М’ЯЗОВІ nТКАНИНИ
1. Загальна nморфофункціональна характеристика м’язових тканин, джерело їх розвитку.
2. Морфологічна та генетична класифікація nм’язових тканин.
3. Будова, локалізація та особливості скорочення nгладкої (непосмугованої) м’язової тканини.
4. Скелетна м’язова тканина. Локалізація, nгістогенез, функціональні особливості.
5. Гістологічна і субмікроскопічна будова волокна nскелетної м’язової тканини.
6. Саркомер.
7. Особливості будови і функції серцевої м’язової nтканини.
8. М’яз, як орган.
9. Міон.
10. n Вікові nзміни та регенерація м’язових тканин.
М’язова nтканина (rextus nmuscularis) побудована з елементів, здатних до скорочення, завдяки nчому вони виконують усю сукупність рухових процесів всередині організму n(крово- і лімфообіг, пересування їжі в травному тракті, повітря у дихальних nшляхах, робота серця тощо), а також переміщення організму або його частин у nпросторі. Елементи м’язових тканин містять спеціальні органели – міофібрили. В nїх основі лежать актинові та міозинові міофіламенти, які своєю взаємодією nзабезпечують процес скорочення і, таким чином, здійснюють функцію руху.
Існують дві класифікації nм’язових тканин — морфофункціональна та генетична. Згідно з nморфофункціональною класифікацією м’язові тканини за особливостями будови, nфункції та локалізації поділяють на дві nгрупи: гладку (непосмуговану); поперечно-посмуговану, яка, у свою чергу, nподіляється на скелетну і серцеву.
Згідно з генетичною nкласифікацією, запропонованою М. Г. Хлопіним, м’язові тканини поділяються за nїхнім походженням на п’ять гістогенетичних типів;
1) соматичний тип n(походить з міотомів мезодерми, це скелетна м’язова тканина);
2) целомічний тип (походить з вентральної nмезодерми, це серцева м’язова тканина);
3) вісцеральний тип (походить з мезенхіми, це nгладка м’язова тканина внутрішніх органів);
4) невральний тип (походить з нервової трубки, nдо цього типу належать гладкі міоцити м’язів райдужної оболонки ока);
5) епідермальний тип n(походить з шкірної ектодерми, включає міоепітеліальні кошикоподібні клітини nпотових, молочних, слинних та слізних залоз).
Гладка nм’язова тканина (textus nmuscularis non striatus) nвходить до складу стінок порожнистих внутрішніх органів (травний тракт, nповітроносні, сечовивідні, статеві шляхи, судини), а також міститься у капсулах селезінки і nлімфатичних вузлів, у шкірі. Походить гладка м’язова тканина з мезенхіми, nтобто має спільне походження з тканинами внутрішнього середовища, до яких і nналежить генетично. У групі м’язових тканин ця тканина розглядається лише з nточки зору будови та функції. Будова гладкої м’язової тканини клітинна.
Структурною одиницею є nгладкий міоцит. Це веретеноподібна клітина довжиною від 20 до 100 мкм (у матці nпід час вагітності вона може досягати 500 мкм), діаметром від 2 до 20 мкм. У nматці, ендокарді, аорті, сечовому міхурі трапляються міоцити з відростками. nЯдра міоцитів паличкоподібної форми лежать у центральній широкій частині nклітин, містять невелику кількість гетерохроматину, добре помітні ядерця. nКоли міоцит скорочується, ядро вигинається і навіть закручується. Цитоплазма nзабарвлюється оксифільно з базофільним відтінком. Органели загального nпризначення, серед яких багато мітохондрій, містяться біля полюсів ядра. nКомплекс Гольджі та ендоплазматична сітка (особливо гранулярна) розвинені nслабо, є вільні рибосоми. Цитоплазма містить також включення — жирові, nвуглеводні та пігментні. Цитоплазма утворює численні вгинання — піноцитозні nпухирці і кавеоли. З їх допомогою в цитоплазму надходять, зокрема іони кальцію.
