФ.

АТФ и сокращение мышц

Для того, чтобы тонкие волокна продолжали скользить мимо толстых волокон во время сокращения мышц, миозиновые головки должны тянуть актин в местах связывания, отсоединяться, восстанавливаться, прикрепляться к большему количеству участков связывания, тянуть, отсоединять, снова поднимать и т. Д.Это повторяющееся движение известно как цикл поперечного моста. Это движение миозиновых головок похоже на движение весел, когда человек гребет на лодке: весла (миозиновые головки) тянутся, поднимаются из воды (отсоединяются), перемещаются (повторно взведены) и затем снова погружаются, чтобы тянуть (рисунок 7). Каждый цикл требует энергии, и действие головок миозина в саркомерах, которые постоянно натягивают тонкие волокна, также требует энергии, которую обеспечивает АТФ.

Рисунок 7.Сокращение скелетных мышц. (a) Активный центр актина обнажается, когда кальций связывается с тропонином. (б) Головка миозина притягивается к актину, и миозин связывает актин в своем сайте связывания с актином, образуя поперечный мостик. (c) Во время рабочего такта высвобождается фосфат, образовавшийся в предыдущем цикле сжатия. Это приводит к повороту головки миозина к центру саркомера, после чего присоединенные АДФ и фосфатная группа высвобождаются. (d) Новая молекула АТФ прикрепляется к миозиновой головке, вызывая отсоединение поперечного мостика.(e) Миозиновая головка гидролизует АТФ до АДФ и фосфата, что возвращает миозин в взведенное положение.

Образование поперечного мостика происходит, когда миозиновая головка прикрепляется к актину, в то время как аденозиндифосфат (АДФ) и неорганический фосфат (P _i ) все еще связаны с миозином. Затем высвобождается P _i , в результате чего миозин формирует более сильное прикрепление к актину, после чего головка миозина перемещается к М-линии, увлекая за собой актин. Когда актин вытягивается, филаменты перемещаются примерно на 10 нм к M-линии.Это движение называется рабочим ходом , поскольку на этом этапе происходит движение тонкой нити. В отсутствие АТФ головка миозина не отделяется от актина.

Одна часть миозиновой головки прикрепляется к сайту связывания на актине, но у головки есть другой сайт связывания для АТФ. Связывание АТФ заставляет миозиновую головку отделяться от актина. После этого АТФ превращается в АДФ и P _i за счет внутренней активности миозина АТФазы . Энергия, выделяющаяся при гидролизе АТФ, изменяет угол наклона миозиновой головки во взведенное положение.Головка миозина теперь в положении для дальнейшего движения.

Когда миозиновая головка наклонена, миозин находится в высокоэнергетической конфигурации. Эта энергия расходуется, когда миозиновая головка движется через силовой удар, и в конце силового удара миозиновая головка находится в низкоэнергетическом положении. После силового удара ADP высвобождается; однако сформированный поперечный мостик все еще на месте, а актин и миозин связаны вместе. Пока АТФ доступен, он легко присоединяется к миозину, цикл поперечного моста может повторяться, и сокращение мышц может продолжаться.

Обратите внимание, что каждая толстая нить из примерно 300 молекул миозина имеет несколько миозиновых головок, и многие поперечные мостики образуются и непрерывно разрываются во время сокращения мышц. Умножьте это на все саркомеры в одной миофибрилле, на все миофибриллы в одном мышечном волокне и на все мышечные волокна в одной скелетной мышце, и вы поймете, почему для поддержания работы скелетных мышц требуется столько энергии (АТФ). Фактически, именно потеря АТФ приводит к трупному окоченению, наблюдаемому вскоре после смерти человека.Поскольку дальнейшее производство АТФ невозможно, у миозиновых головок нет АТФ, который мог бы отделиться от участков связывания актина, поэтому поперечные мостики остаются на месте, вызывая жесткость в скелетных мышцах.

