Скелетные мышцы
Строение мышц, их тонус и роль в движении и поддержании позы.
Что такое скелетные мышцы
Скелетные мышцы — это мышцы, которые крепятся к скелету и приводят тело в движение. Именно они позволяют ходить, брать предметы, говорить, улыбаться и удерживать позу. Их называют «скелетными», потому что большинство из них прикреплены к костям, и «произвольными» — потому что мы управляем ими сознательно (в отличие от мышцы сердца и мышц внутренних органов, работающих независимо от нашей воли).
В теле человека около 600 скелетных мышц, и вместе они составляют примерно 40% массы тела у взрослого — это самая крупная ткань организма по массе. Мышцы бывают самых разных размеров: от крошечной мышцы, натягивающей барабанную перепонку в ухе, до крупной ягодичной мышцы, самой массивной в теле.
Три типа мышц в теле
Прежде чем говорить о скелетных мышцах подробнее, важно отличить их от двух других типов мышечной ткани. В теле есть три вида мышц, и лишь один из них — скелетный.
Прикреплена к костям, управляется сознательно (произвольная). Под микроскопом видны поперечные полоски (исчерченность), поэтому её называют поперечнополосатой. Сокращается быстро и сильно, но быстро устаёт. Именно ей посвящена эта статья.
Образует стенки внутренних органов и сосудов (кишечник, желудок, мочевой пузырь, артерии). Управляется непроизвольно — автоматически, без нашего участия. Сокращается медленно, но может долго не уставать. Полосок под микроскопом нет — отсюда название «гладкая».
Миокард — особая мышца только сердца. Как скелетная, она поперечнополосатая, но, как гладкая, работает непроизвольно и без устали всю жизнь. Подробнее — в статье Сердце.
Скелетная мышца — единственная, которой мы управляем сознательно. Две другие работают сами по себе под контролем вегетативной нервной системы. Дальше речь пойдёт только о скелетной мышце.
Как устроена мышца: от волокна к целой мышце
Скелетная мышца устроена по принципу «пучок в пучке» — как канат, свитый из более тонких прядей. Разберём её строение от самого мелкого уровня к целой мышце.
- Мышечное волокно — это отдельная мышечная клетка. Она вытянута в длинную нить (иногда до нескольких сантиметров) и содержит не одно, а множество ядер — редкий случай в организме. Внутри волокна плотно уложены тонкие сократительные нити (о них — ниже).
- Миофибриллы — внутри каждого волокна проходят сотни тонких сократительных нитей-миофибрилл. Именно они укорачиваются при сокращении. Из-за их регулярного строения волокно под микроскопом выглядит исчерченным поперечными полосками.
- Мышечный пучок (фасцикул) — волокна собраны в пучки, обёрнутые тонкой соединительнотканной оболочкой.
- Целая мышца — множество пучков вместе, заключённых в общую наружную оболочку. Эта оболочка на концах мышцы переходит в сухожилие, которым мышца крепится к кости.
Каждый уровень — волокно, пучок, целая мышца — обёрнут собственной соединительнотканной оболочкой. Все эти оболочки на концах мышцы сливаются и образуют сухожилие. Такая «упаковка» связывает мышцу в единое целое и передаёт усилие от каждого волокна на кость. Подробнее о соединительнотканной сети — в статье Фасции.
Как мышца крепится и двигает кость
Большинство скелетных мышц крепятся к костям через сухожилия — по концам. У мышцы различают два места прикрепления:
- Начало (проксимальное прикрепление) — обычно к более неподвижной кости, которая при сокращении остаётся на месте.
- Прикрепление (дистальное) — к более подвижной кости, которая при сокращении и притягивается к первой.
Мышца, сокращаясь, тянет подвижную кость к неподвижной. При этом кость работает как рычаг, а сустав — как точка опоры (ось вращения). Так небольшое укорочение мышцы превращается в заметное движение конечности. Именно поэтому мышцы, кости и суставы всегда работают вместе как единая система рычагов.
Работая, мышцы редко действуют поодиночке. Обычно в движении участвует целая команда:
- Агонист (основная мышца) — совершает основное движение.
- Антагонист — противодействует, расслабляясь и контролируя движение, а затем возвращая часть тела обратно.
- Синергисты — помощники, поддерживающие основное движение и уточняющие его.
- Стабилизаторы — удерживают неподвижной ту часть тела, от которой отталкивается движение.
Типы мышечных волокон
Не все мышечные волокна одинаковы. Их делят на два основных типа, и от их соотношения зависит, к чему мышца более способна — к силе и скорости или к выносливости.
Медленные (красные) волокна сокращаются не спеша, но долго не устают. Богаты митохондриями и кровеносными сосудами, работают на кислороде. Их много в мышцах, поддерживающих позу, и у выносливых спортсменов (марафонцы). Красный цвет им придаёт белок миоглобин, запасающий кислород.
Быстрые (белые) волокна сокращаются мощно и стремительно, но быстро устают. Дают силу и скорость для рывка, прыжка, подъёма тяжести. Их больше у спринтеров и тяжелоатлетов. Работают в основном без кислорода (за счёт быстрого расщепления запасённых углеводов).
