Слайд 1ФИЗИОЛОГИЯ СКЕЛЕТНЫХ И ГЛАДКИХ МЫШЦ
Функции и свойства .
Виды мышечного
сокращения
Типы сокращения мышцы
Механизм сокращения
Сила и работа мышцы.
Доцент Очеленкова Н.В.
Слайд 2Три типа мышц
В организме человека в среднем приходится на долю:
-
скелетных мышц – 40-50% массы тела
- сердечной мышцы – менее
1 %
- гладких мышц – 8-9%
Слайд 3Функции скелетных мышц :
Сокращение - уменьшение длины или увеличение
напряжения(тонуса)
Тонус
Статическая работа
поза
Фазное сокращение
Динамическая работа
Перемещение в пространстве
Благодаря способности развивать силу
и укорачиваться мышцы позволяют:
Взаимодействовать с окружающей средой (локомоции, мимика, речь, письмо и др).
Слайд 4Функции скелетных мышц :
2. Рецепция
Проприорецепторы :
Веретёна : ощущение
«схемы тела»
рефлекторный тонус мышцы
Рецепторы Гольджи :
ощущение движения контроль
сокращения
Слайд 5Функции скелетных мышц :
5. Коррекция эмоционального состояния, «мышечная радость»
И. М. Сеченов
4. Теплопродукция =
сократительный термогенез
3. «Мышечный насос» - увеличение венозного возврата к сердцу
Слайд 6СВОЙСТВА СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ
1. Возбудимость и рефрактерность
2. Проводимость
3.
Сократимость
4. Растяжимость и эластичность
Слайд 8СВОЙСТВА СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ
4. Растяжимость и эластичность создают :
Сухожилия
фасции
поверхностные мембраны миоцитов
При сокращении мышцы
они деформируются , при расслаблении они восстанавливают исходную длину мышцы
Слайд 9Нейромоторные единицы:
быстрые фазные
медленные фазные
промежуточные фазные
Слайд 10Нейромоторные единицы:
Быстрые :
Медленные:
Крупные альфа-мотонейроны
Мелкие альфа-мотонейроны
«белые» мышцы
много гликогена .
«красные» мышцы много миоглобина, капилляров, митохондрий.
Анаэробный режим
Аэробный
режим
Высокая сила и скорость сокращений
Низкая сила и скорость сокращений
Быстрая утомляемость
Высокая выносливость
Мощная,но кратко - временная работа
Длительная работа средней мощности
Слайд 11Виды сокращения мышц:
I.Одиночное сокращение: 1. Латентный период
2. фаза укорочения
3. Фаза расслабления
II. Тетанус- длительное слитное сокращение мышцы. Наблюдается в ответ на серию стимулов, поступающих с интервалами, меньшими, чем продолжительность одиночного сокращения
Слайд 12Какова зависимость между частотой стимуляции и параметрами тетануса ?
Чем больше
частота стимуляции , тем выше амплитуда тетануса -
до достижения оптимальной частоты.
Слайд 13Режимы сокращения :
б) изотонический
в)ауксотонический (смешанный)
а) изометрический
Слайд 15МЕХАНИЗМ СОКРАЩЕНИЯ
Сократительные белки:
Актиновая нить:
- актин,
- тропомиозин, - тропонин.
Миозиновая нить
- Головка , - шейка , - тело .
Слайд 18МЕХАНИЗМ СОКРАЩЕНИЯ
Теория скольжения
Поверхностная мембрана с поперечными трубочками
Саркоплазмати-ческий ретикулюм
Т-система=триада: поперечная трубочка +
2 цистерны саркоплазматического ретикулюма
Саркомер
Слайд 19МЕХАНИЗМ СОКРАЩЕНИЯ
Свойства и функции элементов саркомера
Поверхностная мембрана с поперечными трубочками
Саркоплазматический ретикулюм
Миофибриллы
Саркомер
Слайд 20МЕХАНИЗМ СОКРАЩЕНИЯ
Латентный период
Са
++
10 моль\л
- 4
10 моль\л
- 8
Слайд 21Повышение концентрации кальция > 10 моль \ л
МЕХАНИЗМ СОКРАЩЕНИЯ
-
6
Латентный период
Слайд 22МЕХАНИЗМ СОКРАЩЕНИЯ .
