8. Анатомия и физиология мышечной системы человека. Мышцы головы и их значение.

Среди большого числа сложных систем, построенных из белковых структур, ни одна не привлекала к себе так много внимания физиологов-исследователей, как способность к сокращению мышечных волокон. Различают несколько типов мышц. Скелетные (поперечно-полосатые, исчерченные) сокращаются под произвольным контролем, благодаря которым выполняются различные движения. Близка по структуре скелетным мышцам сердечная мышца с характерной исчерченностью. Непроизвольными являются гладкие мышцы (неисчерченные), которые входят в структуру внутренних органов. Структурной единицей гладких мышц является мышечная клетка, одноядерная, диаметр которой колеблется в пределах 4-5 мкм, а длина составляет 400-500 мкм. Поперечно-полосатая мышца состоит из мышечных волокон (многоядерная структура) диаметром 10-100 мкм и длиной от 20 до 100 мм. В мышечных волокнах имеются обычные клеточные органеллы, имеющие специальные названия: плазматическая мембрана - плазмолемма, цитоплазма - саркоплазма, митохондрии - саркосоммы. Наиболее характерной структурной особенностью мышечных волокон является наличие сократительных элементов - миофибрилл, представляющих собой специальным образом организованные пучки белковых молекул (рис. 2.9.). Каждая из миофибрилл мышечного волокна, диаметром около одного мкм, состоит в среднем из 2500 протофибрилл, представляющие собой удлиненные полимеризированные молекулы белков актина и миозина (актиновые и миозиновые нити - филаменты).Миозин обладает тремя важными физиологическими функциями. Во-первых, при физиологических значениях ионной силы и величины рН молекулы миозина в растворе спонтанно образуют волокна. Во-вторых, миозин обладает ферментативной активностью, в частности, АТФазной (Энгельгард, Любимова). Гидролиз АТФ является непосредственным источником свободной энергии, необходимой для сокращения. В-третьих, миозин связывает полимеризованную форму актина - основного компонента тонких нитей. Именно это взаимодействие играет ключевую роль в генерировании силы, обеспечивающей смещение тонких нитей относительно толстых. На электронной микрофотографии видно, что миозин состоит из глобулярной, образующей две головки, части, присоединенной к очень длинному стержню. Актин, основной компонент тонких нитей, на электронных микрофотографиях выглядит как две нити бус, закрученных одна вокруг другой в виде двойной спирали, диаметром около 70 нм, в которую встроен тропомиозиновый комплекс.

Функциональной единицей мышечной системы является нейромоторная (моторная) единица. Нейромоторная единица представлена мотонейроном, расположенном в передних рогах спинного мозга, аксоном этого мотонейрона и группой мышечных волокон, которую иннервирует данный аксон (в среднем 10-12 мышечных волокон, но их количество может доходить до 500) В зависимости от того, способны ли нейромоторные единицы генерировать потенциал действия их различают на фазные и тонические.

Фазные моторные единицы генерируют потенциал действия. Они представлены a-мотонейронами спинного мозга, которые образуют на мышечном волокне один - два синапса. Фазные моторные единицы способны развивать довольно мощные мышечные сокращения, но быстро утомляются.

Тонические моторные единицы представлены g-мотонейронами спинного мозга, образующими на мышечном волокне 10-12 синапсов. Отсутствие возбудимых структур на этих волокнах не позволяет генерировать потенциал действия. Они способны на нервных окончаниях формировать только локальный ответ. Суммируясь в синапсах, локальные ответы тем не менее вызывают сокращение всего мышечного волокна. Тонические моторные единицы также способны развивать сильные мышечные сокращения, которые в силу структурных особенностей утомляются медленно (известно, что мышцы моллюска могут длительное время держать закрытыми створки раковины).

Специализированные тонические нейромоторные единицы широко представлены среди беспозвоночных и холоднокровных животных. У теплокровных животных эти моторные единицы обнаружены только в ограниченном числе мышц, например, в мышцах глазодвигательного аппарата. Необходимо со всей определенностью подчеркнуть, что тонические нейромоторные единицы у человека практически отсутствуют. Фазные моторные единицы по скорости развития максимального напряжения делятся на две группы: быстрые и медленные.

