Скелетные мышцы: общие сведения и характеристика, работа

Слаженная постоянная работа скелетных мышц обеспечивает подвижность тела, процесс дыхания, удержание равновесия и многие другие функции. В статье представлена общая информация о скелетных мышцах человеческого тела, рассмотрены основные функции, механизм сокращения и расслабления.

Приведенная здесь характеристика скелетных мышц позволяет лучше понять механизм работы мускулатуру опорно-двигательного аппарата, а знание анатомии позволяет планировать физические нагрузки и тренировки по усовершенствованию своего тела.

Все скелетные мышцы человека обладают эластичностью и высокой потенциальной работоспособностью, они с лёгкостью восстанавливают свою структуру даже после экстремальной физической нагрузки.

Все основные скелетные мышцы имеют собственный энергетический потенциал за счет накопленного в волокнах гликогена.

Предлагаем познакомиться с информацией про строение и функции скелетных мышц, их работоспособность, вспомогательный аппарат и этапы внутриутробного развития.

Современная классификация скелетных мышц

Скелетные мышцы составляют активную часть опорно-двигательного аппарата. При своем сокращении мышцы приводят в движение кости, к которым они прикрепляются, а вместе с ними и соответствующие части тела. Движения, или локомоция (перемещение в пространстве), являются важнейшей функцией организма.

Каждая мышца занимает определенное положение в теле и действует на один или несколько суставов, что непосредственно зависит от мест ее начала и прикрепления к костям.

Разные виды скелетных мышц, окружая со всех сторон скелет, создают естественный рельеф тела человека и анатомически определяют локализацию определенных областей — regio (nes) тела.

Поэтому умение правильно определить место положения мышц и их прикрепления на костях чрезвычайно важно в практической работе врача.

Разные типы скелетных мышц, также как кости и соединения, располагаются в соответствующих частях тела, поэтому различают мышцы головы (musculi capitis), шеи (musculi cervicis), спины (musculi dorsi), груди и грудной клетки (musculi thoracis), живота (musculi abdominis), а также мышцы верхней конечности (musculi membri superioris) и нижней конечности (musculi membri inferioris).

Однако, располагаясь в одной области тела, мышцы часто действуют на суставы и кости, лежащие в соседних областях.

При определении местоположения мышц важную роль играет глубина их залегания по отношению к поверхности тела или к элементам скелета, поэтому различают поверхностные и глубокие мышцы.

При изучении современной классификации скелетных мышц практическое значение имеют два аспекта:

• Их действие на различные соединения и, особенно на суставы, поскольку от этого зависит подвижность частей тела
• Топография мышц, т. к. от их положения и развития зависит рельеф тела и выделение его отдельных областей — regio (nes)

Поэтому на практике важно уметь определять назначение мышц и их функциональную группировку вокруг основных соединений между частями туловища и конечностей.

При изучении анатомии мышц особое внимание следует уделять тому, чтобы научиться переносить навыки, полученные на анатомических препаратах, на живого человека.

Для этого необходимо прощупывать собственное тело, а также определять проекцию мышц на поверхность тела.

Общая анатомия мышечной системы

Подвижность (или двигательная функция) организма в целом, его частей и отдельных органов является непременным условием жизнедеятельности.

В основе подвижности лежит способность мышечной ткани к сокращению, что приводит к изменению взаимного расположения различных частей тела или органов.

Общая анатомия мышечной системы дает лишь приблизительные представления о работоспособности мускулатуры.

В организме в зависимости от строения и функции различают три вида мышц:

• Скелетную (или соматическую) мускулатуру, обеспечивающую подвижность частей скелета
• Висцеральные мышцы, обеспечивающие подвижность органов
• Сердечную мышцу

Непосредственно под мышечной системой (systema musculare) понимают совокупность скелетных мышц, выполняющих двигательную функцию 8 организме, т. е. при своем сокращении обеспечивающих изменение положения частей тела относительно друг друга и локомоцию — перемещение всего тела в пространстве.

В теле насчитывается огромное количество скелетных мышц человека – их более 400-от, все они имеют определенное местоположение и участвуют, благодаря способности к сокращению, в выполнении различных движений. Мышцы составляют около 35-40 % от общей массы тела взрослого человека.

