Мышцы - это мягкая ткань, встречающаяся у большинства животных, и одна из четырех основных тканей животных , наряду с нервной тканью , эпителием и соединительной тканью . [1] Мышечные клетки содержат белковые нити , называемые миофиламентами из актина и миозина , которые скользят друг с другом, производя сжатие , которое изменяет длину и форму ячейки. Мышцы производят силу и движение . Они в первую очередь отвечают за поддержание и изменение осанки , передвижения., а также движение внутренних органов , такое как сокращение сердца и движение пищи через пищеварительную систему через перистальтику .
Мышцы | |
---|---|
Подробности | |
Предшественник | Мезодерма |
Система | Скелетно-мышечная система |
Идентификаторы | |
латинский | musculus |
MeSH | D009132 |
TA98 | A04.0.00.000 |
TA2 | 1975 г. |
FMA | 5022 30316, 5022 |
Анатомическая терминология [ редактировать в Викиданных ] |
Мышечная ткань происходит из зародышевого мезодермального зародышевого слоя эмбриона в процессе, известном как миогенез . Есть три типа мышц, которые скелетная и сердечная мышца является поперечнополосатыми и гладких мышц не является. Действие мышц можно разделить на произвольное и непроизвольное. Сердечные и гладкие мышцы сокращаются без сознательного мышления и называются непроизвольными, тогда как скелетные мышцы сокращаются по команде. [2] Скелетные мышцы, в свою очередь, можно разделить на быстро и медленно сокращающиеся волокна.
Мышцы преимущественно питается от окисления от жиров и углеводов , но анаэробные также используются химические реакции, в частности , с помощью быстрых волокон. Эти химические реакции производят молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), которые используются для движения головок миозина . [3]
Термин «мышца» происходит от латинского musculus, означающего «маленькая мышка», возможно, из-за формы определенных скелетных мышц или потому, что сокращающиеся мышцы выглядят так, как будто мыши движутся под кожей. [4] [5]
Состав
Анатомия мышц включает грубую анатомию , которая включает в себя все мышцы организма, и микроанатомию , которая включает структуру одной мышцы.
Типы
Мышечная ткань - это мягкая ткань , и это один из четырех основных типов тканей, присутствующих у животных. У позвоночных выделяют три типа мышечной ткани :
- Скелетная мышца или «произвольная мышца» прикрепляется сухожилиями (или апоневрозами в некоторых местах) к кости и используется для воздействия на скелетные движения, такие как передвижение, и для поддержания осанки. Хотя этот постуральный контроль обычно поддерживается как бессознательный рефлекс , ответственные мышцы реагируют на сознательный контроль, как непостуральные мышцы. Средний взрослый мужчина состоит из 42% скелетных мышц, а средняя взрослая женщина - 36% (в процентах от массы тела). [6]
- Гладкая мышца, или «непроизвольная мышца», находится в стенках органов и структур, таких как пищевод , желудок , кишечник , бронхи , матка , уретра , мочевой пузырь , кровеносные сосуды и пили, формирующие пили в коже (в которых он контролирует эрекцию Волосы на теле). В отличие от скелетных мышц, гладкие мышцы не находятся под сознательным контролем.
- Сердечная мышца (миокард) также является «непроизвольной мышцей», но по структуре больше похожа на скелетную мышцу и находится только в сердце.
Сердечные и скелетные мышцы имеют «поперечно-полосатую» форму, поскольку они содержат саркомеры , которые собраны в очень регулярные группы пучков; миофибриллы гладкомышечных клеток не расположены в саркомерах и, следовательно, не имеют бороздок. В то время как саркомеры в скелетных мышцах расположены в виде правильных параллельных пучков, саркомеры сердечных мышц соединяются разветвлением под неправильными углами (так называемые вставные диски). Поперечно-полосатые мышцы сокращаются и расслабляются короткими интенсивными скачками, тогда как гладкие мышцы выдерживают более длительные или даже почти постоянные сокращения.
Типы волокон скелетных мышц
Мышечные волокна, встроенные в скелетные мышцы, относительно классифицируются по спектру типов, учитывая их морфологические и физиологические свойства. Учитывая определенный набор этих свойств, мышечные волокна классифицируются как медленно сокращающиеся (низкая сила, медленно утомляющие волокна), быстро сокращающиеся (высокая сила, быстро утомляющие волокна) или что-то среднее между этими двумя типами (т.е. промежуточные волокна). Некоторые из определяющих морфологических и физиологических свойств, используемых для классификации мышечных волокон, включают: количество митохондрий, содержащихся в волокне, количество гликолитических, липолитических и других ферментов клеточного дыхания, характеристики полос M и Z, источник энергии (например, гликоген или жир), цвет гистологии, скорость и продолжительность сокращения. Стандартной процедуры классификации типов мышечных волокон не существует, свойства, выбранные для классификации, зависят от конкретной мышцы.
- Тип I, медленно сокращающийся , или «красная» мышца, плотная с капиллярами и богата митохондриями и миоглобином , что придает мышечной ткани характерный красный цвет. Он может переносить больше кислорода и поддерживать аэробную активность, используя жиры или углеводы в качестве топлива. [7] Медленно сокращающиеся волокна сокращаются в течение длительных периодов времени, но с небольшой силой.
