15.7: Висновок тематичного дослідження: необхідність розслабитися та резюме глави

Висновок тематичного дослідження: необхідність розслабитися

Як ви дізналися на початку цієї глави, ботулотоксин - одна форма, що продається під торговою маркою Botox-робить набагато більше, ніж розгладжує зморшки. Він може бути використаний для лікування декількох розладів, пов'язаних з надмірним скороченням м'язів, включаючи цервікальну дистонію. Ви також дізналися, що цервікальна дистонія, від якої страждає Насир, викликає аномальні, мимовільні скорочення м'язів шиї. Це призводить до ривкових рухів голови та шиї та/або стійкого ненормального нахилу до голови. Це часто боляче і може значно заважати життю людини.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Ботокс, він прошепотів.

Як токсин насправді може допомогти лікувати м'язовий розлад? Грунтова бактерія Clostridium botulinum виробляє ботулотоксин, і це є причиною потенційно смертельної хвороби під назвою ботулізм. Ботулізм часто є харчовим захворюванням, зазвичай викликаним неправильно консервованими продуктами. Інші форми ботулізму викликані рановими інфекціями або виникають, коли немовлята споживають спори бактерій з грунту або меду.

Ботулізм може бути небезпечним для життя, оскільки паралізує м'язи по всьому тілу, включаючи ті, що беруть участь у диханні. Коли мінімальна кількість ботулотоксину вводять обережно в певні м'язи підготовленим медичним працівником, він може гальмувати небажані скорочення м'язів.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Ці соління жартома позначені «ботулізмом», але фактичний ботулізм насправді не жарт.

У косметичних цілях ботулотоксин, що вводиться в м'язи обличчя, розслабляє їх, щоб зменшити появу зморшок. При застосуванні для лікування цервікальної дистонії його вводять в м'язи шиї для пригнічення надмірних м'язових скорочень. Для багатьох пацієнтів це допомагає полегшити ненормальне позиціонування, рухи та біль, пов'язані з розладом. Ефект тимчасовий, тому ін'єкції необхідно повторювати кожні три-чотири місяці, щоб тримати симптоми під контролем.

Як ботулотоксин гальмує скорочення м'язів? Для початку нагадаємо, як працює скорочення скелетних м'язів. Руховий нейрон доручає волокнам скелетних м'язів скорочуватися при синапсі між ними, який називається нервово-м'язовим з'єднанням. Нервовий імпульс, який називається потенціалом дії, рухається вниз до терміналу аксона рухового нейрона, де він викликає вивільнення нейромедіатора ацетилхоліну (ACH) з синаптичних бульбашок. ACH подорожує через синаптичну щілину і зв'язується з рецепторами ACH на м'язовому волокні, сигналізуючи м'язове волокно скорочуватися. Відповідно до теорії ковзної нитки, скорочення м'язових волокон відбувається через ковзання міозінних і актинових ниток один по одному. Це призводить до того, що диски Z саркомерів змикаються, скорочуючи саркомери і змушуючи м'язове волокно скорочуватися.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): Ботулінічні токсини розщеплюють (руйнують) білки (зображені тут у вигляді червоної, синьої та зеленої ліній), які зазвичай дозволяють синаптичним везикулам зв'язуватися з мембраною терміналу аксона моторного нейрона, щоб звільнити нейромедіатор АЧ. Розщеплення цих білків перешкоджає зростанню синаптичних бульбашок з мембраною, і тому вивільнення АЧ пригнічується. На цій ілюстрації BTX A-G відноситься до різних підтипів ботулінічних токсинів.

Якби ви хотіли пригнічувати скорочення м'язів, в які моменти ви могли б теоретично втручатися в цей процес? Інгібування потенціалу дії в руховому нейроні, вивільнення АЧ, активність рецепторів АЧ або процес ковзання нитки в м'язовому волокні теоретично погіршить цей процес і пригнічує скорочення м'язів. Наприклад, при захворюванні міастенією порушується функція рецепторів АЧ, викликаючи відсутність достатнього скорочення м'язів. Як ви дізналися, це призводить до м'язової слабкості, яка в кінцевому підсумку може стати небезпечною для життя. Ботулотоксин діє, пригнічуючи вивільнення АЧ з рухових нейронів, тим самим знімаючи сигнал, що доручає м'язам скорочуватися (рис.\(\PageIndex{3}\)).

