Тип мышечных клеток: Мышечная и нервная ткани — урок. Биология, Человек (8 класс).

Как работают наши мышцы?

Как работают наши мышцы?

Ташкент, Узбекистан (UzDaily.uz) —

Поскольку задача тех читателей, которые собираются всерьез посещать спортзал – понять, что именно приводит к развитию мышцы, важно сначала узнать, как работает мышца изнутри. Человеческое тело имеет три типа мышц, которые отличаются друг от друга. Это – гладкая мускулатура, из которой состоят внутренние органы, мышцы скелета, и мышца сердца, которая занимает особое место. Гладкая мускулатура не может быть «накачана», в отличие от скелетных мышц, которые и придают внешний вид вашему телу. Каждая мышца состоит из волокон, которые в свою очередь состоят из мышечных клеток.

Клетки являются основой строения всех тканей и органов организма, в том числе и мышц. В отличие от других клеток, мышечные клетки обладают некоторыми отличиями. Во-первых, клетки мышц имеют сразу несколько ядер. Если у других клеток, функции деления выполняет именно ядро, то у мышечной за это отвечают другие клетки, которые отвечают за деление и восстановление. В клетке мышцы содержатся так называемые миофибриллы – волокна или нити, которые отвечают за сокращение мышечного волокна. Каждая мышечная клетка может содержать до нескольких тысяч таких «нитей». Из мышечных клеток образуется ткань, которая и формирует наши мышцы.

Каждая мышца внутри содержит сосуды, нервные окончания и волокна. Мышечные волокна собираются в пучки, которые обволакиваются соединительной тканью. В местах соединения мышцы с костью, ткань переходит в сухожилия, с помощью которых прикрепляется к скелету. В результате нервных импульсов, мышечная ткань сокращается – получается движение.

Почему наши мышцы сокращаются?

Сокращение мышечных волокон происходит из-за сигналов – нервных импульсов, которые поступают от мозга к спинному мозгу. Уже оттуда импульсы отправляются в пункт своего конечного назначения – мышцу. Процесс передачи нервного импульса очень напоминает передачу тока по проводам. Именно поэтому, при травмах позвоночника, очень частое осложнение – потеря способности к движению одной или нескольких наших конечностей. Все из-за того, что сигнал от головного мозга проходит сначала в спинной мозг.

Каждый из нервных импульсов попадает в целый пучок мышечных клеток. От силы этого импульса и зависит интенсивность, с которой сокращаются мышечные волокна. Благодаря такой конструкции, человек может включать в работу те или иные волокна и части одной мышцы. Однако лишь при постоянных повторениях, мышца входит в состояние, при котором возможен ее дальнейший рост. Откуда мышца берет необходимую энергию для совершения такого сокращения?

Энергия клеток в нашем организме поддерживается аденозинтрифосфатом или АТФ. Это – основной источник энергии всех наших клеток. Распад АТФ сопровождается выделением энергии, которая используется для работы мышечной клетки. Запас АТФ в клетках нашего организма ограничен, поэтому длительная нагрузка невозможна без дополнительного питания.

Образование новой энергии в клетках происходит с помощью трех основных процессов. Во-первых, это распад креатинфосфата, который превращается в известный спортсменам белок, креатин. Запас креатина в организме также невелик – он имеет свойство быстро заканчиваться. Далее в мышцах происходит распад глюкозы и использование запасенных объемов гликогена. При распаде глюкозы, клетки получают энергию в виде АТФ. При этом в процессе распада не участвует кислород, а одним из побочных продуктов распада глюкозы становится молочная кислота. От способности накапливать гликоген и количества глюкозы в нашем организме зависит количество энергии, которым мы располагаем во время физических нагрузок.

Третьим источником энергии, которую используют мышцы, является окисление органических элементов. Этот процесс протекает в клетках с активным участием кислорода и запускается после первых двух. Если после распада одной молекулы глюкозы, образуется энергия для двух молекул АТФ, то в результате окисления одной молекулы органики, образуется энергия, достаточная для питания 38 молекул аденозинтрифосфата. Разница налицо. Итак, мы выяснили, что основной источник восполнения энергии в клетках мышц – АТФ, который образуется путем креатинфосфата, гликолиза и окисления.

Как вы, возможно, знаете, в организме есть два типа мышц: красные и белые. Они отличаются друг от друга по способу восстановления и использования энергии. Красные мышцы пополняют запасы энергии с помощью окисления и расщепления углеводов в клетках. Вокруг красных волокон содержится большое количество сосудов – капилляров, которые доставляют в мышцы кислород. С помощью эритроцитов, которые участвуют в транспортировке кислорода, мышцы и обязаны своему красному цвету. Красные мышцы, которые также называются «медленными», не требуют быстрого пополнения запасов АТФ, таким образом – красные мышцы являются медленно утомляемыми и могут выдерживать небольшие нагрузки долгое время.

Белые мышцы тратят энергию намного быстрее, соответственно они восполняют свою энергию с помощью гликолиза – расщепления гликогена. Белые мышцы быстро сокращаются и выдерживают большие нагрузки. Они быстро восполняют потерянную энергию, но при этом процессе в них образуется молочная кислота – поэтому белые мышцы быстро утомляются.

Как работает мышечное волокно в процессе физической нагрузки?

Итак, сокращение мышц происходит под воздействием нервных импульсов, поступающих от центральной нервной системы к спинному мозгу. В нем происходит активизация нейронов, от которых сигнал приходит уже в мышцы. Сила сокращения мышц зависит от частоты этих импульсов. Любопытная особенность мышечного волокна заключается в том, что чем быстрее оно сокращается, тем меньшей силой обладает такое сокращение. В состоянии статической нагрузки, мышечное волокно становится сильнее, а во время удлинения волокна и разгибания мышцы – его сила достигает максимума. Таким образом, чем сильнее нагрузку испытывает мышца, тем медленнее она сокращается.

Скорость сокращения целой мышцы зависит от общего количества волокон, которое (и это самое важное) – можно контролировать и наращивать. При возникновении нагрузки, организм сначала включает в работу медленные волокна, которые выдерживают меньшие нагрузки и меньше утомляются. При возрастании нагрузки, в работу включаются быстрые волокна, которые способны на большее, однако и утомляются быстрее. Во время тренировки, когда мышца загружена максимальным весом, в работу включено максимальное количество волокон. Также, когда вы работаете с небольшим весом, но очень быстро – происходит то же самое.

Во время работы мышцы, она вырабатывает белок, от которого зависит набор мышечной массы. Как вы уже знаете, белок состоит из аминокислот. От поступления их в организм, зависит способность мышц вырабатывать белок и соответственно – развиваться.

Рост мышечной массы зависит не только от белка, но и от гормона роста – соматотропина, который также имеет белковую основу и тестостерон, который не нуждается в представлении. Гормон роста напрямую влияет на рост мышечной массы, однако его действие на организм не изучено до конца.

В основе наращивания мышечной массы лежит свойство мышц восстанавливаться после повреждения. Во время интенсивных нагрузок, волокна мышцы разрываются между собой, получая микротравмы. В поврежденной таким образом мышечной ткани, синтез белка происходит намного активнее, чем в обычных условиях. Совокупная масса мышечной ткани зависит от количества мышечных клеток и ядер в них содержащихся.

Увеличение количества ядер, как и общее увеличение количества мышечных клеток, происходит под напряжением – во время силовой тренировки. Под нагрузкой, мышцы получают микротравмы, что ведет к активному восстановительному процессу. Мышечные клетки начинают делиться, восстанавливая ткань. Увеличивается и общее количество мышечных клеток, стимулируя, таким образом, более интенсивную выработку белка!

Важный момент: восстановление мышечной ткани – длительный процесс, который происходит во время отдыха, а не во время тренировки. Однако общая концепция такова: чем интенсивнее вы тренируетесь – тем сильнее «повреждаются» волокна – тем активнее они восстанавливаются во время отдыха – и тем большую массу набирает восстановленная мышца к следующей тренировке. Таким образом, вы можете прямо влиять на выработку белка и рост ваших мышц с помощью тренировки.

Для того чтобы грамотно влиять на работу мышц, важно понять, как именно происходит их «повреждение» во время тренировки и последующее восстановление. Во время серьезной нагрузки, мышцы используют накопленный запас АТФ, который быстро заканчивается. Когда он исчерпан – волокно «перенапрягается», и получает «повреждение». Во время процесса восстановления, мышечное волокно не просто возвращает себе былой объем, а подвергается так называемой «суперкомпенсации»: восстанавливается до состояния более высокого, чем было раньше, то есть становится больше.

Целеустремленные люди, которые не привыкли жалеть себя в спортзале, часто испытывают состояние, когда мышца уже не может продолжать выполнять упражнение. Есть такое выражение – «забить мышцу». Если ваша мышца «забилась», то ее функционал снижается вплоть до полного отказа. Способность мышцы сокращаться зависит от наличия в ней креатинфосфата и АТФ. В результате работы, в мышцах образуются продукты распада этих элементов, которые тормозят проведение сигнала от мозга к мышце. Помимо этого, в организме существует собственная система предохранения мышц от чрезмерного износа, которая также блокирует их возможность испытывать слишком тяжелые нагрузки.

В начале тренировки, в мышцах распадается креатинфосфат, и лишь спустя некоторое время в работу включается гликолиз и окисление, которые обеспечивают мышцы необходимым количеством энергии. При максимальной нагрузке, эффект работы гликолиза становится заметен через 30 секунд работы, а результат окисления – примерно через две минуты. Часто между этими двумя процессами возникает промежуток, во время которого мышца и получает «повреждение», необходимое ей для роста.

Во время работы в спортзале, белые («быстрые») мышечные волокна получают необходимое «повреждение» в короткий период времени – до 30 секунд. В то время как «медленные», красные волокна тратят на то же самое втрое больше времени. Во время длительных тренировочных циклов, мышцы привыкают к нагрузкам, адаптируются и получают все меньше и меньше «повреждений», а значит и рост их замедляется. Организм привыкает к нагрузкам и последующий рост мышц возможен только при условии, что вы разнообразите получаемые нагрузки, смените тренировочную программу и виды практикуемых упражнений.

Артем Сафаров

Как определиться каким видом спорта заниматься! Или соотношение быстрых и медленных мышечных волокон.

Все мышцы в организме человека состоят из мышечных клеток — миоцитов или мышечных волокон. Выделяют разные типы миоцитов, они отвечают за разные виды нагрузок, есть два типа мышечных волокон, а именно: 

Медленные (красные) мышечные волокна;

Быстрые (белые) мышечные волокна, которые делятся на 2 подтипа, IIа и IIb.

Забегая немного вперед, напишем, то что — медленные мышечные волокна практически неспособны к гипертрофии.  Нуждаются в отличных, от свойственных бодибилдерам, нагрузках.  Быстрые мышечные волокна способны к гипертрофии за счет которой «растут объемы» бодибилдеров. Но об этом ниже.

И так, основное отличие медленных мышечных волокон от быстрых — заключается в выдерживаемых нагрузках и времени нахождения под нагрузкой. Так же быстрые мышечные волокна вдвое толще чем медленные (красные) волокна. 

Медленные мышечные волокна

— сокращаются значительно медленнее, и способны выдержать более малые нагрузки, но при этому у них значительно более длинная фаза утомления, а это означает то, что они могут находиться длительное время под нагрузкой, в десятки и сотни раз дольше, чем быстрые волокна. 

Красным волокнам свойственно:

• Аэробная или динамическая работа (марафоны, велосоревнования, плавание и т.д.)
• Приобладание в мышцах спины для поддержания позы 
• Производство тепла 

Быстрые  мышечные волокна 

— могут развивать огромную мощь в кротчайшие сроки и на непродолжительные период время.  Существует два подтипа белых волокон:

• подтип IIa  — являются переходными волокнами от быстрых к медленным, имеют свойства как красных так и белых волокон, но в менее выраженной форме.
• подтип IIb — быстрые волокна, обладающие взрывной силой и наибыстрейшей скоростью сокращения. Именно эти волокна являются основными для набора мышечной массы в бодибилдинге.

Если более просто — то при аэробной нагрузке (легкая атлетика) в основном работают медленные мышцы, в то время как при любых тягах толчках, рывках и так далее (бодибилдинг, боевые искусства, пауэрлифтинг, и т.д.) где нужна большая сила и быстрота — работают быстрые волокна. 

Теперь о самом интересном:

1. У каждого человека различное соотношение быстрых и медленных мышечных волокон в каждой мышце, и это заложено генетикой. 
2. Многие исследования доказывают, то что соотношение быстрых и медленных волокон не поддается изменению (т.к. если уж у Вас преобладает какой то тип волокон — то это не изменить)
3. Основной рост мышц идет не за счет увеличения количества волокон, а за счет гипертрофии (расширению) самих волокон.
4. Медленные, красные волокна — практически не способны к гипертрофии (увеличению), а это значит, что посмотрев п.3. можно твердо говорить о том, что набрать мышечную массу за счет медленных волокон — практически не возможно.
5. Быстрые, белые волокна — изначально вдвое шире медленных и поддаются гипертрофии, а это значит что весь рост мышц происходит из-за увеличения (гипертрофии) быстрых волокон.
6. У большинства людей быстрые и медленные волокна в организме находятся примерно в одинаковом количестве. НО если у человека преобладает один из типов мышечных волокон, то ему будет даваться рост мышц, занятия бодибилдингом (при преобладании быстрых волокон) значительно проще, в то же время при преобладании медленными волокнами — человеку проще будет приодалевать аэробные нагрузки и легче будет добиться хороших результатов в легкой атлетике. 

Делаем выводы зная соотношение быстрых и медленных типов мышц

Не стоит ходить к гадалке, что бы сделать простой вывод. Зная соотношение мышечных волокон в различных частях тела — можно достаточно просто определиться с видом спорта, которым стоит заниматься. 

Если у вас преобладают быстрые волокна — вам имеет смысл пойти в бодибилдинг, где Вас ждут хорошие результаты. И чем больше у Вас преобладание этих волокон — тем проще будет даваться Вам этот вид спорта и больших результатов Вы сможете достичь. 

Если у вас преобладают медленные мышечные волокна — вперед, в легкую атлетику, бегать марафоны или крутить педали. При значительном перевесе красных волокон в организме — Вас обязательно ждут победы в легкой атлетике. 

Если же вы относитесь к большинству людей, у которых и тех и других мышечных волокон примерно поровну. Не огорчайтесь, вы сможете заняться любым видом спорта, но звездой вы вряд ли станете. Хотя упорство и труд — делают свое дело. 

Как же определить соотношение быстрых и медленных мышечных волокон

Существует не сложный тест, пройдя который вы почти со стопроцентной вероятностью узнаете соотношение мышечных волокон в нужной Вам мышце. Тест этот разработан докторами F. Hatfield и Charles Poliquin. 

