Скелетные мышцы человека: строение, функции и особенности
Скелетные мышцы - это удивительный механизм, позволяющий нам двигаться и выполнять самые разные действия. Давайте разберемся, как устроены наши мышцы, зачем они нужны и почему так важно о них заботиться.
Общее строение скелетных мышц
Скелетные или поперечнополосатые мышцы - это мышцы, которые крепятся к костям скелета и обеспечивают движение тела и конечностей. У человека насчитывается более 600 скелетных мышц. Они составляют около 40% массы тела.
Каждая скелетная мышца состоит из множества мышечных волокон. Внутри волокон находятся сократительные белки актин и миозин, которые образуют тонкие и толстые нити. Взаимодействие этих белков и обеспечивает сокращение мышцы.
Миофибриллы - нитевидные структуры внутри мышечного волокна, состоящие из повторяющихся единиц - саркомеров. В состав саркомеров входят толстые миозиновые нити и тонкие актиновые нити.
Помимо миофибрилл, в мышечных клетках есть ядра, митохондрии и другие органеллы. Мышечные волокна окружены соединительнотканными оболочками и связаны в пучки. Несколько пучков объединяются в мышечное влагалище, образуя целую мышцу.
Функциональная классификация скелетных мышц
В зависимости от выполняемых функций различают следующие группы скелетных мышц:
- Мышцы конечностей - сгибатели, разгибатели, приводящие, отводящие;
- Мышцы туловища - межреберные, поясничные, квадратная мышца поясницы;
- Мышцы шеи - грудино-ключично-сосцевидная, трапециевидная, кивательные;
- Мышцы головы - височная, жевательные, мимические мышцы;
- Мышцы глаза - гладкие мышцы радужки, мышцы век;
- Мышцы языка, гортани, мягкого неба.
Особое значение имеют дыхательные мышцы, участвующие в акте дыхания. К ним относятся диафрагма, межреберные мышцы, а также мышцы брюшного пресса.
Мимические мышцы лица позволяют нам выражать эмоции и artikulirovat речь. Они прикреплены к коже и связаны с мимическими нервами.
Мышцы языка обеспечивают движение и изменение формы языка, что необходимо для речи и глотания.
Особенности строения разных типов скелетных мышц
По форме и расположению различают несколько типов скелетных мышц:
- Длинные мышцы - их длина значительно больше ширины. Например, двуглавая мышца плеча.
- Широкие мышцы - их ширина больше длины. К ним относятся, например, грудные мышцы.
- Короткие мышцы - их длина и ширина приблизительно равны. Мышцы лица, кисти.
По количеству мест прикрепления к костям различают одноперистые (двухглавые, трехглавые) и двуперистые мышцы.
По расположению выделяют поверхностные и глубокие мышцы. Поверхностные располагаются непосредственно под кожей, глубокие - под поверхностными мышцами, ближе к костям.
Форма мышц тесно связана с выполняемыми функциями. Например, широкая грудная мышца обеспечивает движения плечевого пояса, участвует в акте дыхания.
Таким образом, скелетные мышцы человека имеют сложное строение и классифицируются по различным признакам. Это позволяет им выполнять множество важнейших функций.
Механизм сокращения скелетных мышц
Сокращение скелетной мышцы происходит благодаря скольжению актиновых и миозиновых нитей друг относительно друга. При этом общая длина саркомера уменьшается, а мышца укорачивается.
Запуск этого процесса осуществляется ионами кальция. При поступлении нервного импульса происходит выброс Ca2+ из саркоплазматического ретикулума в саркоплазму. Ионы кальция связываются с тропонином, который входит в состав тонких нитей, что приводит к открытию активных центров на актине.
Цикл сокращения мышцы состоит из следующих биохимических стадий:
- Связывание иона Ca2+ с тропонином;
- Образование поперечных мостиков между актином и миозином;
- Гидролиз АТФ и собственно сокращение;
- Разъединение актина и миозина;
- Расслабление мышцы и возврат ионов Ca2+ в саркоплазматический ретикулум.
Таким образом, скелетные мышцы человека работают как слаженные биохимические машины, преобразующие химическую энергию АТФ в механическую работу.