- Тип II, быстро сокращающаяся мышца , имеет три основных подтипа (IIa, IIx и IIb), которые различаются как по скорости сокращения [8], так и по генерируемой силе. [7] Быстро сокращающиеся волокна сокращаются быстро и сильно, но очень быстро утомляются, выдерживая лишь короткие анаэробные всплески активности, прежде чем мышечные сокращения станут болезненными. Они больше всего способствуют укреплению мышц и обладают большим потенциалом увеличения массы. Тип IIb - анаэробные, гликолитические , «белые» мышцы, наименее плотные по митохондриям и миоглобину. У мелких животных (например, грызунов) это основной быстрый тип мышц, объясняющий бледный цвет их плоти.
Типы мышечных клеток беспозвоночных
Свойства, используемые для различения быстрых, промежуточных и медленных мышечных волокон, могут быть разными для летящих и прыгающих мышц беспозвоночных. [9] Чтобы еще больше усложнить эту схему классификации, содержание митохондрий и другие морфологические свойства в мышечном волокне у мухи цеце могут изменяться в зависимости от физических нагрузок и возраста. [10]
Микроанатомия
Скелетные мышцы покрыты плотным слоем соединительной ткани, называемым эпимизием . Эпимизий прикрепляет мышечную ткань к сухожилиям на каждом конце, где эпимизий становится более толстым и коллагеновым. Он также защищает мышцы от трения о другие мышцы и кости. Внутри эпимизия есть несколько пучков, называемых пучками , каждый из которых содержит от 10 до 100 или более мышечных волокон, вместе окруженных перимизием . Помимо окружения каждого пучка, перимизий - это путь для нервов и кровотока внутри мышцы. Нитевидные мышечные волокна являются отдельными мышечными клетками , и каждая клетка заключена в пределах своей собственной эндомизии из коллагеновых волокон. Таким образом, вся мышца состоит из волокон (клеток), которые объединены в пучки, которые сами сгруппированы вместе, образуя мышцы. На каждом уровне связки коллагеновая мембрана окружает пучок, и эти мембраны поддерживают мышечную функцию, сопротивляясь пассивному растяжению ткани и распределяя силы, приложенные к мышце. [11] По всем мышцам разбросаны мышечные веретена, которые обеспечивают сенсорную обратную связь с центральной нервной системой . (Эта группирующая структура аналогична организации нервов, в которой используются эпиневрий , периневрий и эндоневрий ).
Та же самая структура пучков внутри пучков воспроизводится в мышечных клетках . Внутри клеток мышцы находятся миофибриллы , которые сами по себе представляют собой пучки белковых нитей. Термин «миофибриллы» не следует путать с «миофибриллами», которые представляют собой просто другое название мышечной клетки. Миофибриллы - это сложные нити нескольких видов белковых нитей, организованные вместе в повторяющиеся единицы, называемые саркомерами . Поперечно-полосатый вид как скелетных, так и сердечных мышц является результатом регулярного расположения саркомеров в их клетках. Хотя оба этих типа мышц содержат саркомеры, волокна сердечной мышцы обычно разветвляются, образуя сеть. Сердечные мышечные клетки соединяются между собой с помощью вставочных дисков , [12] дает этой ткани появление синцития .
Нити в саркомере состоят из актина и миозина .
Общая анатомия
Общая анатомия скелетных мышц является наиболее важным показателем их роли в организме. Существует важное различие между перистыми мышцами и другими мышцами. В большинстве мышц все волокна ориентированы в одном направлении и проходят по линии от начала до места прикрепления . Однако в перистых мышцах отдельные волокна ориентированы под углом относительно линии действия, прикрепляясь к исходным и прикрепляющим сухожилиям на каждом конце. Поскольку сокращающиеся волокна тянутся под углом к общему действию мышцы, изменение длины меньше, но такая же ориентация позволяет использовать больше волокон (следовательно, большую силу) в мышце заданного размера. Вишневые мышцы обычно встречаются там, где изменение их длины менее важно, чем максимальная сила, например, прямая мышца бедра.
Ткань скелетных мышц состоит из отдельных мышц , примером которых является двуглавая мышца . Жесткий фиброзный эпимизий скелетных мышц соединен с сухожилиями и является их продолжением . В свою очередь, сухожилия соединяются со слоем надкостницы, окружающим кости, обеспечивая передачу силы от мышц к скелету. Вместе эти фиброзные слои вместе с сухожилиями и связками составляют глубокую фасцию тела.
Мышечная система
Мышечная система состоит из всех мышц, присутствующих в теле. В человеческом теле примерно 650 скелетных мышц [13], но точное их количество трудно определить. Трудность частично заключается в том, что разные источники группируют мышцы по-разному, а частично в том, что некоторые мышцы, например, длинная ладонная мышца , присутствуют не всегда.
Мышечный сдвиг - это мышца узкой длины, которая увеличивает мышцу или мышцы большего размера.