Быстрые моторные единицы развивают максимальное напряжение в течение 10-20 мс, медленные - в течение 70-100 мс. Функцию тонических моторных единиц в организме человека и высших животных берут на себя медленные фазные моторные единицы. Быстрые фазные моторные единицы развивают быстрые и мощные сокращения, но быстро утомляются (белые мышцы). В спинном мозге они представлены крупными, высоковозбудимыми L1-мотонейронами. Медленные моторные единицы развивают длительные и сильные мышечные сокращения и утомляю

тся медленнее (красные мышцы). Они представлены мелкими, низковозбудимыми L2-мотонейронами спинного мозга.

Мышечная система обладает рядом физических и физиологических свойств. К основным физическим свойствам относя

Растяжимость. Связана с наличием в мышцах эластического компонента мембраны, полоски, саркоплазматического ретикулюма, …).

Эластичность. Это свойство связано с растяжимостью и заключается в том, что после растяжения мышца приходит в исходное положение.

Упругость. Это свойство мышцы связано с ее сжатием. После сжатия мышца способна приходить в исходное состояние.

Пластичность. Заключается в том, что мышца способна некоторое время сохранять приданную ей искусственную форму. Пластические свойства скелетных мышц выражены очень слабо, они в большей степени присущи гладкой мускулатуре. При некоторых заболеваниях (кататоническая форма шизофрении) пластические свойства скелетных мышц становятся выраженным.

К физиологическим свойствам мышц относятся - возбудимость, проводимость и сократимость.

Итак, возбудимость – это свойство клеточных мембран отвечать на действие раздражителя изменением ионной проницаемости мембраны и величины мембранного потенциала.

Проводимость. Под проводимостью следует понимать способность ткани проводить возбуждение в виде потенциала действия. Сократимость можно определить как способность мышцы укорачиваться, уменьшая свою длину или напрягаться без ее изменения.

Наиболее популярной теорией, объясняющей механизм скольжения актиновых нитей между миозиновыми, является теория изолированных генераторов (эта теория подразумевает, что каждый поперечный мостик является своеобразным генератором энергии сокращения) или теория химико-механического сопряжения (“теория весла”).

Согласно этой теории ионы Са, выбрасываемые из саркоплазматического ретикулюма, во-первых, взаимодействуя с тропонином С белковой заслонки активного центра актиновой нити деформирует ее, в результате чего открывается активный центр. Во-вторых, ионы Са меняют заряд молекулы АТФ, находящейся на верхушке поперечного мостика, с отрицательного на положительный, в результате чего происходит электростатическое взаимодействие между активными центрами актиновой и миозиновой нитями. В третьих, ионы Са активируют фермент АТФазу. Под влиянием выделившейся энергии поперечный мостик от исходного состояния под углом 900 постепенно перемещается и становится под углом 450.

Постепенно смещаясь, поперечный мостик тянет за собой активный центр актиновой нити, вместе с которым перемещается и сама нить, используя энергию, полученную в результате расщепления АТФ. Затем поперечный мостик отрывается от актиновой нити, по всей вероятности, за счет эластического компонента, расположенного у его основания, а возможно, и выделения энергии, и вновь переходит в исходное состояние под углом 900. В последующем этот процесс циклически повторяется и поперечный мостик подобно веслу постепенно затягивает актиновую нить между миозиновыми. Поскольку поперечные мостики работают асинхронно, скольжение нитей происходит относительно плавно (этот процесс напоминает игру “перетягивание каната”).Вторая теория, объясняющая скольжение нитей, называется теорией электромеханического сопряжения, выдвинутая американским ученым Девисом (“теория зубчатого колеса”). Сущность этой теории заключается в следующем. Под влиянием ионов Са открываются активные центры актиновых нитей или тонких филаментов. Затем ионы Са меняют заряд молекулы АТФ поперечного мостика с отрицательного на положительный. Возникшие при этом силы электростатического взаимодействия приводят к сцеплению активных центров актиновых и миозиновых нитей. Такое же электростатическое взаимодействие наблюдается между положительно заряженной молекулой АТФ поперечного мостика и молекулой АТФазы, что является причиной их сближения, приводящее к сокращению (уплощению) поперечного мостика. Сокращаясь, поперечный мостик тянет за собой актиновую нить. Как только расстояние между молекулами АТФ и АТФазой станет достаточной для ферментативного гидролиза, происходит расщепление АТФ с выделением энергии. Удаление с верхушки поперечного мостика молекулы АТФ приводит его в первоначальное положение. Этот процесс циклически повторяется и в результате асинхронного сокращения актиновых центров миозиновой нити актиновая нить плавно скользит между миозиновыми. Эта теория не имеет большой популярности, т. к. неясно на какие цели расходуется энергия, выделяющееся при гидролизе АТФ.