Міоцити не мають nпоперечної посмугованості. Під електронним мікроскопом у їхній цитоплазмі nвиявляються тонкі актинові міофіламенти і товсті міозинові, розташовані nпереважно поздовжньо, але не так впорядковано, як у поперечно-смугастих nм’язах і, очевидно, вони не утворюють міофібрил. Актинових філаментів nміститься більше. Вони, крім поздовжнього напрямку, йдуть під кутом до осі nклітини, утворюючи об’ємну сітку. Фіксуються актинові нитки до цитолеми або nодна до одної за допомогою електроннощільних тілець, побудованих з білка nальфа-актиніну. Завдяки міжмолекулярним взаємодіям з міозином актинові нитки nпересуваються назустріч одна одній, тяга передається на цитолему і клітина nскорочується. У механізмі скорочення гладких міоцитів велику роль відіграє nпроцес фосфорилювання міозину, який залежить від концентрації іонів кальцію. nУ свою чешу, регуляція концентрації цих іонів відбувається за допомогою спеціального nбілка, що зв’язує кальцій — кальмодуліну. Кальмодулін у комплексі з кальцієм nактивує фермент, що фосфорилює міозин. У фосфорильованому стані міозин здатний nдо взаємодії з актином.
Оболонка кожного міоцита nогорнута тонкою базальною мембраною, до якої прикріплюються колагенові nфібрили. У базальній мембрані є отвори, в ділянці яких м’язові клітини nконтактують одна з одною за допомогою щілинних контактів (нексусів). Навколо nм’язових клітин ретикулярні, еластичні і тонкі колагенові волокна утворюють nсітку — ендомізій, який поєднує сусідні міоцити. М’язові групи з 10—12 м’язових nклітин, у свою чергу, об’єднуються у м’язові пласти, між якими лежить пухка nсполучна тканина з кровоносними судинами та нервами. Скорочується гладка nм’язова тканина ритмічно, повільно, але здатна довго знаходитись у стані nскорочення, не втомлюючись при цьому. Повільне скорочення ЇЇ зумовлено nповільним циклом взаємодії міозину з актином. Гладка мускулатура здатна до nвеликої сили скорочень (наприклад, м’язова оболонка вагітної матки при nпологах). Тип скорочення, властивий гладким м’язам, має назву тонічного. nСкорочення вісцеральної мускулатури є мимовільним, тобто не піддається nконтролю свідомості.
Поперечно-посмугована м’язова тканина (textus muscularis striatus).
Скелетна м’язова тканина n(textus nmuscularis striatus skeletalis). М’язова тканина становить 42 % маси тіла дорослої людини, причому nпереважна більшість м’язів утворена скелетною м’язовою тканиною. Джерелом nрозвитку цієї тканини є клітини міотомів дорзальної мезодерми. Ці клітини nдиференціюються у двох напрямках. Одні здатні зливатися і будувати nсимпластичні структури — м’язові трубочки, які далі формують дефінітивні nутвори — міосимпласти. Друга лінія диференціації дає при розвитку клітинні nструктури — міосателітоцити.
Одиницею будови скелетної nм’язової тканини є м’язове волокно, утворене міосимпластом і міосателітоцитами. nМ’язове волокно має форму циліндра, кінці його можуть бути заокруглені, nскошені або зазубрені. Діаметр волокна 9—150 мкм (9 мкм у новонародженої nдитини, 40-50 мкм у дорослих, 150 мкм у тренонамої людини, спортсмена). nДовжина м’язового волокна часто співпадає з довжиною м’яза і може бути різна nзалежно від розмірів м’яза. Наприклад, у кравецькому м’язі людини вона може nдосягати 12-13 см. Волокно оточене сарколемою (від грецького «capкос» — м’ясо). Сарколема nскладається з зовнішньої базальної мембрани, яка пов’язана з ретикулярними та тонкими nколагеновими волокнами оточуючої сполучної тканини. Внутрішнім шаром сарколеми nє плазмолема міосимпласта. Вона бере участь у проведенні імпульсів, які стимулюють nм’яз. Між базальною мембраною і плазмолемою симпласта розташовані nміосателітоцити. Це одноядерні клітини, ядра яких подібні до ядер симпласта, nале дрібніші, кругліші й ясніші. Клітини мають загальні органели, спеціальні nорганели відсутні. Міосателітоцити – це камбіальні елементи волокна, за рахунок nяких відбувається процес росту і регенерації.
