Скелетная мышечная ткань

Развитие. Скелетная мышечная ткань человека разви­вается из миотомов мезодермальных сомитов, поэтому называется соматической. Клетки миотомов дифференци­руются в 2 направлениях: 1) из одних образуются миосателлитоциты; 2) из других образуются миосимпласты.

Образование миосимпластов. Клетки миотомов диф­ференцируются в миобласты, которые сливаются вместе, образуя мышечные трубочки. В процессе созревания мы­шечные трубочки превращаются в миосимпласты. При этом ядра смещаются к периферии, а миофибриллы — к центру.

Мышечное волокно (myofibra). Состоит из 2 компонен­тов: 1) миосателлитоцитов и 2) миосимпласта. Мышечное во­локно имеет примерно такую же длину, как и сама мышца, диаметр — 20-50 мкм. Снаружи волокно покрыто оболоч­кой — сарколеммой, состоящей из 2 мембран. Наружная мембрана называется базальной мембраной, а внутренняя — плазмолеммой. Между этими двумя мембранами располага­ются миосателлитоциты.

Ядра мышечных волокон располагаются под плазмолем­мой, их количество может достигать нескольких десятков ты­сяч. Имеют вытянутую форму, не обладают способностью к дальнейшему митотическому делению. Цитоплазма мы­шечного волокна называется саркоплазмой. В саркоплазме содержится большое количество миоглобина, включений гликогена и липидов; имеются органеллы общего значения, одни из которых развиты хорошо, другие — хуже. Такие орга­неллы, как комплекс Гольджи, гранулярная ЭПС, лизосомы, развиты слабо и располагаются у полюсов ядер. Хорошо ра­звиты митохондрии и гладкая ЭПС.

В мышечных волокнах хорошо развиты миофибриллы, являющиеся сократительным аппаратом волокна. В миофибриллах имеется исчерченность, потому что миофиламенты в них расположены в строго определенном порядке (в отли­чие от гладкой мускулатуры). В миофибриллах 2 вида миофиламентов: 1) тонкие актиновые, состоящие из белка актина, тропонина и тропомиозина; 2) толстые миозиновые, состоя­щие из белка миозина. Актиновые филаменты располагают­ся продольно, их концы находятся на одинаковом уровне и несколько заходят между концами миозиновых филаментов. Вокруг каждого миозинового филамента расположено 6 концов актиновых филаментов.

В мышечном волокне имеется цитоскелет, включающий промежуточные нити (филаменты), тело фрагму, мезофpaгму, сарколемму. Благодаря цитоскслету одинаковые структуры миофибрилл (актиновые, миозиновые филаменты и др.) рас­полагаются упорядоченно.

Тот участок миофибриллы, в котором находятся только актиновые филаменты, называется диском I (изотропный или светлый диск). Через центр диска I проходит Z-полоска, или телофрагма, толщиной около 100 нм и состоящая из альфа-актинина. К телофрагме прикрепляются актиновые нити (зона прикрепления тонких нитей).

Миозиновые филаменты тоже располагаются в строго определенном порядке, их концы также находятся на одном уровне. Миозиновые филаменты вместе с заходящими между ними концами актиновых филаментов образуют диск А (ани­зотропный диск, обладающий двулучепреломлением). Диск А также разделяется мезофрагмой, аналогичной телофрагме и состоящей из М-белка (миомизина).

В средней части диска А имеется Н-полоска, ограниченная концами актиновых филаментов, заходящих между концами миозиновых нитей. Поэтому чем ближе концы актиновых фи­ламентов расположены друг к другу, тем эже Н-полоска.

Саркомер— это структурно-функциональная единица миофибрилл, представляющая собой участок, расположен­ный между двумя телофрагмами.

Формула саркомера: 0,5 диска I + диск А + 0,5 диска I.

Миофибриллы окружены хорошо развитыми митохон­дриями и хорошо развитой гладкой ЭПС.

Гладкая ЭПС образует систему L-канальцев, образующих в каждом диске сложные структуры. Эти структуры состоят из L-канальцев, расположенных вдоль миофибрилл и соеди­няющихся с поперечно направленными L-канальцами (лате­ральными цистернами).

Функции гладкой ЭПС (системы L-канальцев):

1) транспортная;

2) синтез липидов и гликоге­на;

3) депонирование ионов Са²⁺.

Т-каналы — это впячивания плазмолеммы. На границе дисков из плазмолеммы в глубь волокна происходит впячивание в виде трубочки, располагающейся между двумя лате­ральными цистернами.

