Мышечная система

Раздел 3. Мышечная система

3.1. Учение о мышцах. Работа мышц

Скелетная мышца — это активный орган движения, построенный из многих тканей, главной из которых является
поперечно-полосатая мышечная ткань. Основное свойство мышцы как органа состоит
в том, что она способна сокращаться и изменять при этом свои размеры. Это
свойство мышцы обусловлено особенностями поперечно- полосатой мышечной ткани.

Кроме
поперечно-полосатой мышечной ткани в организме человека имеется гладкая
(неисчерченная) мышечная ткань, структурной единицей которой является
одноядерный миоцит размером 15-500 мкм на 10-20 мкм, имеющий сократимые
структуры — миофиламенты. Данная мышечная ткань находится в стенках
внутренних органов (кишечник, сосуды, железы и др.) и сокращение её происходят
медленно, ритмично и непроизвольно.

Поперечнополосатая мышечная ткань

Мышца
состоит из пучков поперечно-полосатой мышечной ткани. Эти рыхлые мышечные
волокна, идущие параллельно друг другу, связываются рыхлой соединительной
тканью в пучки 1-го порядка. Несколько таких первичных пучков соединяются,
образуя пучки 2-го порядка и т.д. В целом мышечные пучки всех порядков
объединяются соединительнотканной оболочкой, составляя мышечное брюшко.
Соединительнотканные прослойки, имеющиеся между мышечными пучками, по концам
мышечного брюшка переходят в сухожильную часть мышцы.

Сокращение
мышц вызывается импульсом, идущим от центральной нервной системы (ЦНС). Каждая
мышца связана с ЦНС нервами:

—
афферентными, являются проводником «мышечного чувства»,

—
эфферентными, проводящими к мышце нервное возбуждение.

К
мышце подходят симпатические нервы, благодаря которым мышца в живом организме
всегда находится в состоянии некоторого сокращения (тонусе).

Структурной
и функциональной единицей скелетной мышечной ткани является поперечнополосатое
мышечное волокно. Гистологически оно представляет собой многоядерное
образование, называемое симпластом. Длина поперечнополосатых мышечных
волокон колеблется от нескольких миллиметров до 10 — 12 см, а диаметр от 12 до
100 мкм. Мышечное волокно, как и другие клетки, имеет цитоплазму, именуемую саркоплазмой,окруженную тонкой цитоплазматической мембраной, называемой сарколеммой. Большое
число ядер, содержащихся в саркоплазме, обычно располагается сразу же
под сарколеммой. Поперечно-полосатое мышечное волокно содержит полный набор
органелл общего значения, обеспечивающих естественные процессы питания и
синтеза белков, а также специальные органеллы — миофибриллы, составляющие
сократительный аппарат волокон. Миофибриллы имеют форму круга, овала или многоугольника
толщиной от 0,5 до 2 мкм. Собираясь в пучки, они тянутся от одного конца
мышечного волокна к другому. Границы пучков миофибрилл обусловливают продольную
исчерченность мышечных волокон.

Поперечнаяисчерченность
мышечного волокна определяется особым строением миофибрилл, в которых
чередуются участки (светлые и темные) с различными физико-химическими и
оптическими свойствами. Поскольку участки с одинаковыми свойствами в волокне
располагаются на одном уровне, это обусловливает поперечнуюисчерченность всего
волокна. Посредством электронного микроскопа удалось установить, что изотропный
(темный) и анизотропный (светлый) участки (диски) построены из тончайших нитей
— миофиламент.Среди них различают толстые миофиламенты, построенные
из белка, миозина и тонкие — из актина. Каждая толстая
нить соприкасается с шестью тонкими нитями, а каждая тонкая нить лишь с тремя
толстыми.

Механизм сокращения мышечного волокна

Мышечное
волокно сокращается в результате взаимодействия белковых молекул актина и
миозина, что морфологически выражается в скольжении толстых и тонких
миофиламент друг относительно друга. Расслабление мышечного волокна
сопровождается расширением изотропных дисков в результате того, что нити актина
выдвигаются из промежутков между нитями миозина. В растянутой мышце плотность
расположения нитей актина и миозина в миофибриллах самая небольшая.

