Мышцы человека в сосудах
Оглавление темы “Кровоснабжение органов и тканей. Сопряженные функции сосудов. Микроциркуляция ( микрогемодинамика ).”: Кровоснабжение мышц. Интенсивность кровотока в сосудах мышц. Миогенная, гуморальная регуляция кровотока в мышцах.Большая масса скелетных мышц (около 40 % массы тела) обусловливает необходимость обеспечения значительного кровотока в мышцах при их работе. В покое интенсивность кровотока в скелетных мышцах колеблется от 2 до 5 мл/100 г/мин, что составляет 15—20 % величины сердечного выброса. Функциональный резерв для увеличения кровотока в мышцах при физической работе обеспечивается высоким исходным базальным тонусом сосудов скелетных мышц. Кровоток в мышцах при их интенсивной работе может возрасти более чем в 30 раз, достигая величины 100—120 мл/100 г/ мин (80—90 % сердечного выброса). Потребление кислорода мышцами при этом увеличивается с 0,3 до 6 мл/100 г/мин. Возросшая интенсивность метаболических процессов обеспечивается значительным увеличением числа функционирующих капилляров. В покое открыто 20—30 % имеющихся в мышце капилляров. При работе скелетных мышц число функционирующих в них капилляров увеличивается в 2—3 раза. Миогенная регуляция. Высокий исходный тонус сосудов скелетных мышцах обусловлен, главным образом, миогенной активностью сосудистой стенки и в меньшей степени — влиянием симпатических вазоконстрикторов (15—20 % тонуса в покое нейрогенного происхождения).
Нервная регуляция сосудов скелетных мышц осуществляется через симпатические адренергические вазоконстрикторы. В артериях скелетных мышц имеются а- и b-адренорецепторы, в венах — только а-адренорецепторы. Активизация а-адренорецепторов приводит к сокращению миоцитов и сужению сосудов, активизация р-адренорецепторов — к расслаблению миоцитов и расширению сосудов. Сосуды скелетных мышц иннервируются также симпатическими холинергическими нервными волокнами, возбуждение которых оказывает дилататорный эффект. В покое сосуды скелетных мышц находятся под тоническим влиянием симпатических вазоконст-рикторов. Гуморальная регуляция. Наиболее мощным фактором гуморальной регуляции тонуса сосудов являются метаболиты, накапливающиеся в работающей мышце. В межклеточной жидкости и в оттекающей от мышцы венозной крови при этом резко падает содержание кислорода, растет концентрация угольной и молочной кислот, аденозина. Среди факторов, обеспечивающих снижение тонуса сосудов в мышце при ее работе, ведущими являются быстрое повышение внеклеточной концентрации ионов калия, гиперосмолярность, а также снижение рН тканевой жидкости. Серотонин, брадикинин, гистамин оказывают сосудорасширяющее действие в скелетных мышцах. Адреналин при взаимодействии с а-адренорецепторами вызывает констрикцию, с b-адренорецепторами — дилатацию мышечных сосудов, норадреналин обладает сосудосуживающим действием через а-адренорецепторы. Ацетилхолин и АТФ приводят к выраженной дилатации сосудов скелетных мышц. – Также рекомендуем “Сопряженные функции сосудов. Резистентная функция сосудов. Емкостная функция сосудов. Обменная функция сосудов.” |
Источник
Кровоток в скелетных мышцах. Регуляция кровотока в мышцах
В статьях на сайте мы обсудим: (1) кровоток в скелетных мышцах; (2) кровоток в коронарной системе сердца. Регуляция кровотока в этих органах осуществляется главным образом за счет местных механизмов, регулирующих сосудистое сопротивление в соответствии с метаболическими потребностями мышечной ткани. Кроме того, при обсуждении мы коснемся таких вопросов, как: (1) регуляция сердечного выброса при физической нагрузке; (2) развитие сердечных приступов; (3) боль при стенокардии.
Тяжелая физическая нагрузка является самой мощной нагрузкой для системы кровообращения в целом. Дело в том, что скелетные мышцы составляют большую часть массы тела и требуют интенсивного кровотока при нагрузке. В связи с этим у нетренированных людей сердечный выброс увеличивается в 4-5 раз по сравнению с состоянием покоя, а у хорошо тренированных — в 6-7 раз.
В покое кровоток в скелетных мышцах составляет в среднем 3-4 мл/мин на 100 г ткани. При тяжелой физической нагрузке у тренированного спортсмена кровоток может возрастать в 15 и даже в 25 раз, достигая 50-80 мл/мин/100 г ткани.