Триада включает: 1) Т-канал и 2) две латеральные цистер­ны гладкой ЭПС. Функция триад заключается в том, что в расслабленном состоянии миофибрилл в латеральных ци­стернах накапливаются ионы Са²⁺; в тот момент, когда по плазмолемме движется импульс (потенциал действия), он пе­реходит на Т-каналы. При движении импульса по Т-каналу из латеральных цистерн выходят ионы Са²⁺. Без последних не­возможно сокращение миофибрилл, потому что в актиновых филаментах центры взаимодействия с миозиновыми нитями заблокированы тропомиозином. Ионы Са²⁺ осуществляют разблокированиё этйх центров, после чего начинается взаи­модействие актиновых нитей с миозиновыми и сокращение.

Механизм сокращения миофибрилл. При взаимодей­ствии актиновых филаментов с миозиновыми происходит разблокирование ионами Са²⁺ центров сцепления актино­вых филаментов с головками молекул миозина, после чего эти выросты присоединяются к центрам сцепления на ак­тиновых нитях и, как веслом, осуществляют движение ак­тиновых филаментов между концами миозиновых. В это время телофрагма приближается к концам миозиновых фи­ламентов, и, поскольку концы актиновых филаментов тоже приближаются к мезофрагме и друг к другу, происходит су­жение Н-полоски.

Таким образом, во время сокращения миофибрилл проис­ходит сужение диска I и Н-полоски.

После прекращения потенциала действия ионы Са²⁺ воз­вращаются в L-канальцы гладкой ЭПС, тропомиозин снова блокирует в актиновых филаментах центры взаимодействия с миозиновыми нитями. Это приводит к прекращению со­кращения миофибрилл, происходит их расслабление, т. е. актиновые нити возвращаются в исходное положение, восста­навливается ширина диска I и Н-полоски.

Миосателлитоциты мышечного волокна располагаются между базальной мембраной и плазмолеммой сарколеммы. Эти клетки имеют овальную форму, их овальное ядро окруже­но тонким слоем бедной органеллами и слабо окрашиваемой цитоплазмы. Функция миосателлитоцитов — это камбиаль­ные клетки, участвующие в регенерации мышечных волокон при их повреждении.

Строение мышцы как органа. Каждая мышца тела чело­века представляет собой своеобразный орган, имеющий свою структуру. Каждая мышца состоит из мышечных воло­кон. Каждое волокно окружено тонкой прослойкой рыхлой соединительной ткани — эндомизием. В эндомизии проходят кровеносные и лимфатические сосуды и нервные волокна. Мышечное волокно вместе с сосудами и нервными волокна­ми имеет название «мион». Несколько мышечных волокон образуют пучок, окружен­ный слоем рыхлой соединительной ткани, называемой перимизием. Вся мышца окружена прослойкой соединительной ткани, называемой эпимизием.

Связь мышечных волокон с коллагеновыми волокна­ми сухожилий. На концах мышечных волокон имеются впячивания сарколеммы. В эти впячивания входят коллагеновые и ретикулярные волокна сухожилий. Ретикулярные волокна прободают базальную мембрану и при помощи моле­кулярных сцеплений соединяются с плазмолеммой. Затем эти волокна возвращаются в просвет впячивания и оплетают коллагеновые волокна сухожилия, как бы привязывая их к мышечному волокну. Коллагеновые волокна образуют сухо­жилия, которые прикрепляются к костному скелету.

Типы мышечных волокон. Имеется 2 основных типа мышечных волокон: I тип (красные волокна) и II тип (белые волокна). Они различаются главным образом быстротой со­кращения, содержанием миоглобина, гликогена ми, активно­стью ферментов.

I-й тип (красные волокна) характеризуется большим со­держанием миоглобина (поэтому волокна красные), высокой активностью сукцинатдегидрогеназы, АТФазой медленного типа, не очень богатым содержанием гликогена, длительно­стью сокращения и малой утомляемостью.

II-й тип (белые волокна) характеризуется малым содержа­нием миоглобина, низкой активностью сукцинатдегидроге­назы, АТФазой быстрого типа, богатым содержанием глико­гена, быстрым сокращением и большой утомляемостью.

Медленный (красный) и быстрый (белый) типы мышеч­ных волокон иннервируются разными типами моторных нейронов: медленным и быстрым.

Кроме I и II типов мышечных волокон имеются еще проме­жуточные, обладающие свойствами тех и других.

В каждой мышце присутствуют все типы мышечных воло­кон. Их количество может меняться в зависимости от физи­ческой нагрузки.

Регенерация поперечно-полосатой мышечной ткани.При повреждении мышечных волокон их концы на месте Повреждения подвергаются некрозу. После разрыва волокон к их обрывкам поступают макрофаги, которые фагоцитиру­ют некротизированные участки, очищая их от мертвой тка­ни. Затем процесс регенерации осуществляется 2 путями: 1) за счет повышения реактивности в мышечных волокнах и образования мышечных почек в местах разрыва; 2) за счет миосателлитоцитов.

