Розділ IV фізіологія м’язів

М’язова діяльність пов’язана з основною властивістю м’язів - здатністю до скорочень за рахунок якої здійснюється переміщення тіла або його частин у просторі і підтримання певної пози. У м’язах знаходяться проприорецептори , які реагують на розтягнення і скорочення, а також хемо- і терморецептори. За рахунок скорочення мімічних м’язів, виявляються ті чи інші емоційні стани людини.

М’язи являються депо води і солей і, отож, приймають участь у регуляції водно-солевого обміну в організмі. При скороченні м’язів виділяється теплова енергія, яка є важливим додатковим джерелом теплоутворення в дорослому організмі людини.

В м’язовій тканині здійснюється ресинтез глікогену, АТФ, креатинфосфату, а завдяки наявності міоглобіну депонується кисень, який використовується у випадку інтенсивного фізичного навантаження.

М’язова тканина має наступні фізіологічні властивості: подразливість (здатність змінювати інтенсивність процесу обміну в клітинах під впливом факторів зовнішнього середовища); збудливість (здатність відповідати на подразнення специфічною реакцією); провідність (здатність проводити збудження вздовж м’язового волокна в обидві сторони від місця подразнення); скоротливість (здатність скорочуватися, або змінювати ступень напруження під час збудження); автоматія (скорочення під впливом імпульсів, які виникають у нервово-м’язових елементах самих органів); рефрактерність (нездатність, на протязі деякого часу, реагувати збудженням на подразнення).

Скелетні м’язи складаються з окремих волокон - міофібрил, які містять подовжені, у вигляді ниток, полімеризовані молекули білків - актину та міозину.

У стані спокою м’яза тонкі довгі актинові нитки знаходяться між товстими та коротшими міозиновими. При скороченні спостерігається взаємне переміщення (ковзання) актинових ниток по відношенню до міозинових, а м’яз стає коротшим і грубішим. Постачальником енергії для скорочення м’яза є АТФ, креатинфосфат і анаеробний гліколіз.

Окрім цього до складу тонких актинових ниток входять ще два білки – тропонін і тропоміозин, які необхідні для здійснення процесів скорочення і розслаблення м’язу.

На підставі фізіологічних, біохімічних та структурних особливостей виділяють три типи м’язових волокон швидкі (білі), повільні (червоні) і проміжні. Співвідношення цих типів волокон у різних м’язах неоднакове. Це обумовлює різний характер скорочення: одні м’язи скорочуються дуже швидко, але короткий час, інші повільно, довго і без ознак втоми.

Аксони мотонейронів спинного чи довгастого мозку іннервують різу кількість м’язових волокон. Один нейрон і м’язові волокна, що ним інервуються, називають моторною одиницею. Чим точніші рухи виконує м’яз, тим менше м’язових волокон припадає на нейрон (мала моторна одиниця) і навпаки, якщо скорочення м’язу повільні і сильні, то в цьому випадку на один нейрон може припадати до 2000 м’язових волокон (велика моторна одиниця).

Скелетні м’язи підпорядковуються закону силових відношень, т.б. із збільшенням сили подразника, починаючи від порогу, величина скорочення м’язу збільшується (до певного рівня). Це пояснюється тим, що м’яз складається із волокон різної збудливості: на слабкі подразнення відповідають найбільш збудливі, а із збільшенням сили подразника збуджуються усе нові, менш збудливі моторні одиниці, поки максимальний подразник не приведе у діяльний стан усі м’язові волокна. Окремі м’язові волокна на порогові і надпорогові подразники скорочуються з максимальною силою, а на до порогові – не відповідають зовсім (закон ’’все або нічого’’).

Величина і характер реакції відповіді скелетного м’язу залежать також і від частоти подразнення. В організмі скелетні м’язи збуджуються під впливом імпульсів, що надходять до них по руховим нервам із ЦНС і носять характер сильного довготривалого скорочення (тетанусу ). У людини тетанічні скорочення викликаються нервовими імпульсами із частотою від 50 до 70 Гц.

