Скелетные мышцы - особенности строения, классификация и функции в организме

Особенности строения

Скелетные мышцы состоят из множества мышечных волокон или симпластов, которые объединяются в пучки. Из них составляются двигательные единицы, объединённые общей интеграцией с нервной системой. В одной из них может содержаться от 3—5 (глаза) до 1,5—2,5 тысяч (камбаловидная мышца) волокон, объединённых одинаковыми свойствами и управляемыми общим моторным нейроном.

Симпласты представляют собой огромные многоядерные клетки, имеющие форму вытянутой нити с заострёнными краями. Их длина достигает до 14 см при диаметре всего в несколько сотых долей миллиметра. Клетки защищены внешней оболочкой под названием «сарколемма» и объединены друг с другом соединительной тканью. Эта рыхлая субстанция не только поддерживает целостность структуры, но и содержит сосуды, лимфатические узлы и нервные волокна, обеспечивающие связь с остальным организмом.

Моторные единицы образуют пучки, а затем объединяются в целые мышцы, окружённые плотным мешочком соединительной ткани. Концами они крепятся к сухожилиям, соединённым со скелетом. Нервные импульсы, проходящие сквозь мышечное волокно, приводят в движение и кости. Мотонейроны проходят весь путь к ним из спинного мозга через разветвлённую сеть аксонов. Важно отметить, что они имеют возможность активировать не всю мышцу, а отдельную группу волокон. Это позволяет регулировать силу и скорость сокращений, в зависимости от приложенных усилий и нагрузки.

Механизм сокращения

Способность сокращаться обеспечивает работу скелетных мышц и их регуляцию, позволяя им выполнять свою функцию в организме. Процесс происходит за счёт работы специальных сократительных блоков, содержащихся в волокне. Он происходит следующим образом:

• Мозг посылает соответствующий импульс для начала сокращения. Через нервную систему он доходит до двигательного нейрона, соединённого с мышечным пучком.
• Происходит иннервация нейрона из синоптического пузырька. В результате выделяется особое вещество — нейромедиатор. Это биологически активная субстанция, способная передавать электрохимические импульсы от нервных клеток к тканям.
• Нейромедиатор активирует рецепты на внешней оболочке мышечного волокна. В результате открывается натриевый канал, мембрана деполяризуется и возникает потенциал действия.
• Стимулируется выработка ионов кальция, которые вступают в реакцию с особым белком тропонином, стимулируя его сокращение.
• Вещество оттягивает цепи тропомиозина, открывая доступ актина к миозину и давая им возможность соединиться. Из-за деятельности этих элементов происходят сократительные движения волокон.

Множество мышечных пучков двигаются одновременно. В зависимости от характера этих движений, части тела перемещаются по-разному. Мышцы-синергисты работают в одном направлении, задавая скорость, силу и направления движения. Мускулы-антагонисты действуют противоположно друг другу, отвечая за появление напряжения и противодействия, создавая грацию и направленность. По типу самих сокращений мышцы делятся на три типа:

• Изотонические — укорачиваются без изменений напряжения волокон.
• Изометрические — сокращаются, не меняя длины.
• Ауксотонические — меняют длину и напряжение при работе.

Взаимодействие всех видов сокращений обеспечивает разнообразие движений, которые совершает человек. Он может контролировать не только их направленность, но и скорость, плавность, направленную силу, напряжение.

Классификация и виды

В анатомии и физиологии различают несколько основных групп скелетных мышц. Они отличаются расположением и выполняемыми функциями. Главные из них:

• Грудные. Отвечают за движения верхней части туловища, плечей и рук. Изменяют положение рёбер при дыхании.
• Спинные. Часть двигательной системы верхних конечностей. Позволяют выгибать тело назад.
• Мышцы живота. Дают возможность наклоняться. Частично регулируют работу желудочно-кишечного тракта и кровеносной системы. Изменяют расположение грудной клетки во время дыхания.
• Мимические. Входят в состав мускулатуры головы. Обеспечивают движение составляющих лица, отвечая за улыбку, нахмуривание, создание различных выражений и гримас. Необходимы при общении и выражении чувств.
• Жевательные. Отвечают за движения верхней и нижней челюсти, позволяя человеку открывать и закрывать рот. Помимо основной функции (жевания пищи), это необходимо для формирования членораздельной речи.
• Мышцы внутренних органов головы. Отвечают за движения глаз, языка, среднего уха, нёба.
• Поверхностные мышцы шейного отдела. Помогают в регуляции наклона головы, осуществлении вращательных движений шеи.
• Мускулы среднего отдела шеи. Расположены на нижней стенке ротовой полости. Нужны для движений гортани, подъязычных тканей, нижней челюсти.
• Глубокие мышцы шеи. Отвечают за наклоны и повороты головы совместно с поверхностной мускулатурой. Кроме того, нужны для регуляции движений первого и второго рёбер при дыхании и нагрузках.
• Мускулатура верхних конечностей. Включают плечевой пояс и непосредственно ткани рук. Отвечают за сгибание-разгибание локтей, позволяют двигать запястьем, кистью и пальцами.
• Мышцы нижних конечностей. Включают мускулатуру таза и свободные ткани ног и стоп. Играют важную роль при ходьбе, изменении положения тела в пространстве. Участвуют также в сгибании позвоночного столба.