Начнем:

1. Для начала для каждой проверяемой мышцы — нужно узнать, какой максимальный вес вы можете поднять. Т.е. если Вы хотите определить соотношение быстрых и медленных волокон в грудных мышцах — для начала нужно узнать какой Вес вы способны пожать на один раз. Если вы хотите узнать соотношение мышечных волокон в мышцах ног — нужно узнать максимальный вес в жиме ногами. и т.д. Обычно для проверки используются 3 упражнения на разные части тела, например жим лежа, жим ногами, и подъем штанги на бицепс.
2. Для того, что бы узнать максимальный вес который вы можете пожать или поднять — хорошенько разомнитесь, обязательно найдите человека который Вас подстрахует. Возьмите вес с которым вы может сделать 2-3 повторения. После этого прибавьте вес, и сделайте еще один подход, если сумели сделать хотя бы одно повторение, прибавьте еще вес. И так делайте до того момента, пока в очередном подходе вы не сможете сделать ни одного повторения. Таким образом предыдущий подход с одним повторением — и будет являться у Вас максимум. ВНИМАНИЕ между каждым подходом делайте паузу не менее 3х минут!
3. Теперь отдохните 15 минут, после чего возьмите вес равный 80% от Вашего максимума. Выполните максимальное число повторений в подходе, пока ваш страховщик не поможет Вам в последнем повторении. — Запишите число повторений которое Вам далось.

Теперь можно перейти к другой группе мышц. Отдохните 5-10 минут и выполните все те же действия для следующей группы мышц.

Результаты теста на выявление соотношения красных и белых мышечных волокон

После того, как все упражнения выполнены, у вас должно быть 3 числа. Количество повторений которое вы осилили с 80% от максимального веса, в жиме лежа, в жиме ногами, и в поднятии штанги на бицепс. 

Теперь смотрите: 

• если вы сделали 8-10 повторений то соотношение быстрых и медленных волокон примерно поровну;
• если вы выполнили 5-7 повторений, то у вас преобладают быстрые (белые) мышечные волокна;
• если вы выполнили 4 или менее повторений — то Вам прямая дорога в бодибилдинг, где Вас несомненно ждет успех и большие достижения;
• если вы сделали 11-13 повторений то у вас преобладают медленные (красные) мышечные волокна;
• если вы сделали 14 или более повторений — то вперед за медалями в легкой атлетике.

Миопатия с диспропорцией типов мышечных волокон — ДНК-диагностика

Врожденная миопатия с диспропорцией мышечных волокон (OMIM:255310) — генетически гетерогенное заболевание, при котором наблюдается дисбаланс мышечных волокон I и II типа при гистологическом исследовании биопсии скелетных мышц. Заключается этот дисбаланс в относительной гипотрофии мышечных волокон типа I по сравнению с волокнами типа II, являясь основой для целого ряда патологических изменений преимущественно опорно-двигательного аппарата. Дебютирует заболевание чаще всего сразу после рождения и характеризуется гипотонией и генерализованной мышечной слабостью, в особенности проксимальных мышечных групп, лицевых мышц и мышц, участвующих в глотании, из-за чего наблюдаются проблемы при вскармливании больных. Слабость дыхательной мускулатуры приводит к развитию дыхательной недостаточности, при этом в большинстве случаев у детей в период новорожденности возникает респираторный дистресс-синдром.  В 20% случаев встречается офтальмоплегия.  Для этой формы врожденной миопатии характерны такие черепно-лицевые дизморфии, как вытянутое узкое лицо, птоз, высоко расположенное небо. Одной из основных особенностей заболевания является развитие различных патологий костно-суставной системы: врожденного подвывиха бедра, люмбарного лордоза, множественных контрактур крупных суставов и сколиоза. Отмечается задержка моторного развития больных.

Данная наследственная патология может быть вызвана мутациями в генах ACTA1 (OMIM:102610), SELENON (SEPN1) (OMIM:606210) и TPM3 (OMIM:191030).

Врожденная миопатия с диспропорцией мышечных волокон, обусловленная молекулярными дефектами гена ACTA1, встречается примерно у 6% больных с характерной клинической картиной (Laing et al., 2004). Эта форма заболевания может наследоваться как по аутосомно-доминантному, так и по аутосомно-рецессивному типу. Ген ACTA1 кодирует глобулярный белок актин – один из основных компонентов цитоскелета эукариотических клеток, из которого образованы микрофиламенты мышечных клеток. Вместе с белком миозином актин образует основные сократительные элементы мышц — актомиозиновые комплексы саркомеров.  В результате различных молекулярных дефектов гена ACTA1 происходит нарушение взаимодействий между актином и тропомиозином, что приводит к значительному снижению функции саркомеров. Ген ACTA1 (NM_001100.3) картирован в локусе 1q42.13, состоит из 2850 п.н. и содержит 7 экзонов, при этом экзон 1 является некодирующим.

Случаи врожденной миопатии с диспропорцией мышечных волокон, причиной которых являются мутации гена SELENON, очень редки и характеризуются аутосомно-рецессивным типом наследования (Clarke et. al. 2008). Ген SELENON (SEPN1) кодирует селенопротеин N – гликокопротеин, локализованный в эндоплазматическом ретикулуме. Он играет важную роль в защите клетки против окислительного стресса, в частности оксидоредуктаза-ERO1A-опосредованного повреждения кальциевого насоса ATP2A2, тем самым осуществляя регуляцию окислительно-восстановительного гомеостаза кальция. Селенопротеин N модулирует активность рианодиновых рецепторов (РР), защищая их от повреждения вследствие окислительного стресса, а также напрямую контролирует окислительно-восстановительное состояние РР, регулируя РР-опосредованную мобилизацию кальция, необходимую для нормального развития и дифференцировки мышечной ткани. Ген SELENON (NM_020451.2) картирован в локусе 1p36.11, состоит из 15488 п.н. и содержит 13 кодирующих экзонов.

В Центре Молекулярной Генетики производится прямое секвенирование всей кодирующей последовательности, включая последовательность некодирудирующего экзона 1, с прилежащими интронными областями гена ACTA1 и всей кодирующей последовательности с прилежащими интронными областями гена SEPN1.

Миопатия с диспропорцией типов мышечных волокон

Гистология.mp3 — Мышечные ткани

Слушать (13 464 Кб):

Общая гистология — скелетная, сердечная и гладкая мышечные ткани

Мышечными тканями называют ткани, различные по строению и происхождению, но сходные по способности к выраженным сокращениям.
Они обеспечивают перемещения в пространстве всего организма в целом или его частей (пример – скелетная мускулатура) и движение органов внутри организма (пример – сердце, язык, кишечник).

Свойством изменения формы обладают клетки многих тканей, но в мышечных тканях эта способность становится главной функцией.

Общая характеристика и классификация

Основные морфологические признаки элементов мышечных тканей — удлиненная форма, наличие продольно расположенных миофибрилл и миофиламентов — специальных органелл, обеспечивающих сократимость, расположение митохондрий рядом с сократительными элементами, наличие включений гликогена, липидов и миоглобина.

Специальные сократительные органеллы — миофиламенты обеспечивают сокращение, которое возникает при взаимодействии в них двух основных фибриллярных белков — актина и миозина при обязательном участии ионов кальция. Митохондрии обеспечивают эти процессы энергией. Запас источников энергии образуют гликоген и липиды.
Миоглобин — это белок-пигмент (наподобие гемоглобина), обеспечивающий связывание кислорода и создание его запаса на момент сокращения мышцы, когда сдавливаются кровеносные сосуды (и поступление кислорода при этом резко падает).

В основу классификации мышечных тканей положены два принципа — морфофункциональный и гистогенетический.
В соответствии с морфофункциональным принципом, в зависимости от структуры органелл сокращения, мышечные ткани подразделяют на две подгруппы: исчерченные мышечные ткани и гладкие мышечные ткани.

Поперечнополосатые (исчерченные) мышечные ткани. В цитоплазме их элементов миозиновые филаменты постоянно полимеризованы, образуют с актиновыми нитями постоянно существующие миофибриллы. Последние организованы в характерные комплексы — саркомеры. В соседних миофибриллах структурные субъединицы саркомеров расположены на одинаковом уровне и создают поперечную исчерченность. Исчерченные мышечные ткани сокращаются быстрее, чем гладкие.

Гладкие (неисчерченные) мышечные ткани. Эти ткани характеризуются тем, что вне сокращения миозиновые филаменты деполимеризованы. В присутствии ионов кальция они полимеризуются и вступают во взаимодействие с филаментами актина. Образующиеся при этом миофибриллы не имеют поперечной исчерченности: при специальных окрасках они представлены равномерно окрашенными по всей длине нитями.

В соответствии с гистогенетическим принципом в зависимости от источников развития (т.е. эмбриональных зачатков) мышечные ткани подразделяются на 5 типов:

1. мезенхимные (из десмального зачатка в составе мезенхимы)
2. эпидермальные (из кожной эктодермы и из прехордальной пластинки)
3. нейральные (из нервной трубки)
4. целомические (из миоэпикардиальной пластинки висцерального листка спланхнотома)
5. соматические (миотомные)

Первые три типа относятся к подгруппе гладких мышечных тканей, четвертый и пятый — к подгруппе поперечнополосатых.

Поперечнополосатые мышечные ткани

Имеется две основные разновидности поперечнополосатых (исчерченных) тканей — скелетная мышечная ткань и сердечная мышечная ткань.

Скелетная мышечная ткань

Гистогенез

Источником развития элементов скелетной (соматической) поперечнополосатой мышечной ткани являются клетки миотомов — миобласты. Одни из них дифференцируются на месте и участвуют в образовании так называемых аутохтонных мышц. Другие клетки мигрируют из миотомов в мезенхиму. Они уже детерминированы, хотя внешне не отличаются от других клеток мезенхимы. Их дифференцировка продолжается в местах закладки других мышц тела.

В ходе дифференцировки возникают две клеточные линии. Клетки одной из линий сливаются, образуя удлиненные симпласты — мышечные трубочки (миотубы). В них происходит дифференцировка специальных органелл — миофибрилл. В это время в миотубах отмечается хорошо развитая гранулярная эндоплазматическая сеть. Миофибриллы сначала располагаются под плазмолеммой, а затем заполняют большую часть миотубы. Ядра, напротив, из центральных отделов смещаются к периферии. Клеточные центры и микротрубочки при этом полностью исчезают. Гранулярная эндоплазматическая сеть редуцируется в значительной степени. Такие дефинитивные структуры называют миосимпластами.

Клетки другой линии остаются самостоятельными и дифференцируются в миосателлитоциты (или миосателлиты). Эти клетки располагаются на поверхности миосимпластов.

Строение

Основной структурной единицей скелетной мышечной ткани является мышечное волокно, состоящее из миосимпласта и миосателлитоцитов, покрытых общей базальной мембраной.

Длина всего волокна может измеряться сантиметрами при толщине всего 50—100 мкм. Комплекс, состоящий из плазмолеммы миосимпласта и базальной мембраны, называют сарколеммой.

Миосимпласт имеет множество продолговатых ядер, расположенных непосредственно под сарколеммой. Их количество в одном симпласте может достигать нескольких десятков тысяч. У полюсов ядер располагаются органеллы общего значения — аппарат Гольджи и небольшие фрагменты гранулярной эндоплазматической сети. Миофибриллы заполняют основную часть миосимпласта и расположены продольно.

Саркомер — это структурная единица миофибриллы. Каждая миофибрилла имеет поперечные темные и светлые диски, имеющие неодинаковое лучепреломление (анизотропные A-диски и изотропные I-диски). Каждая миофибрилла окружена продольно расположенными и анастомозирующими между собой петлями агранулярной эндоплазматической сети — саркоплазматической сети, или саркоплазматического ретикулума. Соседние саркомеры имеют общую пограничную структуру — Z-линию (или телофрагму). Она построена в виде сети из белковых фибриллярных молекул, среди которых существенную роль играет альфа-актинин. С этой сетью связаны концы тонких, актиновых, филаментов. От соседних Z-линий актиновые филаменты направляются к центру саркомера, но не доходят до его середины. Филаменты актина объединены с Z-линией и нитями миозина фибриллярными нерастяжимыми молекулами небулина. Посередине темного диска саркомера располагается сеть, построенная из миомезина. Она образует в сечении М-линию, или мезофрагму. В узлах этой М-линии закреплены концы толстых, миозиновых филаментов. Другие их концы направляются в сторону Z-линий и располагаются между филаментами актина, но до самих Z-линий тоже не доходят. Вместе с тем эти концы фиксированы по отношению к Z-линиям растяжимыми гигантскими белковыми молекулами титина.

Молекулы миозина имеют длинный хвост и на его конце две головки. При повышении концентрации ионов кальция в области присоединения головок (в своеобразном шарнирном участке) молекула миозина изменяет свою конфигурацию. При этом (поскольку между миозиновыми филаментами расположены актиновые) головки миозина связываются с актином (при участии вспомогательных белков — тропомиозина и тропонина). Затем головка миозина наклоняется и тянет за собой актиновую молекулу в сторону М-линии. Z-линии сближаются, саркомер укорачивается.

Альфа-актининовые сети Z-линий соседних миофибрилл связаны друг с другом промежуточными филаментами. Они подходят к внутренней поверхности плазмолеммы и закрепляются в кортикальном слое цитоплазмы, так что саркомеры всех миофибрилл располагаются на одном уровне. Это и создает при наблюдении в микроскоп впечатление поперечной исчерченности всего волокна.

Источником ионов кальция служат цистерны агранулярной эндоплазматической сети. Они вытянуты вдоль миофибрилл около каждого саркомера и образуют саркоплазматическую сеть.
Именно в ней аккумулируются ионы кальция, когда миосимпласт находится в расслабленном состоянии.
На уровне Z-линий (у амфибии) или на границе А- и I-дисков (у млекопитающих) канальцы сети меняют направление и располагаются поперечно, образуя расширенные терминальные или (латеральные) L-цистерны.

С поверхности миосимпласта плазмолемма образует длинные трубочки, идущие поперечно в глубину клетки (Т-трубочки) на уровне границ между темными и светлыми дисками. Когда клетка получает сигнал о начале сокращения, этот сигнал перемещается по плазмолемме в виде потенциала действия и распространяется отсюда на мембрану Т-трубочек. Поскольку эта мембрана сближена с мембранами саркоплазматической сети, состояние последних меняется, кальций освобождается из цистерн сети и взаимодействует с актино-миозиновыми комплексами (они сокращаются). Когда потенциал действия исчезает, кальций снова аккумулируется в цистернах саркоплазматического ретикулума и сокращение миофибрилл прекращается. Для развития усилия сокращения нужна энергия. Она освобождается за счет АТФ- АДФ-превращений. Роль АТФазы выполняет миозин. Источником АТФ служат главным образом митохондрии, поэтому они и располагаются непосредственно между миофибриллами.

Большую роль в деятельности миосимпластов играют включения миоглобина и гликогена. Гликоген служит источником энергии, необходимой не только для совершения мышечной работы, но и поддержания теплового баланса всего организма. Миоглобин связывает кислород, когда мышца расслаблена и через мелкие кровеносные сосуды свободно протекает кровь. Во время сокращения мышцы сосуды сдавливаются, а запасенный кислород освобождается из миоглобина и участвует в биохимических реакциях.

Миосателлитоциты — это малодифференцированные клетки, являющиеся источником регенерации мышечной ткани. Они прилежат к поверхности миосимпласта, так что их плазмолеммы соприкасаются. Миосателлитоциты одноядерны, их ядра овальной формы и мельче, чем в симпластах. Они обладают всеми органеллами общего значения (в том числе и клеточным центром).

