Budowa makro
i
mikroskopowa
oraz
funkcje tkanki
mięśniowej
Budowa Tkanki Mięśniowej
Mięśnie to narządy posiadające zdolność kurczenia się, czyli zmiany swej długości.
Nazwa ich wywodzi się od myszy (musculi, mus - mysz)
Skurcz ten odbywa się pod wpływem bodźców mechanicznych, elektrycznych czy też chemicznych.
W ustroju człowieka bodźcami wywołującymi skurcz są impulsy nerwowe.
Odróżniamy trzy rodzaje mięśni :
gładkie
∗sterowane przez układ autonomiczny
∗ kurczą się powoli
mięsień serca
∗ włókna mięśniowe poprzecznie prążkowane
∗ działa niezależnie od naszej woli
mięśnie poprzecznie prążkowane
∗ działają szybko
∗ zależne od naszej woli
Mięsień poprzecznie prążkowany szkieletowy - elementami strukturalnymi, z których zbudowany jest ten typ tkanki, są komórki wielojądrzaste, nazwane włóknami mięśniowymi. Włókno mięśniowe ma więc charakter syncytium, które powstało w wyniku zespolenia wielu komórek. Dlatego też w każdym włóknie występuje od kilkudziesięciu do kilkuset jąder, które są położone na obwodzie komórki, pod błoną sarkoplazmatyczną. Włókna mięśniowe mają kształt walcowaty, długość ich sięga od 1 do 5 cm, niekiedy zaś nawet do kilkunastu centymetrów.
Mięsień gładki - działa niezależnie od woli i świadomości człowieka. Jest zdolny do ciągłego lecz bardzo powolnego kurczenia się. Jest elementem budowy naczyń, ścian przewodu pokarmowego, ścian moczowodów, pęcherza moczowego, cewki moczowej.
Mięsień sercowy - występuje tylko w mięśniu sercowym i choć przypomina budową mięśnia szkieletowego to wykorzystuje przede wszystkim procesy tlenowe i dzięki dobremu ukrwieniu jest zdolny do ciągłego wysiłku (okres odpoczynku tej tkanki to okres rozkurczu serca).
Myologia zajmuje się jedynie ostatnia grupą mięśni, które powodują ruchy kośćca lub ustalają wzajemne położenie kości stanowiąc układ narządów ruchu czynny.
Pozostałymi rodzajami mięśni zajmuje się splanchnologia.
Ze względu na położenie rozróżniamy mięśnie :
skórne, czyli powierzchowne (musculi cutanei seu superficiales)
∗ przyczepiają się jednym lub obydwoma końcami do skóry
∗ u człowieka : twarz, głowa, szyja i dłonie
szkieletowe, czyli głębokie (musculi sceleti vel profundum)
∗ położone pod powięzią powierzchowną
∗ swymi końcami przyczepiają się do szkieletu
∗ niektóre mięśnie głębokie łączą się z narządami zmysłów (oko,ucho) lub jest związana z
trzewami (językiem, gardłem, krtanią ,odbytnicą)
Liczba mięśni nie jest precyzyjnie określona ,co wiąże się z zakwalifikowaniem niektórych części mięśni do określonych jednostek.
Przyjmuje się, że jest ich ok. 300-500, przy czym ok. 50 mięśni trzew i zmysłów
Waga mięśniówki szkieletowej u dorosłego człowieka to ok. 25-35 kg, czyli ok. 38% w. ciała.
Barwa mięśni zależy od zawartości hemoglobiny mięśniowej i przepływu krwi przez naczynia włosowate ; w związku z tym rozróżniamy :
mięśnie jasne o niskiej zawartości hemoglobiny i przepływu krwi
∗ działają szybko, lecz szybko się również męczą.
mięśnie ciemne o wysokiej zawartości hemoglobiny i wysokim przepływie krwi
działają wolniej, lecz są bardziej wytrzymałe
U człowieka najciemniejsze mięśnie : serce, przepona, mięśnie gałki ocznej są również najbardziej wytrzymałe.
W ustroju człowieka mięśnie jasne i ciemne są różnorodnie powiązane ze sobą.
Budowa makroskopowa mięśni
Ze względu na kształt rozróżniamy :
mięśnie długie (głównie kończyn)
mięśnie szerokie
∗ długość i szerokość jest znaczni większa niż grubość
∗ wytwarzają ściany wielkich jam ciała : brzucha, klp i miednicy
mięśnie krótkie
∗ występują tam ,gdzie ruchy są nieznaczne, lecz o dużej sile
∗ w okolicy stawów, kręgosłupa
mięśnie mieszane
∗ np. mięsień prosty brzucha (jest mięśniem długim i zarazem szerokim)
∗ zwieracze (np.m.okrężny oka, m.zwieracz odbytu)
Przyczepy mięśni :
początek, lub przyczep początkowy mięśnia (origio)
koniec, lub przyczep końcowy mięśnia (insertio) ;
inaczej też początek można nazwać punktem przyczepu bardziej stałym (punctum fixum), końcem zaś punkt przyczepu bardziej ruchomy (punctum mobile).
