22.10

 

Лекція № 2.1 : «Фізіологія скелетних м'язів»

Понад 600 скелетних м'язів становлять майже половину маси людського тіла і належать до поперечнопосмугованих м'язів. Скелетні м'язи є складовою опорно-рухового апарату, вони прикріплюються сухожилками до кісток скелета, що з'єднані суглобом. Завдяки скороченню м'язів здійснюються переміщення частин тіла відносно одна одної та у просторі, підтримання постави.

Структура поперечно-посмугованих м'язових волокон

(МАЛЮНОК з ЕЛЕКТРОННОГО МІКРОСКОПУ)

Смугастість м'яза пов'язана з існуванням поперечних смуг (мал 1). Світлу І-смугу перетинає темна Z-лінія, а темна A-смуга в центрі містить світлу Н-смугу. Посередині Н-смуги міститься поперечна М-лінія. Ділянку між Z-лініями називають саркомером.

Мал. 1

Структурною одиницею м'яза є м'язове волокно, що має циліндричну форму, діаметр якого становить 10-100 мкм та довжину від кількох міліметрів до кількох сантиметрів. Зовні волокно покрите сарколемою, яка складається із зовнішнього шару – еластичного футляра і внутрішнього – базальної мембрани. Зовнішній шар мембрани містить велику кількість колагенових волокон,

утворює сухожилля, що прикріплюються до кісток. Внутрішній вміст волокна називається саркоплазмою, в яку занурені скоротливі елементи м'язового волокна – міофібрили.

 

Кожна міофібрила складається із  ниток міозину і  ниток актину, які частково перекриваються й утворюють світлі і темні смужки м'язового волокна.

Міозинові нитки  складаються із  молекул білка міозину.  Кожна молекула міозину має головки, які володіють ферментативною АТФ-азною активністю. Під час скорочення головки приєднуються до актинових ниток і утворюють поперечні містки.

Актинові нитки  складаються із молекул білка актину, які в центральній частині перетинаються білковою лінією Z. Ділянки міофібрили, що розташовані між двома лініями Z, називаються саркомером.

Між активними центрами актину і міозину утворюються поперечні містки. Поперечних актино-міозинові містки містять Т-трубочки .

Т-трубочки – це заглиблення мембрани у м'язове волокно (мал. 2).

(мал. 2).     Т - трубочки

Скорочення м'язового волокна

Іони Са2+ зв'язуються з регуляторним білком тропоніном,  завдяки чому починається цикл утворення поперечних актино-міозинових містків.

Потенціал дії, що виникає на мембрані м'язового волокна і досягає Т-трубочок, викликає скорочення м'язового волокна. Скороченню сприяють іони Са2+ , які вивільнюються при деполяризації мембрани клітини.

Види скорочення м'язів

М'язи можуть скорочуватися в різних режимах зміни їх довжини:

■ Ізометричне скорочення виникає тоді, коли обидва кінці м'яза фіксовані і м'яз не змінює своєї довжини, але підвищується його напруження.

■ Ізотонічне скорочення розвивається тоді, коли при скороченні відбувається зменшення довжини м'яза без зміни його напруження.

Залежно від частоти подразнення розвиваються одиночні чи тетанічні скорочення.

Типи м'язових волокон

Скелетні м'язи поділяються на два типи; І тип (повільні, червоні), II тип (швидкі, білі) та проміжні.

Волокна І типу належать до повільних волокон, тому що швидкість їх скорочення менша, ніж у швидких. Вони мають хороше кровопостачання та містять високу концентрацію міоглобіну, темніші від інших, тому називаються червоними м'язами. Незважаючи на їх меншу силу, ніж у швидких, у них повільніше розвивається втома. Функціонально вони призначені для тривалих повільних скорочень.

Волокна II типу належать до швидких волокон, тому що швидкість їх скорочення більша. Вони містять малу концентрацію міоглобіну, розвивають значну силу, але швидко втомлюються. Швидкі волокна призначені для виконання точних координаційних рухів.

Більшість скелетних м'язів представляє собою суміш двох типів м'язових волокон.

М'язові рухові одиниці

Скорочення м'язів у людини відбуваються ритмічно, плавно, без ознак зубчастого тетанусу. Це пов'язано з тим, що м'яз складається із волокон з різною збудливістю й тому вони збуджуються неодночасно.

М'язові волокна об'єднуються в моторні одиниці – група волокон, що іннервуються одним мотонейроном. Як правило, моторні одиниці скелетних м'язів об'єднують 1000-20000 волокон, окорухових – 7-8.

Сила скелетних м'язів

Максимальна сила визначається за максимальним вантажем, який м'яз може підняти при максимальному, ритмічному, тетанізуючому надпороговому подразненні. У людини 600 м'язів, у них близько 20 млн волокон. Кожне волокно може підняти 100-200 мг. Якщо уявити теоретичну ситуацію, при якій усі волокна могли б підіймати один вантаж, при одночасному скороченні вони б підняли вантаж масою 2-4 тонни.

В організмі людини величина скорочення м'яза залежить від його довжини. Кістки, що рухаються в суглобах під впливом м'язів, утворюють у механічному сенсі важелі, тобто прості "машини" для переміщення вантажів. Чим далі від точки опори будуть фіксовані м'язи, тим вигідніше, оскільки завдяки збільшенню плеча важеля краще може бути використана їх сила.

Сила скорочення м'язового волокна залежить від кількості поперечних актино-міозинових містків, що утворюються під час скорочення, а їх кількість обумовлена: а) концентрацією іонів кальцію у міоплазмі; б) енергетичним забезпеченням скорочення; в) початковою довжиною м'язового волокна – ступеня його розтягнення.

Робота й потужність скелетних м'язів

Робота м'яза, що виконується при тетанічному скороченні, визначається як добуток відстані (величини скорочення) на масу вантажу (динамічна робота): A=m•h, де m – маса піднятого вантажу, h – висота, на яку піднятий вантаж.

Робота м'яза зростає при зростанні маси вантажу. Найбільша робота виконується під час підняття середнього для цього м'яза вантажу – закон середніх навантажень.

Здатність людини до виконання максимальної роботи за одиницю часу без втоми називається працездатністю.

Поняття про тонус м’язів

Скелетні м’язи в стані спокою постійно отримують нервові імпульси від центрів ЦНС. Завдяки цьому вони завжди мають певне напруження, яке називають тонусом