Строение мышцы как органа

Функции мышц

ОБЩАЯ МИОЛОГИЯ. БИОМЕХАНИКА МЫШЦ

Функции мышц

Строение мышцы как органа

Развитие мышц

Биомеханика мышц

Опорно-двигательный аппарат состоит из пассивной и активной частей. Пассивную

часть образуют скелет и соединения костей, активную – мышцы.

Учение о мышечной системе называется миологией (от греч. myos – мышца), отсюда

воспаление мышц называется миозитом, опухоль мышц – миома и т.д.

В теле человека насчитывается примерно 637 мышц, 317 из них являются парными и 5

– непарными. В Большой медицинской энциклопедии приводится, включая синонимы,

1108 названий мышц (Рис. 1).

Скелетные мышцы выполняют многочисленные функции:

1. Мышцы осуществляют функцию внешнего и внутреннего движения.

2. Мышцы составляют 35-45% массы тела человека и поэтому играют большую роль в

обмене веществ. От них зависит величина основного обмена.

3. Мышцы участвуют в теплопродукции.

4. Мышцы участвуют в кровообращении. Существует теория, по которой мышцам от-

ведена роль насосов, или периферического сердца, которое возвращает кровь

(при сокращении мышц) к сердцу. Они выдавливают кровь из мышц.

5. Мышцы являются органами проприоцептивной чувствительности, или мышечного

чувства. Мышечное чувство позволяет ориентироваться в пространстве. От мы-

шечного чувства в большой степени зависит глазомер.

6. Вместе с костями мышцы образуют рельеф тела.

Каждая скелетная мышца представляет собой орган, который имеет собственно мы-

шечную часть (активную, тело или брюшко) и сухожильную (пассивную) часть, а также

систему соединительнотканных оболочек и снабжен сосудами и нервами.

Специфическим тканевым элементом мышцы является поперечно-полосатое мышеч-

ное волокно (Рис. 2). Мышечные волокна имеют удлиненную форму, длина их колеб-

лется от нескольких миллиметров до 10-15 см. Толщина волокон изменяется с возрас-

том и в разных мышцах неодинакова. У взрослого человека она составляет 38-61 (до

70) мкм, а у лиц, систематически занимающихся спортом, особенно тяжелой атлетикой,

– 100 мкм. Поперечно-полосатые мышечные волокна представляют собой многоядер-

ные образования. В одном волокне может быть до 120 ядер. Мышечное волокно ок-

ружено тонкой оболочкой – сарколеммой. Внутри волокна содержится саркоплазма, в

которой располагаются миофибриллы, являющиеся специализированными сократи-

тельными структурами волокна. В одном мышечном волокне находится от 100 до 1000

миофибрилл, которые располагаются вдоль оси волокна. Диаметр одной миофибрил-

лы составляет 1-2 мкм. Под микроскопом при большом увеличении видно, что мио-

фибриллы состоят из чередующихся светлых и темных участков, называемых дисками.

Это придает мышечному волокну характерную исчерченность (Рис. 3, Рис. 4, Рис. 5).

Диски имеют неодинаковые оптические свойства. Светлые диски обладают простым

лучепреломлением (изотропные диски), а темные – двойным лучепреломлением (ани-

зотропные диск). Эти различия зависят от субмикроскопической организации миофиб-

рилл. Миофибриллы состоят из 1500-2000 протофибрилл. Протофибриллы построены

из белков актина и миозина, которые имеют определенную пространственную конфи-

гурацию (Рис. 6). В основе сократительной способности мышечного волокна лежат из-

менения конфигурации этих молекул. Молекулы актина втягиваются в промежутки между молекулами миозина, в результате чего происходит укорочение миофибрилл и

всего мышечного волокна (Рис. 7).

Около трехсот лет назад были замечены различия в окраске мышечных волокон и вы-

делены красные и белые волокна. В дальнейшем были выявлены различия химическо-

го состава и обменных процессов в обоих видах волокон. Установлено, что в белых во-

локнах содержится относительно меньше саркоплазмы и больше миофибрилл. Белые

волокна отличаются более быстрым сокращением. Красные мышечные волокна не-

сколько тоньше, характеризуются большим содержанием саркоплазмы, но в них

меньше миофибрилл, поэтому им свойственна меньшая быстрота, но большая сила со-

кращения. Содержание красных и белых волокон в различных мышцах и их распреде-

ление внутри мышц связано с функциональными свойствами последних.