Типы мышечных волокон. Разные мышцы (как органы) функционируют в неодинаковых биомеханических условиях. Поэтому и мышечные волокна в составе разных мышц обладают разной силой, скоростью и длительностью сокращения, а также утомляемостью. Ферменты в них обладают разной активностью и представлены в различных изомерных формах. Заметно различие в них содержания дыхательных ферментов — гликолитических и окислительных.

По соотношению миофибрилл, митохондрий и миоглобина различают белые, красные и промежуточные волокна. По функциональным особенностям мышечные волокна подразделяют на быстрые, медленные и промежуточные. Наиболее заметно мышечные волокна различаются особенностями молекулярной организации миозина. Среди различных его изоформ существуют две основных — «быстрая» и «медленная». При постановке гистохимических реакций их различают по АТФазной активности. С этими свойствами коррелирует и активность дыхательных ферментов. Обычно в быстрых волокнах преобладают гликолитические процессы, они более богаты гликогеном, в них меньше миоглобина, поэтому их называют также белыми. В медленных волокнах, напротив, выше активность окислительных ферментов, они богаче миоглобином, выглядят более красными.

Свойства мышечных волокон меняются при изменении нагрузок — спортивных, профессиональных, а также в экстремальных условиях (таких как невесомость). При возврате к обычной деятельности такие изменения обратимы. При некоторых заболеваниях (мышечные атрофии, дистрофии, последствия денервации) мышечные волокна с разными исходными свойствами изменяются неодинаково. Это позволяет уточнять диагноз, для чего исследуют биоптаты скелетных мышц.

Регенерация скелетной мышечной ткани

Ядра миосимпластов делиться не могут, так как у них отсутствуют клеточные центры. Камбиальными элементами служат миосателлитоциты. Пока организм растет, они делятся, а дочерние клетки встраиваются в концы симпластов.
По окончании роста размножение миосателлитоцитов затухает. После повреждения мышечного волокна на некотором протяжении от места травмы оно разрушается и его фрагменты фагоцитируются макрофагами.

Восстановление любых тканей организма может осуществляется за счет двух механизмов: гипертрофии и гиперплазии.
Под гипертрофией подразумевают компенсаторное увеличение объема самого симпласта, в т.ч. за счет увеличения количества миофибрилл. В симпласте активизируются гранулярная эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи. Происходит синтез веществ, необходимых для восстановления саркоплазмы и миофибрилл, а также сборка мембран, так что восстанавливается целостность плазмолеммы. Поврежденный конец миосимпласта при этом утолщается, образуя мышечную почку.
Под гиперплазией понимают пролиферацию миосателлитоцитов. Сохранившиеся рядом с повреждением миосателлитоциты делятся. Одни из них мигрируют к мышечной почке и встраиваются в нее, другие сливаются (так же, как миобласты при гистогенезе) и образуют миотубы, которые затем входят в состав вновь образованных мышечных волокон или формируют новые волокна.

Скелетная мышца как орган

Передача усилий сокращения на скелет осуществляется посредством сухожилий или прикрепления мышц непосредственно к надкостнице. На конце каждого мышечного волокна плазмолемма образует глубокие узкие впячивания. В них со стороны сухожилия или надкостницы проникают тонкие коллагеновые волокна. Последние спирально оплетаются ретикулярными волокнами. Концы волокон направляются к базальной мембране, входят в нее, поворачивают назад и по выходе снова оплетают коллагеновые волокна соединительной ткани.

Между мышечными волокнами находятся тонкие прослойки рыхлой волокнистой соединительной ткани — эндомизий. Коллагеновые волокна наружного листка базальной мембраны вплетаются в него, что способствует объединению усилий при сокращении миосимпластов. Более толстые прослойки рыхлой соединительной ткани окружают по нескольку мышечных волокон, образуя перимизий и разделяя мышцу на пучки. Несколько пучков объединяются в более крупные группы, разделенные более толстыми соединительнотканными прослойками.
Соединительную ткань, окружающую поверхность мышцы, называют эпимизием.

Васкуляризация. Артерии вступают в мышцу и распространяются по прослойкам соединительной ткани, постепенно истончаясь. Ветви 5—6-го порядка образуют в перимизии артериолы. В эндомизии расположены капилляры. Они идут вдоль мышечных волокон, анастомозируя друг с другом. Венулы, вены и лимфатические сосуды проходят рядом с приносящими сосудами. Как обычно, рядом с сосудами много тканевых базофилов, принимающих участие в регуляции проницаемости сосудистой стенки.

Иннервация. В мышцах выявлены миелинизированные эфферентные (двигательные), афферентные (чувствительные), а также немиелинизированные вегетативные нервные волокна. Отросток нервной клетки, приносящий импульс от моторного нейрона спинного мозга, ветвится в перимизии. Каждая его ветвь проникает сквозь базальную мембрану, и у поверхности симпласта на плазмолемме образует терминали, участвуя в организации так называемой моторной бляшки, или нервно-мышечного соединения. При поступлении нервного импульса из терминали выделяется ацетилхолин — медиатор, который вызывает возбуждающий потенциал действия, распространяющееся отсюда по плазмолемме миосимпласта.

Итак, каждое мышечное волокно иннервируется самостоятельно и окружено сетью гемокапилляров, образуя комплекс, именуемый мионом. Группа же мышечных волокон, иннервируемых одним мотонейроном, называется нервно-мышечной единицей. Характерно, что мышечные волокна, принадлежащие к одной нервно-мышечной единице, лежат не рядом, а расположены мозаично среди волокон, относящихся к другим единицам.

Чувствительные нервные окончания располагаются не на рабочих мышечных волокнах, а связаны со специализированными мышечными волокнами в так называемых мышечных веретенах, которые расположены в перимизии. Волокна в таких чувствительных мышечных веретенах именуются интрафузальными волокнами, а обычные рабочие мышечные волокна – экстрафузальными.

Интрафузальные мышечные волокна веретен значительно тоньше рабочих. Существует два их вида — волокна с ядерной сумкой и волокна с ядерной цепочкой. Каждое мышечное волокно веретена спирально обвито терминалью чувствительного нервного волокна. В результате сокращения или расслабления рабочих мышечных волокон изменяется натяжение соединительнотканной капсулы веретена, соответственно изменяется тонус интрафузальных мышечных волокон. Вследствие этого возбуждаются чувствительные нервные окончания, обвивающие их, и в области терминалей возникают афферентные нервные импульсы. На каждом миосимпласте располагается также своя моторная бляшка. Поэтому интрафузальные мышечные волокна постоянно находятся в напряжении, подстраиваясь к длине мышечного брюшка в целом.

Сердечная мышечная ткань

Гистогенез и виды клеток. Источники развития сердечной поперечнополосатой мышечной ткани — симметричные участки висцерального листка спланхнотома в шейной части зародыша — так называемые миоэпикардиалъные пластинки. Из них дифференцируются также клетки мезотелия эпикарда. В ходе гистогенеза возникает 3 вида кардиомиоцитов:

1. рабочие, или типичные, или же сократительные, кардиомиоциты,
2. атипичные кардиомиоциты (сюда входят пейсмекерные, проводящие и переходные кардиомиоциты, а также
3. секреторные кардиомиоциты.

Рабочие (сократительные) кардиомиоциты образуют свои цепочки. Укорачиваясь, они обеспечивают силу сокращения всей сердечной мышцы.
Рабочие кардиомиоциты способны передавать управляющие сигналы друг другу.
Синусные (пейсмекерные) кардиомиоциты способны автоматически в определенном ритме сменять состояние сокращения на состояние расслабления.
Они воспринимают управляющие сигналы от нервных волокон, в ответ на что изменяют ритм сократительной деятельности.
Синусные (пейсмекерные) кардиомиоциты передают управляющие сигналы переходным кардиомиоцитам, а последние — проводящим.
Проводящие кардиомиоциты образуют цепочки клеток, соединенных своими концами. Первая клетка в цепочке воспринимает управляющие сигналы от синусных кардиомиоцитов и передает их далее — другим проводящим кардиомиоцитам. Клетки, замыкающие цепочку, передают сигнал через переходные кардиомиоциты рабочим.

Секреторные кардиомиоциты выполняют особую функцию. Они вырабатывают гормон — натрийуретический фактор, участвующий в процессах регуляции мочеобразования и в некоторых других процессах.

Сократительные кардиомиоциты имеют удлиненную (100—150 мкм) форму, близкую к цилиндрической. Их концы соединяются друг с другом, так что цепочки клеток составляют так называемые функциональные волокна (толщиной до 20 мкм). В области контактов клеток образуются так называемые вставочные диски.
Кардиомиоциты могут ветвиться и образуют трехмерную сеть. Их поверхности покрыты базальной мембраной, в которую снаружи вплетаются ретикулярные и коллагеновые волокна. Ядро кардиомиоцита (иногда их два) овальное и лежит в центральной части клетки. У полюсов ядра сосредоточены немногочисленные органеллы общего значения. Миофибриллы слабо обособлены друг от друга, могут расщепляться. Их строение аналогично строению миофибрилл миосимпласта скелетного мышечного волокна. От поверхности плазмолеммы в глубь кардиомиоцита направлены Т-трубочки, находящиеся на уровне Z-линии. Их мембраны сближены, контактируют с мембранами гладкой эндоплазматической (т.е. саркоплазматической) сети. Петли последней вытянуты вдоль поверхности миофибрилл и имеют латеральные утолщения (L-системы), формирующие вместе с Т-трубочками триады или диады. В цитоплазме имеются включения гликогена и липидов, особенно много включений миоглобина. Механизм сокращения кардиомиоцитов такой же, как у миосимпласта.

Кардиомиоциты соединяются друг с другом своими торцевыми концами. Здесь образуются так называемые вставочные диски: эти участки выглядят как тонкие пластинки при увеличении светового микроскопа. Фактически же концы кардиомиоцитов имеют неровную поверхность, поэтому выступы одной клетки входят во впадины другой. Поперечные участки выступов соседних клеток соединены друг с другом интердигитациями и десмосомами. К каждой десмосоме со стороны цитоплазмы подходит миофибрилла, закрепляющаяся концом в десмоплакиновом комплексе. Таким образом, при сокращении тяга одного кардиомиоцита передается другому. Боковые поверхности выступов кардиомиоцитов объединяются нексусами (или щелевыми соединениями). Это создает между ними метаболические связи и обеспечивает синхронность сокращений.

Возможности регенерации сердечной мышечной ткани. При длительной усиленной работе (например, в условиях постоянно повышенного артериального давления крови) происходит рабочая гипертрофия кардиомиоцитов. Стволовых клеток или клеток-предшественников в сердечной мышечной ткани не обнаружено, поэтому погибающие кардиомиоциты (в частности, при инфаркте миокарда) не восстанавливаются, а замещаются элементами соединительной ткани.

Гладкие мышечные ткани

По происхождению различают три группы гладких (или неисчерченных) мышечных тканей — мезенхимные, эпидермальные и нейральные.

Мышечная ткань мезенхимного происхождения

Гистогенез. Стволовые клетки и клетки-предшественники гладкой мышечной ткани, будучи уже детерминированными, мигрируют к местам закладки органов. Дифференцируясь, они синтезируют компоненты матрикса и коллаген базальной мембраны, а также эластин. У дефинитивных клеток (миоцитов) синтетическая способность снижена, но не исчезает полностью.

Структурно-функциональной единицей гладкой, или неисчерченной, мышечной ткани является гладко-мышечная клетка, или гладкий миоцит — это веретеновидная клетка длиной 20—500 мкм, шириной 5—8 мкм. Ядро клетки палочковидное, находится в ее центральной части. Когда миоцит сокращается, его ядро изгибается и даже закручивается. Органеллы общего значения, среди которых много митохондрий, сосредоточены в цитоплазме около полюсов ядра. Аппарат Гольджи и гранулярная эндо плазматическая сеть развиты слабо, что свидетельствует о малой активности синтетических функций. Рибосомы в большинстве своем расположены свободно.

Филаменты актина образуют в цитоплазме трехмерную сеть, вытянутую преимущественно продольно, точнее косо-продольно. Концы филаментов скреплены между собой и с плазмолеммой специальными сшивающими белками. Эти участки хорошо видны на электронных микрофотографиях как плотные тельца.

Миозиновые филаменты находятся в деполимеризованном состоянии. Мономеры миозина располагаются рядом с филаментами актина. Сигнал к сокращению обычно поступает по нервным волокнам. Медиатор, который выделяется из их терминалей, изменяет состояние плазмолеммы. Она образует впячивания — кавеолы, в которых концентрируются ионы кальция. Кавеолы отшнуровываются в сторону цитоплазмы в виде пузырьков (здесь из пузырьков освобождается кальций). Это влечет за собой как полимеризацию миозина, так и взаимодействие миозина с актином. Актиновые филаменты смещаются друг другу навстречу, плотные пятна сближаются, усилие передается на плазмолемму, и вся клетка укорачивается. Когда поступление сигналов со стороны нервной системы прекращается, ионы кальция эвакуируются из кавеол, миозин деполимеризуется и «миофибриллы» распадаются. Таким образом, актино-миозиновые комплексы существуют в гладких миоцитах только в период сокращения.

Гладкие миоциты располагаются без заметных межклеточных пространств и разделены базальной мембраной. На отдельных участках в ней образуются «окна», поэтому плазмолеммы соседних миоцитов сближаются. Здесь формируются нексусы, и между клетками возникают не только механические, но и метаболические связи. Поверх «чехликов» из базальной мембраны между миоцитами проходят эластические и ретикулярные волокна, объединяющие клетки в единый тканевой комплекс. Ретикулярные волокна проникают в щели на концах миоцитов, закрепляются там и передают усилие сокращения клетки всему их объединению.

Регенерация. Физиологическая регенерация гладкой мышечной ткани проявляется в условиях повышенных функциональных нагрузок. Наиболее отчетливо это видно в мышечной оболочке матки при беременности. Такая регенерация осуществляется не столько на тканевом, сколько на клеточном уровне: миоциты растут, в цитоплазме активизируются синтетические процессы, количество миофиламентов увеличивается (рабочая гипертрофия клеток). Не исключена, однако, и пролиферация клеток (т.е. гиперплазия).

В составе органов миоциты объединяются в пучки, между которыми располагаются тонкие прослойки соединительной ткани. В эти прослойки вплетаются ретикулярные и эластические волокна, окружающие миоциты. В прослойках проходят кровеносные сосуды и нервные волокна. Терминали последних оканчиваются не непосредственно на миоцитах, а между ними. Поэтому после поступления нервного импульса медиатор распространяется диффузно, возбуждая сразу многие клетки. Гладкая мышечная ткань мезенхимного происхождения представлена главным образом в стенках кровеносных сосудов и многих трубчатых внутренних органов, а также образует отдельные мелкие мышцы.

Гладкая мышечная ткань в составе конкретных органов имеет неодинаковые функциональные свойства. Это обусловлено тем, что на поверхности органов имеются разные рецепторы к конкретным биологически активным веществам. Поэтому и на многие лекарственные препараты их реакция неодинакова.