У человека мышечная система является одним из компонентов опорно-двигательного аппарата , который включает не только мышцы, но также кости, суставы, сухожилия и другие структуры, которые позволяют движение.
Разработка
Все мышцы происходят от параксиальной мезодермы . Параксиальная мезодерма разделена по длине зародыша на сомиты , соответствующие сегментации тела (наиболее очевидно видимой в позвоночнике . [14] Каждый сомит имеет 3 отдела, склеротом (который формирует позвонки ), дерматом (который формирует кожа) и миотом (который формирует мышцу). Миотом разделен на две части, эпимер и гипомер, которые образуют эпаксиальные и гипаксиальные мышцы , соответственно. Единственными эпаксиальными мышцами у людей являются мышцы, выпрямляющие позвоночник, и мелкие межпозвонковые мышцы. иннервируется дорсальными ветвями спинномозговых нервов . Все другие мышцы, включая мышцы конечностей, гипаксиальны и иннервируются вентральными ветвями спинномозговых нервов. [14]
Во время развития миобласты (клетки-предшественники мышц) либо остаются в сомите, чтобы сформировать мышцы, связанные с позвоночником, либо мигрируют в тело, чтобы сформировать все другие мышцы. Миграции миобластов предшествует образование соединительнотканных каркасов, обычно образующихся из соматической латеральной пластинки мезодермы . Миобласты следуют химическим сигналам в соответствующие места, где они сливаются с удлиненными клетками скелетных мышц. [14]
Физиология
Сокращение
Три типа мышц (скелетные, сердечные и гладкие) имеют существенные различия. Однако все три используют движение актина против миозина, чтобы вызвать сокращение . В скелетных мышцах сокращение стимулируется электрическими импульсами, передаваемыми нервами , в частности двигательными нейронами . Сокращения сердца и гладкой мускулатуры стимулируются внутренними клетками водителя ритма, которые регулярно сокращаются и распространяют сокращения на другие мышечные клетки, с которыми они контактируют. Все скелетные мышцы и многие сокращения гладких мышц облегчаются нейромедиатором ацетилхолином .
Действие, которое производит мышца, определяется ее исходной точкой и местом прикрепления. Площадь поперечного сечения мышцы (а не объем или длина) определяет величину силы, которую она может создать, путем определения количества саркомеров, которые могут работать параллельно. Каждая скелетная мышца содержит длинные единицы, называемые миофибриллами, и каждая миофибрилла представляет собой цепочку саркомеров. Поскольку сокращение происходит одновременно для всех связанных саркомеров в мышечной клетке, эти цепочки саркомеров укорачиваются вместе, таким образом укорачивая мышечное волокно, что приводит к изменению общей длины. [15] Величина силы, приложенной к внешней среде, определяется механикой рычага, в частности, соотношением внутреннего и внешнего рычага. Например, перемещение точки прикрепления бицепса более дистально по радиусу (дальше от сустава вращения) увеличило бы силу, создаваемую во время сгибания (и, как результат, максимальный вес, поднимаемый в этом движении), но уменьшил бы максимальный вес. скорость сгибания. Перемещение точки вставки проксимально (ближе к суставу вращения) приведет к уменьшению силы, но увеличению скорости. Это легче всего увидеть, сравнив конечность крота с лошадью - в первом случае точка вставки расположена так, чтобы максимизировать силу (для копания), а во втором точка вставки расположена так, чтобы максимизировать скорость (для бега ).
Нервный контроль
Движение мышц
Эфферентная нога периферической нервной системы отвечает за передачи команд на мышцы и железы, и, в конечном счете отвечает за добровольное движение. Нервы приводят в движение мышцы в ответ на произвольные и вегетативные (непроизвольные) сигналы мозга . Глубокие мышцы, поверхностные мышцы, мышцы лица и внутренние мышцы соответствуют выделенным областям в первичной моторной коре головного мозга , непосредственно перед центральной бороздой, разделяющей лобную и теменную доли.
Кроме того, мышцы реагируют на рефлекторные нервные раздражители, которые не всегда посылают сигналы в мозг. В этом случае сигнал от афферентного волокна не достигает головного мозга, а вызывает рефлекторное движение путем прямого соединения с эфферентными нервами в позвоночнике . Однако большая часть мышечной активности носит волевой характер и является результатом сложных взаимодействий между различными областями мозга.
Нервы , которые управляют скелетных мышц у млекопитающих соответствуют нейронными группами вдоль первичной моторной коры головного мозга в коре головного мозга . Команды направляются через базальные ганглии и модифицируются вводом из мозжечка, а затем передаются через пирамидный тракт в спинной мозг, а оттуда - на моторную концевую пластину в мышцах. Попутно обратная связь, такая как обратная связь экстрапирамидной системы, вносит сигналы, влияющие на мышечный тонус и реакцию.
Более глубокие мышцы, такие как задействованные в осанке, часто контролируются ядрами ствола мозга и базальных ганглиев.