Развитие скелетных мышц в онтогенезе
Скелетные мышцы начинают формироваться еще на ранних стадиях эмбрионального развития из миотомов - скоплений мышечных клеток в сомитах. У плода мышцы сначала представлены короткими мышечными волокнами.
В период новорожденности и младенчества интенсивно растет длина мышечных волокон, увеличивается их поперечник. Мышцы ребенка содержат преимущественно красные медленные волокна.
В подростковом возрасте под влиянием половых гормонов активизируется рост скелетных мышц, особенно у мальчиков. Происходит гипертрофия мышечных волокон, увеличивается их сила и выносливость.
С возрастом постепенно снижается мышечная масса и сила из-за уменьшения размеров волокон и их числа. Однако регулярные физические нагрузки позволяют компенсировать эти изменения.
Регенерация и адаптация скелетных мышц человека
Благодаря наличию стволовых клеток скелетные мышцы обладают выраженной способностью к регенерации при повреждениях. При небольших травмах полное восстановление мышечной ткани происходит в течение нескольких недель.
Под воздействием длительных физических нагрузок скелетные мышцы человека претерпевают значительные адаптивные изменения. При силовых тренировках развивается мышечная гипертрофия за счет увеличения размеров волокон. Выносливость мышц повышается благодаря увеличению числа митохондрий в мышечных клетках.
Таким образом, скелетные мышцы обладают пластичностью и способностью приспосабливаться к меняющимся функциональным требованиям. Это позволяет человеку вести активный образ жизни в любом возрасте.
Заболевания скелетных мышц
Скелетные мышцы подвержены различным заболеваниям и повреждениям. К распространенным травмам относятся растяжения, разрывы волокон и сухожилий, ушибы. Они требуют иммобилизации и восстановительного лечения.
Воспаление мышц или миозит может возникать при инфекциях, аутоиммунных заболеваниях, перегрузках. При этом повреждаются мышечные волокна, нарушаются сократительная функция.
Мышечная слабость и атония наблюдаются при нарушениях иннервации, гормональных заболеваниях, гиподинамии. Это приводит к снижению силы и тонуса мышц.
Миодистрофии - тяжелые наследственные заболевания, характеризующиеся прогрессирующей атрофией и фиброзом мышечной ткани. Наиболее распространены Дюшенна и Беккера.
Ишемия и инфаркт сердечной мышцы возникают вследствие нарушения кровоснабжения. Это приводит к гибели части кардиомиоцитов и снижению сократимости миокарда.
Диагностика заболеваний скелетных мышц
Для диагностики состояния скелетных мышц используются следующие методы:
- Клинический осмотр и пальпация мышц;
- Электромиография - регистрация биоэлектрической активности;
- Магнитно-резонансная томография мышц;
- Компьютерная томография;
- Определение уровня фермента креатинкиназы в крови;
- Биопсия мышц с гистологическим исследованием.
Эти методы позволяют оценить структурные и функциональные изменения в мышцах, выявить воспаление, атрофию, фиброз, что важно для постановки диагноза и назначения лечения.
Тренировка и укрепление скелетных мышц
Для поддержания скелетных мышц в тонусе рекомендуются регулярные физические нагрузки:
- Силовые тренировки - позволяют увеличить объем мышц;
- Кардиотренировки - улучшают работу сердечной мышцы;
- Растяжка - повышает эластичность мышц и сухожилий;
- Плавание, йога - хороши для всесторонней тренировки.
Немаловажную роль играет правильное питание с достаточным содержанием белка, аминокислот, витаминов. Массаж и физиотерапия также способствуют восстановлению мышц после нагрузок и травм.
Перспективы создания искусственных мышц
Ведутся работы по созданию искусственных мышц для нужд робототехники и медицины. Разрабатываются бионические протезы с мышцами на основе эластомеров, способных к сокращению под действием электрических импульсов.
Перспективно выращивание мышечной ткани из стволовых клеток пациента с последующей имплантацией для замещения поврежденных мышц. В будущем это позволит полноценно восстанавливать утраченные двигательные функции.