Поперечно-полосатые мышцы обладают системой соединительнотканных оболочек.

Отдельные волокна окружает рыхлая соединительная ткань, получившая название эн-

домизия (Рис. 8, Рис. 9). Соседние волокна объединяются в пучки 1-го порядка, а они

группируются в более крупные пучки 2-го порядка, из которых складываются еще бо-

лее крупные пучки 3-го порядка. Соединительная ткань, окружающая пучки всех по-

рядков, составляет перимизий (Рис. 10). В перимизии располагаются разветвления со-

судов и нервов, снабжающих мышцу. Слой соединительной ткани, покрывающий

мышцу снаружи, называется эпимизием. Соединительнотканные оболочки у мышеч-

ных волокон и мышечных пучков играют важную роль. Соединительная ткань не только механически связывает мышечные волокна и пучки, но и делает возможным их перемещение относительно друг друга при сокращении. Оболочки позволяют сокращаться мышце целиком, или только мышечным пучкам или волокнам. Например, подергивание мимических мышц – сокращение отдельных пучков или волокон – т.н. тик. Если в системе соединительнотканных оболочек мышцы произойдет какое-то нарушение, например образуется рубец после травмы, то это затрудняет движения.

Сухожилие состоит из коллагеновых волокон, из которых построены и связки. Сухо-

жильные волокна проникают сквозь оболочку мышцы и тесно связаны с мышечными

волокнами (Рис. 11). Эндо-, пери- и эпимизий переходят в сухожилие и превращаются в эндо-, пери- и эпитендиний. Поэтому сухожилие нельзя отделить от мышцы, не повредив мышечного брюшка. У большинства мышц, особенно на конечностях, сухожилия

имеют форму удлиненных цилиндрических тяжей. На туловище некоторые мышцы об-

разуют пластинчатые сухожильные растяжения, называемые апоневрозами. Переход

мышечного брюшка в сухожилие носит непрерывный характер.

Сухожилия прикрепляются к костям, фасциям, хрящам, коже. В местах прикрепления

сухожилия веерообразно расширяются. В случаях прикрепления к кости или хрящу су-

хожильные волокна расходятся в надкостнице или надхрящнице. Из надкостницы они

в виде прободающих волокон проникают в кость. В местах прикрепления на кости

имеется выступ, бугорок, бугристость и т.п., которые увеличивают площадь прикрепления мышцы. Сухожильные волокна проникают из надкостницы в кость. Поэтому мышцы очень прочно соединены с костями (например, пяточный бугор может оторваться при сильном сокращении трехглавой мышцы голени у спортсменов). Но никогда мышца не может разорвать свое сухожилие.

Сухожильные волокна имеют слегка волнистый ход; образуя пучки, они переплетаются, как проволоки в тросе, и при растяжении могут удлиняться на 4% своей первоначальной длины (Рис. 12, Рис. 13, Рис. 14, Рис. 15). Вследствие этого сокращение мышцы не сразу передается на кость, сначала происходит растяжение и расправление пучков сухожилия. Благодаря этому мышца имеет небольшой «холостой ход». Сухожилия характеризуются высоким сопротивлением. Предельная нагрузка при растяжении сухожилий составляет 600-1200 кг/см2. Сухожилие трехглавой мышцы голени (ахиллово сухожилие) выдерживает у взрослых нагрузку до 400 кг, а сухожилие четырехглавой мышцы бедра – до 600 кг. Хотя поперечник мышцы иногда в десятки раз превышает поперечник сухожилия, тяга самой мышцы не может разорвать собственное сухожилие, для этого необходима дополнительная внешняя сила. Сухожилие трехглавой мышцы голени обладает 3-5-кратным запасом прочности. Сопротивление самой мышцы растяжению значительно ниже, чем сопротивление сухожилия. Если один конец мышцы закрепить, а другой подвергать нагружению, то разрыв происходит в мышечном брюшке. Механизм разрыва мышцы можно представить следующим образом. Сначала напряжение, проходящее вдоль мышцы, удлиняет мышечные волокна. Затем наступает момент, когда часть волокон больше не может удлиняться, эти волокна или разрываются, или начинают скользить по другим волокнам в направлении растяжения. В результате этого происходит разрыв мышечного брюшка. Описанное явление можно уподобить текучести металлов в случае предельных нагрузок, когда начинается скольжение некоторых рядов атомов по другим, и в металле происходят внутренние смещения, дислокации, приводящие к разрыву. Сопротивление мышцы напряжению, вызванному внешней силой, зависит от состояния мышцы. При сокращении мышечные волокна как бы уплотняются, и текучесть мышцы становится меньше. Поэтому сократившаяся мышца обладает более высоким сопротивлением.