Развитие скелетной мышечной системы

Источником развития скелетной мышечной системы являются миотомы, которые обособляются из дорсальной мезодермы сомитов (первичных сегментов тела) на 3-6-й неделе развития эмбриона.

С самого начала развития скелетных мышц устанавливается посегментная тесная связь между спинномозговыми нервами и соответствующими миотомами, которая является доминирующей при развитии мускулатуры туловища.

Мышцы, которые развиваются по месту своей закладки, называют аутонными. Так развиваются собственные мышцы туловища и головы.

Мускулатура конечностей образуется позднее, чем мускулатура туловища. В ее формировании участвует материал соответствующих сомитов, мигрирующий в направлении зачатков конечностей, а также мезенхима.

При развитии анатомии скелетных мышц конечностей черты метамерного строения стираются, в результате мышцы образуются путем разделения и слияния отдельных фрагментов миотомов.

Это необходимо для формирования на конечностях большого числа разнообразных по силе и функциональному значению мышц, действующих на многочисленные суставы.

Закладка мышц головы и шеи более сложная; они преимущественно развиваются из мезенхимы, выделяющейся на ранних этапах из головных миотомов (трех преоптических и четырех заушных миотомов).

Часть мезенхимы из головных миотомов мигрирует в область развивающихся висцеральных дуг, давая начало бранхиогенной мускулатуре (мышцам, развивающимся около жаберных дуг). Некоторые мышцы смещаются на туловище; это — трункопетальные мышцы (например, трапециевидная мышца и грудино-ключично-сосцевидная мышца).

Жевательные и мимические мышцы развиваются из мезенхимы в области висцеральных дуг.

Закладка и развитие диафрагмы происходит на 3-й неделе внутриутробного развития в виде перегородки между брюшной полостью и только намечающейся грудной полостью. Закладка диафрагмы происходит на уровне средних шейных сегментов.

По мере развития сердца и легких, а также формирования грудной полости диафрагма постепенно смещается в каудальном направлении. Однако ее связь с шейными сегментами сохраняется, т. к. диафрагма иннервируется одной из ветвей шейного нервного сплетения.

Зачатки («почки») верхних конечностей появляются в конце 3-й недели внутриутробного развития в виде вентральных выростов тела. В эти зачатки конечностей происходит миграция материала сомитов четырех нижних шейных и 1-го грудного сегментов.

У 7-недельного эмбриона конечности удлиняются и формируются их отделы: сначала — кисть, затем — предплечье и плечо.

Мышцы конечностей частично развиваются за счет миграции клеток из вентральных отделов миотомов, а также за счет мезенхимы, выделившейся из вентральных отделов миотомов.

Формирующиеся конечности у эмбриона ориентированы таким образом, что зачатки мышц располагаются с двух сторон (дорсально и вентрально) от развивающихся костей. Из дорсально расположенной мезенхимы в последующем развиваются мышцы-разгибатели и мышцы-абдукторы; из вентральной — мышцы-сгибатели и мышцы-аддукторы.

В ходе последующего развития верхней конечности совершается ее поворот относительно оси тела таким образом, что мышцы-сгибатели оказываются на ее передней поверхности, а разгибатели — на задней. В конце 2-го месяца внутриутробного развития мышцы конечности уже хорошо различимы.

На всех этапах эмбриогенеза развитие мышц верхних конечностей происходит в тесном контакте с нервами формирующегося плечевого сплетения.

В процессе развития верхней конечности имеет место смещение зачатков мышц с туловища на конечности и, наоборот, с конечностей на туловище. Те мышцы, которые закладываются на конечностях, имеют прикрепление на их костях, а затем большей своей частью смещаются на туловище, называются трункопетальными мышцами.

Согласно своему происхождению двигательные нервы эти мышцы получают из плечевого сплетения. К таким мышцам относятся большая и малая грудные мышцы, широчайшая мышца спины.