Методы укрепления ослабленных мышц
Если мышцы ослаблены в результате травмы, заболевания или длительной гиподинамии, для их восстановления применяются специальные методы:
- Лечебная физкультура - упражнения подбираются индивидуально;
- Массаж и самомассаж мышц;
- Физиотерапевтические процедуры - электростимуляция, ультразвук;
- Тепловые процедуры - сауна, грязелечение;
- Лекарственная терапия для усиления мышечного тонуса.
Эти методы повышают трофику мышц, стимулируют регенерацию волокон, улучшают иннервацию, что приводит к восстановлению силы и объема мышц.
Профилактика травм и заболеваний мышц
Для профилактики травм и заболеваний скелетных мышц рекомендуется:
- Разминка перед физическими нагрузками;
- Постепенное наращивание интенсивности тренировок;
- Использование защитного снаряжения;
- Сбалансированное питание с достаточным количеством белка;
- Массаж и растяжка для мышечного расслабления.
Соблюдение правил техники безопасности, отказ от вредных привычек, своевременное лечение хронических заболеваний также снижают риск проблем с мышцами.
Влияние образа жизни на скелетные мышцы
Образ жизни человека оказывает большое влияние на состояние скелетных мышц:
- Гиподинамия, малоподвижный образ жизни приводят к атрофии мышц;
- Избыточный вес перегружает мышечно-связочный аппарат;
- Недосыпание снижает восстановление мышц после нагрузок;
- Стресс ухудшает трофику тканей;
- Курение нарушает кровоснабжение мышц.
Здоровый образ жизни с регулярной физической активностью и рациональным питанием - залог сохранения крепких и эластичных мышц до глубокой старости.
Возрастные изменения скелетных мышц
С возрастом в скелетных мышцах происходят следующие изменения:
- Уменьшается количество и размеры мышечных волокон;
- Снижается сила и скорость сокращения мышц;
- Повышается доля соединительной ткани;
- Ухудшается кровоснабжение мышц;
- Снижается синтез белка миозина.
Эти изменения приводят к возрастному снижению мышечной массы и силы. Однако с помощью физических упражнений можно замедлить эти процессы.
Роль питания в поддержании мышечной массы
Полноценное сбалансированное питание играет важную роль в поддержании и наращивании мышечной массы:
- Белки необходимы для синтеза мышечных волокон;
- Аминокислоты, особенно BCAA, участвуют в регенерации мышц;
- Полиненасыщенные жирные кислоты улучшают трофику тканей;
- Углеводы дают энергию для мышечной работы;
- Витамины группы B, C, D поддерживают мышечный тонус.
Для наращивания мышечной массы рекомендуется употреблять пищу с высоким содержанием белка - мясо, рыбу, яйца, творог, орехи.
Мышцы и спортивные достижения
Хорошо развитые скелетные мышцы имеют большое значение для достижения высоких спортивных результатов:
- Сила мышц нужна для поднятия больших весов в тяжелой атлетике;
- Выносливость мышц определяет результаты в марафонском беге;
- Упругость и эластичность мышц помогает гимнастам;
- Взрывная сила бицепсов и трицепсов важна для теннисистов;
- Координация движений зависит от слаженной работы многих мышц.
Поэтому спортсмены уделяют огромное внимание тренировкам и укреплению своих мышц.
Мышцы и красота человеческого тела
Хорошо развитые и рельефные мышцы определяют красоту и гармоничность человеческого тела:
- Упругие и подтянутые мышцы живота создают красивый пресс;
- Рельефные дельтовидные мышцы делают плечи более выразительными;
- Сильные икроножные мышцы визуально делают ноги стройнее;
- Упругие мышцы спины придают осанке стать;
- Развитые мышцы рук создают впечатление силы.
Занятия спортом и правильное питание помогают поддерживать красивый мышечный рельеф на протяжении многих лет.
Роль мышц в поддержании осанки
Состояние скелетных мышц имеет большое значение для поддержания правильной осанки:
- Мышцы спины и живота поддерживают позвоночник;
- Крепкие ягодичные и ноги выпрямляют поясницу;
- Мышцы шеи и плечевого пояса определяют посадку головы;
- Укрепление мышц кора помогает избегать сутулости;
- Слабые мышцы приводят к искривлению позвоночника.
Поэтому упражнения для укрепления мышц спины, пресса, ног - залог красивой осанки и стройной фигуры.