Za początek uważa się na tułowiu koniec mięśnia bliższy głowy lub bliższy płaszczyzny pośrodkowej ciała, zaś na kończynach koniec bliższy tułowia.
Ścięgno (tendo,tendon)
mięsień, przytwierdzony jest do miejsca przyczepu bezpośrednio, lub częściej za pomocą ścięgna.
ścięgno stanowi istotną część mięśnia przenosząc jego pracę na kościec
ścięgna zbudowane są z tkanki łącznej włóknistej zbitej
są w niewielkim stopniu sprężyste, wydłużając się jedynie o ok.4% swej długości
długość ścięgna jest zależna od długości części kurczliwej mięśnia i rozległości ruchu.
grubość ścięgna jest zmienna
kształt ścięgien jest rożny :
∗ walcowate
∗ spłaszczone
∗ rozcięgno (aponeurosis) - płaska błona
Skład mięśnia
brzusiec (venter) - część początkowa tzw. głowa (caput)
ścięgno (tendo) - część końcowa tzw. ogon (cauda)
Stosunek brzuśca do ścięgna
mięśnie płaskie (mm.plani)
∗ kierunek włókien ścięgna stanowi przedłużenie kierunku włókien mięśniowych
∗ włókna mięśniowe ułożone szeregowo
mięśnie wrzecionowate (mm.fusiformes)
∗ kierunek włókien ścięgna stanowi przedłużenie kierunku włókien mięśniowych
∗ włókna mięśniowe ułożone równolegle
* możliwy do wykonania ruch rozległy lecz niezbyt silny
mięśnie półpierzaste (mm.unipennatus)
* krótkie włókna mięśniowe dochodzące pod kątem z jednej strony, skośnie do ścięgna
mięśnie pierzaste (mm.bipennatus)
* krótkie włókna dochodzą do ścięgna obustronnie pod kątem
* ruchy niezbyt rozległe lecz silne.
mięśnie dwubrzuścowe (mm.digastricae)
mięśnie te maja w ścięgno pośrednie, dzielące go na dwie części - dwa brzuśce
inne : np.m.prosty brzucha - podzielony krótkimi ścięgienkami tzw.smugami ścięgnistymi
* mięśnie o kilku brzuścach i jednym lub wielu ścięgnach
* mięśnie o jednym brzuścu i kilku ścięgnach
Zmienność mięśni : kształtów ,przyczepów, przebiegu, liczby.
Największa zmienność występuje na kończynie górnej.
Budowa mikroskopowa mięśni
Tkanka mięśniowa poprzecznie prążkowana rozwija się z mioblastów tj. elementów komórkowych miotomów. Z mioblastów różnicują się długie wielojądrzaste twory tzw. włókna mięśniowe szkieletowe, których grubość waha się w granicach 10-100um a długość od 0,1 do 20 cm. Włókno takie otoczone jest błoną zwaną sarkolemmą, zaś cytoplazma zawiera w warstwie zewnętrznej liczne owalne jądra komórkowe, mitochondria, aparat Golgiego oraz siateczkę śródplazmatyczną. Wnętrze takiego włókna wypełniają całkowicie charakterystyczne włókienka kurczliwe tzw. myofibrylle. Każda z miofibrylli dzieli się na podstawowe elementy zwane sarkomerami. Sarkomery są od siebie oddzielone błonkami granicznymi, czyli tzw. linią Z. Błonki te w poszczególnych myofibryllach występują na tym samym poziomie. Ponadto każdy sarkomer składa się z symetrycznych prążków I (izotropowych ,jasnych) ,A (anizotropowych ,ciemnych) oraz H. Przez środek prążka H biegnie linia M (membrana mesophragma).W czasie skurczu mięśnia wybitnemu skróceniu ulegają prążki I ,gdy tymczasem prążki A pozostają przy swej długości. Mechanizm skurczu mięśnia wyjaśnia teoria ślizgowa skurczu. Ponieważ poszczególne prążki jasne i ciemne leżą dokładnie na tej samej wysokości we wszystkich sarkomerach poszczególnych miofibrylli - daje to mikroskopowo obraz poprzecznego prążkowania ,które jest podstawą nazwy tych struktur mięśniowych.
