Строение и механизм сокращения скелетной мышцы
Мышечная ткань состоит из клеток, называемых мышечными волокнами. Снаружи волокно окружено оболочкой — сарколеммой. Внутри сарколеммы содержится цитоплазма (саркоплазма), содержащая ядра и митохондрии. В ней содержится огромное количество сократительных элементов, называемых миофибриллами. Миофибриллы проходят от одного конца мышечного волокна до другого. Они существуют сравнительно короткий срок — около 30 суток, после чего и происходит их полная смена. В мышцах идет интенсивный синтез белка, необходимый для образования новых миофибрилл.
Мышечное волокно содержит большое количество ядер, которые располагаются непосредственно иод сарколеммой, поскольку основная часть мышечного волокна занята миофибриллами. Именно наличие большого числа ядер обеспечивает синтез новых миофибрилл. Такая быстрая смена миофибрилл обеспечивает высокую надежность физиологических функций мышечной ткани.
Каждая миофибрилла состоит из правильно чередующихся светлых и темных участков. Эти участки, обладая разными оптическими свойствами, создают поперечную исчсрченность мышечной ткани.
В скелетной мышце сокращение вызывается поступлением к ней импульса по нерву. Передача нервного импульса с нерва на мышцу осуществляется через нервно-мышечный синапс (контакт).
Одиночный нервный импульс, или однократное раздражение, приводит к элементарному сократительному акту — одиночному сокращению. Начало сокращения не совпадаете моментом нанесения раздражения, поскольку существует скрытый, или латентный, период (интервал между нанесением раздражения и началом сокращения мышцы). В этот период происходит развитие потенциала действия, активация ферментных процессов и распад АТФ. После этого начинается сокращение. Распад АТФ в мышце приводит к превращению химической энергии в механическую. Энергетические процессы всегда сопровождаются выделением тепла и тепловая энергия обычно является промежуточной между химической и механическими энергиями. В мышце же химическая энергия превращается непосредственно в механическую. Но тепло в мышце образуется и за счет укорочения мышцы, и во время ее расслабления. Тепло, образующееся в мышцах, играет большую роль в поддержании температуры тела.
В отличие от сердечной мышцы, которая обладает свойством автоматики, т.е. она способна сокращаться под влиянием импульсов, возникающих в ней самой, и в отличие от гладкой мускулатуры, также способной к сокращению без поступления сигналов извне, скелетная мышца сокращается только при поступлении к ней сигналов из ЦНС. Непосредственно сигналы к мышечным волокнам поступают по аксонам двигательных клеток, расположенным в передних рогах серого вещества спинного мозга (мотонейронам).
Мышечная ткань в ответ на раздражение, приходящее из спинного мозга по мотонейронам, возбуждается, т.е. мышечная ткань обладает свойством возбудимости. Порог раздражения является величиной, которая характеризует возбудимость живой ткани. Максимальная сила раздражения мышцы — это та сила раздражающего стимула, на которое отвечает все мышечное волокно одной мышцы, и ответ на максимальную силу раздражения является максимальным. Если сила раздражения достигла максимальной величины, то как бы мы после этого не увеличивали раздражающий стимул, большего ответа мы не получим. Когда наступает потенциал действия и мышца начинает сокращаться, она становится невозбудимой, как бы велико оно не было. Такое состояние мышцы называется абсолютной рефрактерностью. Постепенно возбудимость восстанавливается, и еще в период сокращения можно получить ответ мышцы на дополнительное раздражение, но сила его должна быть больше, чем та, которая вызвала первоначальный ответ. Если вслед за одним раздражение приходит другое, причем через интервал меньший, чем весь период сокращения мышцы, то происходит суммация отдельных сокращений и наступает длительное и сильное сокращение мышцы — тетанус. После прекращения раздражения мышца расслабляется, но не сразу, а постепенно, и время расслабления значительно больше времени сокращения.
Нервный импульс, приходящий по аксону к месту контакта нервного волокна с мышечным, вызывает накопление и высвобождение специфического вещества — медиатора. В нервно-мышечном синапсе это ацетилхолин. В окончаниях аксона он находится в пузырьках — везикулах. В состоянии покоя медиатор выделяется в незначительных количествах в синаптическую щель. При возбуждении пузырьки в большом количестве подходят к синаптичес- кой мембране (со стороны аксона) и медиатор изливается в щель. Подходя к мембране мышечного волокна, он взаимодействует с белком-рецепиентом (холипорецептором), что приводит к изменению свойств мембраны, открываются каналы для ионов натрия. Движение ионов внутрь волокна создает местную деполяризацию мембраны только в участках контакта, что и является источником возникновения потенциала действия мышечного волокна. Возникнув в участке синапса, потенциал действия распространяется вдоль волокна, вызывая распространение волны возбуждения и инициацию сокращения.
