Skeletālie muskuļi — definīcija, uzbūve, darbība un funkcijas

Skeletālie muskuļi ir "svītroto" (svītraino) muskuļu audu forma. To apzināti kontrolē somatiskā nervu sistēma. Lielākā daļa skeleta muskuļu ir savienoti ar kauliem ar kolagēna šķiedru saišķiem, ko sauc par cīpslām. Tas ir viens no trim muskuļu veidiem, pārējie ir sirds muskulatūra un gludā muskulatūra. Skeletālie muskuļi nodrošina kustību, stāju, locītavu stabilitāti un siltuma ražošanu organismā.

Uzbūve

Skeletālos muskuļus veido atsevišķas muskuļu šūnas jeb miocīti, ko sauc par muskuļu šķiedrām. Muskuļu šķiedras ir gari, cilindra formas un vairāku kodolu (multinukleāras), jo tās veidojas no vairākām embrionālām priekšteča šūnām (mioblastu) saplūšanas. Katru šķiedru ieskauj saistaudu apvalks — endomīzijs; šķiedru saišķi (fascikuli) ir apvienoti perimīzijā, bet visa muskuļa ārējo apvalku veido epimīzijs.

Iekšpusē muskuļu šķiedrām ir miobrili, kas satur periodiskas struktūras — sarkomēras, kurās atrodas aktīna un miozīna pavedieni. Tieši sarkomēru mijiedarbība ļauj šķiedrai sarauties. Sarkoplazmatiskajā retikulumā tiek glabāts kalcija (Ca2+), kas ir nepieciešams kontrakcijas uzsākšanai, bet T-cauruļveida (T-tubule) sistēma palīdz nervu signālam iesniegties dziļi šķiedrā.

Darbības mehānisms

Muskuļa saraušanās balstās uz slīdošo šķiedru teoriju: miozīna "pavedieni" piesaista un pavicina aktīna filamentus sarauties sarkomēru, izmantojot ATP kā enerģijas avotu. Process īsumā:

Motoriskais neirons izdala nervu impulsu līdz neuromuskulārajai sinapsei.
Nervu impulsā atbrīvotais neirotransmiters (acetilholīns) izraisot muskuļa membrānas depolarizāciju.
Depolarizācija caur T-tubulu sistēmu aktivē sarkoplazmatisko retikulumā esošo Ca2+ izdalīšanos.
Ca2+ saistās ar troponīnu, kas ļauj miozīnam sasaistīties ar aktīnu; pēc tam izdalās ATP un notiek stiepļu "pārgriešanās" — saraušanās.
Kontrakcija beidzas, kad Ca2+ tiek pumpēts atpakaļ sarkoplazmatiskajā retikulumā un sinapse pauž signālu zudumu.

Inervācija un motoriskie vienības

Skeletālo muskuļu darbību kontrolē somatiskā nervu sistēma caur motoriskajiem neironiem. Vienu motorisko neironu un visas tā inervētās muskuļu šķiedras sauc par motorisko vienību. Motoriskās vienības izmērs (šķiedru skaits) nosaka precizitāti — smalkām kustībām (piem., acu vai pirkstu kustības) ir mazas motoriskās vienības, lieliem muskuļiem (piem., augšstilbiem) tās ir lielas.

Muskuļu šķiedru tipi

Skeletālie muskuļi satur dažādu veidu šķiedras ar atšķirīgām vielmaiņas un kontrakcijas īpašībām. Galvenie tipi:

Slow oxidative (Type I) — lēnas, ar lielu mitohondriju un kapilāru blīvumu; izturīgas pret nogurumu; galvenokārt izmanto postūras uzturēšanai un ilgstošām aktivitātēm.
Fast oxidative-glycolytic (Type IIa) — vidēja ātruma un izturības; kombinē aerobo un anaerobo metabolismu.
Fast glycolytic (Type IIx/IIb) — ātras saraušanās, lielā spēka, ātri nogalina; galvenokārt izmanto īslaicīgām un intensīvām sprieguma fāzēm.

Funkcijas

Kustība: muskuļu saraušanās pārvieto skeletu un rada lokomociju.
Stājas uzturēšana un locītavu stabilizācija: tonuss un refleksi palīdz saglabāt ķermeņa pozīciju.
Siltuma ražošana (termoregulācija): muskuļu aktivitāte izdala siltumu un palīdz uzturēt ķermeņa temperatūru.
Metabolisks rezerve: muskuļi glabā glikogēnu un var ietekmēt glikozes vielmaiņu organismā.
Elpošanas funkcijas: diafragma un starpribu muskuļi piedalās ventilācijā.

Asinsapgāde, uzturviela un gāzu apmaiņa

Skeletālie muskuļi ir labi apasiņoti ar kapilāru sietu, kas piegādā skābekli un barības vielas, kā arī aizvada vielmaiņas galaproduktus. Smagāk strādājot, muskuļi palielina asins plūsmu (vaskulārā dilatācija) un aktivizē anaeroobās ceļus, ja skābekļa piegāde ir nepietiekama.

Attīstība un reģenerācija

Embrionālajā attīstībā skeletālie muskuļi veidojas no mehāniskās izcelsmes mesodermas šūnām. Pieaugušā organismā reģenerāciju nodrošina satellītsšūnas — muskuļu reģenerācijas šūnas, kas aktivizējas muskuļu bojājumu gadījumā. Tomēr smagi vai atkārtoti bojājumi var novest pie rētošanās un pastāvīgas funkcijas zuduma.

Klīniskie aspekti

Skeletālo muskuļu slimības un stāvokļi ietver muskuļu sastiepumus, asinsrite traucējumus, iekaisumus (miosītu), deģeneratīvas slimības (piem., muskuļu distrofijas) un neuromuskulāras sinaptiskas slimības, tādas kā miastēnija gravis. Ar vecumu samazinās muskuļu masa un spēks (sarkopēnija). Elektromiogrāfija (EMG) un muskuļu biopsija ir bieži izmantotas diagnostikas metodes.

Treniņi un pielāgošanās

Muskuļi spēj adaptēties pie slodzes: regulārs spēka treniņš izraisa hipertrofiju (šķiedru apjoma pieaugumu), savukārt izturības treniņi uzlabo kapilāru un mitohondriju blīvumu un oksidatīvo spēju. Neaktivitāte noved pie atrofijas (masa samazinās) un spēka zuduma.

Svarīgi: muskuļu darbība ir atkarīga no neironu un asins cirkulācijas veselības, kā arī no uztura un enerģijas pieejamības organismā. Lai uzturētu veselu skeletālo muskulatūru, nepieciešami regulāri fiziski vingrinājumi, pietiekams olbaltumvielu un enerģijas patēriņš, kā arī atbilstošs atpūtas laiks.