На щастя, надмірне скорочення м'язів Насіра і пов'язаний з ним біль значно покращилися, завдяки ін'єкціям ботулотоксину. Хоча цервікальну дистонію в даний час неможливо вилікувати, ін'єкції ботулотоксину покращили якість життя багатьох пацієнтів за допомогою цього та інших розладів, пов'язаних із надмірними мимовільними скороченнями м'язів.

Як ви дізналися в цьому розділі, наша м'язова система дозволяє нам робити добровільні рухи, перетравлювати їжу та перекачувати кров через наше тіло. Незалежно від того, чи в руці, серці, шлунку або кровоносних судинам, м'язова тканина працює шляхом скорочення. Але, як ви бачили тут, занадто велике скорочення може бути страшною справою. На щастя, вчені та лікарі знайшли спосіб поставити потенційно смертельний токсин - і лікування, що зменшує зморшки - до відмінного використання в якості медичного лікування деяких розладів м'язової системи.

Резюме глави

У цьому розділі ви дізналися про м'язову систему. Зокрема, ви дізналися, що:

• М'язова система складається з усіх м'язів тіла. Існує три типи м'язів: скелетна мускулатура (яка прикріплюється до кісток сухожиллями і забезпечує добровільні рухи тіла), серцевий м'яз (який становить стінки серця і змушує його битися) та гладка мускулатура (яка знаходиться в стінках внутрішніх органів та інших внутрішніх структур та контролю їх рухів).
• М'язи - це органи, що складаються в основному з м'язових клітин, які також можуть називатися м'язовими волокнами або міоцитами. М'язові клітини спеціалізуються на скороченні, що відбувається, коли білкові нитки всередині клітин ковзають одна над одною, використовуючи енергію АТФ. М'язова тканина - єдиний тип тканини, який має клітини зі здатністю скорочуватися.
• М'язи можуть збільшуватися більше або гіпертрофія. Як правило, це відбувається через збільшення використання, хоча гормональні або інші впливи також можуть відігравати певну роль. М'язи також можуть збільшуватися менше або атрофуватися. Це може статися через відсутність використання, голодування, певні захворювання або старіння. Як при гіпертрофії, так і при атрофії розмір - але не кількість - м'язових волокон змінюється. Розмір м'язів є основним визначальним фактором м'язової сили.
• Скелетні м'язи потребують стимулу рухових нейронів для скорочення та переміщення тіла; їм потрібна скелетна система, щоб діяти на.
• Скелетні м'язи - найпоширеніший тип м'язової тканини в організмі людини. Для переміщення кісток в протилежних напрямках скелетні м'язи часто складаються з пар м'язів, які працюють в опозиції для переміщення кісток в різні боки в суглобах.
• Скелетні м'язові волокна пов'язані між собою в м'язові пусцикули, які зв'язані разом, щоб сформувати окремі скелетні м'язи. Скелетні м'язи також мають сполучну тканину, що підтримує і захищає м'язову тканину.
  • Кожна клітковина скелетних м'язів складається з пучка міофібрил, які представляють собою пучки білкових ниток. Нитки розташовані в повторюваних одиницях, які називаються саркомерами, які є основними функціональними одиницями скелетних м'язів. Скелетна м'язова тканина поперечно-смугаста через малюнок саркомеров в її волокні.
  • Скелетні м'язові волокна можна розділити на два типи, звані повільно сіпаються і швидко сіпаються волокнами. Волокна з повільним посмикуванням використовуються в основному в аеробних заходах на витривалість (наприклад, біг на довгі дистанції). Швидко смикаються волокна використовуються в основному для неаеробних, напружених занять (наприклад, спринтинг). Пропорції двох типів волокон варіюються від м'язів до м'язів і людини до людини.
• Гладка м'язова тканина знаходиться в стінках внутрішніх органів і судин. Коли гладкі м'язи скорочуються, вони допомагають органам і судинам виконувати свої функції. Скорочення гладкої мускулатури мимовільні і контролюються вегетативною нервовою системою, гормонами, іншими речовинами.