Цитоплазма симпласта має nспеціальну назву — саркоплазма. Ядра, чисельність яких може досягати кількох десятків nтисяч, як правило, лежать безпосередньо під плазмолемою, мають nвидовжено-овальну форму, невелику кількість гетерохроматину, в них добре nпомітні ядерця. У саркоплазмі містяться три групи організованих структур: nзагальні органели, включення (жирові, вуглеводні та пігментні) і спеціальні nорганели — міофібрили. Загальні органели розташовуються, головним чином, біля nполюсів ядер. Мітохондрії великі, численні, розташовані ще й між міофібрилами. nГранулярна ендоплазматична сітка розвинена слабо. Агранулярна ендоплазматична nсітка розвинена дуже добре, має тут спеціальну назву саркоплазматична сітка або nсаркоплазматичний ретикулум), особливу будову і функцію.
Будова міофібрил.
Міофібрили, розташовані nвздовж м’язового волокна. Довжина їх співпадає з довжиною м’язового волокна, nтовщина становить 1-2 мкм. Міофібрили мають характерну поперечну смугастість n(чергування світлих і темних смуг), що зумовлена особливістю їхньої структури nі у зв’язку з цим різними оптичними nвластивостями. Внаслідок того, що світлі й темні смуги всіх міофібрил окремого nм’язового волокна розташовані на одному рівні, все волокно є поперечно-посмугованим.
У міофібрилі послідовно nрозташовані темні анізотропні смуги (або диски А) і світлі ізотропні (або nдиски І). Анізотропні диски забарвлюються інтенсивніше, ніж ізотропні. У nполяризованому світлі темні смуги мають подвійне променезаломлювання — nанізотропію, в той час як світлі смуги є однопроменезаломлюючими (ізотропними).
Всередині кожної І-смуги nє тонка темна лінія, яка мас назву телофрагми, або лінії Z. У центрі темної А-зони nможна спостерігати більш світлу ділянку — Н-зону, або смужку Гензена, на середині якої розташована темна nлінія М, або мезофрагма.
Структурною одиницею nміофібрили є саркомер, який nявляє собою ділянку між двома телофрагмами.
Телофрагми багаті nглікозаміногліканами, внаслідок чого міофібрили при мацерації мають здатність nрозпадатися на окремі саркомери (від грецького «саркос» — м’ясо та «мерос» — nчастина). Довжина саркомера становить 2-З мкм.
Структурну формулу nсаркомера можна записати таким чином: Т n(Z) + 1/2 І+1/2 А + 1/2 Н + М+1/2 Н + 1/2 А + 1/2 І+ T (Z).
Саркомери — це елементарні nскоротливі одиниці поперечно-смугастих м’язів, які скорочуються завдяки тому, nщо можуть зменшувати свою довжину а два рази. Механізм цього процесу можна nуявити собі, якщо розглянути ультраструктуру міофібрил.
Під електронним nмікроскопом у ділянці саркомера були ідентифіковані поздовжні нитки, nміофіламенти, або мікрофіламенти, двох типів — тонкі і товсті. Товсті розташовані nлише у середній частині саркомера, побудовані вони з білка міозину.
Тонкі філаменти nрозташовані в І-смузі і частково заходять між товстими нитками в Н-смугу до nзони Н. Одним кінцем вони nприкріплюються до телофрагми, а другий кінець у них вільний, у той час як nтовсті філаменти мають обидва кінці вільні. Тонкі філаменти побудовані з nбілка актину і, крім того, з тропоміозину і тропоніну. Діаметр тонких актинових nниток 5 нм. Товсті міозинові нитки мають діаметр 10-12 нм і довжину 1,5 мкм.
