Svaly

Svaly nebo svaly (z lat.  musculus  - "sval") - orgány sestávající ze svalové tkáně ; schopný kontrakcí pod vlivem nervových vzruchů . Část pohybového aparátu . Provádějí různé pohyby, zajišťují pohyb těla, udržují držení těla, stahují hlasivky , dýchají a tak dále. Svalová tkáň je elastická a pružná; Skládá se z myocytů (svalových buněk). Svaly se vyznačují únavou , která se projevuje při intenzivní práci nebo cvičení.

Svaly umožňují měnit polohu částí těla v prostoru. Člověk vykonává jakýkoli pohyb – od tak jednoduchých, jako je mrkání nebo úsměv , až po jemné a energické, jaké vidíme u klenotníků nebo sportovců – díky schopnosti svalových tkání stahovat se. Na správném fungování svalů, skládajících se ze tří hlavních skupin, závisí nejen pohyblivost těla, ale i fungování všech fyziologických procesů. Práci všech svalových tkání řídí nervový systém , který zajišťuje jejich spojení s mozkem a míchou a reguluje přeměnu chemické energie na mechanickou .

V lidském těle je 640 kosterních svalů (v závislosti na způsobu počítání diferencovaných svalových skupin je jejich celkový počet stanoven od 639 do 850) . Nejmenší jsou připojeny k nejmenším kostem umístěným v uchu . Největší jsou svaly gluteus maximus , ty uvádějí nohy do pohybu . Nejsilnější svaly jsou lýtkové a žvýkací . Nejdelší lidský sval - sartorius  - začíná od přední horní části páteře kyčelního křídla (přední horní úseky pánevní kosti ), spirálovitě se šíří vpředu přes stehno a je připevněn šlachou k tuberositas tibie (horní části bérce).

Tvar svalů je velmi různorodý. Nejběžnější jsou svaly vřetenové, charakteristické pro končetiny, a svaly široké - tvoří stěny těla . Pokud mají svaly společnou šlachu a jsou tam dvě nebo více hlav, pak se nazývají dvou-, tří- nebo čtyřhlavé.

Svaly a kostra určují tvar lidského těla. Aktivní životní styl , vyvážená strava a sport přispívají k rozvoji svalů a úbytku objemu tukové tkáně . Svalová hmota u předních vzpěračů přesahuje 60 % tělesné hmotnosti [1] .

Typy svalů

V závislosti na strukturálních rysech jsou lidské svaly rozděleny do 3 typů nebo skupin:

První svalovou skupinou jsou kosterní nebo příčně pruhované svaly. Každý z nás má více než 600 kosterních svalů.Svaly tohoto typu jsou schopny se na přání člověka libovolně stahovat a spolu s kostrou tvoří pohybový aparát . Celková hmotnost těchto svalů je asi 40% tělesné hmotnosti a lidé, kteří aktivně rozvíjejí svaly, mohou mít ještě více. Pomocí speciálních cviků lze zvětšovat velikost svalových buněk, až narostou na hmotě a objemu a stanou se reliéfní. Stahováním se sval zkracuje, ztlušťuje a pohybuje se vzhledem k sousedním svalům. Zkrácení svalu je doprovázeno sbližováním jeho konců a kostí , ke kterým je připojen. Každý pohyb zahrnuje svaly, které jej provádějí i oponují (agonisté, respektive antagonisté), což dává pohybu přesnost a plynulost.

Druhým typem svalu, který je součástí buněk vnitřních orgánů , cév a kůže , je hladká svalová tkáň , tvořená charakteristickými svalovými buňkami ( myocyty ). Krátké vřetenovité buňky hladkého svalstva tvoří destičky. Stahují se pomalu a rytmicky, poslouchají signály autonomního nervového systému . Jejich pomalé a prodloužené kontrakce se vyskytují nedobrovolně, to znamená bez ohledu na touhu osoby.

Hladké svaly neboli svaly mimovolního pohybu se nacházejí především ve stěnách dutých vnitřních orgánů , jako je jícen nebo močový měchýř . Hrají důležitou roli v procesech, které nezávisí na našem vědomí, například při pohybu potravy trávicím traktem nebo přispívají ke zúžení a rozšíření zornice.

Samostatnou (třetí) skupinou svalů je srdeční příčně pruhovaná svalová tkáň ( myokard ). Skládá se z kardiomyocytů . Kontrakce srdečního svalu nejsou řízeny lidskou myslí, je inervován autonomním nervovým systémem .