Гладкая мышечная ткань эпидермального происхождения

Миоэпителиальные клетки развиваются из эпидермального зачатка. Они встречаются в потовых, молочных, слюнных и слезных железах и имеют общих предшественников с железистыми секреторными клетками. Миоэпителиальные клетки непосредственно прилежат к собственно эпителиальным и имеют общую с ними базальную мембрану. При регенерации те и другие клетки восстанавливаются из общих малодифференцированных предшественников. Большинство миоэпителиальных клеток имеют звездчатую форму. Эти клетки нередко называют корзинчатыми: их отростки охватывают концевые отделы и мелкие протоки желез. В теле клетки располагаются ядро и органеллы общего значения, а в отростках — сократительный аппарат, организованный, как и в клетках мышечной ткани мезенхимного типа.

Гладкая мышечная ткань нейрального происхождения

Миоциты этой ткани развиваются из клеток нейрального зачатка в составе внутренней стенки глазного бокала. Тела этих клеток располагаются в эпителии задней поверхности радужки. Каждая из них имеет отросток, который направляется в толщу радужки и ложится параллельно ее поверхности. В отростке находится сократительный аппарат, организованный так же, как и во всех гладких миоцитах. В зависимости от направления отростков (перпендикулярно или параллельно краю зрачка) миоциты образуют две мышцы — суживающую и расширяющую зрачок.

Некоторые термины из практической медицины:

• лейомиома — доброкачественная опухоль, развивающаяся из гладкой мышечной ткани;
• миогелез — образование в мышцах болезненных очагов уплотнения, обусловленное переходом коллоидов миофибрилл в фазу геля, их гомогенизацией и восковидным некрозом; наблюдается, напр., при охлаждении тела, травмах;
• миоциты Аничкова — клетки с характерным расположением ядерного хроматина в виде зубчатой полоски, проявляющие фагоцитарную активность; встречаются в миокарде, напр. при миокардитах;

 

Ученые вырастили работающие мышцы из клеток кожи и крови — Наука

Получение искусственных донорских мышц —важная задача, которая облегчит лечение множества заболеваний, таких как диабет, мышечные и скелетные дистрофии, болезнь Хантингтона, не говоря уже о последствиях различных травм. Однако синтезировать подобные мышцы не так просто.

Обычно ученые начинают растить мышцы из стволовых клеток либо из так называемых мышечных миобласт — клеток, которые уже продвинулись дальше стадии стволовых, но еще не стали зрелыми мышечными волокнами. Это сопряжено с рядом трудностей: как правило, такие клетки плохо переносят условия in-vitro-экперимента, быстро теряя свой «стволовой» потенциал. До недавнего момента никому не удавалось сгенерировать достаточное количество мышечных клеток. Кроме того, подобные клетки тяжело получить у пожилых или тяжело больных пациентов.

Группа Ненада Бурсака из Университета Дюка в США работает над созданием искусственных мышц уже более 15 лет. Однако в прошлом году ученые совершили настоящий прорыв: им впервые удалось вырастить работающие мышцы из полученных у человека плюрипотентных стволовых клеток, которые могут дифференцироваться во все типы клеток, кроме клеток внезародышевых органов. Особенность метода в том, что ученые берут клетки из взрослых немышечных тканей, таких как кожа или кровь, и перепрограммируют их особым образом, чтобы вернуть к изначальному плюрипотентному состоянию. Затем в процессе роста полученные клетки обрабатывают специальным веществом под названием Pax7, которое сигнализирует клеткам, что они должны становиться мышечными. Другим изобретением группы Бурсака оказалась оригинальная трехмерная матрица-каркас для роста волокон (до этого авторы использовали двухмерные каркасы).

В результате ученым впервые удалось получить полностью работающие мышечные волокна (рост занимает от двух до четырех недель). Полученные мышцы могут быть пересажены мышам и выживают в их организме в течение как минимум нескольких недель, постепенно интегрируясь в их в нативную мышечную ткань.

Сейчас Бурсак и его команда планируют усовершенствовать свою технику получения искусственных мышц, чтобы использовать ее для лечения различных заболеваний.

«Лечение редких мышечных заболеваний представляет для нас особый интерес, — говорит Бурсак. — Когда ребенок страдает, например, мышечной дистрофией Дюшенна, не так просто получить у него клетки, иногда это еще и жестоко. С помощью нашей техники мы можем просто взять небольшой образец кожи или крови, вернуть клетки в плюрипотентное состояние и в итоге получить неограниченный запас новых работающих мышц».

Исследование опубликовано в журнале Nature communications.

Ранее Тайваньские ученые сконструировали искусственную мышцу для роботов из клеток.

Мускулатура — qaz.wiki

Студенты спорта в Немецком университете физической культуры (DHfK), Лейпциг, апрель 1956 г.

Мускулатура представляет собой систему органов в ткани животных и описывает мышцу. Термин относится, например, к B. с терминами «мышцы живота» или «мышцы спины» на группы мышц соответствующего участка тела и их взаимодействие.

Мышцы ( Latin Musculus «Mäuschen», средневерхненемецкий также Mus — напряженная мышца выглядит как мышь под кожей) является сократительная органом , который может двигаться внутренние и внешние структуры организма через последовательность сокращения и расслабления . Это движение является основой активного движения человека и изменения формы тела, а также многих внутренних функций тела.

Основная классификация мышц у млекопитающих, включая человека , основана на гистологической структуре и механизме сокращения. Соответственно, различают гладкие и поперечно-полосатые мышцы. Последние можно разделить на сердечные мышцы и скелетные мышцы . Дальнейшие варианты дифференциации зависят от формы, типов волокон и функциональных аспектов (см. Ниже). Ткань, лежащая в основе мышцы, — это мышечная ткань , которая состоит из характерных мышечных клеток. В скелетных мышцах мышечные клетки называются мышечными волокнами .

Сравнение типов мышц

	Гладкая мускулатура	Сердечные мышцы	Скелетные мышцы
строительство
• Торцевая пластина с электроприводом	нет	нет	да
• волокна	веретенообразный, короткий (<0,4 мм)	разветвленный	цилиндрические, длинные (<15 см)
• Митохондрии	несколько	лоты	от нескольких ко многим (в зависимости от типа мышц)
• Ядра клеток / волокна	1	1	лоты
• Саркомеры	нет	да, макс. длина 2,6 мкм	да, макс. длина 3,7 мкм
• Синцитий	нет (одиночные клетки)	нет (но функциональный синцитий)	да
• саркопл. Сетка	мало развитый	умеренно развитый	сильно развитый
АТФаза	маленький	Средняя	полно
функция
• кардиостимулятор	спонтанно активный (медленно)	Да быстро)	нет (нужен нервный раздражитель)
• Стимулирующая реакция	закончил	«Все или ничего»	«Все или ничего»
• Тетанизм	да	Нет	да
• Рабочая среда	Кривая силы / длины переменная	по возрастанию кривой сила / длина	на максимуме кривой сила / длина
Стимулирующий ответ

гистология

Обозначение цитологических структур мышечных клеток зависит от номенклатуры, специфичной для мышц, и поэтому частично отличается от обозначений других клеток :

• Скелетные мышцы — это части мышц, которыми можно управлять по желанию и которые обеспечивают подвижность. Их также называют полосатыми или поперечно-полосатыми мышцами, поскольку их миофибриллы, в отличие от гладких мышц, расположены очень регулярно и, таким образом, создают узнаваемый кольцевой узор из красных миозиновых нитей и белых актиновых нитей . К соматическим мышцам относятся все скелетные мышцы .
• Сердечная мышца работает ритмично, не стеснять , имеет свою собственную систему проводимости может деполяризовать спонтанно, содержат сердечные изоформы из тропонина I и Т. имеет полосатость скелетных мышц, однако невольно в первой очереди через синусовый узел контролируемый и , таким образом , представляет собой собственный тип мышц.
• Эти гладкие мышцы не подлежат сознательный контроль, но иннервируются и контролируются вегетативной нервной системой. Это включает, например, мышцы кишечника . Все гладкие мышцы относятся к висцеральным мышцам .

Поперечнополосатая мышца приходит от миотомов из самых сомитов в брюшной стенке, гладкие те из мезодермы в splanchnopleura , так что они также называют внутренности. В области головного кишечника , то висцеральные мышцы иннервируются по черепным нервам и исчерчены поперек, в то время как остальные кишечные мышцы состоят из гладких мышечных волокон .

Другие варианты категоризации

Мышцу можно классифицировать по-разному, хотя эта классификация не является прямой и однозначной. Часто свойства пересекаются. В зависимости от перспективы они различаются по структуре, форме или функции клеток. Кроме того, можно различать типы мышечных волокон, которые смешаны в мышце.

Анатомически

Примеры: цилиарная мышца , чтобы деформировать линзу на глазе , сфинктеры вокруг ануса , рот , глаз, инфравезикальный и желудок выпускного отверстия ( привратник )

Примеры: пищевод , желудок , кишечник , сердце.

• веретенообразные мышцы

Пример: камбаловидная мышца

• перьевидные мышцы
• пузатые мышцы

Пример: прямая мышца живота.

• многоголовые мышцы

Примеры: Musculus biceps brachii , Musculus triceps brachii и Musculus quadriceps femoris.

Он также делится на
цитологический (см. Выше) и функциональный (см. Ниже).

Классификация типов мышечных волокон

По активности фермента

• Волокна типа I: SO ( англ. S low o xidative fiber = медленные окислительные волокна).
• Волокна типа II:
  • Тип II-A-волокна: FOG (Engl . F AST о xydative г lycolytic волокна =, быстрая окислительные / гликолитических волокон)
  • (Engl. FG: Тип II X-волокна F AST г lycolytic волокна = быстрых гликолитических волокон). Существуют разные типы (B или C) в зависимости от вида.

По усмотрению собственности

Экстрафузальные волокна (также сокращающиеся волокна ) (рабочие мышцы)

• Волокна ST ( s low t witch fiber = «медленно сокращающиеся волокна») очень стойкие, но не развивают больших сил (соответствует SO).
• Промежуточный тип (соответствует ВОГ)
• ФТ волокон (англ. F AST т ведьма волокна =, быстрых волокон) может развивать высокие силы, однако, быстро устают ( что соответствует FG).
• Волокна тонуса могут вызывать только медленное сокращение в форме червя. Они возникают редко, например, в наружных мышцах глаза, в тензоре барабанной мышцы и в мышечных веретенах.

Интрафузальные волокна ( мышечные веретена ) служат рецепторами растяжения и регулируют чувствительность мышечных веретен.

По цвету

• Красные мышцы (соответствует СО)
• Белые мышцы (соответствует ФГ)

Соотношение состава скелетных мышц из разных типов мышечных волокон в значительной степени определяется генетически и может быть изменено в ограниченной степени с помощью целевых тренировок на выносливость или силовых тренировок. Это не меняет отношения между волокнами типа I и типа II, но действительно меняет отношения между типом II-A и типом II-X. Волокна II-A образуются из многих волокон II-X (например, в трапециевидной мышце во время силовой тренировки содержание II-A от 27% до 44% всех волокон). Распределение различных мышечных волокон в мышце неоднородно, а скорее отличается в начале, в месте прикрепления или внутри и на поверхности мышцы.

Сокращение мышц

описание

Сжатия представляет собой механический процесс инициируется посредством нервного импульса . При этом белковые молекулы ( актин и миозин ) скользят друг в друга. Это стало возможным благодаря быстро сменяющим друг друга конформационным изменениям в химической структуре, когда расширения миозиновых нитей — сравнимые с быстрыми гребными движениями — втягивают миозиновые волокна в актиновые нити. Если нерв перестает снабжать мышцу импульсами, мышца расслабляется, что называется расслаблением мышц .

Виды схваток

В зависимости от изменения силы (напряжения) или длины мышцы можно выделить несколько типов сокращения:

• изотонический («напряженный таким же образом»): мышца укорачивается без изменения силы.
• изометрический («равная мера»): сила увеличивается, а длина мышцы остается неизменной (удерживающая статика). В физическом смысле работа не выполняется, потому что пройденное расстояние равно нулю.
• ауксотонический («по-разному натянутый »): изменяется как сила, так и длина. Это самый распространенный вид сокращений в повседневных движениях.

Из этих элементарных типов сжатия можно составить более сложные формы сжатия. Чаще всего они используются в повседневной жизни. Это, например, Б.

• подергивание опоры: сначала изометрическое, затем изотоническое сокращение. Пример : поднятие тяжести с пола и затем сгибание предплечья.
• ход: сначала изотоническое, затем изометрическое сокращение. Пример : жевательные движения, пощечина.

Что касается результирующего изменения длины мышцы и скорости, с которой это происходит, сокращения могут, например, Б. можно охарактеризовать следующим образом:

• изокинетический («одинаково быстро»): сопротивление преодолевается с постоянной скоростью.
• концентрический: мышца преодолевает сопротивление и, таким образом, становится короче (положительно-динамическая, преодолевающая). Меняется внутримышечное напряжение, мышцы укорачиваются.
• Эксцентричный: намеренно или нет, сопротивление больше, чем напряжение мышцы, которая растягивает мышцу (отрицательная, динамическая, податливая). Наблюдаются изменения напряжения и удлинения / растяжения мышц.

Строение и функция поперечно-полосатых скелетных мышц

Продольный срез поперечно-полосатых волокон скелетных мышц под световым микроскопом (окраска гематоксилин-эозином)

Схематическое строение скелетной мышцы

Каждая мышца заключенный посредством упругого покрытия соединительной ткани ( фасция ), который охватывает несколько мясных волокна (также вторичные пучки ) , которые , в свою очередь, приложенные и удерживаются вместе с соединительной тканью ( perimysium externum и epimysium ), который пронизанные нервами и кровеносные сосуды и который прикреплен к прикрепленной фасции. Каждое мясное волокно разделено на несколько пучков волокон (также первичных пучков), которые смонтированы так, чтобы их можно было перемещать относительно друг друга, чтобы мышца была гибкой и плотно прилегала. Эти пучки волокон представляют собой объединение до двенадцати мышечных волокон , которые соединены с капиллярными сосудами посредством тонкой соединительной ткани.

Мышца становится активной, напрягаясь ( сокращаясь ), затем снова расслабляясь, используя движение и силу. Сокращение мышц вызывается электрическими импульсами ( потенциалами действия ), которые посылаются головным или спинным мозгом и передаются по нервам .

Мышечное волокно представляет собой синцитий, то есть клетку, которая возникает из нескольких определенных клеток-предшественников ( миобластов ) и, следовательно, содержит несколько ядер . Мышечные волокна могут достигать значительной длины — более 30 см и толщины около 0,1 миллиметра. Она неспособна к делению, поэтому при потере волокна никакая замена не может расти, а если мышца растет, утолщается только волокно. Это означает, что верхняя граница мышечных волокон устанавливается с рождения. В дополнении к обычным компонентам животного клетки , миофибриллы , которые являются лучшим волокном, составляют около 80 процентов от массы волокна. Мембранное покрытие мышечных волокон называется сарколеммой.

Функциональная классификация скелетных мышц

По своему взаимодействию мышцы делятся на противостоящие и взаимодействующие. Агонисты (игроки) и антагонисты (противники) имеют противоположные эффекты. С другой стороны, синергисты имеют идентичный или похожий эффект и поэтому работают вместе во многих последовательностях движений.

