Айзек Азимов - Популярная анатомия. Строение и функции человеческого тела

Клетки, специализирующиеся на сокращении мышц, составляют те части тела, которые мы называем мышцами или мускулами, а отдельные клетки, соответственно, являются мышечными клетками. Слово «мышца», в соответствии с одной из теорий, происходит от латинского слова «мышка», потому что человек может заставить свои мышцы бугриться таким образом, что кажется, будто маленькая мышка бежит под кожей. Это несколько странное предположение, и по другой теории, которая мне нравится больше, это слово произошло от греческого выражения, смысл которого «окружать», поскольку слой мышц покрывает тело.

В человеческом организме есть несколько типов мышечной ткани, которые различаются по ряду признаков. Например, под микроскопом видно, что определенные мышцы состоят из волокон, по виду полосатых или бороздчатых, с чередованием более светлых и более темных полос. Это – полосатые мышцы. Другой тип мышц, у которых нет таких полос, – это гладкие мышцы. (Существует еще один тип мышц, совершенно непохожих ни на те, ни на другие, – это те, что составляют структуру сердца, но о них мы поговорим в другой главе.)

Именно полосатые мышцы были наиболее тщательно изучены. Под поляризованным освещением более темные полосы преломляют свет по-разному, в зависимости от направления светового луча. Если свойства каких-то структур изменяются в зависимости от направления светового луча, говорят, что они антизотропические (что по-гречески значит «поворачивающиеся неравномерно»), поэтому более темные полоски называются анизотропическими полосами или просто А-полосами. Более светлые полосы не изменяют свойств в зависимости от направления светового луча и являются изотропическими (что по-гречески значит «поворачивающиеся равномерно»), поэтому представляют собой I-полосы. А-полоса разделяется на две части топкой линией, называемой Н-диском (это сокращение происходит от фамилии Виктора Хенсена, немецкого анатома XIX века). Ниже середины каждой полосы проходит темная линия, которая называется Z-линия. Воспользовавшись электронным микроскопом, можно увидеть, что А-полоса состоит из группы широких волокон, а I-полоса – из группы тонких волокон, заякоренных к Z-линии. Когда мышечные волокна находятся в расслабленном состоянии, они перекрываются не полностью, и волокна прилегающей полосы не встречаются. Именно пробел между полосой волокон и представляет собой Н-диск.

Теперь перед нами картина движения. Нервный импульс достигает волокна, вызывая серию химических изменений, которые наряду с другими факторами высвобождают энергию. Изменения, видимые под электронным микроскопом, проясняют то, что происходит в результате. Волокна I-полосы медленно продвигаются друг к другу, таща за собой Z-линию, словно якорь. I-полосы встречаются друг с другом между волокнами А-полосы, уничтожая Н-диск.

Волокна А-полосы остаются по большей мере без изменений, так что, проще говоря, мускульные волокна в расслабленном состоянии – это вся длина темных полос плюс светлые полосы. Однако при сокращении – это только длина темных полос.

Что заставляет двигаться волокна I-полосы, пока точно не совсем установлено, но наиболее приемлема догадка, что на волокнах А-полосы имеются крошечные выступы, которые в определенных местах могут соединяться с волокнами I-полосы. Это соединение происходит под воздействием притока энергии, возникающей от химических изменений, вызванных нервным импульсом, мостик движется вперед (предположительно вследствие изменений в межмолекулярном притяжении), стягивая волокна I-полосы вместе. Затем он движется назад к новому соединению, и снова вперед. Процесс повторяется снова и снова, точно некий храповой механизм.

Полосатые мышцы устроены так, что способны быстро и сильно сокращаться. В этом отношении храповые механизмы умножаются и нагромождаются до тех пор, пока они не становятся видимыми вооруженному микроскопом глазу как полосы светлого и темного цвета. Такие мышцы, предназначенные для быстрого сокращения, необходимы для управления костями скелета, и большинство их прикреплены к этим костям именно с такой целью. Это именно те мышцы, которые участвуют в процессе ходьбы, прыжков, хватания, в повороте туловища, кивании, в процессе дыхания и так далее. Поскольку полосатые мышцы так тесно связаны со скелетом, их иногда называют скелетными мышцами.

Если такие мышцы предназначены нести полезную нагрузку, они обязаны быстро реагировать на изменения окружающей среды. Животное должно быть готово к тому, чтобы быстро передвигаться при виде пищи или врага, маневрировать без задержки, чтобы совершить все необходимое. Короче говоря, такие мышцы должны приводиться в действие простым усилием воли. Верно то, что мы можем вызвать сокращение мышц, чтобы причинить вред самим себе, если именно этого и добиваемся. Каждое преднамеренное самоубийство вызвано таким сокращением мышц, которое приводит жизнь к концу, и, хотя самоубийца может передумать в любой момент до наступления смерти, его мышцы не откажутся повиноваться ему, если, конечно, он не изменит своего намерения. По этой причине полосатые мышцы также называются «произвольно сокращающимися» мышцами.

В гладких мышцах волокна сокращаются плохо (достаточно плохо, чтобы быть не полосатыми, но по такому же принципу, что и полосатые). Вследствие медленного сокращения гладких мышц сфера их действия ограничивается органами, где в быстром движении нет жизненной необходимости. Как оказалось, именно из них состоят стенки внутренних органов, таких, как кровеносные сосуды и пищеварительный тракт. Поскольку внутренние органы называются висцеральными, гладкие мышцы иногда называются мышцами внутренних органов, или висцеральными мышцами.

Висцеральные мышцы относительно медленно реагируют на изменения внутри организма и делают это без вмешательства воли. Стенки кровеносных сосудов сжимаются или расширяются под действием определенных химических веществ, появляющихся в крови, или под температурным воздействием, но мы не можем сами намеренно заставить их это делать безо всякого усилия, как мы поднимаем руку или облизываем губы. По этой причине гладкие мышцы также называются непроизвольно сокращающимися мышцами.

Различия на клеточном уровне также имеются. Отдельные клетки гладких мышц напоминают по форме сигару (обычно их называют веретенообразные , но осталось очень мало людей, которые когда-либо имели дело с веретеном или хотя бы точно знают, как оно выглядит) и имеют всего одно ядро. Полосатые мышцы состоят из цилиндрических структур, которые отличаются от обычных клеток тем, что имеют несколько ядер, расположенных то там, то тут, как будто несколько отдельных клеток слились воедино с целью, чтобы общая сила сокращения могла быть больше и лучше скоординирована.