Кількісне відношення nміозинових ниток до актинових 1:2 (тобто на один міозиновий міофіламент nприпадас два актинових), а взаємне просторове розміщення їх гексагональне: на nпоперечному розрізі тонкі філаменти утворюють шестикутник, у центрі якого nрозташований товстий філамент. Якщо саркомер у нескороченому стані, найбільш nтемними його частинами є так nзвані зони перекриття, тобто ті частини диска А, в яких є товсті й тонкі міофіламенти. Зона Н виглядає на цьому фоні світлою, тому nщо вона складається лише з товстих міозинових ниток. При скороченні саркомера nактинові філаменти ще далі проникають у проміжки між міозиновими, а при nповному скороченні їхні вільні кінці майже збігаються у середину, які, nочевидно, сполучають серединні ділянки сусідніх товстих філаментів. nЕлектронномікроскопічні дослідження також показали, що Z-лінія зигзагоподібна, а nточки прикріплення тонких філаментів на одній стороні Z-пластинки лежать проти nпроміжків між точками прикріплення таких філаментів з другої її сторони n(тобто сусіднього саркомера). Існує думка, що Z-пластинка побудована з nниток іншого типу, так званих Z-фiлaмeнтiв, які сполучаються у вигляді решітки. nКрім того, Z-лінії містить білок n(А-актинін, хоча не встановлено, які саме компоненти Z-ліній побудовані з нього.
На електронних nмікрофотографіях спостерігаються коротенькі нитки, які сполучають між собою nактиноні і міозинові філаменти, nтак звані поперечні містки. Положення їх змінюється під час скорочення nм’язового волокна.
Саркоплазматична сітка і nТ-система.
Кожна манжета nскладається з трьох компонентів:
1) термінальних цистерн (це плоскі резервуари nз країв манжети);
2) саркотубул (трубочок, nщо відходять від термінальних цистерн І йдуть назустріч одні до других);
3) центральної частини, nде саркотубули утворюють численні анастомози, що нагадують мереживо.
У цілому описаний nелемент саркоплазматичної сітки має вигляд мереживної, або драної, манжети n(драного рукава). У ссавців термінальні цистерни проходять на межі А- та І-дисків саркомерів і тому в nодному саркомері розташований один цілий елемент (манжета) на рівні диска А і половини двох сусідніх. Інакше nкажучи, елементи саркоплазматичної сітки, що оточують А-диски, чергуються з nелементами, що оточують І-диски. Елементи навколо І-диска охоплюють кінцеві nділянки суміжних саркомерів.
Між двома сусідніми термінальними nцистернами ретикулума розташована поперечна трубочка (Т-трубочка, або Т-система). Т-трубочки — це система nвузеньких канальців, які йдуть від плазмолеми м’язового волокна (як її nвгинання) у поперечному напрямку на приблизно рівних відстанях. Всередині nволокна T-трубочки широко nрозгалужуються. В м’язах ссавців гілки двох Т-трубочок оточують кожний nсаркомер на межі між А- та nІ-дисками і контактують, як уже було згадано, з двома термінальними цистернами nсаркоплазматичної сітки, утворюючи при цьому так звану тріаду. Остання включає nодну трубочку і дві цистерни. Значення Т-системи полягає у тому, що по ній nнервовий імпульс плазмолеми проникає у глибину м’язового волокна, охоплюючи усі nміофібрили. Нервовий імпульс (у вигляді хвилі деполяризації мембрани) викликає nзміну проникливості мембран саркоплазматичної сітки і вихід внаслідок цього nіонів кальцію в саркоплазму, де вони необхідні для ініціації скорочення nміофібрил. Під час розслаблення м’яза саркоплазматична сітка забезпечує nзворотний транспорт іонів кальцію від міофібрил до своїх порожнин, nвикористовуючи для цього фермент АТФ-азу.
Молекулярні механізми скорочення nм’язового волокна.
Сучасні знання про nмеханізм скорочення м’язового волокна базуються на уявленні про філаменти nдвох типів, що зсуваються одні відносно інших. Ці уявлення є основою моделі nковзних ниток, запропонованої Г. Хакслі зі співпрацівниками на базі nелектронно-мікроскопічних досліджень та рентгенеструктурного аналізу. Щоб nз’ясувати механізм взаємодії актинових і міозинових філаментів, слід розглянути nїхню молекулярну будову.
Тонкий філамент являє nсобою подвійну спіраль, побудовану з двох ланцюжків глобулярних молекул nактину (остов філамента). У поздовжніх спіральних жолобках з обох боків від nактинових ланцюжків лежать молекули тропоміозину. nДо молекул тропоміозину на певних відстанях одна від одної приєднані молекули nтропоніну. Тропоміозин разом з тропоніном відіграє основну роль у регуляції nвзаємодії актину з міозином.