Пример: антагонисты: бицепс и трицепс ;

Пример: Синергисты: для толкающих взлетов вам нужны трицепсы и грудные мышцы ( большой грудных , — незначительный ).

• Мышцы, тянущие конечности к телу, называются приводящими (вытягивающими), их антагонисты, абдукторами (вытягивателями), обеспечивают разведение конечностей в стороны от тела.

Пример: внешняя и внутренняя мышцы бедра, с помощью которых можно раздвинуть ноги и свести их вместе.

• Сгибатели (сгибатели), напротив, сгибают пальцы рук и ног, их антагонистами являются разгибатели (разгибатели).
• Вращатели (выполняют вращательные движения, например, предплечья или головы)

Скелетные мышцы человека

У каждого здорового человека 656 мышц, из которых мужчины составляют около 40%, а женщины — около 32% от общей массы тела, но общая мускулистость зависит от образа жизни.

Самая большая мышца у людей по площади — большая мышца спины (Musculus latissimus dorsi) , самая большая мышца по объему — Musculus gluteus maximus (самая большая ягодичная мышца), самая сильная жевательная мышца ( Musculus masseter ), самая длинная. в портняжной мышцы ( Musculus портняжной ), наиболее активными являются глазные мышцы и самые маленькие являются стремечко мышцы ( Musculus стременной ). Из-за большого количества механической работы, которую должны выполнять мышцы, они являются одними из основных потребителей энергии тела, наряду с нервной системой .

Постнатальное развитие

У новорожденного мышцы туловища более развиты, чем мышцы конечностей. Процент мышц составляет около 21 процента веса тела. Во время роста мышечная масса у мужчин увеличивается примерно в 32,8 раза, а общая масса тела только примерно в 19,4 раза. У мужчин развитие мышц заканчивается в возрасте от 23 до 27 лет, а у женщин — в возрасте от 19 до 23 лет. Мышечная масса у мужчин составляет около 37-57%, а у женщин — около 27-43%.

Мышечная масса в процентах

Возраст	мужчина	Г-жа
10-19 лет	43-57	35–43
20-49 а	40-54	31–39
50-100 лет	37–48	27-34

По мере того, как мышцы стареют, они возвращаются в состояние, аналогичное тому, в котором они были до полного развития. В основном это касается мышц ног.

Физиологическая мышечная недостаточность

Из-за своей микроскопической анатомии мышца не может полностью сокращаться ( саркомер может сокращаться только примерно на 30%), а также не может растягиваться бесконечно (в противном случае саркомер разорвался бы). Это приводит к двум различным формам физиологической недостаточности мышцы:

• Активный мышечный отказ возникает, когда агонист больше не может сокращаться, потому что он уже максимально сокращен.
• Пассивная мышечная недостаточность возникает, когда агонист не может продолжать сокращаться, потому что его антагонист уже максимально растянут.

С двусуставными мышцами можно противодействовать мышечной недостаточности (в отношении мышечного воздействия на один сустав), растягивая мышцу в другом суставе (или укорачивая антагонист). Например, двуглавая мышца плеча действует сильнее с точки зрения силы сгибания в локтевом суставе, когда рука повернута назад ( то есть локтевой сустав позади тела), поскольку активной недостаточности мышцы противодействует растяжение в плечевом суставе. (длинная головка бицепса покрывает оба сустава).

Скелетно-мышечные расстройства и травмы

Смотри тоже:

Смотри тоже

литература

• Schmidt, Unsicher (Ed.): Учебник Preclinical — Part B , Deutscher Ärzte-Verlag Cologne, 2003, ISBN 3-7691-0442-0
• Фредерик Делавье: Новый гид по мышцам. Целенаправленные силовые тренировки, анатомия (ОТ: Guide des mouvements de musculation ). BLV, Мюнхен 2006 г., ISBN 3-8354-0014-2
• Сигрид Таллер, Леопольд Мателич: Что может сделать спортсмен? Сила, производительность и энергия в мышцах . Физика в наше время 37 (2), стр. 86-89 (2006), ISSN  0031-9252
• Детлев Дренкхан (Ред.): Анатомия Том 1 . Urban & Fisher, Мюнхен, 2008 г.

веб ссылки

Commons : Muscles  — альбом с изображениями, видео и аудио файлами

Индивидуальные доказательства

1. ↑ Юрген Мартин: «Ульмер Вундарзней». Введение — Текст — Глоссарий памятника немецкой специальной прозе XV века. Königshausen & Neumann, Würzburg 1991 (= Медико-историческое исследование Вюрцбурга. Том 52), ISBN 3-88479-801-4 (также медицинская диссертация в Вюрцбурге 1990 г.), стр. 153 ( mus : мышцы, особенно на плече).
2. ↑ Франц Даффнер: Рост людей. Антропологическое исследование . 2-е издание. Энгельманн, Лейпциг, 1902. стр. 342.

Как мне заниматься? Что поднимать и сколько раз? Типы мышечных волокон и особенности их тренировки — Фитнес Клуб Эволюция Рязань

Как мне заниматься? Что поднимать и сколько раз? Типы мышечных волокон и особенности их тренировки

Частые споры о том, как правильно заниматься, порой вводят в заблуждение посетителей тренажерных залов. Кто-то говорит, что незачем брать тяжелые гантели, достаточно чувствовать рабочую мышцу. Другие утверждают, что невозможно накачать хорошие грудные, поднимая штангу в 40 кг, и сделать бедра красивыми, приседая с пустым грифом. Каждый стоит на своем, хотя этот вопрос давно изучен.

В композиции тела человека в разных пропорциях есть три типа мышечных волокон: быстрые (белые), медленные (красные) и промежуточные. Каждый из них имеет свои свойства, особенности тренировки и тип энергообеспечения.

Когда вы берете относительно небольшой вес (около 50% от максимума или меньше), в работу автоматически включаются медленные мышечные волокна. Эти ткани более прочны, эластичны и в меньшей степени подвержены накоплению молочной кислоты. Их необходимо тренировать несколько раз в неделю, а между подходами достаточно отдыхать 30-60 секунд.

При работе с большим, субмаксимальным весом основную работу начинают выполнять быстрые мышечные волокна. Они с помощью анаэробных процессов быстро и в большом количестве могут получать энергию из гликогена, креатинфосфата и АТФ. Силовую работу могут выполнять только они. Период полного восстановления быстрых мышечных волокон длится до двух недель, а между подходами можно отдыхать даже 5 минут.

Переходным звеном между быстрыми и медленными мышечными волокнами являются промежуточные. Их тренировать можно раз в неделю, а отдыхать между подходами до двух минут.

Выходит, все зависит от ваших целей и особенностей организма. На практике замечено, что увеличению в размерах намного лучше поддаются быстрые мышечные волокна, а выделение гормонов, расщепляющих жировые клетки и помогающих поддерживать кровеносные сосуды здоровыми, стимулируется лучше при тренировке медленных мышечных волокон.

Получается, если вы пришли в зал с целью набрать мышечную массу – вам подойдут сплит-программы (такой вид программ, где все туловище разделяется на крупные мышечные группы и каждая из них тренируется раз в одну – две недели). Отдыхать между подходами нужно будет подольше – до полного восстановления, а веса придется брать достаточно тяжелые. В подходе делайте по 5-10 повторений и достигайте мышечного отказа.

Если же ваша цель – похудение, оздоровление, повышение качества жизни, упругость мышц, но не увеличение в размерах, вам подойдут программы Full body. Это такие схемы тренировок, где на каждом занятии так или иначе работают все группы мышц. При этом стоит выполнять 12-20 повторений с умеренной нагрузкой, а период отдыха между подходами уменьшить до 60-30 секунд.

Не забывайте, что для достижения максимального результата одних тренировок мало. Питайтесь правильно, высыпайтесь, мыслите позитивно и научитесь получать удовольствие от того, чем занимаетесь.

Персональный тренер Александр Махонин

типов мышечных клеток человека | Интерактивное руководство по анатомии

Мышечная ткань, один из четырех основных типов тканей, играет жизненно важную роль в обеспечении движения и выработки тепла в органах тела. Внутри мышечной ткани есть три отдельные группы тканей: скелетных мышц , сердечных мышц и гладких мышц . Каждая из этих групп тканей состоит из специализированных клеток, которые придают ткани ее уникальные свойства. Продолжайте прокручивать, чтобы узнать больше ниже…

Нажмите, чтобы просмотреть большое изображение

Продолжение сверху …

Скелетные мышцы

Скелетная мышца — самая распространенная и широко распространенная мышечная ткань в организме, составляющая около 40% общей массы тела. Он формирует все скелетные мышцы, такие как двуглавая мышца плеча и большая ягодичная мышца, и находится в глазах, горле, диафрагме и анусе.Клетки скелетной мускулатуры определяют четыре характеристики: произвольные, поперечно-полосатые, неразветвленные и многоядерные.

Ткань скелетных мышц — единственная мышечная ткань, находящаяся под прямым сознательным контролем коры головного мозга, что дает ей обозначение как произвольная мышца. Все сознательные движения тела, включая движения конечностей, мимику, движения глаз и глотание, являются продуктами ткани скелетных мышц. Сокращение скелетных мышц также производит большую часть тепла тела в качестве побочного продукта клеточного метаболизма.

Структура клеток скелетных мышц также делает их уникальными среди мышечных тканей. Клетки скелетных мышц развиваются в результате слияния множества более мелких клеток во время внутриутробного развития плода, в результате чего образуются длинные прямые мышечные волокна, содержащие множество ядер. При рассмотрении под микроскопом клетки скелетных мышц кажутся полосатыми, или полосатыми, узорами из светлых и темных областей. Эти полосы вызваны регулярным расположением белков актина и миозина внутри клеток в структуры, известные как миофибриллы.Миофибриллы отвечают за огромную силу скелетных мышц и их способность тянуть с невероятной силой и двигаться по телу.

Сердечная мышца

Клетки сердечной мышцы находятся только в сердце и специализируются на том, чтобы мощно и эффективно перекачивать кровь на протяжении всей нашей жизни. Клетки сердечной мускулатуры определяют четыре характеристики: они непроизвольные и внутренне контролируемые, поперечнополосатые, разветвленные и одноядерные.

Сердечная мышца считается непроизвольной тканью, потому что она бессознательно контролируется областями ствола головного мозга и гипоталамусом.Это также считается внутренней или самоконтролируемой тканью, потому что нормальный сердечный ритм задается специализированными клетками сердечной мышцы, задающими ритм, в самом сердце. Клетки сердечной мышечной ткани короче скелетной мышечной ткани и образуют сеть из множества ветвей между клетками. Между клетками сердечной мышцы образуются интеркалированные диски перекрывающейся клеточной мембраны, чтобы плотно соединять их вместе и обеспечивать быстрое прохождение электрохимических сигналов между клетками. Клетки не сливаются во время развития, оставляя каждую клетку с одним ядром.Одна общая черта между скелетной и сердечной мышцами — наличие полос из-за расположения актина и миозина в регулярных миофибриллах. Присутствие миофибрилл и множества митохондрий в клетках сердечной мышцы дает им большую силу и выносливость для перекачивания крови на протяжении всей жизни.

Висцеральная мышца

Висцеральные мышечные клетки находятся в органах, кровеносных сосудах и бронхиолах тела, перемещая вещества по всему телу. Висцеральные мышцы также широко известны как гладкие мышцы из-за отсутствия штрихов.Клетки гладкой мускулатуры определяют четыре характеристики: они непроизвольно управляются, не имеют поперечно-полосатых, не разветвленных и одноядерных структур.

Бессознательные области мозга контролируют висцеральные мышцы через вегетативную и кишечную нервные системы. Таким образом, висцеральная мышца невольно контролируется. Об этом свидетельствует наша неспособность сознательно контролировать многие физиологические процессы, такие как кровяное давление или пищеварение. Каждая клетка висцеральной мышцы длинная и тонкая, с одним центральным ядром и множеством белковых волокон.Белковые волокна организованы в нити, называемые промежуточными волокнами, и массы, известные как плотные тела. Промежуточные волокна сокращаются, стягивая плотные тела вместе и сокращая клетку висцеральных мышц. Каждая клетка висцеральной мышцы очень слаба, но, работая вместе, эти клетки могут производить сильные и продолжительные сокращения. Например, многие клетки висцеральных мышц в матке способны сокращаться вместе, чтобы вытолкнуть плод из матки во время родов.

Мышечные клетки человека — Атлас белков человека

Мышечные клетки находятся в скелетных мышцах, сердечной мышечной ткани и гладких мышцах.Скелетные мышцы обеспечивают стабильность и движение тела за счет сокращения, сердечная мышца гарантирует, что сердце может перекачивать кровь и поддерживать кровяное давление в любое время, а кровеносные сосуды и полые органы гладкой мускулатуры позволяют им сокращаться для выполнения своих конкретных функций. Анализ транскриптома показывает, что 69% (n = 13617) всех белков человека (n = 19670) обнаруживаются в мышечных клетках, и 1177 из этих генов демонстрируют повышенную экспрессию в любых мышечных клетках по сравнению с другими группами типов клеток.

• 1177 повышенных генов
• 184 обогащенных гена
• 192 группы обогащенных генов
• Основная функция: сокращение

Транскриптом мышечной клетки

Транскриптом мышечных клеток, основанный на scRNA-seq, может быть проанализирован на предмет специфичности, демонстрируя количество генов с повышенной экспрессией в каждом конкретном типе мышечных клеток по сравнению с другими типами клеток (таблица 1). Гены с повышенной экспрессией делятся на три подкатегории:

• Тип клеток с обогащением: по крайней мере, в четыре раза более высокий уровень мРНК в определенном типе клеток по сравнению с любым другим типом клеток.
• Обогащенная группа: средний уровень мРНК как минимум в четыре раза выше в группе из 2-10 типов клеток по сравнению с любым другим типом клеток.
• Тип клеток улучшенный: по крайней мере, в четыре раза более высокий уровень мРНК в клетках определенного типа по сравнению со средним уровнем во всех других типах клеток.

Таблица 1. Количество генов в подразделяемых категориях специфичности повышенной экспрессии в проанализированных типах мышечных клеток.

Повышенная экспрессия белков в мышечных клетках

Углубленный анализ повышенных генов в мышечных клетках с использованием scRNA-seq и профилирования белков на основе антител позволил нам визуализировать паттерны экспрессии этих белков в различных типах мышечных клеток: клетках в гладкомышечных клетках, кардиомиоцитах и ​​других мышечных клетках. .

Кардиомиоциты

Как показано в таблице 1, в кардиомиоцитах повышено содержание 880 генов по сравнению с другими типами клеток. Чтобы обеспечить непрерывное биение и длительный период сокращения, сердечная мышца отличается от скелетной мышцы. В результате некоторые белки, связанные с сокращением, экспрессируются только в сердце. Первичные структурные белки миоцитов сердца, связанные с сокращением, — это миозиновые и актиновые филаменты, образующие полосатый рисунок, который можно наблюдать с помощью электронной микроскопии.Другое семейство белков, связанных с мышечным сокращением, — это семейство тропонинов, регулирующих связывание миозина с актином через конформационные изменения, зависящие от концентрации ионов кальция в клетках. Примеры белков, повышенных в клетках сердечной мышцы, включают миоглобин (MB), который облегчает транспорт кислорода в мышцах, и ATPase саркоплазматический / эндоплазматический ретикулум Ca2 +, транспортирующий 2 (ATP2A2), фермент, катализирующий гидролиз АТФ в сочетании с перемещением кальция из цитозоль в просвет саркоплазматического ретикулума.