Некоторые мышцы закладываются на туловище, а прикрепляются на костях конечностей и функционально связаны с их работой; это — трункофугальные мышцы. К ним относятся большая и малая ромбовидные мышцы, передняя зубчатая мышца и ряд других.

Трапециевидная мышца, расположенная в области спины и участвующая в движениях, как лопатки, так и головы, развивается вместе с грудино-ключично-сосцевидной мышцей, которая лежит в боковой области шеи.

Источником их развития служат миотомы, связанные с висцеральным скелетом, поэтому обе эти мышцы иннервируются одним из черепных нервов (п. accessorius — XI пара).

Зачатки нижних конечностей в виде вентральных выростов («почек конечностей») появляются на 4-й неделе внутриутробного развития. В эти зачатки конечностей происходит миграция материала сомитов поясничных и крестцовых сегментов.

У 8-недельного эмбриона конечности удлиняются и формируются их отделы: сперва — стопа, затем — голень и бедро.

Мышцы нижней конечности развиваются за счет миграции клеток из вентральных отделов миотомов на уровне трех нижних поясничных и четырех верхних крестцовых сомитов.

Одновременно с дифференцировкой скелета конечностей идет формирование мышц ног, которые располагаются дорсально и вентрально от развивающихся костей.

Из дорсально расположенных зачатков мускулатуры в последующем развиваются мышцы-разгибатели и отводящие мышцы; из вентральных — сгибатели и приводящие мышцы.

В связи с разворотом нижней конечности разгибатели ноги смещаются на переднюю поверхность конечности.

У 8-недельного эмбриона мышцы конечности уже хорошо различимы. На всех этапах эмбриогенеза развитие мышц нижних конечностей происходит в тесном контакте с нервами формирующегося пояснично-крестцового сплетения.

Среди аномалий развития мышц различают отсутствие отдельных мышц, появление дополнительных мышц или их головок, изменение формы мышц. Обычно аномалии мышц совпадают с аномалиями развития скелета.

Причинами, приводящими к аномалиям мышц и скелета, являются генетические изменения, а также эмбриональные изменения, обусловленные нарушениями при смещении материала миотомов.

У новорожденного ребенка все скелетные мышцы сформированы, однако мускулатура в целом еще слабо развита, поэтому на мышцы приходится только 22 % массы тела.

К 15 годам мышцы по своей массе достигают 33 % массы тела. По мере роста мышечной массы меняются рельеф и пропорции тела, развиваются физические качества (сила, выносливость, ловкость и др.).

В постнатальном онтогенезе мускулатура отдельных частей тела развивается неравномерно. Так, мускулатура каудальных частей тела растет быстрее, чем краниальных (каудокраниальный градиент роста).

В результате мышцы нижних конечностей растут быстрее, чем мышцы туловища и верхних конечностей. На конечностях существует дистально-проксимальный градиент роста, в силу которого мышцы пальцев растут быстрее, чем мышцы более проксимально расположенных сегментов конечностей.

У детей долгое время слаборазвитыми остаются мышцы спины и брюшной стенки. Слабость мышц спины может приводить к сутуловатой осанке, а слабость мышц переднебоковой стенки живота обусловливает сравнительную легкость возникновения грыж у детей.

Строение мышцы как органа

Рассмотрим особенности строения скелетной мышцы как отдельного органа человеческого тела.

Мышца (musculus) — это орган, который при своем сокращении обеспечивает перемещение частей тела друг относительно друга.

Каждая мышца занимает определенное место в теле, в зависимости от характера и способа прикрепления имеет определенные форму и строение.

В средней части мышцы, которая носит название брюшка (venter), сосредоточены мышечные волокна.

Для прикрепления к костям у мышцы имеются сухожилия (tendo), особенно хорошо выраженные у длинных мышц.

Сухожилия построены из плотной соединительной ткани, богатой коллагеновыми волокнами, и отличаются большой сопротивляемостью растяжению. Если сухожилие мышцы имеют форму широкого и тонкого пласта, то оно называется сухожильным растяжением (апоневрозом).

В строении скелетной мышцы человека её волокна с помощью соединительной ткани объединяются в пучки. Рыхлая соединительная ткань внутри мышечных пучков называется эндомизием.