Товсті філаменти nскладаються з молекул міозину. Кожна молекула має подвійну головку і довгий nхвіст і може згинатися у двох місцях так, що головка і проксимальна частина nхвоста здатні повертатись, як на шарнірі. У товстому філаменті молекули міозину nлежать паралельно, утворюючи пучок. Половина їх звернена головками до одного nкінця філамента, а друга -до іншого. Молекули міозину дещо зсунуті одна nвідносно іншої і їхні головки розташовуються вздовж товстого філамента, nвиключаючи його серединну частину, де головок немає зовсім.
Серединна частина nтовстого філамента побудована лише з хвостів міозинових молекул. На nелектронних мікрофотографіях головкам молекул міозину відповідають вищезгадані nпоперечні містки, які під час скорочення м’язового волокна утворюють nчисленні сполучення між товстими і тонкими філаментами. Головки міозину розташовані nпо спіралі, утворюючи шість поздовжніх рядів. Кожний ряд головок лежить точно nпроти одного з шести тонких філаментів, які оточують один товстий філамент. Під nчас скорочення, головки міозину приєднуються до молекул актину в сусідньому nтонкому філаменті.
Комплекси тропоніну і nтропоміозину діють як своєрідний молекулярний «замикальний пристрій», який під nчас розслаблення м’язового волокна не дає молекулам актину взаємодіяти з nміозиновими головками товстих філаментів. «Відмикають» актин іони кальцію, nякі звільняються з порожнин саркоплазматичної сітки при поширенні імпульса по nТ-трубочках. Після зупинки стимуляції іони кальцію швидко транспортуються від nміофібрил до саркоплазматичної сітки. Тоді актин знову замикається і скорочення nприпиняється. Механізм, за допомогою якого іони кальцію «відмикають» актин, nпов’язаний з їхнім приєднанням до тропоніну: молекули тропоміозину при цьому nзсуваються і відкривають ділянки актину, здатні взаємодіяти з головками nміозину.
Енергію, необхідну для nскорочення м’язів, дає АТФ. Головки міозину здатні зв’язувати молекули АТФ і nмають АТФ-азну активність (здатні розщеплювати АТФ). Енергія, що вивільняється nпри цьому, використовується на згинання молекул міозину в «шарнірних» nділянках, їхнє приєднання до актинових філаментів і просування останніх вздовж nміозинових. Комплекс актину з міозином і АТФ не стабільний і швидко розпадається nна актин і міозин-АТФ. Очевидно, поперечні містки відокремлюються у той nмомент, коли головки міозину зв’язують молекули АТФ. Згідно з розрахунками nцей цикл повторюється з величезною швидкістю -50—100 разів на секунду. Цікавим nє факт, що після смерті, внаслідок припинення синтезу АТФ, у м’язах не nлишається молекул, які б викликали відокремлення міозину від актину, і nактоміозиновий комплекс стабілізується на кілька годин. Філаменти фіксуються nу з’єднаному положенні. Цей стан має назву трупного одубіння і зберігається nдо появи аутолітичних змін, після чого м’язи стають здатними до пасивного nрозслаблення.
Червоні й білі м’язові nволокна.
У саркоплазмі міститься nрозчинний пігментний білок міоглобін. За своєю хімічною будовою цей білок дуже nблизький до гемоглобіну крові і теж здатний зв’язувати кисень і віддавати його nпри необхідності. Міоглобін забарвлює м’язові волокна у червоний колір. Залежно nвід вмісту саркоплазми (а, отже, і міоглобіну), товщини і ферментного складу nм’язові волокна поділяють на червоні, білі та проміжні. М’язи людини nздебільшого містять усі три типи волокон, але їхнє співвідношення залежить від nфункції того чи іншого м’яза.
Червоні волокна мають незначну товщину, велику nкількість міоглобіну в саркоплазмі, численні мітохондрії, багаті на цитохроми. nБілі волокна товщі, вони містять менше міоглобіну та мітохондрій. Волокна nтретього типу займають проміжне положення за цими показниками.