АТФ обеспечивает энергию для сокращения мышц. В дополнение к своей прямой роли в цикле поперечного мостика, АТФ также обеспечивает энергию для активных транспортных насосов Ca ⁺⁺ в SR. Сокращение мышц не происходит без достаточного количества АТФ.Количество АТФ, хранящегося в мышцах, очень мало, его достаточно только для нескольких секунд сокращений. Поэтому, поскольку он расщепляется, АТФ необходимо быстро регенерировать и заменять, чтобы обеспечить устойчивое сокращение. Существует три механизма регенерации АТФ: метаболизм креатинфосфата, анаэробный гликолиз, ферментация и аэробное дыхание.

Креатинфосфат — это молекула, которая может накапливать энергию в своих фосфатных связях. В покоящейся мышце избыток АТФ передает свою энергию креатину, производя АДФ и креатинфосфат.Это действует как запас энергии, который можно использовать для быстрого создания большего количества АТФ. Когда мышца начинает сокращаться и ей требуется энергия, креатинфосфат передает свой фосфат обратно в АДФ, чтобы сформировать АТФ и креатин. Эта реакция катализируется ферментом креатинкиназой и происходит очень быстро; таким образом, АТФ, полученный из креатинфосфата, приводит в действие первые несколько секунд мышечного сокращения. Однако креатинфосфат может обеспечить энергию примерно за 15 секунд, после чего необходимо использовать другой источник энергии (рис. 8).

Рисунок 8. Мышечный метаболизм. Некоторое количество АТФ хранится в мышце в состоянии покоя. Когда начинается сокращение, он расходуется за секунды. Больше АТФ вырабатывается из креатинфосфата в течение примерно 15 секунд.

Когда АТФ, продуцируемый креатинфосфатом, истощается, мышцы превращаются в гликолиз в качестве источника АТФ. Гликолиз — это анаэробный (не зависимый от кислорода) процесс, который расщепляет глюкозу (сахар) с образованием АТФ; однако гликолиз не может производить АТФ так же быстро, как креатинфосфат.Таким образом, переключение на гликолиз приводит к более медленному доступу АТФ к мышцам. Сахар, используемый в гликолизе, может поступать из глюкозы в кровь или за счет метаболизма гликогена, который хранится в мышцах. При распаде одной молекулы глюкозы образуются две молекулы АТФ и две молекулы пировиноградной кислоты , которые можно использовать при аэробном дыхании или преобразовать в молочную кислоту при низком уровне кислорода (рис. 9).

Рисунок 9. Гликолиз и аэробное дыхание. Каждая молекула глюкозы производит две АТФ и две молекулы пировиноградной кислоты, которые могут использоваться при аэробном дыхании или превращаться в молочную кислоту.Если кислород недоступен, пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту, что может способствовать мышечной усталости. Это происходит во время напряженных упражнений, когда требуется большое количество энергии, но кислород не может быть доставлен в мышцы в достаточной степени.

При наличии кислорода пировиноградная кислота используется при аэробном дыхании. Однако, если кислород недоступен, пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту , что может способствовать мышечной усталости. Это преобразование позволяет рециркулировать фермент NAD ⁺ из NADH, который необходим для продолжения гликолиза.Это происходит во время напряженных упражнений, когда требуется большое количество энергии, но кислород не может быть доставлен в мышцы в достаточной степени. Сам по себе гликолиз не может продолжаться очень долго (примерно 1 минута мышечной активности), но он полезен для облегчения коротких всплесков высокоинтенсивной выработки. Это связано с тем, что гликолиз не очень эффективно использует глюкозу, производя чистый прирост в два АТФ на молекулу глюкозы и конечный продукт — молочную кислоту, которая может способствовать мышечной усталости по мере ее накопления.