Внедрение
нитей актина между нитями миозина происходит в результате освобождения энергии
при распаде несущего энергию вещества – аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) в
присутствии ионов Са. Активизация взаимодействия между актином и миозином
происходит под воздействием нервного импульса, передаваемого с нервного волокна
на мышечное. Вначале активизируются АТФ-азные центры миозина, выделяя
аденозинтрифосфатазу. Она расщепляет АТФ до аденозиндифосфорной кислоты.
Освобождающаяся при этом энергия идет либо на развитие напряжения мышцы, либо
на ее укорочение.

При
расслаблении мышцы восстанавливается исходное состояние, благодаря эластическим
свойствам сарколеммы и внутримышечной соединительной ткани. Таким образом, в
сократительном акте мышечного волокна есть две фазы:

—
первая — собственно сократительный акт, который представляет собой процесс
структурного взаимодействия между актином и миозином,

—
вторая — состояние сокращения, которое заключается в превращении всего
саркомера в актомиозиновую систему (после кратковременного существования она
распадается на актин и миозин, и мышечное волокно возвращается к исходному
состоянию).

В
мышцах энергично совершается обмен веществ, поэтому они богато снабжены
сосудами. Сосуды проникают в мышцу с ее внутренней стороны в местах, называемыхворотами мышц. Вместе с сосудами в мышечные ворота входят и нервы,
разветвляясь в толще мышцы. В мышце различают:

1. Брюшко — активно сокращающаяся часть.

2. Сухожилие — пассивную часть, при помощи которой она прикрепляется к
костям.

Сухожилие
состоит из плотной соединительной ткани и имеет блестящие светло- золотистый
цвет и отличающийся от красно-бурого цвета брюшка мышцы. Сухожилие находится по
обоим концам мышцы, в них меньше кровеносных сосудов и слабый обмен веществ.

Таким
образом, скелетная мышца состоит не только из поперечнополосатой мышечной
ткани, но и из плотной и рыхлой соединительной ткани, сосудов и нервов.

 

 

Работа мышц (элементы биомеханики)

Основным,
свойством мышечной ткани, на котором основана работа, является сократимость.
При сокращении происходит ее укорочение и сближение двух точек, к которым она
прикреплена. В результате подвижный пункт прикрепления притягивается к
неподвижному, и происходит движение данной части тела.

Действуя
таким образом, мышца совершает определенную механическую работу. Сила мышц
зависит от количества входящих в ее состав мышечных волокон и определяется
площадью разреза в том месте, через которое проходят все волокна мышцы.

Чем
дальше от места опоры будут прикрепляться мышцы, тем больше плечо рычага и
лучше используется сила мышц. С этой точки зрения Лесгафт различал мышцы:

1. Сильные — прикрепляющиеся вдали от точки опоры.

2. Ловкие — прикрепляющиеся вблизи нее.

Сильные мышцы легче производят работу статического характера, они
богаче кровеносными сосудами и мышечным пигментом (миоглобином), их цвет
темнее, благодаря чему их называют красными мышцами. Во время работы они
проявляют большую силу при незначительном напряжении, долго не утомляются.
Работой этих мышц сохраняется вертикальной положение тела, осуществляется
стояние на ногах, сохраняется определенная поза.

Ловкие —
легче совершают динамическую работу. Они содержат меньшее количество
кровеносных сосудов, поэтому их называют белыми мышцами. Они отличаются
быстротой сокращения, работают с большим напряжением и быстро утомляются.
Уступая в силе, ловкие мышцы способны производить мелкие разнообразные
движения.

Различают
мышцы: антагонисты — действующие во взаимно противоположных
направлениях, агонисты (синергисты) — мышцы, действующие в одном
направлении. Так, при сгибании туловища принимает участие несколько мышц,
которые являются синергистами. Мышцы, разгибающие туловище, являются
антагонистами сгибателей. Работа различных групп мышц происходит согласованно,
благодаря этому движения человека совершаются плавно.

При
ходьбе, беге и других движениях участвует множество мышц, причем расслабление и
сокращение происходит в строгом порядке и с определенном силой. Такая
согласованность движений называется координацией движений. Она осуществляется
нервной системой.

 

 

Виды и режимы работы мышц

В
основе работы мышц лежит способность их к сокращению. При сокращении мышца
укорачивается, в результате чего две точки, к которым она прикрепляется,
сближаются. Действуя так, мышца производит тягу с определенной силой и
совершает определенную механическую работу.

Сила мышцы характеризуется
величиной максимального напряжения, которое она способна развить при
возбуждении и зависит от: 1) сократительной силы входящих в ее состав одиночных
мышечных волокон, 2) ее исходной длины, 3) характера иннервационных приборов,
4) механических условий ее действия на кости скелета. Кроме того, на силу мышцы
влияет степень тренированности, утомления и состояния нервной системы человека.