Снаружи пучки мышечных волокон покрыты более плотной соединительной тканью — перимизием, который постепенно переходит в наружный слой — эпимизий.

Последний срастается с мышечной фасцией — плотным соединительнотканным футляром вокруг всей мышцы. Внутримышечная соединительная ткань, а также фасции служат местом начала и прикрепления значительной части мышечных волокон.

Сосуды и нервы обычно проникают в строение скелетной мышцы с внутренней стороны, чаще в одном, реже в нескольких местах, называемых воротами мышцы. В мышце кровеносные сосуды разветвляются до мельчайших капилляров, которые густой сетью оплетают каждое мышечное волокно.

В силу того, что мышцы обильно кровоснабжаются и легко доступны для воздействия, они являются одним из наиболее распространенных путей введения лекарственных средств в организм человека — внутримышечное введение, при котором лекарственное вещество быстро попадает в кровеносное русло и разносится к тканям и органам.

Эти особенности скелетных мышц обеспечивают их повышенную выносливость и работоспособность.

Нервы, проникающие в мышцу, разделяются на тонкие веточки и достигают каждого мышечного волокна. На каждом мышечном волокне они образуют специальное двигательное нервное окончание, которое служит для передачи нервного импульса, вызывающего сокращение волокна.

Чувствительная информация о состоянии мышечных волокон воспринимается специальными чувствительными нервными окончаниями (нервно-мышечными веретенами), которые постоянно сигнализируют о состоянии тонического напряжения мышц.

Рабочие функции и свойства

Основным рабочим элементом функции скелетных мышц является поперечнополосатое мышечное волокно, длина которого может составлять от нескольких миллиметров до 10-12 см, а диаметр — от 12 до 100 мкм.

Поперечнополосатое мышечное волокно — многоядерное образование (симпласт), содержит полный набор органелл общего значения, а также специальные органеллы — миофибриллы, которые при своем сокращении укорачивают мышечное волокно.

Поперечная исчерченность мышечного волокна обусловлена особым строением миофибрилл, в которых чередуются анизотропные участки (диски А) — темные на вид структуры из-за двойного лучепреломления и изотропные участки (диски И) — светлые.

Применение электронной микроскопии и других современных методов исследования показало, что оба диска имеют сложное строение. Функции скелетных мышц человека обеспечены за счет того, что они состоят из тончайших нитей — миофиламентов, среди которых различают толстые и тонкие миофиламент.

В области И-дисков имеются только тонкие миофиламенты, а в области А-дисков — и те и другие. Свойства скелетных мышц обеспечивает тонкие миофиламенты построены из белка актина, а толстые — из миозина.

При взаимодействии этих белков происходит скольжение толстых и тонких миофиламентов друг относительно друга. При сокращении мышечного волокна толстые миофиламенты втягиваются между тонкими и И-диски уменьшаются в размере до полного исчезновения.

При релаксации мышечного волокна происходит скольжение толстых и тонких миофиламентов в обратном направлении: толстые миофиламенты выдвигаются относительно тонких. При этом И-диски увеличиваются в размере.

Физиологические свойства скелетных мышц обусловлены тем, что толщина A-дисков при сокращении практически не изменяется.

Анатомическая классификация скелетных мышц осуществляется по целому ряду признаков.

В зависимости от формы и размера различают веретенообразные и перистые мышцы, длинные и короткие, ромбовидные, квадратные, трапециевидные мышцы и т. п. Мышцы, расположенные на туловище, обычно имеют плоскую форму, они крупнее, занимают большие участки.

Мышцы конечностей отличаются своей длиной, веретенообразной формой, нередко перистым строением, когда пучки мышечных волокон располагаются под углом к продольной оси мышцы (это увеличивает развиваемую мышцами силу).

Различия мышц по форме тесно связаны с их функциональными особенностями. Длинные тонкие мышцы с малой площадью прикрепления к костям (например, длинные сгибатели пальцев кисти) участвуют в движениях с большой амплитудой. Короткие толстые мышцы могут преодолевать значительное сопротивление, но размах их движений невелик.