Аэробное дыхание — это расщепление глюкозы или других питательных веществ в присутствии кислорода (O ₂ ) с образованием углекислого газа, воды и АТФ. Примерно 95 процентов АТФ, необходимого для покоящихся или умеренно активных мышц, обеспечивается аэробным дыханием, которое происходит в митохондриях. Входы для аэробного дыхания включают глюкозу, циркулирующую в кровотоке, пировиноградную кислоту и жирные кислоты. Аэробное дыхание намного эффективнее анаэробного гликолиза, производя примерно 36 АТФ на молекулу глюкозы по сравнению с четырьмя за счет гликолиза.Однако аэробное дыхание не может поддерживаться без постоянного поступления O ₂ в скелетные мышцы и происходит намного медленнее (Рисунок 12). Чтобы компенсировать это, мышцы накапливают небольшое количество избыточного кислорода в белках, называемых миоглобином, что способствует более эффективному сокращению мышц и снижению утомляемости. Аэробные тренировки также повышают эффективность системы кровообращения, так что O ₂ может поставляться в мышцы в течение более длительных периодов времени.

Рисунок 10. Клеточное дыхание. Аэробное дыхание — это расщепление глюкозы в присутствии кислорода (O ₂ ) с образованием углекислого газа, воды и АТФ. Примерно 95 процентов АТФ, необходимого для покоящихся или умеренно активных мышц, обеспечивается аэробным дыханием, которое происходит в митохондриях.

Мышечная усталость возникает, когда мышца больше не может сокращаться в ответ на сигналы нервной системы. Точные причины мышечной усталости полностью не известны, хотя определенные факторы коррелируют со снижением мышечного сокращения, которое происходит во время утомления.АТФ необходим для нормального сокращения мышц, и, поскольку запасы АТФ уменьшаются, функция мышц может снижаться. Это может быть скорее фактором кратковременной интенсивной работы мышц, чем продолжительных усилий с меньшей интенсивностью. Накопление молочной кислоты может снизить внутриклеточный pH, влияя на активность ферментов и белков. Дисбаланс уровней Na ⁺ и K ⁺ в результате деполяризации мембраны может нарушить отток Ca ⁺⁺ из SR. Длительные периоды продолжительных упражнений могут повредить SR и сарколемму, что приведет к нарушению регуляции Ca ⁺⁺ .

Интенсивная мышечная активность приводит к кислородному долгу , который представляет собой количество кислорода, необходимое для компенсации АТФ, производимого без кислорода во время мышечного сокращения. Кислород необходим для восстановления уровней АТФ и креатинфосфата, преобразования молочной кислоты в пировиноградную кислоту, а в печени — для преобразования молочной кислоты в глюкозу или гликоген. Другие системы, используемые во время тренировки, также требуют кислорода, и все эти комбинированные процессы приводят к учащению дыхания после тренировки.До тех пор, пока кислородная задолженность не будет покрыта, потребление кислорода повышается даже после прекращения упражнений.

Расслабление скелетных мышц

Расслабление волокон скелетных мышц и, в конечном итоге, скелетных мышц начинается с двигательного нейрона, который перестает передавать свой химический сигнал, ACh, в синапс в NMJ. Мышечное волокно переполяризуется, что закрывает ворота в SR, где высвобождается Ca ⁺⁺ . Насосы с приводом от АТФ будут перемещать Ca ⁺⁺ из саркоплазмы обратно в SR.Это приводит к «повторному экранированию» сайтов связывания актина на тонких филаментах. Без способности образовывать поперечные мостики между тонкими и толстыми волокнами мышечное волокно теряет напряжение и расслабляется.

Ультраструктура мышцы — скелет — скользящая нить

Мышечная ткань имеет уникальный гистологический вид, который позволяет ей выполнять свою функцию. Выделяют три основных типа мышц:

• Скелетная — поперечно-полосатая мышца, которая находится под произвольным контролем соматической нервной системы.Отличительные признаки — цилиндрические клетки и множественные периферические ядра.