  • Клітини гладкої м'язової тканини не поперечно-смугасті, оскільки їм не вистачає саркомерів, але клітини скорочуються таким же основним способом, як поперечно-смугасті м'язові клітини. На відміну від поперечно-смугастої мускулатури, гладка мускулатура здатна витримувати дуже тривалі скорочення і зберігати свою скоротливу функцію навіть при розтягуванні.
• Серцева м'язова тканина виявляється тільки в стінці серця. Коли серцевий м'яз скорочується, серце б'ється і перекачує кров. Скорочення серцевого м'яза мимовільні, як у гладкої мускулатури. Електричні імпульси від спеціалізованих серцевих клітин керують ними.
  • Як і скелетний м'яз, серцевий м'яз поперечно-смугастий, оскільки його нитки розташовані в саркомерах. Однак точне розташування відрізняється, завдяки чому серцеві та скелетні м'язові тканини виглядають відмінними один від одного.
  • Серце - це м'яз, який виконує найбільший обсяг фізичної роботи за все життя. Його клітини містять багато мітохондрій, щоб виробляти АТФ для отримання енергії і допомогти серцю протистояти втомі.
• Скорочення м'язів - це збільшення напруги або зменшення довжини м'язи. Скорочення м'язів є ізометричним, якщо напруга м'язів змінюється, але довжина м'язів залишається незмінною. Він ізотонічний, якщо довжина м'язів змінюється, але напруга м'язів залишається колишнім.
  • Скорочення скелетних м'язів починається з електрохімічної стимуляції м'язового волокна руховим нейроном. Це відбувається при хімічному синапсі, який називається нервово-м'язовим з'єднанням. Нейромедіатор ацетилхолін дифундує через синаптичну щілину і зв'язується з рецепторами на м'язовому волокні. Це ініціює скорочення м'язів.
  • Після стимуляції білкові нитки волокон скелетних м'язів ковзають повз один одного, щоб виробляти скорочення. Теорія ковзної нитки є найбільш широко прийнятим поясненням того, як це відбувається. Згідно з цією теорією, товсті міозинові нитки неодноразово прикріплюються до тонких актинових ниток і натягують на них, тим самим скорочуючи саркомери.
  • Crossbridge cycling - це цикл молекулярних подій, який лежить в основі теорії ковзної нитки. Використовуючи енергію в АТФ, головки міозину багаторазово зв'язуються з актиновими нитками і тягнуть на них. Це рухає актинові нитки до центру саркомера, скорочуючи саркомер і викликаючи скорочення м'язів.
  • АТФ, необхідний для скорочення м'язів, спочатку надходить від АТФ, вже наявного в клітці, і більше генерується з креатинфосфату. Ці джерела швидко вичерпуються. Глюкоза і глікоген можуть бути розщеплені з утворенням АТФ і пірувату. Піруват потім може бути використаний для виробництва АТФ при аеробному диханні, якщо кисень доступний або використовується в анаеробному диханні, якщо кисень відсутній.
• Фізичні вправи визначається як будь-яка фізична активність, яка підсилює або підтримує фізичну форму і загальне здоров'я. Такі заходи, як домашні справи, можуть навіть вважатися фізичними вправами! Поточні рекомендації для дорослих - 30 хвилин помірних фізичних вправ на день.
• Аеробні вправи - це будь-яка фізична активність, яка використовує м'язи менше, ніж їх максимальна сила скорочення, але протягом тривалого періоду часу. Цей вид вправ використовує відносно високий відсоток повільно посмикуються м'язових волокон, які споживають велику кількість кисню. Аеробні вправи підвищують серцево-судинну витривалість і включають їзду на велосипеді і швидку ходьбу.
• Анаеробні вправи - це будь-яка фізична активність, яка використовує м'язи, близькі до їх максимальної сили скорочення, але протягом коротких періодів часу. Цей вид вправ використовує відносно високий відсоток швидко смикаються м'язових волокон, які споживають невелику кількість кисню. Анаеробні вправи збільшують м'язову і кісткову масу і силу, і вони включають віджимання і спринтинг.
• Вправа на гнучкість - це будь-яка фізична активність, яка розтягує і подовжує м'язи, тим самим покращуючи діапазон рухів і зменшуючи ризик травм. Приклади включають стретчинг і йогу.
• Багато досліджень показали, що фізичні вправи позитивно корелюють з різноманітністю фізичних, психічних та емоційних переваг для здоров'я. Фізичні вправи також підвищують якість життя і тривалість життя.