Для вивчення механізму тетанічних скорочень в експерименті на м’яз наносять поодинокі електричні імпульси і з допомогою міографу реєструють поодинокі скорочення ( рис.1).

Графічне зображення такого скорочення (міограма) дає можливість виділити у ньому три фази: латентну, фазу укорочення і фазу розслаблення).

Рис. 1 Міограма скелетного м’язу

Латентний період - 0,01 с

Фаза укорочення - 0,04 – 0,05 с.

Фаза розслаблення - 0,05 – 0,06 с.

При подразненні м’язу серією поодиноких імпульсів виникає довготривале сильне укорочення м’язу – тетанус. Розрізняють два види тетанусів – зубчастий (коли наступне подразнення діє в період розслаблення м’язу)і суцільний (наступне подразнення надходить у фазу укорочення м’язу). (Рис.2.)

Рис. 2. Сумація поодиноких скорочень

скелетного м’язу

1 – поодинокі скорочення ;

2 - зубчастий тетанус;

3 - гладкий тетанус;

4 - частота подразника.

При певній частоті і силі подразнення скорочення починає зменшуватися і нарешті м’яз розслаблюється не дивлячись на те, що подразнення продовжується (песимум частоти).

Найбільш сприятлива сила подразнення, яка викликає максимальне тетанічне скорочення, називається оптимум сили . Подальше збільшення сили приводить до зниження амплітуди скорочення і позначається як песимум сили .

В залежності від навантаження розрізняють ізометричні ( скорочення при незмінній довжині м’яза), ізотонічні (скорочення, коли тонус м’яза не змінюється) і змішані скорочення.

М’язи постійно зберігають певний ступень напруження (тонус) і тільки під час сну (природного, або наркотичного) настає повне розслаблення м’язів, за винятком дихальних і тільки при дії певних лікарських препаратів можуть розслабитися і дихальні м’язи, що приводить до зупинки дихання і смерті. Тонічне напруження м’язів забезпечується надходженням до них із ЦНС поодиноких імпульсів, які навперемінно збуджують різні м’язові волокна.

У всіх випадках скорочення м’язів організм виконує роботу, яка може бути - динамічною та статичною. Внаслідок довгої м’язової роботи настає тимчасове зниження працездатності - втома. Виникнення втоми в першу чергу залежить від процесів, що розвиваються в нервовій системі. Найшвидше “втомлюються” тіла нейронів, які керують роботою даних м’язів, а потім і їх синаптичні ділянки. Тимчасове підвищення працездатності можна досягнути шляхом введення в організм деяких фармакологічних засобів.

Основною структурною одиницею гладких м’язів є м’язова клітина, яка має веретеноподібну форму і вкрита зовні плазматичною мембраною. Завдяки своїм морфофізіологічним особливостям гладкі м’язи здатні на довготривалі скорочення з невеликою затратою енергії і без втоми. Ця властивість і зумовила їх топографію у стінках внутрішніх органів і кровоносних судин де вони виконують роль своєрідного скелету та рухового апарату цих органів. На відміну від скелетних м’язів, що забезпечують швидкі і цілеспрямовані рухи, діяльність гладких м’язів характеризується відносно малою інтенсивністю, незалежністю від волі і свідомості і часто має ритмічний характер. Тонічна функція гладких м’язів особливо важлива для забезпечення діяльності різних сфінктерів (шлунку, кишечнику, сечового міхура та ін. ), а також для підтримання артеріального тиску на відповідній висоті.

Клінічна практика свідчить, що при деяких захворюваннях, коли порушується функціональна діяльність м’язової тканини, можлива її цілеспрямована корекція шляхом використання певних фармакологічних препаратів ( наприклад, нормалізація роботи серця, артеріального тиску, моторної функції шлунково-кишкового тракту, скелетної мускулатури та ін.).