• Сердечная — поперечно-полосатая мышца, которая находится только в сердце. Отличительными признаками являются отдельные ядра и наличие интеркалированных дисков между клетками.

• Гладкая — мышца без поперечно-полосатой полосы, которая непроизвольно контролируется вегетативной нервной системой. Отличительным признаком является наличие одного веретенообразного центрального ядра на клетку.

В этой статье мы рассмотрим гистологию скелетной мышцы — ее состав, гистологический вид и клинические корреляции.

Состав скелетных мышц

Мышечная клетка очень специализирована для своего назначения. Одна клетка образует одно мышечное волокно, а ее клеточная поверхностная мембрана известна как сарколемма .

Т-канальцы уникальны для мышечных клеток. Это инвагинации сарколеммы, которые проводят заряд, когда клетка деполяризована.

Мышечные клетки также имеют специализированный эндоплазматический ретикулум — он известен как саркоплазматический ретикулум и содержит большой запас ионов кальция.

Мышцы также имеют сложную опорную структуру из соединительной ткани. Каждое мышечное волокно окружено тонким слоем соединительной ткани, известной как эндомизий . Затем эти волокна группируются в пучки, известные как пучки , которые окружены слоем соединительной ткани, известной как перимизий . Многие пучки составляют мышцу, которая, в свою очередь, окружена толстым слоем соединительной ткани, известной как эпимизий .

Ультраструктурный вид скелетных мышц

Вид полосатых волокон скелетных мышц обусловлен организацией двух сократительных белков: актина (тонкая нить) и миозина (толстая нить).

Функциональная единица сокращения в волокне скелетных мышц — саркомер , который проходит от линии Z до линии Z. Саркомер разбит на несколько частей:

• Линия Z — где актиновые филаменты закреплены.
• M line — где закреплены миозиновые нити.
• I полоса — содержит только актиновые филаменты.
• Полоса — длина миозиновой нити, может содержать перекрывающиеся актиновые нити.
• Зона H — содержит только миозиновые нити.

Полезное сокращение — MHAZI — линия M находится внутри зоны H, которая находится внутри диапазона A, а линия Z находится внутри диапазона I.

Скользящая нить, модель

Модель скользящей нити описывает механизм сокращения скелетных мышц

Актин и миозин

Мышечные волокна образуются из двух сократительных белков — актина и миозина.

Миозиновые филаменты имеют множество головок, которые могут связываться с участками актинового филамента. Актиновые филаменты связаны с двумя другими регуляторными белками, тропонином и тропомиозином. Тропомиозин — это длинный белок, который проходит вдоль актиновой нити и блокирует сайты связывания миозиновой головки.

Тропонин — это небольшой белок, который связывает тропомиозин с актином. Он состоит из трех частей:

• Тропонин I — связывается с актиновой нитью.
• Тропонин Т — связывается с тропомиозином.
• Тропонин C — может связывать ионы кальция.

Муфта возбуждения-сжатия

Уникальная структура тропонина является основой связи возбуждения-сокращения :

• Когда деполяризация происходит в нервно-мышечном соединении , она проводится по t-канальцам, вызывая огромный приток ионов кальция в саркоплазму из саркоплазматического ретикулума.
• Этот кальций связывается с тропонином C , вызывая изменение конформации, которое перемещает тропомиозин от участков связывания миозиновой головки актиновых филаментов.
• Это позволяет головке миозина связываться с актином, образуя поперечную связь. Затем происходит силовой ход , когда миозиновые головки поворачиваются в «гребном движении», перемещая актин мимо миозина к линии M .
• Затем АТФ связывается с головкой миозина, заставляя ее отделяться от актина и позволяя процессу повторяться.

Следовательно, при сокращении длина волокон не изменяется. Однако длина саркомера уменьшается из-за скольжения актиновых филаментов по миозину.Зона H и полоса I укорачиваются, тогда как полоса A остается той же длины. Это сближает линии Z и уменьшает общую длину саркомера.