Проприоцепция
В скелетных мышцах мышечные веретена передают информацию о степени длины и растяжения мышц в центральную нервную систему, чтобы помочь в поддержании осанки и положения суставов. Смысл того, где наши тела в пространстве называется проприоцепция , восприятие сознания тела, «бессознательное» осознание того, где различные области тела расположены в любой момент времени. Несколько областей мозга координируют движение и положение с информацией обратной связи, полученной от проприоцепции. Мозжечок и красное ядро, в частности, постоянно измеряют положение против движения и вносят незначительные коррекции для обеспечения плавного движения. [ необходима цитата ]
Потребление энергии
На мышечную активность приходится большая часть потребления энергии организмом. Все мышечные клетки производят молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), которые используются для движения головок миозина . Мышцы имеют кратковременный запас энергии в виде креатинфосфата, который вырабатывается из АТФ и может при необходимости регенерировать АТФ с помощью креатинкиназы . Мышцы также хранят запасную форму глюкозы в виде гликогена . Гликоген может быстро превращаться в глюкозу, когда для устойчивых сильных сокращений требуется энергия. В произвольных скелетных мышцах молекула глюкозы может метаболизироваться анаэробно в процессе, называемом гликолизом, который производит две молекулы АТФ и две молекулы молочной кислоты в процессе (обратите внимание, что в аэробных условиях лактат не образуется; вместо этого образуется пируват, который передается через цикл лимонной кислоты ). Мышечные клетки также содержат шарики жира, которые используются для получения энергии во время аэробных упражнений . Аэробным энергетическим системам требуется больше времени для выработки АТФ и достижения максимальной эффективности, а также требуется гораздо больше биохимических шагов, но они производят значительно больше АТФ, чем анаэробный гликолиз. С другой стороны, сердечная мышца может легко потреблять любой из трех макроэлементов (белок, глюкозу и жир) аэробно без периода «разминки» и всегда извлекает максимальный выход АТФ из любой задействованной молекулы. Сердце, печень и красные кровяные тельца также потребляют молочную кислоту, вырабатываемую и выводимую скелетными мышцами во время упражнений.
В состоянии покоя скелетные мышцы потребляют 54,4 кДж / кг (13,0 ккал / кг) в день. Это больше, чем жировая ткань (жир) - 18,8 кДж / кг (4,5 ккал / кг) и костная ткань - 9,6 кДж / кг (2,3 ккал / кг). [16]
Эффективность
Эффективность человеческой мышцы была измерена (в контексте гребли и езда на велосипеде ) на 18% до 26%. Эффективность определяется как отношение объема механической работы к общим метаболическим затратам, которое можно рассчитать по потреблению кислорода. Эта низкая эффективность является результатом около 40% эффективности производства АТФ из пищевой энергии , потерь при преобразовании энергии АТФ в механическую работу внутри мышцы и механических потерь внутри тела. Последние две потери зависят от типа упражнений и типа используемых мышечных волокон (быстро или медленно сокращающиеся). При общей эффективности 20 процентов один ватт механической мощности эквивалентен 4,3 ккал в час. Например, один производитель оборудования для гребли калибрует свой гребной эргометр для подсчета сожженных калорий в четыре раза больше фактической механической работы плюс 300 ккал в час [17], что составляет около 20 процентов эффективности при 250 Вт механической мощности. Выход механической энергии при циклическом сокращении может зависеть от многих факторов, включая время активации, траекторию мышечного напряжения и скорость нарастания и убывания силы. Их можно синтезировать экспериментально, используя анализ рабочего цикла .
Сила
Мышцы являются результатом трех совпадающих факторов: физиологической силы (размер мышц, площадь поперечного сечения, доступное перекрестное соединение, реакция на тренировку), неврологической силы (насколько силен или слаб сигнал, который говорит мышце сокращаться) и механическая сила ( угол силы мышцы на рычаге, длина плеча момента, возможности сустава). [ необходима цитата ]
Физиологическая сила
0 класс | Нет сокращения |
1-й класс | Следы сокращения, но нет движения в суставе |
2 класс | Движение в суставе при отсутствии силы тяжести |
Класс 3 | Движение против силы тяжести, но не против дополнительного сопротивления |
4 класс | Движение против внешнего сопротивления, но меньше обычного |
5 класс | нормальная сила |
Позвоночных мышц , как правило , производит приблизительно 25-33 N (5.6-7.4 фунтов ф ) силы на квадратный сантиметр мышечной площади поперечного сечения при изометрической и по длине оптимальной. [18] Некоторые мышцы беспозвоночных , такие как клешни крабов, имеют гораздо более длинные саркомеры, чем у позвоночных, что приводит к большему количеству участков для связывания актина и миозина и, таким образом, гораздо большей силы на квадратный сантиметр за счет гораздо меньшей скорости. Усилие , создаваемое сжатие может быть измерено неинвазивно с использованием либо mechanomyography или phonomyography , быть измерен в естественных условиях с использованием штамма (сухожилия , если видное сухожилие присутствует), или быть непосредственно измерено с использованием более инвазивных методов.
Сила любой мышцы в терминах силы, действующей на скелет, зависит от длины, скорости сокращения , площади поперечного сечения, перистости , длины саркомера , изоформ миозина и нервной активации двигательных единиц . Значительное снижение мышечной силы может указывать на лежащую в основе патологию, а диаграмма справа используется в качестве ориентира.