По направлению волокон различают прямые мышцы (мышечные волокна расположены параллельно продольной оси тела), косые, поперечные и круговые.

Мышцы с косым направлением волокон, прикрепляющихся к сухожилию с одной стороны, называются одноперистыми, с двух сторон — двуперистыми.

Круговые мышцы образуют жомы (сфинктеры, сжиматели), располагающиеся вокруг естественных отверстий и каналов.

По функции мышцы делятся на сгибатели (флексоры) и разгибатели (экстензоры), отводящие (абдукторы) и приводящие (аддукторы), супинаторы (вращатели кнаружи) и пронаторы (вращатели кнутри) и т. п.

По положению различают поверхностные и глубокие мышцы, наружные и внутренние, латеральные и медиальные. По отношению к суставам мышцы делят на одно-, двух- и многосуставные в зависимости от того, на сколько суставов они непосредственно действуют.

Многосуставные мышцы обычно длиннее и всегда располагаются более поверхностно, чем односуставные.

Некоторые мышцы получили название в зависимости от внешней формы (дельтовидная мышца, ромбовидная мышца, квадратная мышца, зубчатая мышца и т. п.), количества головок (двуглавая мышца, трехглавая мышца, четырехглавая мышца), анатомического положения (межреберные мышцы, подколенная мышца), по месту начала и прикрепления (плечелучевая мышца, грудино-ключично-сосцевидная мышца), направлению мышечных волокон (прямая мышца, косая мышца, поперечная мышца).

Топографически мышцы принадлежат разным частям тела. Поэтому различают мышцы туловища, мышцы головы, мышцы шеи, мышцы верхней и нижней конечностей.

Фасции и вспомогательный аппарат скелетных мышц

К вспомогательному аппарату скелетных мышц относится ряд специальных анатомических образований, облегчающих работу мышц. Среди них различают фасции, синовиальные влагалища и синовиальные сумки, мышечные блоки и сесамовидные кости.

Мышечная фасция (fascia musculorum) — это плотная соединительнотканная оболочка, которая в виде футляра покрывает каждую мышцу. Более плотные листки фасций образуют ложа для групп мышц (compartimenta), объединяемых по топографическому или функциональному признаку.

Фасции отграничивают мышцы, способствуя их относительно независимому сокращению. Вместе с тем фасции служат местом начала или прикрепления мышечных волокон. До 40 % мышечных волокон могут начинаться или прикрепляться к соединительнотканным компонентам мышцы.

Поэтому фасции вместе с соединительнотканным каркасом мышц образуют так называемый мягкий остов (скелет), ибо они также служат для передачи мышечных усилий на костные рычаги.

Фасции имеют поверхностные и глубокие пластины, утолщения в различных местах.

В области дистальных отделов конечностей, где многочисленные сухожилия переходят на кисть или стопу, в фасции образуются утолщенные участки в виде браслетов, которые при сокращении мышц удерживают сухожилия около костей и выполняют роль блоков, благодаря чему изменяется угол при передаче мышечной тяги.

Они так и называются: удерживатели сухожилий мышц (retinaculum).

Синовиальные влагалища окутывают длинные сухожилия, облегчая их скольжение вблизи костей и различных блоков при сокращении мышц.

Это специальные футляры, построенные из двух листков: внутреннего и наружного, между которыми имеется узкое пространство, заполненное синовиальной жидкостью, которая и облегчает скольжение сухожилия.

Особенно много синовиальных влагалищ в области перехода сухожилий мышц с предплечья на кисть и с голени на стопу.

Синовиальные сумки представляют собой замкнутые или иногда сообщающиеся с суставом полости, заполненные синовиальной жидкостью.

Расположены они между мышцами или между мышцей и костью, между кожей и костью в местах наибольшей механической подвижности тканей. Они также служат для облегчения смещения тканей при сокращении мышц. Синовиальных сумок много в области коленного и плечевого суставов.

Сесамовидные кости. В толще сухожилий некоторых мышц могут развиваться специальные кости, которые необходимы для изменения угла прикрепления мышц и, соответственно, изменения угла направления силы мышечной тяги. Наиболее крупной из сесамовидных костей является надколенник.