Фаза укорочения
Слайд 23МЕХАНИЗМ СОКРАЩЕНИЯ .
Фаза укорочения
В присутствии АТФ и Са образуются
«мостики»
++
Шейки сгибаются, миозин скользит на «один шаг»,саркомер укорачивается на 1
%
Мостики разрушаются, АТФ разрушается циклы повторяются с частотой 5-50/с при наличии АТФ и
Са
++
Слайд 24МЕХАНИЗМ СОКРАЩЕНИЯ .
Фаза расслабления
кальций перекачивается в СПР
Слайд 25Схема электромеханического сопряжения (ЭМС).
Слайд 26Механизм сокращения и расслабления скелетной мышцы:
Сокращение: Генерация ПД на мембране
мышечной клетки(1)→возбуждение мембраны Т- трубочек(2) → открытие Са++ каналов саркоплазматического
ретикулума (СПР)(3) →выход Са++ в цитоплазму (4) → образование комплекса Са++ + тропонин (5) →смещение тропомиозина с активных центров актина → образование актомиозиновых мостиков → скольжение актина относительно миозина → укорочение мышцы .
Расслабление: Активация Са++ насоса СПР (6) → секвестРАция Са++ в СПР → отсоединение Са++ от тропонина → возвращение тропомиозина на активные центры актина → блокирование образования актомиозиновых мостиков → восстановление исходной длины мышцы.
Слайд 27Теплообразование
Энергия АТФ расходуется на :
1. на работу калий-натриевого
насоса 2. на образование и разрушение
акто-миозиновых мостиков 3. на работу кальциевого насоса
КПД мышцы по начальному теплообразованию - 50-60 % , по внешней работе - 20-30 %
Слайд 28Три ресурса для ресинтеза АТФ :
Креатинфосфат. 3. Гликолиз.
2. 0кислительное фосфорилирование
Слайд 29Способы оценки мышечного сокращения : 1. Миография
Слайд 30Способы оценки мышечного сокращения : 2 . Эргография
Слайд 31Способы оценки мышечного сокращения :
Электромиография
Произвольное сокращение :
Слабое
Среднее
максимальное
Слайд 32сила мышцы-
это макс. груз, который способна поднять мышца
или макс. напряжение, которое она способна развить
От физиологического поперечника
мышцы
А – анатомическое попер.
сечение;
Б – физиологическое попер. сечение.
Сила мышцы зависит:
Слайд 33Сила мышцы зависит:
2. От растяжения
Слайд 34Сила сокращения мышцы зависит:
3. От влияния двигательных центров ЦНС:
1).
От параметров (частоты) ПД
-Малая частота- одиночные сокращения
-Высокая частота-тетанус
2). Функциональное
состояние ЦНС и организма (утомление, гомеостаз, эмоциональное состояние и др.)
Слайд 35Сила сокращения зависит :
4. От количества возбуждённых нейромоторных единиц,
5. От
степени синхронизации их сокращения
Слайд 36Сила сокращения зависит:
6. От тренировки
- Формирование новых двигательных навыков и
динамических стереотипов.
- Формирование скоростно-силовых качеств (умение активировать все НМ единицы
при режиме сокращения – гладкий тетанус).
- Специализация промежуточных нейро-моторных единиц
Слайд 37 При сокращении мышцы химическая энергия (окисление углеводов, белков и
жиров) преобразуется в тепловую и механическую, т.е. внешнюю работу мышцы.
Работа
мышцы (А) измеряется произведением поднятого груза на величину укорочения мышцы
A=Ph ( P - груз , h - высота подъёма)
ЗАКОН СРЕДНИХ НАГРУЗОК :
NB!! Внешняя работа максимальна при средних нагрузках
Р
Слайд 39Особенности гладких мышц
Малые размеры клеток: длина 50-400 мкм.
Клетки веретенообразные, одноядерные.
Нет
поперечной исчерченности.
Клетки объединяются в пучки,от направления которых зависит результат сокращения.
Слайд 40 миозин
Сократительные белки
ГМК
актин
Слайд 41Сократительные белки
Расслабленная ГМК
Сокращенная ГМК
Гмк
укорачивается на 80%
Актин
Миозин
Слайд 42Контакты между ГМК
Механические – между плотными тельцами – передают силу
сокращения.
Нексусы – плотные контакты с высокой электропроводностью – проводят ПД.