Самая «сильная» мышца человека
Поскольку три фактора влияют на мышечную силу одновременно, а мышцы никогда не работают индивидуально, неправильно сравнивать силу отдельных мышц и утверждать, что один из них является «самым сильным». Но ниже представлены несколько мышц, сила которых заслуживает внимания по разным причинам.
- Выражаясь обычным языком, мышечная «сила» обычно означает способность воздействовать на внешний объект силой, например, поднимать тяжесть. По этому определению жевательная мышца или челюстная мышца - самая сильная. 1992 Книга рекордов Гиннеса записывает достижение прочности укуса 4,337 N (975 фунтов ф ) в течение 2 секунд. То, что отличает жевательную мышцу, - это не что-то особенное в самой мышце, а ее преимущество в работе с гораздо более коротким плечом рычага, чем другие мышцы.
- Если «сила» относится к силе, прилагаемой самой мышцей, например, в том месте, где она вставляется в кость, то самые сильные мышцы - это мышцы с наибольшей площадью поперечного сечения. Это связано с тем, что напряжение, оказываемое отдельными волокнами скелетных мышц , не сильно различается. Каждое волокно может оказывать силу порядка 0,3 микроньютона. Согласно этому определению, самой сильной мышцей тела обычно считается четырехглавая мышца бедра или большая ягодичная мышца .
- Поскольку сила мышц определяется площадью поперечного сечения, более короткая мышца будет сильнее «фунт за фунтом» (то есть по весу ), чем более длинная мышца с той же площадью поперечного сечения. Миометрия слой матки может быть сильная мышца по весу в женском организме человека. Во время родов вся матка человека весит около 1,1 кг (40 унций). Во время родов матка прикладывает нисходящую силу от 100 до 400 Н (от 25 до 100 фунтов силы) при каждом сокращении.
- Наружные мышцы глаза заметно большие и сильные по сравнению с небольшим размером и весом глазного яблока . Часто говорят, что это «самые сильные мышцы для той работы, которую они должны выполнять», а иногда утверждают, что они «в 100 раз сильнее, чем им нужно». Однако движения глаз (особенно саккады, используемые при сканировании лица и чтении) действительно требуют высокоскоростных движений, а мышцы глаза тренируются каждую ночь во время сна с быстрым движением глаз .
- Утверждение, что « язык - самая сильная мышца тела» часто встречается в списках удивительных фактов, но трудно найти какое-либо определение «силы», которое сделало бы это утверждение верным. Обратите внимание, что язык состоит из восьми мышц, а не из одной.
- Сердца есть требование , чтобы быть мышцей , которая выполняет наибольшее количество физической работы в течение всей жизни. Оценки выходной мощности человеческого сердца колеблются от 1 до 5 Вт . Это намного меньше максимальной выходной мощности других мышц; например, квадрицепсы могут производить более 100 Вт, но только в течение нескольких минут. Сердце выполняет свою работу непрерывно в течение всей жизни, не останавливаясь, и, таким образом, «перегружает» другие мышцы. При непрерывной выработке в один ватт в течение восьмидесяти лет общий объем работы составляет два с половиной гигаджоулей . [19]
Упражнение
Упражнения часто рекомендуются как средство улучшения моторики , физической формы , силы мышц и костей, а также функции суставов. Упражнения оказывают несколько эффектов на мышцы, соединительную ткань , кости и нервы, которые стимулируют мышцы. Одним из таких эффектов является гипертрофия мышц , увеличение размера мышцы из-за увеличения количества мышечных волокон или площади поперечного сечения миофибрилл. [20] Степень гипертрофии и других изменений мышц, вызванных упражнениями, зависит от интенсивности и продолжительности упражнений.
Как правило, существует два типа режимов упражнений: аэробный и анаэробный. Аэробные упражнения (например, марафоны) включают в себя низкоинтенсивные, но продолжительные занятия, во время которых задействованные мышцы не достигают максимальной силы сокращения. Аэробная активность зависит от аэробного дыхания (т. Е. Цикла лимонной кислоты и цепи переноса электронов) для получения метаболической энергии за счет потребления жиров, белков, углеводов и кислорода. Мышцы, участвующие в аэробных упражнениях, содержат более высокий процент мышечных волокон типа I (или медленно сокращающихся), которые в основном содержат митохондриальные и окислительные ферменты, связанные с аэробным дыханием. [21] [22] Напротив, анаэробные упражнения связаны с короткими, но высокоинтенсивными упражнениями (например, спринт и поднятие тяжестей ). При анаэробной активности используются в основном быстросокращающиеся мышечные волокна типа II. [23] Мышечные волокна типа II полагаются на глюкогенез для получения энергии во время анаэробных упражнений. [24] Во время анаэробных упражнений волокна типа II потребляют мало кислорода, белков и жиров, вырабатывают большое количество молочной кислоты и вызывают утомляемость. Многие упражнения частично аэробные и анаэробные; например, футбол и скалолазание .