  • Багато переваг вправ можуть виникнути через те, що скорочення м'язів вивільняють гормони, звані міокіни, які сприяють відновленню тканин і росту і мають протизапальну дію.
  • Фізичні вправи можуть знизити фактори ризику серцево-судинних захворювань, включаючи гіпертонію та надлишкову масу тіла. Фізичні вправи також можуть збільшити серцево-судинні фактори здоров'я, такі як механічна ефективність серця.
  • Показано, що фізичні вправи забезпечують захист від деменції та інших когнітивних проблем, можливо, тому, що вони збільшують кровотік або нейромедіатори в мозку, серед інших потенційних ефектів.
  • Численні дослідження показують, що регулярні аеробні вправи працюють і фармацевтичні антидепресанти при лікуванні легкої до помірної депресії, можливо, тому, що це збільшує синтез природних ейфоріантів у мозку.
  • Дослідження показують, що фізичні вправи, як правило, покращують сон для більшості людей і допомагають розладам сну, таким як безсоння. Інші переваги фізичних вправ для здоров'я включають кращу роботу імунної системи та зниження ризику діабету 2 типу та ожиріння.
• Існує велика різниця в окремих реакціях на фізичні вправи, частково через генетичні відмінності в пропорціях повільно сіпатися і швидко посмикуються м'язових волокон. Люди з більш повільним смикуванням волокон можуть розвинути більшу витривалість від аеробних вправ. На відміну від цього, люди з більш швидкими волокнами можуть розвивати більший розмір м'язів і силу від анаеробних вправ.
• Деякі несприятливі наслідки можуть виникнути, якщо фізичні вправи надзвичайно інтенсивні, а організм не отримує належного відпочинку між заняттями вправами. Багато людей, які перевтомлюють свої м'язи, розвивають затриману хворобливість м'язів (DOMS), викликану крихітними сльозами м'язових волокон.
• Порушення опорно-рухового апарату - це травми м'язів або пов'язаних з ними тканин (наприклад, сухожиль) через біомеханічних навантажень. Розлади можуть бути викликані раптовими навантаженнями, перенапруженнями, повторюваними рухами та подібними навантаженнями.
  • Напруга м'язів - це травма, при якій м'язові волокна розриваються в результаті перенапруження. Перша допомога при напрузі м'язів включає п'ять кроків, представлених абревіатурою ЦІНА (захист, відпочинок, лід, стиснення та піднесення). Також можуть застосовуватися ліки від запалення і болю (наприклад, НПЗЗ).
  • Тендиніт - це запалення сухожилля, яке виникає, коли воно надмірно розширено або занадто важко працює без відпочинку. Тендиніт також можна лікувати за допомогою PRICE та НПЗЗ.
  • Синдром зап'ястного каналу - біомеханічна проблема в зап'ясті, коли серединний нерв стискається між зап'ястними кістками. Це може виникнути при повторному використанні, пухлині або травмі зап'ястя. Це може спричинити біль, оніміння і, зрештою, - якщо не лікувати - м'язи, витрачаючи великий палець і перші два пальці руки.
• Нервово-м'язові розлади - системні порушення, що виникають через проблеми з нервовим контролем м'язових скорочень або самих м'язових клітин.
  • М'язова дистрофія - генетичне порушення, викликане дефектними білками в м'язових клітині. Характеризується прогресуючою слабкістю скелетних м'язів і відмиранням м'язових тканин.
  • Міастенія - генетичне нервово-м'язове розлад, що характеризується коливанням м'язової слабкістю і втомою. Уражаються більше м'язів, а м'язи стають все більш ослабленими, у міру прогресування розладу. Міастенія найчастіше виникає через те, що антитіла імунної системи блокують ацетилхолінові рецептори на м'язових клітині через фактичну втрату рецепторів ацетилхоліну.
  • Хвороба Паркінсона - це дегенеративне розлад центральної нервової системи, яке в основному вражає м'язову систему і рух. Вона виникає через загибель нейронів в середньому мозку. Характерними ознаками порушення є м'язовий тремор, м'язова ригідність, повільність рухів, постуральна нестійкість. Деменція і депресія також часто характеризують запущені стадії захворювання.