Помимо расположения, мышцы также классифицируют по функциям — сгибающие, разгибающие, приводящие, отводящие, вращательные и так далее. В таблице П. Ф. Лесгафта они делятся также на сильные и ловкие. Первые крепятся к большой поверхности короткими волокнами, обладают небольшим физиологическим поперечником, медленно утомляются. Вторые отличаются большой длиной при маленькой площади крепления, действуют с сильным напряжением и устают быстро.

Отличительные свойства

Все виды мышц обладают несколькими функциональными особенностями, обеспечивающими их нормальную работу. Некоторые из них:

• Возбудимость. Защитная мембрана мышечных клеток воспринимает нервный импульс. Мускулы отвечают на него возбуждением, производя определённую биоэлектрическую активность.
• Проводимость. Мышечные клетки могут создавать и проводить местные токи и потенциалы действия. Они распространяются вдоль волокна и вглубь мембранных трубок со скоростью около 3—5 м/с.
• Сократимость. Волокна увеличивают или уменьшаю свою длину и напряжение, в зависимости от состояния мембраны. Особенность обусловлена взаимодействием специализированных белков на молекулярном уровне.
• Вязкоэластические свойства. Нужны для расслабления и отдыха скелетной мускулатуры.
• Растяжимость и эластичность. Мышцы увеличиваются в длину под действием достаточной растягивающей или деформирующей силы, но быстро возвращаются к первоначальной форме после его прекращения или приостановки.
• Сила и способность совершать работу. Зависит от длины и толщины волокон, числа и синхронности взаимодействия двигательных единиц. Увеличивается с повышением массы груза, но только до определённого предела.
• Утомляемость. Мускулы не могут работать постоянно — им необходимы перерывы, иначе работоспособность снижается. Это обусловлено ограниченностью энергетических запасов — АТФ, гликогена, глюкозы. Играет роль также накопление вредных метаболитов. Помимо самой мышцы, может утомляться синапс — механизм передачи импульсов от нерва к мускулатуре. Это называется ложной мышечной усталостью.

К отличительным чертам мышц относится также способность поддерживать тонус — небольшое напряжение даже при отсутствии нагрузок. Он непроизвольно увеличивается при нагрузках, стрессах, сильных эмоциях. Выраженность тонуса зависит от общего состояния мускулатуры — наполненности футляров, растяжения, уровня водно-солевого баланса, обогащённости тканей кровью и лимфой.

Функции в организме

Скелетные мышцы — одна из основ тела человека, составляющая от 40 до 50% его массы. Они формируются у ребёнка ещё на стадии внутриутробного развития и растут до окончания полового созревания, после чего могут увеличиваться или уменьшаться на протяжении всей жизни, в зависимости от физических нагрузок, питания, образа жизни, состояния здоровья и других факторов. Значение волокон в организме:

• Изменение положения человека в пространстве.
• Перемещение различных частей тела относительно друг друга.
• Поддержание организма в одной позе.
• Обеспечение выполнения жизненно важных функций, таких как глотание и дыхание.
• Выработка энергии при сокращении — она расходуется на терморегуляцию и поддержание постоянной температуры.
• Сохранение запасов воды, солей, белков и других необходимых веществ в тканях.
• Формирование мимики и голоса, необходимых для общения.

Дополнительная функция скелетных мышц — защита. Вместе с кожей и жировой тканью они прикрывают кости, органы и другие жизненно важные структуры организма, оберегая их от различных механических воздействий — ударов, падений, столкновений, порезов.

Здоровье мышц

Поддержание здоровья скелетной мускулатуры необходимо для улучшения общего самочувствия и физической формы. Большинство нарушений в работе мышц обусловлено заболеваниями связанных отделов нервной системы, патологиями обмена веществ, а также травмами и несчастными случаями. Распространённые болезни:

• Мышечные спазмы или судороги. Возникают по таким причинам, как сбои в электролитном балансе внутриклеточной жидкости симпластов и повышение или понижение осмотического давления в ней. Кроме того, являются симптомом множества заболеваний и патологических состояний — от кровопотери и авитаминоза до столбняка или эпилепсии.
• Гипокальциемический кризис или тетания. Болезнь, возникающая от серьёзного (падение до 40% от нормального числа или меньше) дефицита положительных ионов кальция во внеклеточном пространстве. Проявляются непроизвольными и длинными сокращениями скелетной мускулатуры.
• Мышечная дистрофия. Приводит к стойкой и продолжительной дегенерации тканей. Поражает не только опорно-двигательный аппарат, но и мускулатуру внутренних органов, отчего может привести к смерти от дыхательной или сердечной недостаточности при отсутствии немедленного квалифицированного лечения.
• Миастения. Аутоиммунное заболевание, при котором организм воспринимает свои клетки как чужие и начинает уничтожать их. Характеризуется образованием антител к никотиновому ацетилхолиновому рецептору, который отвечает за передачу нервного импульса от спинного мозга к мышце через синапс.

Чтобы избежать заболеваний и патологий скелетной мускулатуры, необходимо поддерживать её здоровье при помощи правильного питания и регулярных тренировок с умеренными физическими нагрузками. В качестве дополнительных мер рекомендуется массаж, посещение бань и саун, приём витаминов и микроэлементов при их дефиците. Эти процедуры помогут обогатить ткани кислородом, улучшат тонус, повысят эластичность, ускорят регенерацию, помогут снять напряжение и расслабиться.

Скелетные мышцы — важный элемент опорно-двигательного аппарата. Они отвечают не только за поддержание позы и перемещение тела в пространстве, но и за терморегуляцию, хранение полезных веществ и защиту внутренних органов. Главная особенность этих мускулов — их способность сокращаться в ответ на нервные импульсы.