Присутствие молочной кислоты оказывает ингибирующее действие на выработку АТФ в мышцах. Он может даже остановить производство АТФ, если внутриклеточная концентрация станет слишком высокой. Однако тренировки на выносливость уменьшают накопление молочной кислоты за счет увеличения капилляризации и миоглобина. [25] Это увеличивает способность выводить продукты жизнедеятельности, такие как молочная кислота, из мышц, чтобы не нарушать мышечную функцию. После выхода из мышц молочная кислота может использоваться другими мышцами или тканями тела в качестве источника энергии или транспортироваться в печень, где она снова превращается в пируват . Помимо повышения уровня молочной кислоты, физические упражнения приводят к потере ионов калия в мышцах. Это может способствовать восстановлению мышечной функции, защищая от усталости. [26]
Отсроченная болезненность мышц - это боль или дискомфорт, которые могут ощущаться через один-три дня после тренировки и обычно проходят через два-три дня после этого. Когда-то считалось, что это вызвано накоплением молочной кислоты, но более поздняя теория гласит, что это вызвано крошечными разрывами в мышечных волокнах, вызванными эксцентрическим сокращением или непривычным уровнем тренировок. Поскольку молочная кислота рассеивается довольно быстро, она не может объяснить боль, возникающую через несколько дней после тренировки. [27]
Клиническое значение
Гипертрофия
Независимо от показателей силы и производительности, мышцы могут расти под действием ряда факторов, включая гормональные сигналы, факторы развития, силовые тренировки и болезни. Вопреки распространенному мнению, количество мышечных волокон нельзя увеличить с помощью упражнений . Вместо этого мышцы растут больше за счет комбинации роста мышечных клеток по мере добавления новых белковых нитей вместе с дополнительной массой, обеспечиваемой недифференцированными клетками-сателлитами наряду с существующими мышечными клетками. [13]
Биологические факторы, такие как возраст и уровень гормонов, могут влиять на гипертрофию мышц. В период полового созревания у мужчин гипертрофия происходит ускоренными темпами, так как уровень гормонов, стимулирующих рост, вырабатываемых организмом, увеличивается. Естественная гипертрофия обычно прекращается при полном росте в позднем подростковом возрасте. Поскольку тестостерон является одним из основных гормонов роста организма, в среднем мужчинам легче достичь гипертрофии, чем женщинам. Дополнительный прием тестостерона или других анаболических стероидов увеличивает мышечную гипертрофию.
Мышечные, спинномозговые и нервные факторы влияют на наращивание мышечной массы. Иногда человек может заметить увеличение силы в данной мышце, даже если упражняется только ее противоположность, например, когда бодибилдер обнаруживает, что ее левый бицепс сильнее после завершения режима, ориентированного только на правый бицепс. Это явление называется перекрестным обучением . [ необходима цитата ]
Атрофия
Во время обычной жизнедеятельности от 1 до 2 процентов мышц ежедневно разрушается и восстанавливается. Бездействие и голодание у млекопитающих приводят к атрофии скелетных мышц, уменьшению мышечной массы, что может сопровождаться меньшим количеством и размером мышечных клеток, а также более низким содержанием белка. [28] Атрофия мышц также может быть результатом естественного процесса старения или болезни.
Известно, что у людей длительные периоды иммобилизации, такие как постельный режим или полет космонавтов в космосе, приводят к мышечному ослаблению и атрофии. Атрофия представляет особый интерес для сообщества пилотируемых космических полетов, потому что невесомость, испытываемая в результате космического полета, представляет собой потерю до 30% массы некоторых мышц. [29] [30] Такие последствия также отмечаются у мелких спящих млекопитающих, таких как суслики и коричневые летучие мыши. [31]
Во время старения происходит постепенное снижение способности поддерживать функцию и массу скелетных мышц, известное как саркопения . Точная причина саркопении неизвестна, но это может быть связано с комбинацией постепенного отказа «сателлитных клеток», которые помогают регенерировать волокна скелетных мышц, и снижения чувствительности или доступности критически важных секретируемых факторов роста, которые необходимо для поддержания мышечной массы и выживания сателлитных клеток. Саркопения является нормальным аспектом старения и на самом деле не является болезненным состоянием, но может быть связана со многими травмами у пожилых людей, а также со снижением качества жизни. [32]
Также существует множество заболеваний и состояний, вызывающих атрофию мышц. Примеры включают рак и СПИД , которые вызывают синдром истощения организма, называемый кахексией . Другие синдромы или состояния, которые могут вызвать атрофию скелетных мышц, - это застойная болезнь сердца и некоторые заболевания печени .
Болезнь
Нервно-мышечные заболевания - это те, которые влияют на мышцы и / или их нервный контроль. Как правило, проблемы с нервным контролем могут вызвать спастичность или паралич , в зависимости от локализации и характера проблемы. Большая часть неврологических расстройств , от нарушений мозгового кровообращения (инсульт) и болезни Паркинсона до болезни Крейтцфельдта – Якоба , может приводить к проблемам с движением или координацией движений .
Симптомы мышечных заболеваний могут включать слабость , спастичность, миоклонус и миалгию . Диагностические процедуры, которые могут выявить мышечные нарушения, включают определение уровня креатинкиназы в крови и электромиографию (измерение электрической активности в мышцах). В некоторых случаях может проводиться биопсия мышц для выявления миопатии , а также генетическое тестирование для выявления аномалий ДНК, связанных с конкретными миопатиями и дистрофиями .