В мышце имеются сосудистые ворота, расположенные несколько проксимальнее гео-

метрического центра мышцы, в которые входят артерии и нервы, а выходят вены.

Мышцы получают кровоснабжение из близлежащих артерий. Кровеносные сосуды

ветвятся, идут по прослойкам перимизия по ходу мышечных пучков. У пучков волокон

1-го порядка артериолы разветвляются на капилляры, которые проникают в пучки и

оплетают продольными петлями каждое мышечное волокна, распространяясь в эндо-

мизии. На 1 мм2 мышцы насчитывается до 2 тысяч капилляров. Из капиллярных сетей

берут начало вены, которые идут аналогично артериям. Распределение кровеносных

сосудов, плотность капилляров и объемы снабжаемых ими тканевых участков в раз-

личных мышцах неодинаковы и зависят от их функциональной нагрузки в организме. В расслабленной или покоящейся мышце большая часть капилляров закрыта для кровотока. При сокращении мышцы все кровеносные капилляры раскрываются, и, следовательно, работающая мышца кровоснабжается значительно лучше, чем расслабленная (в 30 раз).

В мышцах имеется 3 вида нервных волокон:

1. Двигательные – по ним в мышцы передаются импульсы, вызывающие сокращение

поперечно-полосатых волокон.

2. Чувствительные – несут от мышц проприоцептивную чувствительность, важную

для координации движений и позы.

3. Симпатические – регулируют кровоснабжение и обменные процессы.

Совокупность мышечных волокон, иннервируемых одним двигательным нервным во-

локном, называется мионом (Рис. 16). Мион – это структурная единица мышцы. Мыш-

цы могут сокращаться отдельными мионами. В мышцах, отличающихся динамично-

стью и тонкостью дифференцировки функции, мионы состоят из сравнительно неболь-

шого количества мышечных волокон. В тех мышцах, которые функционируют более

или менее стандартно, главное значение которых заключается не в динамической

функции движения, а в статической функции удерживания, в мышцах позиционной

функции, больше мышечных волокон входит в состав миона. Латеральная прямая

мышца построена так, что в ней на одно нервное волокно приходится 19 мышечных

волокон. В трехглавой мышце голени одно нервное волокно иннервирует 227 мышеч-

ных волокон. В глубоких мышцах задней поверхности голени 429 мышечных волокон

иннервируются от одного нервного волокна. Волокна, относящиеся к одному миону, не всегда располагаются рядом, обычно они чередуются с волокнами других мионов.

В мышцах заложены разнообразные чувствительные приборы, относящиеся к про-

приоцепторам. Это – специализированные нервные окончания, передающие в цен-

тральную нервную систему информацию о состоянии и работе мышц. Рецепторные

приборы мышц представлены своеобразно устроенными нервно-мышечными верете-

нами, которые «измеряют» длину мышцы, и нервно-сухожильными веретенами, кото-

рые определяют натяжение мышцы. Проприоцептивная сигнализация необходима для

координированной деятельности мышц, при ее нарушении наступают двигательные

расстройства, вплоть до паралича мышцы.

Рассмотрим понятие о начале и прикреплении мышц. Начало мышцы называется origo,

а прикрепление – insertio. Принято считать, что на конечностях начало мышцы лежит

проксимально, а дистально лежит прикрепление. На туловище – медиально лежит на-

чало, а латерально – прикрепление. Эти места у мышцы постоянны и местами не ме-

няются.

При сокращении мышцы, один ее конец остается неподвижным. Это punctum fixum.

Другой перемещается вместе с костью, к которой он прикрепляется. Это punctum mobile.

Мобильная точка всегда притягивается к фиксированной точке. В отличие от нача-

ла и прикрепления мышцы эти точки могут меняться местами. Один и тот же конец

мышцы может быть то фиксированным, то подвижным. Например, прямая мышца жи-

вота, на лобковых костях – прикрепление, а начало – на костях грудной клетки. При

сгибании кпереди punctum mobile на костях грудной клетки, а при подтягивании на пе-

рекладине – наоборот.

Дата добавления: 2014-01-07