У каждого человека есть оба типа волокон, но их соотношение индивидуально и во многом задано наследственностью. Тренировки не превращают один тип в другой полностью, но развивают нужные качества: силовые нагрузки укрепляют быстрые волокна, а длительные — медленные.
Мышечный тонус
Мышечный тонус — это лёгкое постоянное напряжение, в котором мышцы находятся даже в покое. Мышца никогда не расслаблена полностью, пока человек бодрствует: небольшая часть её волокон всегда слегка напряжена, сменяя друг друга. Благодаря тонусу тело удерживает позу, голова не падает на грудь, а спина остаётся прямой, хотя мы не прилагаем к этому сознательных усилий.
Тонус поддерживается нервной системой: спинной и головной мозг постоянно посылают к мышцам слабые сигналы. Уровень тонуса меняется в зависимости от состояния: во сне он снижается, при бодрствовании держится, а при стрессе, тревоге или холоде повышается. Именно поэтому при напряжении и переживаниях появляются мышечные зажимы — в челюстях, плечах, шее.
Как мышцы меняются от нагрузки
Мышцы — очень пластичная ткань: они быстро подстраиваются под то, как их используют.
- Гипертрофия (рост) — при регулярной силовой нагрузке мышечные волокна утолщаются, и мышца становится крупнее и сильнее. Важно: число волокон почти не меняется — растёт их толщина, а не количество.
- Атрофия (уменьшение) — при бездействии (травма, постельный режим, малоподвижность) волокна истончаются, мышца слабеет и уменьшается. «Не используешь — теряешь» — точное описание работы мышц.
- Выносливость — при длительных нагрузках в мышце растёт число митохондрий и капилляров, она лучше использует кислород и дольше не устаёт, хотя может и не увеличиться в размере.
Мышцы способны восстанавливаться после повреждений лучше, чем хрящ или связки, — они хорошо кровоснабжаются, а рядом с волокнами есть особые клетки-спутники (сателлитные клетки), которые при повреждении делятся и достраивают волокно. Но при очень тяжёлых травмах часть мышцы всё же замещается рубцовой тканью.
Что происходит при нарушениях
Мышцы подвержены травмам, перегрузкам и ряду заболеваний.
При чрезмерной или резкой нагрузке волокна могут надрываться (растяжение) или полностью рваться (разрыв). Появляются боль, отёк, иногда синяк. Лёгкие растяжения заживают за дни-недели, тяжёлые разрывы иногда требуют операции. Часто травмируются мышцы бедра и голени при спорте.
Судорога — внезапное непроизвольное болезненное сокращение мышцы, которое долго не отпускает. Причины разные: перенапряжение, обезвоживание, нехватка солей (калия, магния, кальция), нарушение кровотока. Обычно проходит при растяжении и массаже мышцы.
Миалгия — мышечная боль. Может быть после нагрузки (естественная, проходящая) или хронической — из-за стойких зажимов, неправильной позы, стресса. Хроническое напряжение мышц шеи и плеч — частая причина головной боли напряжения.
Миопатии — группа болезней самих мышц, при которых волокна слабеют и разрушаются (в том числе наследственные, например мышечные дистрофии). Отдельно — атрофия от бездействия или болезней нервов: если нерв перестаёт «питать» мышцу сигналами, она быстро слабеет и уменьшается.
Мышечная слабость, стойкая боль, подёргивания, быстрая утомляемость или заметное уменьшение мышц могут иметь разные причины — от переутомления до болезней нервов и обмена веществ. Точный диагноз ставит врач. Эта статья объясняет строение и работу скелетных мышц, но не заменяет консультацию специалиста.
Связи с другими системами
- Как работает мышца: механизм сокращения — нервный сигнал, скольжение нитей актина и миозина, роль кальция и энергии — подробно разобран в статье Как работает мышца.
- Скелет, кости и суставы: мышцы движут тело, используя кости как рычаги, а суставы — как оси. Без опоры мышечное усилие не превратилось бы в движение. Подробнее — в статьях Скелет, Кости и Суставы.
- Связки и сухожилия: сухожилия — «тросы», которыми мышца крепится к кости и передаёт ей усилие. Подробнее — в статье Связки и сухожилия.
- Нервная система: каждым движением мышц управляет нервная система — она посылает сигналы к сокращению и поддерживает тонус. Без нервного сигнала мышца неподвижна. Подробнее — в разделе Нервная система.
- Обмен веществ и энергия: мышцы — один из главных потребителей энергии в теле, а во время нагрузки и главный источник тепла. Работа мышц тесно связана с обменом глюкозы и жиров. Подробнее — в разделе Обмен веществ и энергия.
- Осанка и тонус: постоянная работа мышц удерживает позу, а их тонус отражает состояние нервной системы. Подробнее — в статье Осанка и тонус.
Итак, скелетные мышцы — это около 600 произвольных мышц, которые составляют почти половину массы тела и приводят его в движение. Они устроены как «пучок в пучке» из множества волокон, крепятся к костям сухожилиями и работают согласованными группами, потому что умеют только тянуть. Их волокна бывают быстрыми и медленными, а тонус поддерживает позу и чутко отражает состояние нервной системы. Мышцы легко откликаются на нагрузку — крепнут от тренировок и слабеют от бездействия, — поэтому регулярное движение поддерживает не только силу тела, но и общее самочувствие.