Budova

Konstrukčním prvkem svalů je svalová vlákna , z nichž každé je jednotlivě nejen buněčnou, ale i fyziologickou jednotkou schopnou kontrakcí. Svalové vlákno je vícejaderná buňka, její průměr je od 10 do 100 mikronů . Tato buňka je uzavřena ve skořápce, sarkolemě , která je naplněna sarkoplazmou . Myofibrily se nacházejí v sarkoplazmě . Myofibrila je vláknitá struktura tvořená sarkomerami . Tloušťka myofibril je obecně menší než 1 um. Podle počtu myofibril se rozlišují bílá a červená svalová vlákna. V bílých vláknech je více myofibril, méně sarkoplazmat, takže se mohou rychleji stahovat. Červená vlákna obsahují velké množství myoglobinu , a proto dostala své jméno. Sarkoplazma svalových vláken kromě myofibril obsahuje také mitochondrie , ribozomy , Golgiho komplex , lipidové inkluze a další organely . Sarkoplazmatické retikulum zajišťuje přenos vzruchů uvnitř vlákna. Složení sarkomer zahrnuje silná myosinová filamenta a tenká aktinová filamenta [2] .

Aktin  je kontraktilní protein skládající se z 375 aminokyselinových zbytků o molekulové hmotnosti 42300, který tvoří asi 15 % svalového proteinu. Pod světelným mikroskopem vypadají tenčí molekuly aktinu jako světelný proužek (tzv. „Ι-disky“). V roztocích s nízkým obsahem iontů je aktin obsažen ve formě jednotlivých molekul s kulovou strukturou, avšak za fyziologických podmínek se aktin v přítomnosti ATP a iontů hořčíku stává polymerem a tvoří dlouhá vlákna (fibrilární aktin) . , které se skládají ze dvou spirálovitě stočených řetězců molekul aktinu. Spojením s jinými proteiny získávají aktinová vlákna schopnost kontrahovat se pomocí energie obsažené v ATP.

Myosin  je hlavní svalový protein; jeho obsah ve svalech dosahuje 65 %. Molekuly se skládají ze dvou polypeptidových řetězců, z nichž každý obsahuje více než 2000 aminokyselin. Molekula proteinu je velmi velká (jedná se o nejdelší polypeptidové řetězce, které existují v přírodě) a její molekulová hmotnost dosahuje 470 000. Každý z polypeptidových řetězců končí tzv. hlavou, která zahrnuje dva malé řetězce skládající se ze 150-190 aminoskupin. kyseliny. Tyto proteiny vykazují aktivitu ATPázy potřebnou pro kontrakci aktomyosinu. Pod mikroskopem vypadají molekuly myosinu ve svalech jako tmavý pruh (takzvané „A-disky“).

Actomyosin  je proteinový komplex skládající se z aktinu a myosinu, vyznačující se enzymatickou aktivitou ATPázy. To znamená, že díky energii uvolněné v procesu hydrolýzy ATP může dojít ke snížení aktomyosinu. Za fyziologických podmínek aktomyosin vytváří vlákna, která jsou v určitém pořadí. Fibrilární části molekul myosinu shromážděné ve svazku tvoří tzv. tlustou nit, ze které kolmo vykukují hlavičky myosinu. Molekuly aktinu jsou spojeny v dlouhých řetězcích; dva takové řetízky, spirálovitě stočené kolem sebe, tvoří tenkou nit. Tenké a tlusté nitě jsou uspořádány paralelně tak, že každá tenká nit je obklopena třemi tlustými a každá silná nit je obklopena šesti tenkými; myosinové hlavy ulpívají na tenkých vláknech.

Obecně se svalová tkáň skládá z vody, bílkovin a malého množství dalších látek: glykogen , lipidy , extrakční látky obsahující dusík, soli organických a anorganických kyselin atd. Množství vody je 72-80 % z celkové hmoty [2] .

Chemické složení příčně pruhovaného svalstva savců (průměrné hodnoty) [2]
Komponent Procento mokré hmotnosti
Voda 72-80
pevné látky, 20-28
počítaje v to
veverky 16.5—20.9
glykogen 0,3-3,0
fosfoglyceridy 0,4-1,0
cholesterolu 0,06-0,2
kreatin + kreatinfosfát 0,2-0,55
kreatinin 0,003-0,005
ATP 0,25-0,40
karnosin 0,2-0,3
karnitin 0,02-0,05
anserine _ _  _ _ 0,09-0,15
volné aminokyseliny 0,1-0,7
kyselina mléčná 0,01-0,02
popel 1,0–1,5