Окончание сократительного акта происходит на фоне быстрого уменьшения локальной концентрации ионов Са в миофибриллярном пространстве, что связано с работой Са-насоса, в результате чего наступает расслабление мышцы. Однако, механизм возвращения нитей в исходное состояние остается неясным.

Виды мышечных сокращений:

Изотоническое напряжение мышечных волокон является динамическим. Это значит, что во время выполнения движения в определенном упражнении на всю длину амплитуды, напряжение мышечного волокна остается постоянным и одинаковым. Изотоническое сокращение мышечного волокна в свою очередь может быть концентрическим и эксцентрическим.

Изометрическое сокращение - это такая форма сокращения, когда мышечный тонус увеличивается, а длина мышцы не изменяется (имеет место напряжение мышцы). Такая форма мышечного сокращения наблюдается, когда человек пытается поднять непосильный груз. Чисто изотонических и изометрических режимов практически нет, наблюдаются, как правило, смешанные формы сокращения.

Статическое сокращение

Мышцы головы делятся на жевательные и мимические :

жевательные :Височная мышца, Жевательная мышца, Медиальная крыловидная мышца, Латеральная крыловидная мышца

мимические: Затылочно-лобная или Надчерепная мышца, Мышца сморщивающая бровь или Мышца гордецов, Круговая мышца глаза, Круговая мышца рта, Мышца поднимающая угол рта, Мышца смеха, Мышца опускающая угол рта, Щёчная мышца, Мышца поднимающая верхнюю губу, Большая и малая скуловые мышцы, Мышца опускающая нижнюю губу, Подбородочная мышца, Носовая мышца, Передняя ушная мышца, Верхняя ушная мышца, Задняя ушная мышца, Височно-теменная мышца

9. Внешние признаки работы сердечно-сосудистой системы и методы их обнаружения.

Сердечно-сосудистая система — комплекс анатомо-физиологических образований, обеспечивающий направленное движение крови и лимфы в организме человека и животных, необходимое для осуществления в тканях транспорта газов, субстратов питания и их метаболитов в процессе обмена веществ и энергии между организмом и внешней средой. В состав cердечно-сосудистой системы входят сердце, кровеносные сосуды (кровеносная система) и лимфатическая система. Функции всех звеньев cердечно-сосудистой системы строго согласованы благодаря нервно-рефлекторной регуляции, что позволяет поддерживать гомеостаз в условиях изменяющейся внешней среды.

ПАТОЛОГИЯ cердечно-сосудистой системы включает так называемые первичные заболевания сердца (например, некоторые формы миокардита, кардиомиопатии, опухоли сердца и др.); поражения сердца при инфекционных, инфекционно-аллергических, дисметаболических и системных болезнях (ревматизме, туберкулезе, сифилисе и др.) и заболеваниях других органов, например диффузном токсическом зобе, хронических болезнях легких; заболевания, основным проявлением которых является системное изменение структуры или функции сосудов (распространенный атеросклероз, гипертоническая болезнь, васкулиты), и местные поражения сосудов (аневризмы, тромбофлебит и др.).

ЗАБОЛЕВАНИЯ cердечно-сосудистой системы, и в первую очередь ишемическая болезнь сердца и гипертоническая болезнь с ее осложнениями, являются главными причинами смерти и инвалидизации жители экономически развитых стран.