Влияние ритмических мышечных сокращений на кровоток в икроножной мышце. Кровоток резко уменьшается в период сокращения и увеличивается в период расслабления мышцы
Кровоток во время сокращения мышц. На рисунке выше представлена регистрация изменений кровотока в икроножной мышце человека во время интенсивных ритмических сокращений. Обратите внимание, что кровоток увеличивается и уменьшается во время каждого сокращения. После выполнения упражнения кровоток остается на очень высоком уровне и только через несколько минут постепенно возвращается к исходному уровню.
Во время ритмических сокращений кровоток каждый раз снижается, т.к. происходит сдавливание кровеносных сосудов сокращающимися скелетными мышцами. Если же мышцы сокращаются тетанически, то происходит длительное сдавливание сосудов; кровоток в мышцах практически прекращается, что, в свою очередь, ведет к быстрому ослаблению сокращения.
Увеличение кровотока в капиллярах скелетных мышц при физической нагрузке. В покое в значительной части мышечных капилляров кровоток очень низкий или даже отсутствует. Однако во время интенсивных сокращений все капилляры открываются. Открытие резервных, бездействующих капилляров уменьшает расстояние, которое приходится преодолевать кислороду и питательным веществам, диффундирующим из капилляров к волокнам скелетных мышц. Кроме того, в 2-3 раза увеличивается площадь поверхности капилляров, через которую происходит диффузия.
Регуляция кровотока в скелетных мышцах
Местная регуляция. Гипоксия в мышцах резко увеличивает местный кровоток. Многократное увеличение мышечного кровотока во время физической нагрузки происходит главным образом под действием химических факторов, которые непосредственно влияют на гладкомышечную стенку артериол и вызывают их расслабление. Одним из наиболее важных факторов является гипоксия, которая развивается в тканевой жидкости за счет усиленного потребления кислорода мышечными волокнами в процессе сокращения. Это приводит к расширению ближайших артериол, поскольку стенка артериол не может сокращаться при отсутствии кислорода. Кроме того, дефицит кислорода вызывает появление сосудорасширяющих веществ, действующих местно. Самым эффективным сосудорасширяющим веществом, скорее всего, является аденозин, однако экспериментальные исследования показывают, что даже большое количество аденозина, введенного прямо в артерию скелетной мышцы, не может поддерживать сосудорасширяющий эффект в течение более 2 ч.
Однако даже после того как мышечные артериолы становятся нечувствительными к сосудорасширяющему влиянию аденозина, другие факторы продолжают поддерживать усиленный кровоток в мышцах в течение всего периода физической нагрузки. Этими факторами являются: (1) ионы калия; (2) аденозинтрифосфат; (3) молочная кислота; (4) углекислый газ. Еще не совсем ясно, какова роль каждого из этих факторов в усилении кровотока скелетных мышц во время сократительной активности.
– Также рекомендуем “Нервная регуляция мышечного кровотока. Изменение кровоснабжения при физической нагрузке”
Оглавление темы “Мышечный и коронарный кровоток”:
1. Сердечный выброс и давление в правом предсердии
2. Зависимость сердечного выброса от венозного возврата и симпатической нервной системы
3. Оценка сердечного выброса. Измерение сердечного выброса методом Фика
4. Кровоток в скелетных мышцах. Регуляция кровотока в мышцах
5. Нервная регуляция мышечного кровотока. Изменение кровоснабжения при физической нагрузке
6. Увеличение сердечного выброса при физической нагрузке
7. Коронарный кровоток. Физиология кровоснабжения сердца
8. Регуляция коронарного кровотока. Нервная регуляция сердечного кровотока
9. Влияния на коронарный кровоток. Метаболизм сердечной мышцы
10. Атеросклероз. Острая коронарная окклюзия
Источник
Скелетные мышцы состоят из поперечно-полосатой мышечной ткани.
Иннервируются мышцы соматической нервной системой. Кровеносная система транспортирует к мышцам кислород и питательные вещества, а от мышц — углекислый газ и другие продукты метаболизма.
Клетка мышечной ткани — миоцит — имеет вид длинного и тонкого волокна, поэтому ее называют мышечное волокно. Каждое мышечное волокно представляет собой многоядерную клетку (симпласт), полученную в результате слияния большого количества клеток.
Свойства мышечных клеток: возбудимость и сократимость.