Сила
мышц зависит от площади их поперечного сечения. У веретенообразных мышц
направление волокон параллельно длине мышцы. Площадь поперечного сечения всех
волокон проходит перпендикулярно к длине мышцы. У перистой мышцы площадь
поперечного сечения каждого волокна проходит наискось по отношению к длине
мышцы, однако, суммарная площадь её поперечного сечения значительно превышает
площадь веретенообразной мышцы, имеющей одинаковый с перистой мышцей объем.
Таким образом, перистые мышцы по сравнению с веретенообразными при одинаковой
окружности их брюшка обладают значительно большей силой. С другой стороны, у
перистых мышц сравнительно меньше величина укорочения.

Таким
образом, у веретенообразной мышцы анатомический поперечник, соответствующий
разрезу перпендикулярному к длине мышцы, совпадает с ее физиологическим
поперечником, в то время как у перистых мышц физиологический поперечник
больше анатомического. Перистые мышцы имеют значительные прослойки плотной
соединительной ткани. Они трудно растяжимы и могут производить большую работу
статического характера, чем веретенообразные мышцы. Сила мышцы, имеющей площадь
поперечного сечения 1 см приблизительно равна 10 кг.

Синергизм и антагонизм мышц. Выполнение любого двигательного
акта представляет собой результат содружественного действия ряда отдельных мышц
на сустав. В функциональном отношении в зависимости от направления усилий,
развиваемых теми или иными мышцами, их принято делить на синергисты и антагонисты.Синергистами являются мышцы, которые образуют содружественно работающие
комплексы, обусловливающие возможность выполнения определенного движения в
определенном направлении. Среди них всегда можно выделить мышцы, которые
производят данное движение непосредственно, и мышцы, способствующие этому движению.
Отдельные мышцы или группы мышц, участвующие в различных противоположно
направленных движениях, принято называть антагонистами.

Односуставные
мышцы одноосных суставов выполняют в отношении этих суставов всегда одну только
функцию. Например, плечевая мышца является постоянным сгибателем предплечья в
локтевом суставе и постоянным антагонистом для трехглавой мышцы плеча. В
отношении многоосных суставов, в особенности шаровидных, функция одних и тех же
мышц, как много-, так и одно-суставных, может быть прямо противоположной в
зависимости от исходного положения сочленяющихся костей. Так, мышцы, приводящие
бедро, оказываются его сгибателями, если бедро разогнуто. Они же могут работать
как пронаторы бедра, если оно было чрезмерно повернуто кнаружи, и, наоборот,
могут способствовать супинации, если бедро было сильно повернуто внутрь.

Комбинации
содружественной и противоположной работы могут быть чрезвычайно разнообразны. Мышцы,
являющиеся для данного движения синергистами, для другого движения могут быть антагонистами.
Например, при сгибании кисти ее локтевой и лучевой сгибатели работают как синергисты.
При движениях же кисти вокруг сагиттальной оси этого сустава локтевой и лучевой
сгибатели запястья работают уже как антагонисты (локтевой сгибатель — приведение
кисти, лучевой сгибатель — отведение). Согласование работы антагонистических и синергических
групп мышц достигается за счет координации их сокращений, которая обусловлена направленными
воздействиями со стороны нервной системы.

Преодолевающая, уступающая и удерживающая работа мышц

При
выполнении преодолевающей работы мышца преодолевает тяжесть определенного
звена тела либо какое-то сопротивление. При уступающей работе напряженная
мышца постепенно расслабляется, уступая действию силы тяжести либо какому-либо сопротивлению.
Работа мышц-антагонистов представляет собой один из случаев уступающей работы. Если
происходит сгибание предплечья в результате преодолевающей работы мышц, расположенных
на передней поверхности плеча и отчасти предплечья, то разгибатели предплечья одновременно
растягиваются, выполняя уступающую работу, что обусловливает плавность движения
и регулирует работу мышц-синергистов. В результате удерживающей работы мышц
движение отсутствует, так как происходит уравновешивание действия сопротивления.