Метод неинвазивной эластографии , который измеряет мышечный шум, подвергается экспериментам, чтобы обеспечить способ мониторинга нервно-мышечных заболеваний. Звук, издаваемый мышцей, возникает из-за укорочения актомиозиновых нитей вдоль оси мышцы. Во время сокращения мышца укорачивается по своей продольной оси и расширяется по поперечной оси , вызывая колебания на поверхности. [33]
Смотрите также
- Электроактивные полимеры - материалы, которые ведут себя как мышцы, используемые в исследованиях робототехники.
- Сила рук
- Мясо
- Мышечная память
- Миотомия
- Префлексы
- Закон Ромерта - относительно мышечной усталости
Рекомендации
- ^ "Добро пожаловать в Фонд CK-12 | Фонд CK-12" . www.ck12.org .
- ^ Маккензи, Колин (1918). Действие мышц: включая отдых и восстановление мышц . Англия: Пол Б. Хобер. п. 1 . Проверено 18 апреля 2015 года .
- ^ Брейнард, Жан; Грей-Уилсон, Ниамх; Харвуд, Джессика; Карасов, Корлисс; Краус, Дорс; Уиллан, Джейн (2011). CK-12 с отличием по естествознанию для средней школы . Фундамент СК-12. п. 451 . Проверено 18 апреля 2015 года .
- ^ Альфред Кэри Карпентер (2007). «Мускул» . Анатомические слова . Проверено 3 октября 2012 года .
- ^ Дуглас Харпер (2012). «Мускул» . Интернет-словарь этимологии . Проверено 3 октября 2012 года .
- ^ Marieb, EN; Хоэн, Катя (2010). Анатомия и физиология человека (8-е изд.). Сан-Франциско: Бенджамин Каммингс. п. 312. ISBN 978-0-8053-9569-3.
- ^ а б МакКлауд, Аарон (30 ноября 2011 г.). «Постройте быстро сокращающиеся мышечные волокна» . Завершите силовую тренировку . Проверено 30 ноября 2011 года .
- ^ Ларссон, L; Edström, L; Линдегрен, Б; Горза, L; Скьяффино, S (июль 1991 г.). «Состав MHC и ферментно-гистохимические и физиологические свойства нового типа быстро сокращающихся моторных единиц». Американский журнал физиологии . 261 (1, п. 1): C93–101. DOI : 10.1152 / ajpcell.1991.261.1.C93 . PMID 1858863 .
- ^ Хойл, Грэм (1983). «8. Разнообразие мышечных клеток» . Мышцы и их нервный контроль . Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. С. 293–299 . ISBN 9780471877097.
- ^ Андерсон, М; Финлейсон, LH (1976). «Влияние физических упражнений на рост митохондрий и миофибрилл в летательных мышцах мухи цеце, Glossina morsitans». J. Morph . 150 (2): 321–326. DOI : 10.1002 / jmor.1051500205 . S2CID 85719905 .
- ^ MacIntosh, BR; Гардинер, П.Ф .; МакКомас, Эй Джей (2006). «1. Архитектура мышц и анатомия мышечных волокон». Скелетные мышцы: форма и функции (2-е изд.). Шампейн, Иллинойс: Кинетика человека. С. 3–21. ISBN 978-0-7360-4517-9.
- ^ Кент, Джордж C (1987). «11. Мышцы». Сравнительная анатомия позвоночных (7-е изд.). Дубьюк, Айова: Умм. C. Brown Publishers. С. 326–374 . ISBN 978-0-697-23486-5.
- ^ а б Пул, Р.М., изд. (1986). Невероятная машина . Вашингтон, округ Колумбия: Национальное географическое общество. С. 307–311 . ISBN 978-0-87044-621-4.
- ^ а б в Суини, Лорен (1997). Основные концепции в эмбриологии: Руководство по выживанию для студентов (1-е изд. В мягкой обложке). McGraw-Hill Professional.
- ^ Кардонг, Кеннет (2015). Позвоночные: сравнительная анатомия, функции, эволюция . Нью-Йорк: Образование Макгроу Хилл. С. 374–377. ISBN 978-1-259-25375-1.
- ^ Хеймсфилд, SB; Gallagher, D; Котлер Д.П .; Ван, З; Эллисон, ДБ; Хешка, S (2002). «Зависимость расхода энергии в состоянии покоя от размера тела может быть объяснена неэнергетической однородностью обезжиренной массы». Американский журнал физиологии. Эндокринология и обмен веществ . 282 (1): E132 – E138. DOI : 10,1152 / ajpendo.2002.282.1.e132 . PMID 11739093 .
- ^ «Эргометр гребли Concept II, руководство пользователя» (PDF) . 1993. Архивировано из оригинального (PDF) 26 декабря 2010 года.
- ^ Макгиннис, Питер М. (2013). Биомеханика спорта и физических упражнений (3-е изд.). Шампейн, Иллинойс: Кинетика человека. ISBN 978-0-7360-7966-2.