1 -й путь регенерации заключается в том, что на концах ра­зорванных волокон гипертрофируется гранулярная ЭПС, на поверхности которой синтезируются белки миофибрилл, мембранных структур внутри волокна и сарколеммы. В резуль­тате этого концы мышечных волокон утолщаются и преобразу­ются в мышечные почки. Эти почки по мере своего увеличения приближаются друг к другу от одного оборванного конца к дру­гому и в конце концов соединяются и срастаются.

Между тем за счет клеток эндомизия происходит новооб­разование соединительной ткани между растущими нав­стречу друг к другу мышечными почками. Поэтому к момен­ту соединения мышечных почек формируется соединитель­нотканная прослойка, которая войдет в состав мышечного волокна. Следовательно, формируется соединительноткан­ный рубец.

2-й путь регенерации заключается в том, что миосателлитоциты покидают места своего обитания и подвергаются дифференцировке, в результате которой превращаются в миобласты. Часть миобластов присоединяется к мышеч­ным почкам, часть соединяется в мышечные трубочки, кото­рые дифференцируются в новые мышечные волокна.

Таким образом, при репаративной регенерации мышц восстанавливаются старые мышечные волокна и образуются новые.

Иннервация скелетной мышечной ткани осуществляется двигательными и чувствительными нервными волокнами, заканчивающимися нервными окончаниями.

Двигательные (моторные) нервные окончания являются концевыми приборами аксонов моторных нервных клеток передних рогов спинного мозга. Конец аксона, подходя к мы­шечному волокну, делится на несколько веточек — терминалей. Терминал и прободают базальную мембрану сарколеммы и далее погружаются в глубь мышечного волокна, увлекая за собой плазмолемму. В результате этого образуется нервно-мышечное окончание — моторная бляшка.

Строение нервно-мышечного окончания. В нервно-мышечном окончании имеются 2 части (полюса): нервная и мышечная. Между нервной и мышечной частью имеется синаптическая щель. В нервной части (терминалях аксона моторного нейрона) имеются митохондрии и синаптические пузырьки, заполненные медиатором—ацетилхолином. В мышечной части нервно-мышечного окончания есть митохон­дрии, скопление ядер, отсутствуют миофибриллы. Синаптическая щель шириной 50 нм ограничена пресинаптической мембраной (плазмолеммой аксона) и постсинаптической мембраной (плазмолеммой мышечного волокна). Постсинаптическая мембрана образует складки (вторичные синаптические щели), на ней имеются рецепторы к ацетилхолину и фермент — ацетилхолинэстераза.

Функция нервно-мышечных окончаний. Импульс дви­жется по плазмолемме аксона (пресинаптической мембране). В это время синаптические пузырьки с ацетилхолином под­ходят к плазмолемме, из пузырьков ацетилхолин изливается в синаптическую щель и захватывается рецепторами постси­наптической мембраны. Это повышает проницаемость этой мембраны (плазмолеммы мышечного волокна), в результате чего ионы Na⁺ с наружной поверхности плазмолеммы пере­ходят на внутреннюю, а ионы К⁺ переходят на наружную по­верхность — это и есть волна деполяризации, или нервный импульс (потенциал действия). После возникновения потен­циала действия ацетилхолинэстераза постсинаптической мембраны разрушает ацетилхолин, и переход импульса че­рез синаптическую щель прекращается.

Чувствительными нервными окончаниями (нервно-мы­шечными веретенами — fusi neuromuscularis) заканчиваются дендриты чувствительных нейронов спинномозговых узлов. Нервно-мышечные веретена покрыты соединительнотканной капсулой, внутри которой имеются 2 типа интрафузальных (внутриверетенных) мышечных волокон:

1) с ядерной сумкой (в центре волокна есть утолщение, в котором имеется скопле­ние ядер), они более длинные и более толстые;

2) с ядерной це­почкой (ядра в виде цепочки располагаются по центру волок­на), они тоньше и короче.

В окончания проникают толстые нервные волокна, кото­рые кольцеобразно оплетают оба вида интрафузальных мы­шечных волокон и тонкие нервные волокна, заканчиваю­щиеся гроздевидными окончаниями на мышечных волокнах с ядерной цепочкой. На концах интрафузальных волокон имеются миофибриллы, и к ним подходят двигательные нер­вные окончания. Сокращения интрафузальных волокон не обладают большой силой и не суммируются с остальными (экстрафузальными) волокнами мышцы.

Функция нервно-мышечных веретен заключается в вос­приятии скорости и силы растяжения мышцы. Если сила растяжения такова, что угрожает разрывом мышцы, то на со­кращающиеся мышцы-антагонисты от этих окончаний рефлекторно поступают тормозные импульсы.