Слайд 43Плотные контакты между ГМК нексусы
(коннексоны)
Проводимость
Слайд 44Саркоплазматический ретикулум ГМК слабо развит
ПД открывает СА** каналы СПР,
заходя в кавеолы.
Слайд 45Особенности иннервации ГМК
Классических синапсов нет.
Имеются варикозные расширения аксонов, через мембрану
которых в интерстициальное пространство выходит медиатор
Диффузионное расстояние для медиатора в
тысячи раз больше по сравнению с синаптической щелью нервно-мышечного синапса.
Слайд 46Варикозы нервного сплетения ВНС.
Слайд 47Мультиунитарная гладкая мышца
Состоит из дискретных ГМК.
Каждая ГМК получает индивидуальную
иннервацию.
Высокая степень контроля сокращений нервной системой.
Примеры:
цилиарная мышца глаза,
мышца
радужки глаза.
Слайд 48 Висцеральная (унитарная)
гладкая мышца
Большой конгломерат ГМК.
ГМК собраны в пучки и слои.
ГМК контактируют
друг с другом во многих местах.
Имеются множественные нексусы.
Нервные волокна обычно иннервируют только внешний слой ГМК. Далее возбуждение передаетя по нексусам.
Представляет собой функциональный синцитий!!!
Слайд 49СОКРАЩЕНИЕ ГМК :
-Тонус – асинхронное сокращение
-Фазные сокращения - синхронные
Благодаря
способности развивать силу и укорачиваться мышцы позволяют:
Создавать и регулировать давление
в полости гладкомышечного органа (ЖКТ, сосуды, мочевой пузырь).
.Продвигать содержимое полости гладкомышечного органа (химус, лимфу и др)
Слайд 50Локализация ГМК
Стенки ЖКТ и протоков пищеварительных желез.
Стенки кровеносных и лимфатических
сосудов.
ГМК трахеи и бронхов
Стенка матки, фаллопиевых труб, семявыносящих протоков.
Стенки мочеточников
и мочевого пузыря
Цилиарная мышца глаза и мышцы радужки.
Слайд 51Желудок: тонус, работа сфинктеров, перистальтика
Слайд 52Крупные сосуды содержат три слоя гладкомышечных клеток
Артерии и вены: тонус
гладкомышечного слоя. Регуляция АД
Слайд 54Физиолого-фармакологические аспекты деятельности ГМК
Гипертоническая болезнь
Астма
Различные дискинезии
Привычные выкидыши
Лимфедема
Причина связана с патологией
ГМК
Слайд 55Свойства и особенности гладких мышц
Слайд 56Свойства и особенности гладких мышц
1.Возбудимость и рефрактерность
2.Проводимость
3.Сократимость
4. Автоматия
5. Пластичность
Слайд 57ВОЗБУДИМОСТЬ ГМК
Полимодальная, обусловлена чувствительностью структур мембраны
Мембрана ГМК содержит:
-Электрочувствительные,
-Механочувствительные,
-Разнообразные хемочувствительные каналы
Слайд 58Сократимость и рефрактерность мышц
Скелетная
Сердечная
Гладкая
Слайд 59Особенности сократимости
Сокращение медленное, т.к.: активность АТФ-азы в 40 – 80
раз НИЖЕ, следовательно, медленнее образуются и разрушаются «мостики» между актином
и миозином, обеспечивающие скольжение.
Такой режим более экономичен т.к. меньше расходуется АТФ и не развивается утомление.
Слайд 60Особенности сокращения ГМК:
Использование внеклеточного кальция, поступающего через кальциевые каналы:
Потенциалзависимые,
Хемозависимые =
рецепторуправляемые.
Использование внутриклеточного кальция из саркоплазматического ретикулюма
Слайд 62Медленная циклическая активность акто-миозиновых мостиков
Частота циклов образования и разрушения мостиков
в 10 – 300 раз меньше, длительность 1 цикла, соответственно,
больше (т.к.активность АТФ-азы ниже).
На 1 цикл расходуется 1 молекула АТФ.
Поэтому для сокращения ГМК требуется в 300 раз меньше энергии для поддержания той же степени напряжения.
Слайд 63Сила сокращения гладкой мышцы
Максимальная сила сокращения
гладкой мышцы 4 – 6 кг/см2
скелетной мышцы 3 – 4 кг/см2
Слайд 64Каналы мембраны ГМК
К* каналы – открыты постоянно.