М’язи, у яких переважають червоні волокна, nздатні до більш тривалої безперервної активності, ніж м’язи, що складаються nпереважно з білих волокон, тому що їхня саркоплазма добре пристосована до nзабезпечення своїх енергетичних потреб.
Білі волокна здатні скорочуватися nшвидше, ніж червоні, але вони порівняно швидко втомлюються, тому що не можуть nдовго отримувати достатню кількість енергії.
Функціональні особливості nпоперечно-смугастої м’язової тканини.
З поперечно-посмугованої nм’язової тканини побудовані довільні м’язи кістяка (скелету) людини, nскорочення яких залежить від свідомості, на відміну від мимовільного nскорочення гладких м’язів.
Поперечно-посмугованим nм’язам властивий так званий тетанічний тип скорочення, для якого характерні такі nознаки: скорочення сильні, швидкі (скорочення м’язових волокон у 10—25 разів швидші, ніж гладких м’язових nклітин), не тривалі. Посмуговані м’язи швидше втомлюються і не можуть nперебувати у стані скорочення так довго, як гладкі.
Будова м’яза як органа.
Окремі nпоперечно-посмуговані м’язові волокна поєднуються сполучною тканиною в орган, nякий має назву м’яза. Тонкі прошарки пухкої сполучної тканини між м’язовими nволокнами називають ендомізієм. Ретикулярні та колагенові волокна ендомізія nпереплітаються з волокнами сарколеми. На кінці кожного м’язового волокна nплазмолема утворює вузькі глибокі вгинання, в які проникають колагенові та nретикулярні волокна.
Останні пронизують nбазальну мембрану і утворюють петлю, яка фіксується до плазмолеми саме у тому nмісці, де з нею контактують актинові нитки саркомерів. Після виходу з базальної nмембрани ретикулярні волокна переплітаються з колагеновими, а останні переходять nу сухожилля.
Кожне м’язове волокно має самостійну nінервацію й оточене сіткою гемокапілярів. Комплекс волокна з оточуючими його nелементами пухкої сполучної тканини є nструктурною і функціональною одиницею скелетного м’яза і має назву міон.
Джерела інформації:
а) nОсновні
1. Гістологія людини / [Луцик О. Д., Іванова А. nЙ., Кабак К. С., Чайковський Ю. Б.]. – Київ : Книга плюс, 2010. – С. 183 – n213.
2. nГістологія людини / [Луцик О. Д., Іванова А. Й., Кабак К. С., Чайковський Ю. nБ.]. – Київ : Книга плюс, 2003. – С. 187-219.
3. nВолков К.С. Ультраструктура клітин і тканин : навчальний посібник-атлас / К. С. nВолков, Н. В. Пасєчко. – Тернопіль : Укрмедкнига, 1997. – С. 72 – 81.
4. Презентація лекції з теми: «М’язова тканина».
6. Відеофільм з теми «М’язова тканина».
б) nдодаткові
1. Улумбеков nЭ.Ф., Чельшева Ю.А. Гистология, эмбриология. Цитология / Э.Ф. Улумбеков, Ю.А. nЧельшева – М. : ГЕО ТАР. – Медиа, 2007. – С. 145 – 192
2. Данилов nР. К. nГистология. Эмбриология. Цитология. : [учебник для студентов медицинских вузов] n/ Р. К. Данилов – М. : ООО «Медицинское информационное агенство», 2006. – С. n152 – 177.
3. Гистология, nцитология и эмбриология / [Афанасьев Ю. И., Юрина Н. А., Котовский Е. Ф. и др.] n; под ред. Ю. И. Афанасьева, Н. А. Юриной. – [5-е изд., перераб. и доп.]. – М. n: Медицина. – 2001. – С. 224 – 268
4. Кузнецов nС. Л. Атлас по гистологии, цитологии и эмбриологии / Кузнецов С. Л., Н. Н. nМушкамбаров, В. Л. Горячкина. – М. : Медицинское информационное агенство, 2002. n– С. С. 81 – 98.
5. Гістологія nлюдини / [Луцик О. Д., Іванова А. Й., Кабак К. С.]. – Львів : Мир, 1993. – С.94 n
6. Компакт-диск n”Ультраструктура клітин, тканин та органів”