Различают два типа мышечных волокон:
| красные мышечные волокна | белые мышечные волокна |
| медленные (тонические) | быстрые (фазические) |
скорость проведения нервного импульса до 8 м/сек | скорость проведения нервного импульса до 40 м/сек |
содержат миоглобин (красное окрашивание) | практически не содержат миоглобин (белые) |
глубокие мышцы конечностей | поверхностные мышцы конечностей |
слабая сила сокращений медленное сокращение и медленное расслабление | большая сила сокращений быстрое сокращение и быстрое утомление |
много митохондрий; источник энергии (АТФ) аэробное дыхание | мало митохондрий |
мало гликогена; при недостатке кислорода гликолиз с образованием молочной кислоты | много гликогена; источник энергии (АТФ) анаэробное дыхание (гликолиз) |
| поддержание позы | локомоция |
Функциональной единицей мышечного волокна является миофибрилла. Миофибриллы занимают практически всю цитоплазму мышечного волокна, оттесняя ядра на периферию.
строение миофибрилл
Миофибриллы — цилиндрические нити толщиной 1 — 2 мкм, идущие вдоль от одного конца мышечного волокна до другого.
Саркомер — сократимая единица мышечного волокна. Границы саркомер соседних мышечных волокон совпадают, чем объясняется поперечная исчерченность миофибрилл.
Саркомеры состоят из белковых нитей двух видов:
толстые — из белка миозина
тонкие — из белка актина
На продольном срезе мышцы при большом увеличении в пределах каждого саркомера видны чередующиеся светлые и темные полосы.
А-диск: темные полосы волокна;
I-диск: светлые полосы волокна;
Z-линия, или Z-диск: линия в центре I-диска, отделяющая один саркомер от другого.
На участке А-диска перекрываются тонкие и толстые филаменты.
В области Z-диска в промежутках между миофибриллами обнаруживается белок промежуточных филаментов — десмин, который участвует в соединении соседних саркомеров друг с другом.
мышечное сокращение
Все скелетные мышцы находятся под контролем воли и сокращаются только при получении сигнала от соответствующих мотонейронов.
Нервный импульс, проходящий по мотонейрону, стимулиреют выброс в нервно-мышечный синапс ацетилхолина, который вызывает в цитоплазматической мембране мышечной клетки потенциал действия. В ответ на это эндоплазматическая сеть выбрасывает в цитоплазму большое количество ионов кальция. Резкое повышение концентрации кальция вызывает сокращение миофибрилл. Так как сигнал доходит до саркомера за несколько миллисекунд, все миофибриллы мышечной клетки сокращаются одновременно.
При мышечном сокращении каждый саркомер укорачивается в результате скольжения толстых филаментов относительно тонких, причем длина тех и других остается неизменной.
Толстые нити миозина образуют поперечные мостики, направленные к нитям актина. Мостики заканчиваются белковыми головками, которые как крючочки цепляются за нити актина. Каждая миозиновая головка “шагает” вдоль прилежащего актинового филамента. Она упирается в актиновый филамент и заставляет его смещаться относительно толстого филамента. В те периоды, когда данная миозиновая головка отделена от актиновой нити, последнюю продолжают сдвигать остальные головки, входящие в состав того же самого толстого филамента, так что в каждый момент времени в сокращающейся мышце только часть миозиновых головок прикреплена к актиновым филаментам, другие же остаются свободными. Каждый толстый филамент содержит около 500 миозиновых головок и каждая из них при быстром сокращении мышцы совершает около 5 “шагов” в секунду.
Все перемещения миозиновых головок, в т. ч. их отделение от актина, сопровождается энергетическими затратами (гидролизом АТФ).
В мышечном волокне происходит распад и окисление органических веществ, в основном — углеводов.
гликоген -— глюкоза
глюкоза + кислород = углекислый газ + вода + химическая энергия (АТФ)
энергия АТФ = механическая энергия (работа мышц) + тепловая энергия (поддержание температуры тела)
При активной работе может создаться дефицит кислорода. Кислорода не хватает для окисления глюкозы. Продукт неполного окисления глюкозы — молочная кислота — накапливается в мышечной ткани, вызывая утомление и боль в мышцах.
Работа мышц
Одновременно в мышце сокращается только часть мышечных волокон.
Одиночный нервный импульс вызывает быстрое сокращение и последующее расслабление мышцы.
Плавное продолжительное сокращение мышц обеспечиваются непрерывными потоками нервных импульсов от мозга к мотонейронам. Находясь под влиянием постоянных нервных импульсов мышцы нашего тела находятся в тонусе (в состоянии длительного сокращения).