Для
определения характера работы мышцы необходимо найти направление вертикали, опущенной
из центра тяжести данного звена, по отношению к оси вращения в суставе, вокруг которого
происходит движение. Так, если из положения лежа на спине переходить в положение
сидя путем сгибания в тазобедренных суставах, то вертикаль центра тяжести верхней
половины тела будет проходить сзади от поперечных осей, идущих через тазобедренные
суставы и через центры поясничных межпозвонковых дисков. Мышцы переднебоковой стенки
живота при этом движении производят преодолевающую работу. При переходе из положения
сидя в положение лежа они будут производить уступающую работу.

При баллистической работе происходит быстрое преодолевающее сокращение мышц после
предварительного их растягивания (метание снаряда), а затем движение части тела
продолжается по инерции, тогда как мышцы, вызвавшие движение, перешли в состояние
расслабления.

 

Классификация мышц

В
человеческом организме более 400 скелетных мышц, общий вес их у взрослого человека
составляет около 2/5 веса тела. Они имеют различную форму, строение, функции развитие

По форме различают
мышцы:

1. Длинные — соответствуют длинным рычагам движения и встречаются в большинстве
случаев на конечностях. Они имеют веретенообразную форму и в них различают головку
(начало мышцы), брюшко (средняя часть) и хвост. Сухожилия длинных мышц имеют вид
длинных узких лент. Некоторые длинные мышцы начинаются несколькими головками на
различных костях, что усиливает их опору. Встречаются мышцы: двуглавые, трехглавые
и четырехглавые.

2. Короткие.

3. Широкие — располагаются на туловище и имеют расширенное сухожилие.

Встречаются
и другие формы мышц: квадратная, треугольная, пирамидальные, круглая, дельтовидная,
зубчатая, камбаловидная и др.

По направлению волокон различаются мышцы:

1.
С прямыми параллельными волокнами,

2.
С косыми волокнами,

3.
С поперечными,

4.
С круговыми.

По функции мышцы
делятся на:

1.
Сгибатели,

2.
Разгибатели,

3.
Приводящие,

4.
Отводящие,

5.
Вращателикнутри (пронаторы),

6.
Вращатели кнаружи (супинаторы).

По отношению к суставам, через которые перекидываются мышцы:

1.
Односуставные,

2.
Двусуставные,

3.
Многосуставные.

Многосуставные
мышцы более длинные и располагаются поверхностнее-односуставных.

По положению различают мышцы:

1.
Поверхностные и глубокие.

2.
Наружные и внутренние.

 

Вспомогательный аппарат мыши

К
вспомогательным аппаратам мышц относятся фасции, синовиальные сумки, синовиальные
влагалища, костно-фиброзные каналы, сесамовидные кости. Они развиваются под влиянием
работы мышц из окружающей их соединительной ткани.

Фасции представляют
собой плотную соединительнотканную пластинку, которая покрывает группу мышц или
отдельную мышцу. В различных областях тела фасции имеют различную толщину и крепость.
По структурным и функциональным особенностям различают:

1. Поверхностные фасции, лежащие под кожей и представляющие уплотнение подкожной
клетчатки. Они окружают мускулатуру, связаны морфологически и функционально с подкожной
клетчаткой и кожей, и вместе с ними обеспечивает эластичную опору тела.

2. Глубокие фасции — покрывают группу мышц-синергистов или каждую отдельную
мышцу (собственная фасция). При повреждении последней мышца выпячивается, образуя
мышечную грыжу.

3. Фасции органов отделяют одну группу мышц от другой, образуя межмышечные перегородки,
которые проникают между мышечными группами и прикрепляются к костям.

Синовиальные сумки — тонкостенные соединительнотканные
мешки, наполненные жидкостью — синовием. Они образуются на местах сильного
трения мышцы окости или в местах соприкосновения сухожилий. Благодаря синовиальной
сумке, трение между поверхностями уменьшается.

Синовиальные влагалища развиваются внутри фиброзных или костно-фиброзных
каналов, которые окружают сухожилия мышц в местах их скольжения по кости (запястный
канал между костями запястья и удерживателем сухожилий сгибателей).

Оно
состоит из 2-х листков: внутреннего — покрывающего со всех сторон сухожилие
и наружного — выстилающего стенку фиброзного канала, листки переходят друг
в друга на всем протяжении сухожилия, образуя удвоение — брыжейку. По ней
к сухожилию подходят кровеносные сосуды.

Сесамовидные кости находятся в толще сухожилий некоторых
мышц (четырехглавая мышца бедра — надколенник) в области прохождения их около сустава,
несколько проксимальнее его щели, увеличивая плечо (рычаг) силы тяги мышцы.