МБ — сердечная мышца

МБ — сердечная мышца

МБ — сердечная мышца

ATP2A2 — сердечная мышца

ATP2A2 — сердечная мышца

ATP2A2 — сердечная мышца

Клетки гладкой мускулатуры

Как показано в Таблице 1, 349 генов в гладкомышечных клетках повышено по сравнению с другими типами клеток.Гладкие мышечные волокна находятся по всему телу в кровеносных сосудах и полых органах. Благодаря своей способности оказывать давление путем непроизвольного сокращения мышц, они могут регулировать основные функции организма, такие как артериальное давление и дефекацию. Во время сокращения плотные тела используются гладкомышечными клетками в качестве якорных точек для актина и промежуточных филаментов, на которые они воздействуют. Гладкие мышечные волокна состоят из гладкомышечных клеток, прикрепленных друг к другу с помощью щелевых соединений, чтобы синхронизировать их реакцию на раздражители.Примеры белков, повышенных в гладкомышечных клетках, включают кальпонин 1 (CNN1), который представляет собой связанный с тонкими филаментами белок, который участвует в регуляции и модуляции сокращения гладких мышц. Он способен связываться с актином, кальмодулином, тропонином С и тропомиозином. Взаимодействие кальпонина с актином подавляет активность актомиозина Mg-ATPase и кальдесмон 1 (CALD1), актин- и миозин-связывающий белок, участвующий в регуляции взаимодействий актомиозина в гладкомышечных и немышечных клетках.

CNN1 — простата

CNN1 — простата

CNN1 — простата

CALD1 — простата

CALD1 — простата

CALD1 — простата

Другие мышечные клетки

Белки мышечных клеток также обнаруживаются в различных других частях тела, в первую очередь в скелетных мышцах.Скелетная мышца — это пучки клеток, соединенных в волокна. Мышечные волокна состоят из миофибрилл, повторяющихся нитей актина и миозина, называемых саркомерами. Это то, что сформировало полосатый рисунок, распознаваемый на микроскопических изображениях. Примером белка, связанного с сокращением, в первую очередь повышенного в скелетных мышцах, является тяжелая цепь 2 миозина (MYh3), наиболее часто экспрессируемая в быстро сокращающихся мышечных волокнах. Сердце и скелетные мышцы начинают сокращение в зависимости от уровня внутриклеточного кальция.В отличие от кардиомиоцитов, скелетные миоциты накапливают кальций в саркоплазматическом ретикулуме, ожидая нейронального импульса, который запускает приток кальция по миофиламентам. Белок, связанный с этим накоплением кальция в саркоплазматическом ретикулуме, — это кальсеквестрин 1 (CASQ1), и он имеет повышенную экспрессию, особенно в скелетных миоцитах.

MYh3 — скелетная мышца

CASQ1 — скелетная мышца

Мышечные клетки находятся в нескольких различных органах по всему телу в трех разных подгруппах: клетки скелетных мышц, клетки гладких мышц и клетки сердечной мышцы.Их задача — обеспечить стабильность и сократительную способность, которые дают нам возможность двигаться. Все мышечные клетки вместе образуют волокна, придавая им общую силу целого устройства, а не только одной клетки.

Скелетная мышца — один из крупнейших органов человеческого тела, и до 50% общей массы тела составляют скелетные мышцы. Это форма поперечно-полосатой мышечной ткани, расположенной в виде саркомеров, соединенных с костями сухожилиями. В отличие от сердечной мышцы, другой поперечно-полосатой мышцы, похожей по структуре, сокращение скелетных мышц находится под произвольным контролем и инициируется импульсами из мозга.

Сердечная мышца, находящаяся только в сердце, отвечает за перекачку крови по всему телу. Им нельзя управлять сознательно, как скелетными мышцами. Сердечная мышца стимулирует себя к сокращению, и сигналы из мозга стимулируют только скорость сокращения, а не само действие, как в случае со скелетной мышцей. Сердечная мышца имеет поперечно-полосатую форму, похожа на скелетную мышцу, но соединяется в ответвлениях, имеет неправильные угловые структуры, называемые вставными дисками.

Гладкая мышца расположена внутри других органов, таких как желудок, кишечник и кровеносные сосуды.Они помогают им сокращаться, перемещая пищу через желудочно-кишечный тракт, кровь обратно к сердцу и многое другое без какого-либо вмешательства со стороны сознательного разума. Гладкая мышца отличается от скелетных и сердечных мышц структурой, функцией и регуляцией сокращения. Они не имеют поперечно-полосатой окраски, что означает, что в них отсутствуют саркомеры, которые есть у кардиомиоцитов и скелетных мышц. Они сокращаются медленнее, чем их скелетные коллеги, но вместо этого имеют возможность делать это с большей силой в течение более длительных периодов сокращения при меньшем расходе энергии.

Гистология органов, содержащих мышечные клетки, включая интерактивные изображения, описана в гистологическом словаре белкового атласа.

Здесь описаны и охарактеризованы гены, кодирующие белок, экспрессируемые в мышечных клетках, вместе с примерами иммуногистохимически окрашенных тканевых срезов, которые визуализируют соответствующие паттерны экспрессии белков генов с повышенной экспрессией в различных типах мышечных клеток.

Профили транскриптов основывались на общедоступных данных по экспрессии в масштабе всего генома из экспериментов scRNA-seq, охватывающих 13 различных нормальных тканей, а также на анализе мононуклеарных клеток периферической крови (PBMC) человека.Все наборы данных (количество нефильтрованных считываний ячеек) были сгруппированы отдельно с использованием кластеризации Лувена, и полученные кластеры были собраны в конце, в результате чего в общей сложности было 192 кластера различных типов ячеек. Затем кластеры вручную аннотировали на основе обзора известных маркеров, специфичных для тканей и типов клеток. Данные scRNA-seq для каждого кластера клеток были агрегированы для получения среднего значения нормализованных кодирующих белок транскриптов на миллион (pTPM) и нормализованного значения экспрессии (nTPM) для всех генов, кодирующих белок.Классификация по специфичности и распределению была проведена для определения количества генов, повышенных в этих отдельных типах клеток, и количества генов, обнаруженных в одном, нескольких или всех типах клеток, соответственно.

Следует отметить, что, поскольку анализ ограничивался наборами данных только по 13 органам, представлены не все типы клеток человека. Кроме того, некоторые типы клеток присутствуют только в небольших количествах или идентифицируются только в смешанных кластерах клеток, что может повлиять на результаты и изменить специфичность типа клеток.

Uhlén M et al., Тканевая карта протеома человека. Science (2015)
PubMed: 25613900 DOI: 10.1126 / science.1260419

Fagerberg L et al., Анализ тканеспецифической экспрессии человека путем полногеномной интеграции транскриптомики и протеомики на основе антител. Протеомика клеток Mol. (2014)
PubMed: 24309898 DOI: 10.1074 / mcp.M113.035600

Henry GH et al., Клеточная анатомия простаты и уретры простаты взрослого человека & period; Cell Rep & period; (2018)
PubMed: 30566875 DOI: 10.1016 / j.celrep.2018.11.086

Qadir MMF et al., Одноклеточный анализ ниши клеток-предшественников протоков поджелудочной железы человека и период; Proc Natl Acad Sci U S A & period; (2020)
PubMed: 32354994 DOI: 10.1073 / pnas.1918314117

Solé-Boldo L et al., Транскриптомы отдельных клеток кожи человека показывают возрастную потерю прайминга фибробластов & period; Commun Biol & period; (2020)
PubMed: 32327715 DOI: 10.1038 / s42003-020-0922-4

Wang L et al., Одноклеточная реконструкция сердца взрослого человека во время сердечной недостаточности и восстановления выявляет клеточный ландшафт, лежащий в основе сердечной функции и периода; Nat Cell Biol & period; (2020)
PubMed: 31915373 DOI: 10.1038 / s41556-019-0446-7

Типы мышечных тканей | Анатомия и физиология

Обзор мышечных тканей

Цели обучения

• Опишите различные типы мышц
• Объясните сжимаемость и расширяемость

Мышца — это один из четырех основных типов тканей тела, и тело содержит три типа мышечной ткани: скелетную мышцу, сердечную мышцу и гладкую мышцу (Рисунок 7.2). Все три мышечные ткани обладают некоторыми общими свойствами; все они обладают качеством, называемым возбудимостью , поскольку их плазматические мембраны могут изменять свое электрическое состояние (с поляризованного на деполяризованное) и посылать электрическую волну, называемую потенциалом действия, по всей длине мембраны. В то время как нервная система может в некоторой степени влиять на возбудимость сердечной и гладкой мускулатуры, скелетные мышцы полностью зависят от сигналов нервной системы для правильной работы.С другой стороны, и сердечная мышца, и гладкие мышцы могут реагировать на другие раздражители, такие как гормоны и местные раздражители.

Рисунок 7.2. Три типа мышечной ткани

Тело состоит из трех типов мышечной ткани: (а) скелетная мышца, (б) гладкая мышца и (в) сердечная мышца. Сверху, LM × 1600, LM × 1600, LM × 1600. (Микрофотографии предоставлены Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Различия между тремя типами мышц включают микроскопическую организацию их сократительных белков, расположение в теле и механизмы контроля.Белки актина и миозина очень регулярно располагаются в цитоплазме отдельных мышечных клеток (называемых волокнами) как в скелетных, так и в сердечных мышцах, что создает узор или полосы, называемые полосами. Полосы видны в световой микроскоп при большом увеличении (см. Рис. 7.2). Скелетная мышца волокна представляют собой многоядерные структуры, составляющие скелетную мышцу. Сердечная мышца, , находящаяся в сердце, имеет волокна с одним или двумя ядрами и физически и электрически связаны друг с другом, так что все сердце сокращается как одно целое.Скелетная мышца прикреплена к костям и демонстрирует произвольный контроль, в то время как сердечная мышца работает непроизвольно.

Поскольку актин и миозин не расположены таким регулярным образом в гладкой мускулатуре , цитоплазма гладкомышечного волокна (которое имеет только одно ядро) имеет однородный, гладкий вид (отсюда и название гладкая мышца) . Однако менее организованный вид гладкой мускулатуры не следует рассматривать как менее эффективный. Гладкая мускулатура стенок артерий является важным компонентом, регулирующим кровяное давление, необходимое для проталкивания крови по кровеносной системе; гладкие мышцы кожи, внутренних органов и внутренних проходов необходимы для перемещения всех материалов по телу.Как и сердечная мышца, гладкие мышцы контролируются непроизвольно.

Сердечная мышца

Ткань сердечной мышцы находится только в сердце. Скоординированные сокращения сердечной мышцы перекачивают кровь в сосуды кровеносной системы. Подобно скелетной мышце, сердечная мышца имеет поперечнополосатую форму и организована в саркомеры, обладающие той же полосовой организацией, что и скелетные мышцы (рис. 7.3). Однако волокна сердечной мышцы короче волокон скелетных мышц и обычно содержат только одно ядро, которое находится в центральной области клетки.Волокна сердечной мышцы также содержат много митохондрий и миоглобина, поскольку АТФ производится в основном в результате аэробного метаболизма. Клетки волокон сердечной мышцы также сильно разветвлены и на концах соединены друг с другом вставными дисками. Вставной диск позволяет клеткам сердечной мышцы сокращаться волнообразно, так что сердце может работать как насос.

Рисунок 7.3. Ткани сердечной мышцы

Ткань сердечной мышцы находится только в сердце.LM × 1600. (Микрофотография предоставлена ​​Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Гладкие мышцы

Гладкая мышца (названная так, потому что клетки не имеют бороздок) присутствует в стенках полых органов, таких как мочевой пузырь, матка, желудок, кишечник, и в стенках проходов, таких как артерии и вены кровеносных сосудов. система, а также тракты дыхательной, мочевыделительной и репродуктивной систем (рис. 7.4ab).Гладкие мышцы также присутствуют в глазах, где они изменяют размер радужной оболочки и форму хрусталика; и в коже, где волосы встают дыбом в ответ на холод или страх.

Рисунок 7.4. Гладкая мышечная ткань

Гладкая мышечная ткань находится вокруг органов пищеварительного, респираторного, репродуктивного трактов и радужной оболочки глаза. LM × 1600. (Микрофотография предоставлена ​​Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Гладкомышечные волокна имеют веретенообразную форму (широкие в середине и сужающиеся на обоих концах, как футбольный мяч) и имеют одно ядро; они варьируются от 30 до 200 мкм м (в тысячи раз короче, чем волокна скелетных мышц), и они производят свою собственную соединительную ткань, эндомизий.Хотя у них нет полос и саркомеров, гладкие мышечные волокна содержат сократительные белки актина и миозина, а также толстые и тонкие волокна.

Типы мышечной ткани и волокон

Результаты обучения

• Классифицируйте различные типы мышечной ткани и волокон

Мышечные клетки специализируются на сокращении. Мышцы позволяют совершать движения, такие как ходьба, а также облегчают такие телесные процессы, как дыхание и пищеварение.Тело состоит из трех типов мышечной ткани: скелетных мышц, сердечных мышц и гладких мышц (рис. 1).

Рис. 1. Тело состоит из трех типов мышечной ткани: скелетных мышц, гладких мышц и сердечных мышц, визуализированных здесь с помощью светового микроскопа. Гладкомышечные клетки короткие, суженные на каждом конце и имеют только одно пухлое ядро ​​на каждом. Клетки сердечной мышцы разветвленные и поперечно-полосатые, но короткие. Цитоплазма может ветвиться, и у них есть одно ядро ​​в центре клетки.(кредит: модификация работы NCI, NIH; данные шкалы от Мэтта Рассела)

Ткань скелетных мышц образует скелетные мышцы, которые прикрепляются к костям или коже и контролируют передвижение и любое движение, которое можно контролировать сознательно. Скелетную мышцу также называют произвольной мышцей, поскольку ею можно управлять с помощью мысли. Скелетные мышцы длинные и цилиндрические на вид; при рассмотрении под микроскопом ткань скелетных мышц имеет полосатый или полосатый вид. Строчки вызваны регулярным расположением сократительных белков (актина и миозина). Актин представляет собой глобулярный сократительный белок, который взаимодействует с миозином для сокращения мышц. Скелетная мышца также имеет несколько ядер, присутствующих в одной клетке.

Гладкая мышечная ткань встречается в стенках полых органов, таких как кишечник, желудок и мочевой пузырь, а также вокруг проходов, таких как дыхательные пути и кровеносные сосуды. Гладкая мышца не имеет бороздок, не находится под произвольным контролем, имеет только одно ядро ​​на клетку, сужается с обоих концов и называется непроизвольной мышцей.

Ткань сердечной мышцы находится только в сердце, и сердечные сокращения перекачивают кровь по всему телу и поддерживают кровяное давление. Как и скелетная мышца, сердечная мышца имеет поперечно-полосатую форму, но в отличие от скелетных мышц, сердечная мышца не может контролироваться сознательно и называется непроизвольной мышцей. Он имеет одно ядро ​​на клетку, разветвлен и отличается наличием вставочных дисков.

