Скелетні м’язи, також відомі як поперечно-смугасті м’язи, — це один із трьох типів м’язової тканини в організмі (поряд із гладкою та серцевою). Вони відповідають за довільні рухи тіла, такі як ходьба, підняття предметів чи дихання (частково), і становлять значну частину маси тіла людини (близько 40% у дорослих). Їхня назва походить від характерної поперечної посмугованості, видимої під мікроскопом. Давайте розглянемо їхню будову, функції, механізм скорочення, розташування та значення детально.
Будова скелетних м’язів
Скелетні м’язи мають високоорганізовану структуру, яка дозволяє їм ефективно скорочуватися і генерувати силу.
1. Загальна організація
- М’яз: Складається з пучків м’язових волокон, оточених сполучною тканиною (епімізієм).
- М’язовий пучок: Група волокон, оточена перимізієм.
- М’язове волокно: Окрема багатоядерна клітина (міоцит), оточена ендомізієм.
2. М’язове волокно
- Форма: Циліндрична, довжиною від кількох міліметрів до десятків сантиметрів, діаметром 10–100 мкм.
- Ядра: Багато, розташовані на периферії клітини під сарколемою (плазматичною мембраною).
- Цитоплазма (саркоплазма): Містить:
- Міофібрили: Скоротливі одиниці, що займають більшу частину об’єму волокна.
- Мітохондрії: Численні, забезпечують енергію (АТФ).
- Саркоплазматична сітка: Система мембран, що оточує міофібрили і зберігає кальцій.
- Т-трубочки: Поперечні заглиблення сарколеми, які проводять нервовий імпульс углиб волокна.
3. Міофібрили
- Складаються з повторюваних одиниць — саркомерів, що надають посмугованість.
- Саркомер: Ділянка між двома Z-лініями (довжина 2–3 мкм у спокої).
- A-смуга: Темна, містить товсті (міозинові) і тонкі (актинові) нитки.
- I-смуга: Світла, містить лише актинові нитки.
- H-зона: Центральна частина A-смуги, де немає актину (тільки міозин).
- Z-лінія: Межа саркомера, до якої кріпляться актинові нитки.
4. Скоротливі білки
- Актин: Тонкі нитки, асоційовані з тропоміозином і тропоніном для регуляції скорочення.
- Міозин: Товсті нитки з головками, які взаємодіють з актином, використовуючи АТФ.
5. Сполучна тканина
- Епімізій: Оточує весь м’яз.
- Перимізій: Оточує пучки волокон.
- Ендомізій: Оточує окремі волокна, містить капіляри і нерви.
Механізм скорочення
Скорочення скелетних м’язів є довільним і регулюється соматичною нервовою системою через нервово-м’язові з’єднання. Воно базується на теорії ковзання ниток.
Етапи:
1. Нервовий імпульс:
- Моторний нейрон виділяє ацетилхолін у нервово-м’язовому синапсі, викликаючи деполяризацію сарколеми.
2. Поширення сигналу:
- Імпульс проходить через T-трубочки до саркоплазматичної сітки.
3. Вивільнення кальцію:
- Сітка вивільняє Ca²⁺ у саркоплазму.
4. Активація скорочення:
- Кальцій зв’язується з тропоніном, зміщуючи тропоміозин і відкриваючи активні сайти на актині.
- Головки міозину приєднуються до актину, використовуючи АТФ, і “гребуть”, скорочуючи саркомер.
5. Розслаблення:
- Кальцій повертається в сітку за допомогою Ca²⁺-насосів, тропоміозин закриває сайти на актині, і м’яз розслабляється.
Особливості:
- Швидке, потужне скорочення (мілісекунди).
- Залежить від АТФ і кальцію.
Типи м’язових волокон
Скелетні м’язи містять різні типи волокон, які відрізняються за швидкістю скорочення і метаболізмом:
1. Тип I (повільні, окислювальні):
- Червоні (багато міоглобіну), багаті мітохондріями.
- Повільні, стійкі до втоми (постава, ходьба).
2. Тип IIa (швидкі, окислювально-гліколітичні):
- Проміжні, комбінують силу і витривалість (біг середньої дистанції).
3. Тип IIb (швидкі, гліколітичні):
- Білі, мало мітохондрій, швидкі, але швидко втомлюються (спринт, підняття ваги).
Функції скелетних м’язів
1. Рух:
- Переміщення тіла і кінцівок (ходьба, біг, стрибки).
2. Підтримка пози:
- Утримання вертикального положення (м’язи спини, шиї).
3. Захист:
- Амортизація ударів (м’язи живота захищають органи).
4. Терморегуляція:
- Скорочення генерує тепло (дрижання при холоді).
5. Дихання:
- Діафрагма і міжреберні м’язи забезпечують вентиляцію легень.
Розташування в організмі
Скелетні м’язи прикріплені до кісток за допомогою сухожиль і розташовані:
- Тулуб: М’язи спини, грудей, живота (трапецієподібний, прямий живота).
- Кінцівки: Біцепс, трицепс, чотириголовий м’яз стегна.
- Голова і шия: Жувальні м’язи, мімічні м’язи.
- Дихальна система: Діафрагма, міжреберні м’язи.
Особливості скелетних м’язів
- Довільність: Керується соматичною нервовою системою через свідомі команди.
- Швидкість і сила: Здатні до швидких і потужних скорочень, але втомлюються швидше за гладкі м’язи.
- Регенерація: Обмежена, здійснюється за рахунок сателітних клітин (стовбурових клітин м’язів).
- Пластичність: Адаптуються до навантажень (гіпертрофія при тренуваннях, атрофія при бездіяльності).
Значення скелетних м’язів
- Рухливість: Основа всіх фізичних активностей.
- Метаболізм: Споживають значну частину енергії організму.
- Патологія:
- Міопатії: Слабкість м’язів (міастенія).
- Атрофія: Втрата маси при паралічі чи старінні.
- Травми: Розриви, розтягнення.
Цікаві факти
- У людини близько 600 скелетних м’язів, які разом важать більше, ніж усі кістки.
- Найсильніший м’яз (за силою на одиницю площі) — жувальний м’яз (musculus masseter) (до 100 кг тиску).
- Саркомер скорочується на 30–50% своєї довжини за частки секунди.
- М’язи можуть збільшуватися в об’ємі вдвічі при регулярних тренуваннях завдяки гіпертрофії волокон.
Скелетні м’язи — це “двигуни” тіла, які забезпечують рух, силу і стабільність. Їхня складна структура і швидке скорочення роблять їх унікальними серед м’язових тканин.