При интенсивной мышечной работе может наступать утомление мышц.
Утомление мышц — временное понижение их работоспособности.
Причины утомления:
накопление в мышцах продуктов обмена (молочной кислоты);
истощение запасов энергии (гликогена, АТФ);
утомление нервных центров, управляющих работой мышц.
После некоторого периода отдыха мышцы восстанавливают свою работоспособность.
И. М. Сеченов изучал закономерности работы скелетных мышц и развития в них утомления.
Результаты работ И. М. Сеченова:
сочетание определенного ритма сокращений мышц с оптимальной нагрузкой обеспечивает продолжительную работу мышц без особого утомления;
мышечная работа стимулирует умственную работу;
активный отдых наиболее эффективен.
Регуляция сокращения мышечных волокон
Двигательные нейроны выделяют нейромедиатор ацетилхолин в нервно-мышечные синапсы. Ацетилхолин способствует образованию потенциала действия на постсинаптической мембране. Возбуждение передается на множество мышечных клеток. В течение нескольких миллисекунд реализуется рассмотренный выше цикл сокращения мышечного волокна.
Эндоплазматическая сеть мышечной клетки содержит высокую концентрацию ионов Са2+. Выброс ионов Са2+ в пространство между филаментами актина и миозина является пусковым механизмом процесса сокращения миофибрилл.
Комплекс белков тропонина и тропомиозина занимают на молекуле актина участок связывания с миозином. Ионы кальция связываются с тропонином, тропонин изменяет свою структуру, белковый комплекс разрушается и освобождает на молекуле актина участок связывания с миозином. Это инициирует цикл мышечного сокращения. При снижении концентрации ионов кальция в цитоплазме, комплекс Са2+ с тропонином диссоциирует, тропонин восстанавливает исходную конформацию, место связывания миозина на актине блокируется и мышца расслабляется.
строение скелетных мышц
Каждое мышечное волокно имеет собственную обертку из рыхлой волокнистой соединительной ткани — эндомизий. Пучки объединяются в еще более плотные пучки, разделенные прослойками — перимизием, в которой находятся кровеносные и лимфатические сосуды и нервы.
Мышца в целом окружена соединительнотканным эпимизием (фасцией). На концах мышечных волокон сарколемма (клеточная мембрана) и эндомизий образуют волокна сухожилий.
Фасции — соединительнотканные чехлы для мышц, которые отграничивают мышцы друг от друга, создают опору для брюшка при сокращении, ослабляют трение мышц друг о друга, препятствуют сдавливанию сосудов.
У каждой мышцы есть проксимальный (ближе к центральной оси тела) и дистальный (ближе к периферии тела) конец.
В состав мышцы входит головка, тело (брюшко) и хвост.
Сосуды и нервы входят в мышцу с внутренней стороны. Артерии, вены и лимфатические сосуды, вступающие в мышцу ветвятся до капилляров, которые образуют сеть вдоль мышечного волокна.
Мышцы различаются по количеству головок:
двуглавые (бицепс)
трехглавые (трицепс)
четырехглавые
Мышцы-антагонисты: противоположно действующие (например, сгибатели и разгибатели);
Мышцы-синергисты: расположены по одну сторону оси сустава и действуют в одном направлении.
Сфинктеры — круговые мышцы (круговая мышца рта, сфинктеры пищеварительного канала).
Основные мышцы человека
Функции скелетных мышц
приводят в движение костные рычаги;
поддержание равновесия;
передвижение в пространстве;
мимика;
участвуют в образовании стенок полостей тела;
входят в состав стенок некоторых внутренних органов (глотки, верхней части пищевода, гортани);
осуществляют движение глаза (глазодвигательная мышца);
дыхание и глотание.
У человека приблизительно 400 мышц (40 % массы тела).
Проприорецепция
Большая часть проприорецепторов расположена в мышцах, сухожилиях и суставах. Их стимуляция исходит из самого тела, а не из внешней среды.
Человек постоянно чувствует положение своих конечностей и движение суставов; он точно определяет сопротивление каждому своему движению.
К проприорецепции относится:
чувство положения: информирует о том, под каким углом находится каждый сустав, и в конечном итоге — положение всех конечностей;
чувство движения: осознание направления и скорости движения суставов. Человек воспринимает как активное движение сустава при мышечном сокращении, так и пассивное, вызванное внешними причинами;
чувство силы: способность оценить мышечную силу, нужную для движений или для удержания сустава в определенном положении.
Источник