W mięśniu poprzecznie prążkowanym jego włókna zgrupowane są w tzw. pierwotne pęczki mięśniowe. Włókna w pierwotnym pęczku mięśniowym spaja śródmięsna (endomysium), czyli luźna tkanka łączna w której przebiegają naczynia włosowate krwionośne i chłonne oraz zakończenia nerwowe. Poszczególne pierwotne pęczki mięśniowe otoczone są omięsną wewnętrzną (perimysium internum), która spaja je w jednolicie działające jednostki morfologiczne i czynnościowe. W większych mięśniach można wyróżnić jeszcze omięsną zewnętrzną .Całość mięśnia otacza namięsna (epimysium), zwykle pokryta powięzią . Pomiędzy namięsną a powięzią występuje jeszcze przesuwalna luźna tkanka łączna zwana przymięsną (paramysium), umożliwiająca przesuwanie się mięśnia względem nieruchomej powięzi.
W podobny sposób tkanka łączna śródścięgnowa i okołościęgnowa spaja włókna klejodajne ścięgna (kolagenowe). Ścięgna mięśni prążkowanych skóry i błon śluzowych są zbudowane głownie z włókien sprężystych.
Mięśnie poprzecznie prążkowane są silnie unaczynione ,zwykle kilka gałązek naczyniowych w towarzystwie dwóch żył wnika do mięśnia rozgałęziając się w omięsnej i oplatając włókna mięśniowe, są to tętniczki czynnościowo końcowe.
Unerwienie mięśni jest bardzo obfite, składa się na nie :
włókna bezrdzenne z układu autonomicznego towarzyszące naczyniom
włókna rdzenne :
* ruchowe - kończą się płytką końcową
* czuciowe - kończą się w zakresie wrzeciona mięśniowego
Miozyna
Miozyna jest wielkim białkiem zbudowanym z sześciu łańcuchów polipeptydowych: dwóch łańcuchów ciężkich i dwóch par łańcuchów lekkich. To duże białko wykazuje trzy aktywności biologiczne:
Cząsteczki miozyny organizują się spontanicznie w filamenty, gdy są w roztworze o fizjologicznych wartościach siły jonowej i pH;
Miozyna jest ATPazą hydrolizującą ATP do ADP i Pi;
Miozyna wiąże spolimeryzowaną formę aktyny.
Ograniczoną proteolizą można rozciąć miozynę, która może tworzyć filamenty, oraz ciężką meromiozynę, którą można dalej rozłożyć na subfragmenty S1 i S2, złączone elastycznymi regionami zawiasowymi. Głowy S1 wiążą aktynę i hydrolizują ATP.
Aktyna
Aktyna jest głównym składnikiem filamentów cienkich, może istnieć jako monomeryczna, globularna aktyna G lub jako spolimeryzowana, włóknista aktyna F. Filamenty aktynowe są połączone z grubymi filamentami mostkami poprzecznymi utworzonymi przez głowy S1 miozyny.
Generowanie siły w mięśniu
Cykliczne powstawanie i dysocjacja kompleksów filamentów aktynowych z głowami S1 miozyny prowadzi do skurczu mięśnia. Przy łączeniu się z aktyną miozyna uwalnia związany z nią Pi oraz ADP, co powoduje wystąpienie w białku zmiany konformacyjnej, która przesuwa filament aktynowy wzdłuż grubego filamentu. Następnie ATP wiąże się z miozyną, zajmując miejsce aktyny. Hydroliza ATP przywraca głowom S1 ich właściwą konformację.
Troponina i tropomiozyna
Tropomiozyna jest wydłużonym białkiem, które leży wzdłuż cienkich filamentów i w stanie spoczynkowym mięśnia zapobiega asocjacji miozyny z aktyną. Troponina jest kompleksem trzech łańcuchów polipeptydowych: TnC, TnI, oraz TnT. Jony Ca2+, uwolnione z retikulum sarkoplazmatycznego do cytoplazmy w odpowiedzi na stymulacje przez nerw, wiążą się z TnC i wywołują w białku zmianę konformacyjna. Zmiana ta jest przenoszona mechanizmem allosterycznym poprzez TnI oraz TnT na tropomiozynę powodując odsuniecie się tej ostatniej, co umożliwia asocjacje aktyny z miozyna.
Aktyna i miozyna w komórkach namięśniowych
Zarówno aktyna jak i miozyna występują w komórkach namięśniowych, gdzie biorą udział w ruchach komórki, przemieszczaniu organelli w obrębie komórki oraz podziale komórki.
Dług tlenowy
Jest to stan fizjologiczny organizmu lub jego narządu związany z czasowym (zwykle krótkotrwałym) przestawieniem procesów oddychania komórkowego z tlenowego na beztlenowy (→ oddychanie beztlenowe); po przywróceniu warunków tlenowych część energii zużywana jest na metabolizowanie nagromadzonych produktów oddychania beztlenowego i odbudowanie rezerw substratów oddechowych wykorzystywanych w warunkach beztlenowych; w węższym znaczeniu termin d. t. oznacza objętość tlenu zużytego na odbudowę warunków fizjologicznych zaburzonych czasowym metabolizmem beztlenowym; d. t. jest charakterystyczny np. dla metabolizmu komórek (włókien) typu glikolitycznego mięśni szkieletowych (→ miocyty szybkiego skurczu).