- ^ Муслимова, Ирада (2003). «Сила человеческого сердца» . Сборник фактов по физике .
- ^ Gonyea WJ, Sale DG, Gonyea FB, Mikesky A (1986). «Физические упражнения вызывают увеличение количества мышечных волокон». Eur J Appl Physiol Occup Physiol . 55 (2): 137–41. DOI : 10.1007 / BF00714995 . PMID 3698999 . S2CID 29191826 .
- ^ Янссон Э., Кайсер Л. (июль 1977 г.). «Мышечная адаптация человека к тренировкам на экстремальную выносливость». Acta Physiol. Сканд . 100 (3): 315–24. DOI : 10.1111 / j.1748-1716.1977.tb05956.x . PMID 144412 .
- ^ Голлник П.Д., Армстронг Р.Б., Зауберт С.В., Пил К., Салтин Б. (сентябрь 1972 г.). «Активность ферментов и состав волокон в скелетных мышцах нетренированных и тренированных мужчин». J Appl Physiol . 33 (3): 312–9. DOI : 10.1152 / jappl.1972.33.3.312 . PMID 4403464 .
- ^ Шанц П., Хенрикссон Дж., Янссон Э. (апрель 1983 г.). «Адаптация скелетных мышц человека к длительным тренировкам на выносливость» . Clin Physiol . 3 (2): 141–51. DOI : 10.1111 / j.1475-097x.1983.tb00685.x . PMID 6682735 .
- ^ Монстр А.В., Чан Х., О'Коннор Д. (апрель 1978 г.). «Модели активности скелетных мышц человека: связь с типом мышечных волокон». Наука . 200 (4339): 314–7. DOI : 10.1126 / science.635587 . PMID 635587 .
- ^ Паттенгал П.К., Холлоши Дж. О. (сентябрь 1967 г.). «Увеличение миоглобина скелетных мышц с помощью программы бега на беговой дорожке» . Являюсь. J. Physiol . 213 (3): 783–5. DOI : 10,1152 / ajplegacy.1967.213.3.783 . PMID 6036801 .
- ^ Нильсен, OB; Паоли, Ф; Овергаард, К. (2001). «Защитные эффекты молочной кислоты на производство силы в скелетных мышцах крысы» . Журнал физиологии . 536 (1): 161–166. DOI : 10.1111 / j.1469-7793.2001.t01-1-00161.x . PMC 2278832 . PMID 11579166 .
- ^ Робергс, Р. Ghiasvand, F; Паркер, Д. (2004). «Биохимия метаболического ацидоза, вызванного физической нагрузкой». Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol . 287 (3): R502–516. DOI : 10,1152 / ajpregu.00114.2004 . PMID 15308499 .
- ^ Fuster, G; Бускетс, S; Альмендро, V; Лопес-Сориано, FJ; Argilés, JM (2007). «Антипротеолитические эффекты плазмы медведей в спячке: новый подход к терапии истощения мышц?». Clin Nutr . 26 (5): 658–661. DOI : 10.1016 / j.clnu.2007.07.003 . PMID 17904252 .
- ^ Рой, Р.Р .; Болдуин, КМ; Эдгертон, В.Р. (1996). «Ответ нервно-мышечной единицы на космический полет: что было извлечено из модели крысы». Упражнение. Sport Sci. Ред . 24 : 399–425. DOI : 10.1249 / 00003677-199600240-00015 . PMID 8744257 . S2CID 44574997 .
- ^ «Веб-сайт исследования мышечной атрофии НАСА (MARES)» . Архивировано из оригинала 4 мая 2010 года.
- ^ Lohuis, TD; Харлоу, HJ; Бек, Т. Д. (2007). «Спящие черные медведи ( Ursus americanus ) испытывают баланс белка в скелетных мышцах во время зимней анорексии». Комп. Biochem. Physiol. B, Biochem. Мол. Биол . 147 (1): 20–28. DOI : 10.1016 / j.cbpb.2006.12.020 . PMID 17307375 .
- ^ Рош, Алекс Ф. (1994). «Саркопения: критический обзор ее измерений и значимости для здоровья людей среднего и пожилого возраста». Американский журнал биологии человека . 6 (1): 33–42. DOI : 10.1002 / ajhb.1310060107 . PMID 28548430 . S2CID 7301230 .
- ^ Дюме, Бель (18 мая 2007 г.). « „ Мышечная шум“может выявить прогрессирование заболеваний» . Новостной сервис NewScientist.com .
Ошибка цитирования: указанная в списке ссылка с именем "evolution" не используется в контенте (см. Страницу справки ).
Внешние ссылки
- СМИ, связанные с мышцами, на Викискладе?
- Статья из Университета Данди о проведении неврологических обследований (четырехглавая мышца «сильнейшая»)
- Эффективность мышц при гребле
- Мышечная физиология и моделирование Scholarpedia Tsianos и Loeb (2013)
- Учебное пособие по человеческим мышцам (четкие изображения основных мышц человека и их латинские названия, удобные для ориентации)
- Окрашивание под микроскопом скелетных и сердечных мышечных волокон для выявления полос. Обратите внимание на различия в расположении миофибрилл.