Двигательная единица мыщцы
Способность двигаться. Типы мышц
Способность двигаться возникает благодаря взаимодействию энергозависимых двигательных белков (энергия АТФ), таких как миозин, кинезин и динеин, с другими белками, такими как актин; или при полимеризации и деполимеризации актина и тубулина. Клеточное деление (цитокинез), клеточная миграция, внутриклеточный везикулярный транспорт, экзо- и эндоцитоз, подвижность спермы, аксонный транспорт, электрическая подвижность наружных волосковых клеток и мерцание ресничек эпителия - это все примеры подвижности клеток и органелл.
Мышцы состоят из клеток (волокон), которые сокращаются при стимуляции. Скелетная мускулатура отвечает за передвижение тела, изменение позы и за движение газов при дыхании. Сердечная мышца качает кровь по сосудам, а гладкие мышцы работают во внутренних органах и в кровеносных сосудах. Типы мышц различаются по нескольким функциональным характеристикам (А).
Двигательная единица скелетной мышцы
В отличие от некоторых типов гладких мышц (однородная гладкомышечная ткань) и сердечных мышечных волокон, которые передают друг другу электрический стимул через щелевые контакты или нексус (А), волокна скелетных мышц стимулируются не соседними мышечными волокнами, а мотонейронами. И действительно, к мышечному параличу приводят именно нарушения иннервации.
Один мотонейрон вместе со всеми мышечными волокнами, которые он иннервирует, называется двигательной единицей (ДЕ). Мышечные волокна, принадлежащие к одной двигательной единице, могут быть распределены по большой площади (см2) поперечного сечения мышцы. Для обеспечения контакта двигательной единицы со всеми мышечными волокнами мотонейрон делится на коллатерали с ответвлениями на концах. Один двигательный нейрон может обслуживать от 25 (мимическая мышца) до более чем 1000 мышечных волокон (височная мышца).
Различают два типа скелетных мышечных волокон: S - медленно сокращающиеся [от англ. slow) волокна (тип 1) и F - быстро сокращающиеся [от англ, fast) волокна (тип 2), а также два подтипа: FR (2А) и FF (2Б). Поскольку каждая двигательная единица содержит только один тип волокон, эта классификация применима и к двигательным единицам. Медленные волокна меньше утомляются и поэтому приспособлены для постоянной работы (на выносливость). Они имеют большую плотность капилляров и митохондрий, высокую концентрацию капель жира (запасной высокоэнергетический субстрат), а также красного пигмента миоглобина (кратковременный запас О2). Они также богаты окислительными ферментами. Быстрые волокна в основном отвечают за краткие и быстрые сокращения. Они легко утомляются (FF > FR) и богаты гликогеном (FF > FR), однако содержат мало миоглобина (FF « FR).
Распределение по типам мышечных волокон зависит от типа мышц. Двигательные единицы медленного (S) типа преобладают в «красных» мышцах (например, в камбаловидной мышце, которая помогает поддерживать тело в вертикальном положении); а двигательные единицы быстрого (F) типа-в «белых» мышцах (икроножная мышца, участвующая в беге). Мышечное волокно одного типа может превращаться в волокно другого типа. Если, к примеру, продолжительная активация быстрых волокон ведет к увеличению концентрации Са2+ в цитоплазме, то быстрая мышца превращается в медленную и наоборот.
Регулировать мышечную активность возможно благодаря тому, что при необходимости может быть задействовано разное количество двигательных единиц. Чем больше двигательных единиц имеет мышца, тем тоньше регулируется ее сокращение. Например, у внешней глазной мышцы, у которой около 2000 двигательных единиц, сокращения гораздо более плавные, чем у червеобразной мышцы - только 100 двигательных единиц. Чем больше число задействованных двигательных единиц, тем сильнее сокращение. Число и тип задействованных двигательных единиц зависят от типа движения (плавное или резкое движение, перемежающееся или постоянное сокращение, рефлекторная активность, произвольное или непроизвольное движение и т. д.). В добавление к сказанному, сила каждой двигательной единицы может быть увеличена с помощью увеличения частоты нейронных импульсов, как при тетанусе скелетной мышцы.
Типы двигательных единиц
| Типы | Свойства | Способность волокон ДЕ |
|---|---|---|
| S | Медленные, весьма устойчивые к утомлению | Утилизация аэробных источников энергии |
| FR | Быстрые, устойчивые к утомлению | Приспособлены к обоим типам энергетического обмена |
| FF | Быстрые, быстро утомляемые | Более способны к анаэробному гликолизу |
| F(i) | Быстрые, промежуточные |