Svalové proteiny se obvykle dělí v závislosti na jejich rozpustnosti ve vodě nebo v solném médiu. Existují tři hlavní skupiny proteinů: sarkoplazmatické (35 % celkového proteinu), myofibrilární (45 %) a stromální proteiny (20 %). Složení sarkoplazmatických proteinů zahrnuje několik proteinových látek, které mají vlastnosti globulinů , řadu proteinů , myoglobin , enzymové proteiny, parvalbuminy . Parvalbumin sekvestruje hladiny iontů Ca 2+ , což urychluje svalovou relaxaci. Enzymové proteiny se nacházejí v mitochondriích a regulují procesy tkáňového dýchání, metabolismus dusíku a lipidů atd. Sarkoplazmatické proteiny se rozpouštějí v solných médiích s nízkou iontovou silou.

Myosin, aktin a aktomyosin patří do skupiny myofibrilárních proteinů odpovědných za svalovou kontrakci. Patří sem také regulační proteiny: tropomyosin , troponin , α- a β- aktinin ( angl.  Actinin ). Komplex tropomyosinu a troponinu je zodpovědný za citlivost svalů na ionty Ca 2+ . Myofibrilární proteiny se rozpouštějí v solných médiích s vysokou iontovou silou. Obsah myofibrilárních proteinů závisí na typu svalu, přičemž proteiny se liší i svými fyzikálně-chemickými vlastnostmi. Jejich největší počet je pozorován v kosterních svalech, v myokardu je jich mnohem méně a nejméně ze všech - v hladkých svalech. Například ve svalové tkáni žaludku je bílkovin této skupiny 2krát méně než v příčně pruhovaných svalech.

Mezi proteiny stroma patří kolagen a elastin . Na rozdíl od myofibrilárních proteinů je obsah stromálních proteinů maximální v hladkých svalech a srdečním svalu.

S vývojem těla dochází k výrazné změně chemického složení svalů. Celkový obsah bílkovin ve svalové tkáni embryí je nižší než u dospělých, a tedy více vody. Liší se i samotné složení proteinové hmoty, kdy s postupem vývoje klesá množství stromálních proteinů a zvyšuje se obsah myosinu a aktomyosinu. Dochází také k poklesu přítomnosti nukleoproteinů , RNA a DNA a zvyšuje se podíl vysokoenergetických sloučenin (ATP a kreatinfosfát). Vzhled určitých prvků ve svalové tkáni je spojen se specifickými fázemi vývoje. Při vzniku reflexního oblouku a rozvoji motorického reflexu se ve svalech objevují dipeptidy obsahující imidazol (anserin a karnosin), vzniká Ca 2+ -senzitivita aktomyosinu [2] .

Klasifikace

Svalová tkáň živých organismů je reprezentována četnými svaly různých tvarů, struktur a vývojových procesů, které plní různé funkce. Rozlišovat:

Podle funkce

Ve směru vláken

Ve vztahu ke kloubům

Zohledňuje se počet kloubů , kterými je sval vržen:

Formulář

Svalové kontrakce

V procesu kontrakce aktinová vlákna pronikají hluboko do mezer mezi myosinovými filamenty a délka obou struktur se nemění, ale pouze se zkracuje celková délka aktomyosinového komplexu - tento způsob svalové kontrakce se nazývá klouzání. Klouzání aktinových filamentů po myosinových filamentech vyžaduje energii. Energie potřebná pro svalovou kontrakci se uvolňuje v důsledku interakce aktomyosinu s ATP s jeho štěpením na ADP a H3PO4 . Kromě ATP hraje důležitou roli při svalové kontrakci voda , stejně jako ionty vápníku a hořčíku .

Kosterní sval se skládá z velkého množství svalových vláken – čím více jich je, tím je sval silnější.

Existuje pět typů svalových kontrakcí:

  1. Koncentrická kontrakce – způsobující zkrácení svalu a posunutí jeho úponu ke kosti, přičemž pohyb končetiny zajišťovaný kontrakcí tohoto svalu směřuje proti odporu, který je třeba překonat, např. gravitaci.
  2. Excentrická kontrakce - nastává, když se sval prodlužuje při regulaci rychlosti pohybu způsobené jinou silou nebo v situaci, kdy maximální síla svalu nestačí překonat sílu protichůdnou. V důsledku toho dochází k pohybu ve směru vnější síly.
  3. Izometrická kontrakce je úsilí, které působí proti vnější síle, při kterém se nemění délka svalu a nedochází k pohybu v kloubu.
  4. Izokinetická kontrakce je kontrakce svalu stejnou rychlostí.
  5. Balistický pohyb - rychlý pohyb, včetně: a. soustředný pohyb svalů agonisty na začátku pohybu; b. setrvačný pohyb, při minimální aktivitě; v. excentrická kontrakce ke zpomalení pohybu.