Структура волокон скелетных мышц

Каждое волокно скелетных мышц представляет собой клетку скелетных мышц.Эти клетки невероятно большие, диаметром до 100 мкм и длиной до 30 см. Плазматическая мембрана волокна скелетных мышц называется сарколеммой . Сарколемма — это место проведения потенциала действия, которое вызывает сокращение мышц. Внутри каждого мышечного волокна находится 90–128 миофибрилл, 90–129 — длинные цилиндрические структуры, расположенные параллельно мышечному волокну. Миофибриллы проходят по всей длине мышечного волокна, и, поскольку их диаметр составляет всего около 1,2 мкм, внутри одного мышечного волокна можно найти от сотен до тысяч.Они прикрепляются к сарколемме своими концами, так что по мере укорачивания миофибрилл сокращается вся мышечная клетка (рис. 2).

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

Поперечно-полосатый вид ткани скелетных мышц является результатом повторяющихся полос белков актина и миозина, которые присутствуют по длине миофибрилл.Темные полосы A и светлые полосы I повторяются вдоль миофибрилл, а выравнивание миофибрилл в клетке приводит к тому, что вся клетка выглядит полосатой или полосчатой.

Рис. 3. Саркомер — это область от одной Z-линии до следующей Z-линии. Многие саркомеры присутствуют в миофибриллах, что приводит к полосатости, характерной для скелетных мышц.

Каждая полоса I имеет плотную линию, проходящую вертикально через середину, называемую Z-диском или Z-линией. Z-диски отмечают границу единиц, называемых саркомерами , которые являются функциональными единицами скелетных мышц.Один саркомер — это пространство между двумя последовательными Z-дисками и содержит одну целую полосу А и две половины полосы I. Миофибриллы состоят из множества саркомеров, расположенных по ее длине, и когда саркомеры индивидуально сокращаются, миофибриллы и мышечные клетки укорачиваются (рис. 3).

Миофибриллы состоят из более мелких структур, называемых миофиламентами . Существует два основных типа волокон: толстые волокна и тонкие волокна; у каждого свой состав и расположение. Толстые нити встречаются только в полосе А миофибриллы. Тонкие нити прикрепляются к белку в Z-диске, называемому альфа-актинином, и встречаются по всей длине I-полосы и частично в A-полосе. Область, в которой перекрываются толстые и тонкие волокна, имеет более плотный вид, так как между ними мало места. Тонкие волокна не заходят полностью в полосы А, оставляя центральную область полосы А, которая содержит только толстые волокна. Эта центральная область полосы A выглядит немного светлее, чем остальная часть полосы A, и называется зоной H.Середина зоны H имеет вертикальную линию, называемую линией M, на которой дополнительные белки удерживают вместе толстые волокна. И Z-диск, и линия M удерживают миофиламенты на месте, чтобы поддерживать структурное расположение и наслоение миофибрилл. Миофибриллы связаны друг с другом промежуточными или десминовыми филаментами, которые прикрепляются к Z-диску.

Толстые и тонкие нити сами состоят из белков. Толстые нити состоят из белкового миозина. Хвост молекулы миозина соединяется с другими молекулами миозина, образуя центральную область толстой нити около линии M, тогда как головки выравниваются по обе стороны от толстой нити, где тонкие нити перекрываются.Основным компонентом тонких филаментов является белок актин. Два других компонента тонкой нити — тропомиозин и тропонин. Актин имеет сайты связывания для прикрепления миозина. Нити тропомиозина блокируют сайты связывания и предотвращают актин-миозиновые взаимодействия, когда мышцы находятся в состоянии покоя. Тропонин состоит из трех глобулярных субъединиц. Одна субъединица связывается с тропомиозином, одна субъединица связывается с актином, а одна субъединица связывает ионы Ca ²⁺ .

Посмотрите это видео, демонстрирующее организацию мышечных волокон.

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

Гистология мышцы

Гистология мышцы

Мышечная функция:

1.
сокращение для передвижения и движения скелета

2.
сжатие для силовой установки

3. сжатие для давления
Положение

Классификация мышц: мышечная ткань может быть классифицирована
по морфологической или функциональной классификации.

Морфологический
классификация (по структуре)

Есть два типа мышц на основе
по системе морфологической классификации

1. полосатая

2. Без бороздок и гладких.

Функциональный
классификация

Есть два типа мышц на основе
по системе функциональной классификации

1.
Добровольный

2.Непроизвольно.

Типы мышц: обычно считается три
типы мышц человеческого тела.

Скелет
мышца: поперечно-полосатая и произвольная

Сердечный
мышца: поперечно-полосатая и непроизвольная

гладкий
мышца: не поперечнополосатая и непроизвольная

Характеристики скелетных мышц

Клетки скелетных мышц удлиненные
или трубчатые.У них несколько ядер, и эти ядра расположены на
периферия клетки. Скелетная мышца поперечно-полосатая. То есть имеет
чередование светлых и темных полос, что будет описано позже.

Характеристики сердечной мышцы

Клетки сердечной мышцы не такие
длиной, как клетки скелетных мышц и часто являются разветвленными клетками. Сердечная мышца
клетки могут быть одноядерными или двухъядерными.В любом случае ядра
расположен в центре камеры. Сердечная мышца также поперечно-полосатая. Кроме того
сердечная мышца содержит вставочные диски.

Характеристики гладкой мускулатуры

Гладкомышечные клетки описываются как
веретенообразный. То есть они широкие посередине и узкие почти до
точки с обоих концов. Гладкомышечные клетки имеют единственное центрально расположенное
ядро. Гладкомышечные клетки не имеют видимых полосок, хотя они есть.
содержат те же сократительные белки, что и скелетная и сердечная мышца, эти
белки просто выложены по другому шаблону.

Для целей этого класса мы сосредоточимся в основном на
скелетные мышцы.

Формы скелетных мышц:

1.
Параллельные или веретенообразные: как следует из их названия, их волокна проходят параллельно
друг с другом. Эти мышцы сокращаются
большое расстояние и обычно имеют хорошую выносливость, но не очень сильны. Примеры: портняжная и прямая мышца.
мышца живота.

2.Конвергентный: мышечные волокна сходятся в месте прикрепления, чтобы максимизировать
сила сокращения мышц. Примеры:
Дельтовидная мышца и большая грудная мышца.

3.
пеннат: много волокон на единицу площади.
Эти типы мышц сильные, но связываются или быстро. Есть три типа перистых мышц.

однонаправленный

двупенатный

multipennete

4.Круговой: мышечные волокна окружают отверстие, чтобы действовать как
сфинктер. Примеры: Orbicularis oris.
и мышцы Orbicularis oculi.

5.
веретенообразная форма: в некоторых текстах параллельные мышцы классифицируются немного шире
в их середине (веретеновидный) веретеновидный. Этот термин не будет использоваться в
этот курс.

Терминология по мышцам

миофибра
или миоцит: мышечная клетка

сарколемма:
плазматическая мембрана мышечной клетки

саркоплазма:
цитоплазма мышечной клетки

саркоплазматический
ретикулум: эндоплазматический ретикулум мышечной клетки

саркосома:
митохондрии мышечной клетки

саркомер:
сократительная или функциональная единица мышцы

Для целей этого класса мы сосредоточимся в основном на
скелетные мышцы.

Мышцы имеют три основных области:

1. живот или гастер

2. происхождение: сухожильное.
соединение мышцы с костью, обычно с стабилизированной костью.

3. Вставка: сухожильная
соединение мышцы с костью, обычно с перемещаемой костью.

Скелетная мышца представляет собой пучок внутри пучка.
расположение. Начнем с целого
мышцы, а затем спускаемся до микроскопического уровня мышцы

.

Вся мышца окружена соединительной тканью.
называется эпимизием.

Мышца состоит из более мелких пучков, известных как пучки.
Фасцикулы на самом деле представляют собой пучки отдельных мышечных клеток (миофибриллы или
миоциты). Эти пучки окружены соединительнотканной оболочкой, называемой
перимизий.

Каждый пучок состоит из нескольких мышечных клеток, известных как
миоциты. Их также можно назвать миофибриллами или мышечными волокнами. Каждая мышечная клетка
окружен соединительнотканной оболочкой, известной как эндомизий.Этот
оболочка очень важна в физиологии сокращения мышц, потому что она
электрически изолирует отдельные мышечные клетки друг от друга.

На концах мышцы вся соединительная ткань
оболочки (эпимизий, перимизий и эндомизий) сходятся, образуя сухожилие, которое
соединит мышцу с местом ее прикрепления.

Каждое мышечное волокно (мышечная клетка) содержит все
органеллы, которые мы находим в других типах клеток.

Хотя эти органеллы такие же, как и в других клетках
им даны особые имена. Обратите внимание, что оба префикса sarco и myo относятся к
к мышцам. Поэтому, если вы видите слово с любым из этих префиксов, вам следует
сразу подумайте МЫШЦЫ.

Ядро содержит генетический материал мышцы
клетка.

Сарколемма — это название плазматической мембраны
мышечная клетка. Существуют специализированные инвагинации сарколеммы, которые проходят
поперек клетки.Эти инвагинации известны как Т-канальцы (короткие
для поперечных канальцев). Трубочки необходимы для переноса
деполяризация, вызванная двигательным нервным импульсом вниз в клетку.
мышечная клетка, где она может влиять на терминальные цистерны. Мы будем
подробнее об этом читайте в разделе «Физиология сокращения мышц».

Цитоплазма — это цитоплазма мышечной клетки.

Саркоплазматический ретикулум — это эндоплазматический ретикулум
мышечная клетка.Известны мешкообразные области саркоплазматического ретикулума.
как терминальные цистерны. Терминальные цистерны действуют как места хранения кальция. В
ионы кальция, хранящиеся в терминальных цистернах, необходимы для мышц
сокращение. Подробнее об этом мы поговорим в разделе физиология
сокращение мышц. ПРИМЕЧАНИЕ: это не хранилище кальция для использования в организме в целом.
физиологии, как мы видим с костной тканью, а скорее является хранилищем кальция для
сокращение мышц.

В скелетных мышцах связаны две терминальные цистерны.
с Т-канальцем, чтобы сформировать структуру, известную как триада.Это отличается от сердечного
мышца, в которой одна терминальная цистерна соединяется с одним Т-канальцем, образуя
диада.

Митохондрии — места производства энергии (синтез АТФ)
в мышечной клетке, как и во всех других клетках тела, за исключением зрелой красной
клетки крови.

Миофибрилла представляет собой цилиндрический пучок сократительных белков.
находится в мышечной клетке. Обратите внимание, что внутри есть несколько миофибрилл.
каждая мышечная клетка.Это расположение сократительных белков внутри
миофибриллы, вызывающие поперечнополосатую окраску скелетных и сердечных мышц.

Миофибриллы состоят из отдельных сократительных белков.
называется миофилламентами. Эти миофиламенты обычно делятся на толстые и
тонкие миофиламенты.

Тонкие миофиламенты состоят в основном из известного белка.
как актин. Нити актина закреплены на z-линии саркомера.

Толстые миофиламенты состоят в основном из белка
миозин.

Это упорядоченное перекрытие актиновых и миозиновых нитей.
которые придают сердечным и скелетным мышцам полосатый вид (светлые и темные
группы).

Полоса A — это темная полоса, соответствующая длине
пучок миозиновых нитей. Поскольку сокращение мышц — это скольжение
миофиламенты проходят мимо друг друга, на самом деле мы не видим ни одной из миофиламентов.
сократить.Однако ширина полосатых полос меняется в зависимости от степени
перекрывают изменения. Поскольку полоса А соответствует длине миозина
нити, и эти нити не укорачиваются, ширина полосы А также
не укорачивает.

Световые полосы известны как I. Группы I
состоит в основном из актиновых филаментов. Каждая полоса I делится пополам белковым диском.
известная как Z-линия. Нити актина закреплены на Z-линии. В течение
сокращение мышц актиновые нити скользят по миозиновым нити, которые
приводит к укорачиванию диапазона I.

В середине полосы А находится несколько более светлая область, известная
как зона H. Эта зона соответствует области, в которой миозин отсутствует.
перекрывается актином (область между тонкими нитями). Во время мышечной
актин, скользящий по миозину, вторгается в эту область, так что
зона H укорачивается. В середине зоны H мы видим темную полосу, известную как
линия М. Линия M состоит из белковых волокон, которые служат якорем
миозиновые нити.

Область между двумя линиями Z известна как саркомер. В
саркомер — это функциональная или сократительная единица мышцы.

Напомним, целая мышца состоит из множества более мелких пучков.
известные как пучки. Каждый пучок состоит из множества мышечных клеток (миофибрилл).
Миофибриллы содержат цилиндрические пучки миофибрилл, которые, в свою очередь, содержат множество
меньшие пучки миофиламентов.

Мышцы сокращаются, когда они получают двигательный импульс от
двигательный нерв.Эти нервные импульсы обслуживают только ограниченное количество мышечных волокон.
Мышечные волокна, обслуживаемые одним двигательным нейроном, составляют структуру, известную как
моторный агрегат. Двигательные единицы позволяют избирательно сокращать мышечные волокна, поэтому
что мы можем контролировать силу и степень сокращения мышц. Без
двигательные единицы: нервный импульс к мышце приведет к образованию всей мышцы
заключать контракты в полном объеме. Это сделало бы каждое наше движение
все или ничего движения.Такое движение сделало бы жизнь почти невозможной.

Обратите внимание, что на этой диаграмме показано нервно-мышечное соединение одного
мотонейрон с одним мышечным волокном. В двигательной единице ветви мотонейрона
образовывать нервно-мышечные соединения с несколькими мышечными волокнами. Повторюсь, мотор
нейрон и все мышечные волокна, которые он снабжает, называется ДВИГАТЕЛЬНЫМ БЛОКОМ.

Ткани животных. Мышцы. Атлас гистологии растений и животных.

Мышечная ткань производит движение тела и органов.Мышечные клетки известны как миоциты или мышечные волокна. У них есть способность уменьшать свою длину, что, в свою очередь, вызывает сокращение мышц. Мышечные клетки организованы в пучки или в листы. Сократительная способность этих клеток зависит от ассоциации актиновых нитей и нитей моторного белка миозина II в цитоплазме.

Мышечные клетки делятся на три типа: скелетные, гладкие и сердечные.Клетки скелетных мышц — это очень длинные клетки с темными полосами, которые перпендикулярны продольной оси клетки при наблюдении под световой микроскопией. Следовательно, их также называют клетками поперечно-полосатых скелетных мышц. Клетки сердечной мышцы или кардиомиоциты короче, разветвлены и также имеют бороздки. Клетки гладкой мускулатуры имеют веретеновидную форму и не имеют бороздок, поэтому название гладкое.

1. Поперечно-полосатая скелетная мышца

Клетки поперечно-полосатых скелетных мышц.

Поперечно-полосатая скелетная мышца также называется произвольной, потому что она отвечает за сознательные или произвольные движения. Его иннервируют нервные волокна, идущие от центральной нервной системы. Поперечно-полосатые скелетные мышцы обычно прикрепляются к костям напрямую или чаще через сухожилия. Однако есть мышцы, не связанные с костями, такие как мышцы глаза, верхнего отдела пищевода и языка.