Як ви бачили в цьому розділі, м'язам потрібен кисень, щоб забезпечити достатню кількість АТФ для більшої частини своєї діяльності. Насправді всі системи організму вимагають кисню і виводять продукти життєдіяльності, такі як вуглекислий газ. У наступному розділі ви дізнаєтеся про те, як дихальна система отримує і розподіляє кисень по всьому організму і як вона виводить відходи, такі як вуглекислий газ.

Розділ Резюме Огляд

1. Правда чи брехня. Кожен руховий нейрон контролює одне м'язове волокно.
2. Правда чи брехня. Перистальтика - це картина скорочення м'язів в гладком'язовій тканині.
3. При атрофії м'язів:
   1. м'язові волокна стають більш вузькими
   2. м'язові волокна перетворюються в жирові клітини
   3. втрачаються м'язові волокна
   4. м'язові волокна стають коротшими
4. Що таке сухожилля?
5. Що таке розлад м'язової системи за участю сухожиль?
6. Який з основних видів м'язової тканини використовується, коли ви робите добровільне рух однією з кінцівок?
7. Які основні типи м'язової тканини функціонують незалежно від свідомого контролю з боку мозку?
8. Опишіть взаємозв'язок між м'язами, м'язовими волокнами та пучками.
9. Виберіть один. (вегетативна; соматична) нервова система контролює скелетні м'язи.
10. Правда чи брехня. Саркомери - це клітини м'язової системи.
11. Правда чи брехня. М'язи містять сполучну тканину, а також м'язову тканину.
12. М'язи біцепса і трицепса показані на малюнку\(\PageIndex{4}\). Дайте відповідь на наступні питання про ці м'язи рук.
    1. Коли біцепс скорочується і стає коротшим, як на ілюстрації, який рух це виробляє в руці?
    2. Чи є ситуація, описана частково, більш імовірно ізометричним або ізотонічним скороченням? Поясніть свою відповідь.
    3. Якби трицепс потім скорочувався, який шлях допоміг би рухати руку?

       

       Малюнок\(\PageIndex{4}\): біцепс

13. Помістіть наступні події в порядку, коли вони відбуваються в процесі скорочення скелетних м'язів, від ранніх до останніх:
    1. Ацетилхолін зв'язується з рецепторами на м'язовому волокні
    2. Актинові нитки ковзають, скорочуючи саркомер
    3. Потенціал дії ініціюється в руховому нейроні
    4. Ацетилхолін вивільняється з синаптичних бульбашок
14. Що таке Z диски, і що з ними відбувається під час скорочення м'язів?
15. Правда чи брехня. Синапси існують лише між нейронами.
16. Правда чи брехня. М'язи можуть виробляти гормони.
17. Які були названі найсильнішими м'язами в організмі людини, щодо їх роботи?
    1. серцеві м'язи
    2. м'язи підколінного сухожилля
    3. Зовнішні очні м'язи
    4. м'язи шлунка
18. Яка функція мітохондрій в м'язових клітині? Який тип м'язового волокна має більше мітохондрій - повільне посмикування або швидке посмикування?
19. Швидкі сіпання і повільні сіпання - це типи яких саме м'язових волокон?
    1. скелетних
    2. гладкий
    3. серцеві
    4. В і С
20. Міоглобін:
    1. Зберігає кисень для анаеробного дихання
    2. Зберігає кисень для аеробного дихання
    3. Присутній у більшій кількості в швидко смикаються волокні, ніж волокна з повільним смиканням
    4. Де виробляється АТФ
21. Правда чи брехня. У всіх людей однакова частка повільного посмикування до швидко смикаються м'язових волокон.
22. Правда чи брехня. Розтягнення зв'язок - це сльоза м'язових волокон.
23. Який стан безпосередньо пошкоджує нейрони, а не м'язи?
    1. Міастенія
    2. м'язова дистрофія
    3. Опорно-руховий розла
    4. Хвороба Паркінсона
24. Чим відрізняється первинна і вторинна хвороба Паркінсона?
25. Чому синдром зап'ястного каналу може викликати м'язову слабкість в руках?
26. Правда чи брехня. Серце складається з гладкої м'язової тканини.
27. Правда чи брехня. Спринтинг вважається анаеробним вправою.

Атрибуція

1. Ботокс комікс Майкла Рейтера, CC BY 2.0 через Flickr
2. Ботулізм Джейсон Вілсон, CC BY 2.0 через Flickr
3. Механізм ботулотоксину від Rysin, публічне надбання через Wikimedia Commons
4. Біцепс Пірсона Скотта Форесмана, публічне надбання через Wikimedia Commons
5. Текст адаптований з біології людини CK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0