V těle jsou takové kontrakce důležitější pro provádění jakýchkoli pohybů.

Hladké svaly (hladká svalová tkáň) tvoří vnitřní orgány, zejména stěny jícnu , cévy , dýchací cesty a pohlavní orgány . Hladké svaly se vyznačují takzvaným automatismem, tedy schopností vstoupit do stavu excitace při absenci vnějších podnětů. A pokud kontrakce kosterních svalů trvá asi 0,1 s , pak pomalejší kontrakce hladkého svalstva trvají od 3 do 180 s. V jícnu, genitálu a močovém kanálu se vzruch přenáší z jedné svalové buňky na další. Pokud jde o kontrakci hladkých svalů nacházející se ve stěnách krevních cév a v duhovce oka , nepřenáší se z buňky do buňky; sympatické a parasympatické nervy autonomního nervového systému se přibližují k hladkým svalům .

Pokud jde o srdeční sval (myokard), je třeba poznamenat, že během normálního provozu stráví kontrakcí asi 0,2-0,4 s a se zvýšením zátěže se rychlost kontrakcí zvyšuje. Jedinečnou vlastností srdečního svalu je jeho schopnost rytmického stahování, i když je srdce vyjmuto z těla.

V procesu svalové kontrakce, kdy aktinová vlákna kloužou po myosinových vláknech, je myosin dočasně připojen k aktinu pomocí příčných můstků, což jsou tzv. „hlavy“ molekul myosinu. Existuje 5 fází biochemického cyklu svalové kontrakce [2] :

  1. stechiometrický proces hydrolýzy ATP myosinovou „hlavou“ na adenosindifosfát (ADP) a kyselinu fosforečnou (H 3 PO 4 ); tento proces neposkytuje uvolňování produktů hydrolýzy;
  2. vazba volně rotující myosinové "hlavy" obsahující ADP a H3PO4 s F-aktinem ;
  3. uvolnění ADP a H3P04 z komplexu aktin -myosin;
  4. vazba komplexu myosin-F-aktin na novou molekulu ATP;
  5. etapou relaxace je oddělení myosinové (ATP) „hlavy“ od F-aktinu.

Evoluce svalů

Přesné znázornění procesu vzniku svalů v průběhu evoluce zatím není k dispozici. Svaly měl již bodavý polyp Haootia quadriformis , který žil přibližně před 560 miliony let.

Z moderních organismů jsou nejprimitivnějšími vlastníky svalových buněk ploštěnci a škrkavky . Kontraktilní vlákna jsou přítomna také v jednobuněčných organismech , prvokech , nacházejí se v houbách , koelenterátech . Kontrakce výběžků epiteliálních buněk, kmitání bičíků a řasinek jim umožňují pohyb, ale nemají specializované svalové buňky. Svalovina mnoha červů je tzv. muskulokutánní vak, který je tvořen svalovými vlákny izolovanými z epitelu spojeného s kůží . Tyto svaly jsou podobné hladkým svalům obratlovců a obvykle se skládají z vnějších prstencových vláken, které umožňují červům zmenšit jejich průměr, a vnitřních podélných vláken, které umožňují zmenšit délku. Červi mohou mít také mikroskopické svaly na základně štětin, které jim umožňují ulpívat v půdě, ve svalech kolem střev a ve stěnách oběhového systému. U měkkýšů se muskulokutánní vak vyvíjí ve složitý systém samostatných hladkých svalů. Členovci mají již dosti vyvinutý svalový systém. Je připojen k vnější kostře a na rozdíl od měkkýšů je již pruhovaný, což zajišťuje značnou rychlost a sílu kontrakcí. U některých druhů jsou svaly a vnitřnosti pruhované.

Svaly dosahují největšího rozvoje u strunatců a do značné míry u obratlovců . Svalová hmota může dosáhnout poloviny hmotnosti celého těla, s jejich pomocí se provádějí hlavní funkce - pohyb, udržování rovnováhy, transport látek v těle. Svalstvo strunatců se dělí na dvě skupiny: viscerální a parietální. Dělení se provádí v závislosti na embryonálním původu. Svalovina viscerální, libovolně působící a zbavená příčných pásů, sloužící činnosti vnitřních orgánů, se vyvíjí především z postranních plátů (z ektodermálního epitelu se vyvíjejí pouze svaly potních žláz a oční duhovky ) a parietální , skládající se z příčně pruhovaných svalů a zajišťující interakci těla s prostředím, pochází ze svalové vrstvy myotomu . Nejjednodušší temenní svaly lze pozorovat u lancelet , cyklostomů a ryb .