Скелетные мышцы состоят из поперечно-полосатых клеток скелетных мышц, также известных как мышечные волокна или миоциты, а также соединительной ткани, нервов и кровеносных сосудов.Клетки поперечно-полосатых скелетных мышц соединяются вместе, образуя пучки, а пучки образуют скелетные мышцы (рис. 1 и 2), которые в основном отвечают за движения животных. Мышечные клетки окружены особой внеклеточной матрицей, известной как базальная пластинка, а также ретикулярными и коллагеновыми волокнами, которые вместе образуют эндомизий. Каждый пучок окружен слоем соединительной ткани, называемым перимизием, а вся мышца покрыта эпимизием, который также является соединительной тканью (рис. 1).Кровеносные сосуды и нервные волокна входят в мышцу через эти слои соединительной ткани. Нервные волокна управляют сокращениями мышц.

Рисунок 1. Организация поперечно-полосатой скелетной мышцы.
Рисунок 2. Поперечно-полосатая скелетная мышца после окрашивания трихома Массона.

ИЗОБРАЖЕНИЯ СТРИТИЧЕСКОЙ МЫШЦЫ СКЕЛЕТА, НЕ СВЯЗАННОЙ С СУХИМАМИ

Закрыть X

Как упоминалось выше, мышцы, не связанные с костями, по крайней мере, не связанные посредством сухожилий, демонстрируют иную организацию в области закрепления.Таким образом, они прикрепляются к соединительной ткани структур, которые необходимо переместить, таких как глаза, язык и пищевод.

Клетки поперечно-полосатой скелетной мускулатуры — очень длинные и неразветвленные клетки, расположенные параллельно в виде листов и пучков. Они могут иметь длину от нескольких до 30 см и диаметр от 10 до 100 мкм. У них много ядер (синцитий: цитоплазма, разделяемая двумя или более ядрами), расположенных чуть ниже плазматической мембраны. Полосы являются следствием расположения актиновых и миозиновых нитей в цитоплазме.Обе филаменты образуют пучки, известные как миофибриллы, которые ориентированы параллельно длинной оси клетки. Наложение актиновых и миозиновых филаментов приводит к темным полосам, а чистые полосы соответствуют только актиновым филаментам.

Поперечно-полосатая клетка скелетных мышц.

Хотя поперечно-полосатые клетки скелетных мышц могут увеличиваться и уменьшаться в размерах (гипертрофия), они не могут делиться. В послеродовой период увеличение количества клеток (гиперплазия) является следствием пролиферативной активности сателлитных клеток.Это стволовые клетки скелетных мышц, находящиеся между клеточной мембраной зрелых мышечных клеток и их базальной пластинкой. Клетки-сателлиты содержат одно ядро ​​и могут делиться, давая новые поперечно-полосатые клетки скелетных мышц, обладающие сократительной способностью.

Клетки поперечно-полосатых скелетных мышц находятся под контролем нейронов (мотонейронов) головного и спинного мозга. Эта иннервация производит произвольные движения. Каждый мотонейрон может иннервировать несколько мышечных клеток. Моторная единица — это группа мышечных клеток, иннервируемых аксоном мотонейрона, а также сам аксон.Двигательные единицы могут быть большими, более 100 мышечных клеток, иннервируемых одним и тем же аксоном, или такими маленькими, как несколько десятков иннервируемых мышечных клеток. Количество нейронов двигательной единицы зависит от точности движения, которое требуется каждой части тела. Более точное движение означает меньшие единицы. Кроме того, есть два типа мышечных клеток относительно скорости сокращения. Быстро сокращающиеся мышечные клетки меньше и темнее, с более высокой концентрацией миоглобина и большим количеством митохондрий. Медленно сокращающиеся мышечные клетки крупнее и четче и содержат меньшую плотность митохондрий.Медленно сокращающиеся мышечные клетки активны во время продолжительных движений и для поддержания положения тела, тогда как быстро сокращающиеся мышечные клетки задействуются во время коротких и интенсивных движений. Оба типа мышечных клеток встречаются почти в каждой скелетной мышце тела, хотя и имеют разные пропорции.

2. Сердечная мышца

Клетки сердечной мышцы.

Сердечная мышца, или миокард, является основным компонентом стенок сердца. Он качает кровь по артериям, сокращая стенки желудочков сердца.

Сердечная мышца состоит из кардиомиоцитов. Они показывают только одно ядро, находящееся в центральном положении, они короче (около 80 мкм) и шире (около 15 мкм), чем клетки поперечно-полосатых скелетных мышц, и представляют собой разветвленные клетки. Кардиомиоциты также показывают поперечные полосы с рисунком, аналогичным узору поперечно-полосатых клеток скелетных мышц, с темными полосами, соответствующими перекрытию актиновых и миозиновых нитей, а светлые полосы — только актиновые нити.Клеточная мембрана поперечно-полосатых мышечных клеток, как сердечных, так и скелетных, известна как сарколемма. У млекопитающих сарколемма кардиомиоцитов демонстрирует множество инвагинаций с образованием так называемых поперечных канальцев диаметром от 5 до 20 нм.

Кардиомиоциты прикреплены друг к другу с помощью так называемых вставных дисков, которые после общего гистологического окрашивания можно увидеть в виде темных полос. Интеркалированные диски состоят из многих комплексов клеточной адгезии, в основном десмосом и адгезивных соединений.Роль всех этих комплексов клеточной адгезии состоит в том, чтобы держать кардиомиоциты плотно связанными друг с другом, поскольку они являются местами закрепления цитоскелета. Щелевые соединения также могут быть обнаружены в плазматической мембране соседних кардиомиоцитов, ответственных за синхронизацию сокращения сердечной стенки, обеспечивая прямую связь между цитоплазмами соседних кардиомиоцитов. Сердечная мышца не прикрепляется к сухожилиям.

Ритм сердечных сокращений находится под контролем вегетативной нервной системы, которая регулирует частоту и интенсивность сокращений сердечной мышцы.Однако ритмическая активность генерируется некоторыми специальными кардиомиоцитами, работающими как кардиостимуляторы. Вот почему сердечная мышца рассматривается как мышца с непроизвольным сокращением. Щелевые соединения между соседними мышечными клетками помогают синхронизировать сокращения, напрямую соединяя их цитоплазмы. Благодаря этому нет необходимости в нервной иннервации каждого кардиомиоцита, а требуется только кардиомиоциты, которые задают ритм. На частоту сердечных сокращений также влияют гормоны.

Кардиомиоциты содержат очень мало гликогена, поэтому они не могут получить много энергии от гликолиза.Таким образом, большая часть энергии поступает за счет окислительного фосфорилирования в митохондриях, что означает очень высокую потребность в кислороде. Таким образом, когда происходит прекращение подачи кислорода из-за обструкции кровеносных сосудов, кардиомиоциты быстро повреждаются.

3. Гладкая мышца

Гладкомышечные клетки.

Гладкая мышца также известна как непроизвольная мышца. Он обнаруживается в тех органах, которые не нуждаются в произвольных движениях, таких как пищеварительный тракт, дыхательная система, некоторые железы, желчный пузырь, мочевой пузырь, кровеносные и лимфатические сосуды, матка и т. Д.

Гладкомышечные клетки имеют длину от 20 до 500 мкм и диаметр от 8 до 10 мкм. В миометрии матки они могут достигать 800 мкм в длину. Это веретеновидные клетки, иногда с разветвленными концами и содержащие одно удлиненное ядро ​​в центре клетки. На обоих полюсах ядра находятся участки цитоплазмы, содержащие большую часть клеточных органелл и некоторые филаменты цитоскелета. Остальная цитоплазма выглядит однородной и содержит сократительную систему.В отличие от сердечных и скелетных мышц, гладкомышечные клетки не организуют актиновые и миозиновые филаменты должным образом, поэтому при наблюдении под световой микроскопией нет полос. Гладкая мышца получила название из-за отсутствия штрихов. Гладкомышечные клетки окружены слоем внеклеточного матрикса, известным как базальная пластинка. Есть некоторые части гладкомышечной клетки без базальной пластинки, которые обеспечивают прямой контакт между соседними клетками, где устанавливаются щелевые соединения.

В цитоплазме гладкомышечных клеток есть большие плотные агрегаты белков, называемые плотными тельцами (рис. 3), которые содержат большое количество альфа-актина и являются точками прикрепления актиновых филаментов.Функция плотных тел аналогична Z-дискам поперечно-полосатых клеток скелетных мышц. В клеточной мембране также есть плотные структуры, к которым прикрепляются филаменты цитоскелета. Более мелкие темные точки в цитоплазме соответствуют миозиновым нитям в поперечном направлении. В цитоплазме можно наблюдать разбросанные актиновые филаменты, которые вместе с миозиновыми филаментами вызывают сокращение клеток. На миозиновую нить приходится около 15 актиновых нитей (соотношение в поперечно-полосатых скелетных мышцах составляет 6: 1).Промежуточные волокна, такие как десмин и виментин, также присутствуют в клетках гладких мышц. В целом содержание белка в гладкомышечных клетках на 50% ниже, чем в поперечно-полосатых скелетных мышцах. Концентрация миозина особенно ниже. Однако концентрация актина и тропомиозина одинакова в обоих типах мышечных клеток. В гладкомышечных клетках миозин должен фосфорилироваться, чтобы активировать актиновые филаменты, так что скорость сокращения снижается. Клетки гладкой мускулатуры не содержат тропонин.

Рисунок 3. Изображение, полученное с помощью трансмиссионной электронной микроскопии, гладкомышечных клеток кишечника в поперечном сечении.

Гладкая мускулатура находится во многих частях тела, где клетки гладкой мускулатуры организованы по-разному в соответствии со своими функциями. Таким образом, их можно найти разбросанными в некоторых соединительных тканях, как тонкие пучки в дерме, прикрепленные к волосяным фолликулам и организованные слоями в пищеварительном канале. Роль гладкой мускулатуры в полых органах двойная: тоническое сокращение, чтобы сохранить размеры органа против потенциально опасных растяжений и способствовать определенной функции этого органа, такой как обеспечение перистальтических движений в кишечнике и регулирование кровяного давления в сердечно-сосудистая система.

Сокращение гладкомышечных клеток запускается аксонами вегетативной нервной системы. Функционально гладкомышечные клетки организованы двумя способами: единичные и множественные (рис. 4). В единичных единицах гладкомышечные клетки расположены слоями, так что концы клеток расположены между средними частями окружающих клеток. Таким образом, клеточные мембраны соседних клеток расположены очень близко и могут образовывать щелевые соединения. Нервные волокна контактируют только с несколькими клетками, а прямая связь цитоплазма-цитоплазма синхронизирует сокращение всей группы связанных клеток, образующих единое целое.В многоэлементной организации каждая клетка иннервируется независимо и изолирована от других соединительной тканью.

Рисунок 4. Организация гладкомышечных клеток в отдельных единицах и в нескольких единицах. Коричневые линии между ячейками изображают щелевые соединения.

В некоторых органах, таких как мышцы пищеварительного тракта и трахеи, есть внутренние нейрональные сплетения, которые могут независимо активировать гладкомышечные клетки. Бывает даже при тяжелых повреждениях спинного мозга.Эта нейронная иннервация называется внутренней иннервацией. Однако большинство гладких мышц также получают входные данные от внешних источников автономной нервной системы, как симпатической, так и парасимпатической. Примечательно, что, независимо от источника иннервации, нет никаких специализированных структур на контактах нервного волокна с мембраной гладкой мускулатуры (в отличие от поперечно-полосатых клеток скелетных мышц, где моторные пластинки представляют собой отдельные и большие структуры, образованные входящими окончаниями аксонов и мембраной сотовый).

Помимо иннервации нервными окончаниями, клетки гладких мышц могут сокращаться аутокринными и паракринными химическими сигналами. Есть рецепторы, связанные с ионными каналами в плазматической мембране, для обнаружения этих типов молекул. Кроме того, есть рецепторы, которые ощущают растяжение клетки. Хотя гладкая мышца может развивать механическую силу, аналогичную поперечно-полосатым клеткам скелетных мышц, скорость сокращения намного ниже.

Миоэпителиальные клетки находятся между базальной пластинкой и эпителием.Они проявляют сократительную способность и помогают во время высвобождения продуктов, синтезируемых такими железами, как слюнные, молочные, слезные и сладкие железы. Миоэпителиальные клетки похожи на клетки гладких мышц. Вот почему они здесь упоминаются. Однако миоэпителиальные клетки происходят из эктодермы, а мышечные клетки развиваются из мезодермы.

Мышца: Руководство по гистологии

Мышца:

Три типа мышц

Сократимость — фундаментальное свойство клеток, и большинство
они содержат, по сути, тот же сократительный механизм, что и обнаруженный
в мышечных клетках.Однако в мышечных клетках большая часть
ресурсы ячеек передаются этой функции, чем в других типах ячеек.

Это три типа мышц :

Скелетные мышцы

Сокращения перемещают часть скелета. Также называется «добровольный»
потому что обычно его сокращения находятся под вашим контролем.

Имеет полосатый вид из-за повторяющейся структуры.
мышцы: имеется множество миофибрилл (волокон), каждая из которых
состоит из повторяющихся единиц, называемых мышечными саркомерами.Каждый саркомер имеет длину 2,5 мм. Ты можешь
выяснить, сколько саркомеров (размещенных встык) в вашем
двуглавая мышца длиной примерно 25 см?

(нажмите здесь, чтобы узнать больше)

Сердечная мышца

Сердечная мышца составляет мышечные стенки сердца (миокарда).
Это «непроизвольное», потому что его сокращения не находятся под вашим контролем.
контроль. Однако он имеет аналогичную ультраструктурную организацию.
к скелетной мышце.Так что он тоже имеет полосатый вид из-за
повторяющиеся единицы, называемые мышечными саркомерами.

(нажмите здесь, чтобы узнать больше)

Гладкие мышцы

Обнаружен в стенках большинства кровеносных сосудов и трубчатых органов, таких как
как кишечник. Это также «непроизвольно». Однако это НЕ
имеют полосатый вид, потому что не имеют повторяющихся саркомеров.
Сократительные белки, миозин и актин гораздо более случайны.
расположены чем в скелетной или сердечной мышце

(нажмите здесь, чтобы узнать больше)

Скелетные мышцы и сердечные мышцы также называются «поперечно-полосатыми мышцами»,
потому что у них есть темные и светлые полосы, проходящие по ширине мышц
когда их рассматривают под микроскопом.

Смутно префиксы myo — и sarco — (соответственно
от латинского и греческого, оба означают мышцу) часто используются при именовании
структуры и органеллы, связанные с мышцами.

Таким образом, плазматическую мембрану мышечных клеток иногда называют леммой sarco .
и их цитоплазма плазма sarco .

Их эндоплазматический ретикулум называется sarco плазматический ретикулум и
их митохондрии иногда называют sarco somes.

Сократительные волокна, лежащие в саркоплазме, известны как фибриллы myo .
а эмбриональные предшественники клеток скелетных мышц называются бластами myo .

.