Са** каналы :
(пропускают и Nа*)
потенциал-управляемые, рецептор-управляемые, механоуправляемые.
Спонтанно активные Са** каналы – ритмически открываются без воздействия стимула.
Слайд 65Автоматия
Автоматия- способность самостоятельно(без воздействия стимулов) генерировать ПД и сокращаться. Автоматия
имеет миогенную природу.
Пейсмекер(водитель ритма)- ГМК, обладающая наибольшей степенью автоматии и
синхронизирующая остальные ГМК
Слайд 66Пластичность
Пластичность – СПОСОБНОСТЬ УДЕРЖИВАТЬ ИСХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ РАСТЯЖЕНИЯ (
ПРИ НАПОЛНЕНИИ ЖЕЛУДКА., ЖЕЛЧНОГО ПУЗЫРЯ И ДР.).
Слайд 67Мембранный
потенциал
(mV)
Мышечное
сокращение
Время
Пиковый
ПД
Медленная
волна
Потенциалы действия ГМК
КУД
Серия ПД
КУД
Слайд 68Платообразный потенциал действия
Очень медленная реполяризация клеточной мембраны.
Начало как
у обычного ПД.
Выявлен в мышцах, требующих достаточно длительного сокращения:
мочеточник, матка, лимфатические сосуды.
Слайд 69Распространение ПД
в висцеральных гладких мышцах
Пейсмекерная клетка
Потенциал
действия
Нексусы
Слайд 70Особености молекулярных механизмов, лежащих в основе сокращений гладких мышц
Слайд 71Механизм сокращения ГМК
Са**образует комплекс с кальмодулином
Активация киназы легких цепей миозина
Фосфорилирование
миозина.
Взаимодействие его с актином, скольжение нитей, сокращение.
Слайд 72Регуляция сокращения ГМК посредством фосфорилирования миозина
Ca-Calmodulin
Слайд 73Механизм расслабления ГМК
Удаление Ca++ :
Ca++ насосом в саркоплазматический ретикулум
Na+
/Ca++ антипорт в интерстиций
Ca++ насосом в интерстиций
Инактивируется кальмодулин.
Инактивируется киназа ЛЦМ.
Миозинфосфатаза
удаляет фосфат с ЛЦМ, тем самым инактивирует его.
Актин и миозин не могут взаимодействовать и ГМК расслабляется
inactive
active
P
MLCK active
MLCK inactive
Слайд 74Пути активации сократительного аппарата ГМК
Электромеханическое сопряжение (активация сократительных белков через
изменения МП)
Фармакомеханическое сопряжение (активация сократительных белков без изменения величины МП,
посредством воздействия сигнальных молекул на рецепторы мембраны)
Слайд 75Электромеханическое
сопряжение
Мембранный
потенциал
(mV)
Если медленная волна достигает КУД,
то генерируется ПД
и ГМК сокращается.
Потенциал
действия
КУД
Слайд 76Фармакомеханическое сопряжение в ГМК
В организме человека выявлены различные сигнальные молекулы
= лиганды
(более 80)
Слайд 77Механизмы регуляции сокращений ГМК
Саморегуляция: автоматия ( ПД), влияние растяжения (
в сосудах).
Нервная: вегетативная нервная система, ее медиаторы.
Гуморальная: гормоны,
биологически активные вещества ( БАВ ), метаболиты (СО2, лактат и др), эндотелины.
Слайд 78Медиаторы ВНС
Парасимпатическая система - ацетилхолин (АХ)действует на М-холинорецепторы .
Холиномиметики и
холиноблокаторы.
Симпатическая система – норадреналин (НА) действует на адренорецепторы (альфа-1,
2 и бета-1,2 .
Адреномиметики и адреноблокаторы.
Слайд 79Торможение ГМК
Гиперполяризация мембраны ГМК :
- закрытие Nа* и Са**каналов,
- открытие закрытых К* каналов.
Активация рецепторов, активирующих ферменты и вызывающих образование: циклического аденозинмонофосфата -(цАМФ) или циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ).
Эти вторичные посредники могут снижать концентрацию Са** или блокировать ферменты сокращения.
Слайд 80Muscle Revisited
секунды
Потенциал
действия
1
2
Миограммы скелетной
и гладкой мышц