Svaly kůže se vyvíjejí spolu s kůží jako takovou, tvoří se z dermatotu, vrstvy tkáně tvořené segmentálními svalovými buňkami ze střední zárodečné vrstvy. Svaly kůže jsou mimovolní, zejména jsou zodpovědné za vznik husí kůže při pilomotorickém reflexu [3] [4] [5] .

Svalová patologie

Svalová patologie je charakterizována zhoršenou kontraktilní funkcí svalů, jejich schopností udržovat tón. Příčinou patologií mohou být různá poranění, úrazy (kontuze svalů, podvrtnutí, částečné a úplné ruptury, ruptury svalové fascie), poruchy nervové nebo humorální regulace, změny na buněčné a subcelulární úrovni. Patologie jsou pozorovány u hypertenze, infarktu myokardu, myodystrofie, atonie dělohy, střev, močového měchýře, paralýzy atd. Projevy mohou být ve formě hematomů, myozitidy, atrofie, kýly.

Kontuze vzniká v důsledku nárazu nebo stlačení, je spojena s významnou ztrátou svalové funkčnosti a je nebezpečná pro rozvoj myositidy. Strečink je mikrotrhlina ve svalových vláknech v celkovém množství nejvýše 5 % a obvykle nepředstavuje vážné ohrožení zdraví. Nebezpečnější jsou částečné ruptury, v místě ruptury se často tvoří hematom, někdy je nutná operace. Při úplné ruptuře svalu je chirurgická intervence povinná. Svaly mají dobrou schopnost regenerace a hojení, jedním z hlavních cílů terapie je zabránit vzniku jizvy v místě ruptury [6] [7] .

Navzdory rozdílům v příčinách onemocnění je možné identifikovat běžné biochemické změny v patologiích. Patří mezi ně rychlý pokles počtu myofibrilárních proteinů, zvýšení koncentrace stromálních proteinů spolu se zvýšením koncentrace některých sarkoplazmatických proteinů, včetně myoalbuminu. Dochází také ke změnám v neproteinovém složení: klesá hladina ATP a kreatinfosfátu, snižuje se množství dipeptidů obsahujících imidazol.

Pro patologie spojené s rozpadem svalové tkáně, dystrofie, jsou charakteristické změny ve fosfolipidovém složení svalů: snížení hladiny fosfatidylcholinu a fosfatidylethanolaminu, zvýšení koncentrace sfingomyelinu a lysofosfatidylcholinu.

Poměrně často jsou patologie svalové tkáně doprovázeny kreatiurií, kdy je narušen metabolismus kreatinu, doprovázený poklesem obsahu kreatinfosfátu v moči a zvýšením kreatinu [2] .

Zajímavosti

Tchajwanští vědci vytvořili umělé svaly potažením buněk cibule zlatem. Umělé svaly, které se chovají jako přirozené, jsou slibným směrem v robotice, protože nemají třecí části jako u konvenčních mechanismů, a proto se mnohem méně opotřebovávají [8] .

Lidské svaly

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Mishustin V. N. Počáteční trénink vzpírání . - Volgograd, 2012. - ISBN 9785040160433 .
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Biologická chemie. Kapitola 20 "Svalová tkáň"
  3. ↑ Velká lékařská encyklopedie. "Svalový systém" . Získáno 18. července 2022. Archivováno z originálu dne 17. července 2019.
  4. ↑ Velká sovětská encyklopedie Muscular System // Velká sovětská encyklopedie  : [ve 30 svazcích]  / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M  .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.  — M.: Sovětská encyklopedie. - S. 1969-1978.
  5. ↑ Srovnávací anatomie
  6. ↑ Velká sovětská encyklopedie Svaly // Velká sovětská encyklopedie  : [ve 30 svazcích]  / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M  .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.  — M.: Sovětská encyklopedie. 1969-1978.
  7. ↑ "Patologie svalové tkáně" . Získáno 14. června 2013. Archivováno z originálu 28. března 2013.
  8. ↑ Tchajwanští vědci vytvářejí umělé svaly z buněk cibule . Portál „Podkroví: věda, technika, budoucnost“ (6. května 2015). Archivováno z originálu 18. května 2015.

Literatura

  Přejděte na položku Wikidata  Tematické stránky
Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích
 Svalová soustava