Skurcz mięśnia
Jest to proces skracania się włókien mięśniowych. Poruszanie się organizmu możliwe jest dzięki synchronizowanemu skurczowi różnych grup mięśniowych. W przypadku mięśni szkieletowych skurcz jest efektem potencjałów powstałych w mózgu w korze ruchowej. Skurcz mięśni gładkich oraz mięśnia sercowego odbywa się bez udziału woli jednak niższe elementy ośrodkowego układu nerwowego wywierają znaczny wpływ na powstawanie i modyfikację siły skurczu.
Skurcz mięśnia szkieletowego
Impuls nerwowy z ośrodkowego układu nerwowego dociera za pośrednictwem włókna nerwu (neuronu) ruchowego do jego zakończenia zlokalizowanego w pobliżu błony włókna mięśniowego. W tym miejscu neuron uwalnia chemiczną substancję przekaźnikowa - acetylocholinę.
2. Acetylocholina wywołuje fale aktywności elektrycznej, która rozchodzi się wzdłuż włókna mięśniowego.
3. Zjawisko to powoduje uwolnienie z siateczki śródplazmatycznej (zwanej w mięśniach sarkoplazmatyczną) jonów wapnia, które rozprzestrzeniają się w obrębie miofibryli i zapoczątkowują mechaniczny proces skurczu.
4. Jony wapnia kontaktują się z kurczliwymi białkami włókna mięśniowego, aktyną i miozyną, oraz z dwoma innymi białkami, które wchodzą w skład miofilamentu aktynowego.
5. Główka miozyny „wychwytuje” cząsteczkę ATP i rozkłada ją - powstaje ADP i fosforan nieorganiczny oraz energia, która zostaje zużytkowana na wytworzenie połączenia z aktyną i obrót (skręt) główki miozyny o około 45o. Ten skręt jest właśnie siła napędową, która wciąga cienkie miofilamenty aktyny pomiędzy grube miofilamenty miozyny.
6. Główka miozyny „chwyta” kolejną cząsteczkę ATP i następuje zwolnienie połączenia z aktyną. Zaopatrzona w nową porcję energii główka miozyny odbudowuje mostek poprzeczny i cały proces powtarza się. Dzięki temu jest umożliwione przesunięcie miofilamentu cienkiego względem grubego w skali całego sarkomeru. Prowadzi to do skrócenia sarkomeru.
Skurcz mięśni gładkich
1. Skurcz inicjowany jest przez napływ jonów wapnia do wnętrza komórki, które następnie łączą się z białkiem kalmoduliną.
2. Kompleks wapń-kalmodulina łączy się i aktywuje kinazę lekkich łańcuchów miozyny.
3. Kinaza lekkich łańcuchów miozyny dokonuje fosforylacji lekkich łańcuchów miozyny, przez co zmienia ich konfigurację przestrzenną, umożliwiając przyłączenia się filamentów aktynowych. Następuje skurcz.
Skurcz mięśnia jest to zmiana długości lub napięcia mięśnia, wywierająca siłę mechanicznąna miejsca przyczepu mięśnia lub wokół narządu otoczonego przez mięsień okrężny .
Skurcze mięśni dzielimy na:
1. izotoniczny - gdy zmienia się jego długość przy stałym poziomie napięcia mięśniowego
2. izomeryczny - wzrasta napięcie mięśnia przy stałej długości (np. odkręcanie mocno przykręconych śrub, stanie, trzymanie ciężarów)
3. tężcowy - skurcze mięśni żwaczy (szczękościsk), skurcz mięśni twarzy (uśmiech sardoniczny), napadowe skurcze tężcowe mięśni karku
4. auksotoniczny - zmiana długości i napięcia mięśni (np. przy chodzeniu, bieganiu).
Funkcje tkanki mięśniowej
wykonywanie wszystkich ruchów,
lokomocja,
realizacja podstawowych funkcji życiowych (oddychanie, trawienie, wydalanie),
utrzymanie postawy ciała,
wytwarzanie ciepła,
kształtowanie sylwetki,
ochrona dla tkanek znajdujących się pod nią,
ochrona dla naczyń i nerwów.
Bibliografia
Zofia Ignasiak „Anatomia Narządu Ruchu”
Bochenek „Anatomia Człowieka” Tom 1
Aleksandrowicz „Mały Atlas Anatomiczny”
B.D. Hames, N. M. Hooper “Biochemia”
Lubert Stryer „Biochemia”
Praca egzaminacyjna z Kinezjologii
Małgorzata Muss-Gefert
2