Миогенез

Источник развития скелетной мышечной ткани – миотомы, откуда выселяются и мигрируют в места закладки мышц самые ранние клетки. В области закладки мышц уже присутствуют клетки мезенхимы – источник соединительнотканных структур мышцы, сюда прорастают кровеносные капилляры, а позднее (при образовании мышечных трубочек) – аксоны двигательных и чувствительных нейронов.

Выселяющиеся из сомитов клетки дифферецируются в миобласты.

1. Миобластическая – клетки промиобласты – веретеновидные, с крупным ядром (преобладание эухроматина, 1-3 ядрышка), органеллы развиты слабо. Промиобласты после ряда митозов превращаются в инициальные миобласты. На этой стадии часть миобластов обособляется в виде клеток-сателлитов.

2. Миосимпластическая – инициальные миобласты присоединяют к себе промиобласты – образуются симпласты. Слияние включает миграцию клеток, распознавание, выстраивание их в цепочку, исчезновение мембран в месте контакта. После слияния синтез ДНК и деление ядер прекращается. Дальнейший рост происходит за счет присоединения новых одноядерных миобластов и синтеза внутриклеточных компонентов. В цитоплазме появляются единичные миофибриллы.

3. Стадия миотуб – в центральной части мышечных трубочек расположены цепочки ядер, ориентированные продольно. В саркоплазме увеличивается число миофибрилл, которые расположены по периферии. Отсутствуют саркомеры.

4. Стадия мышечных волокон – происходит упорядочение строения миофибрилл. Увеличивается число миофибрилл, ядра оттесняются на периферию.

Регенерация

1. Активация миосателлитоцитов и образование миобластов.

2. Пролиферация миобластов.

3. Слияние миобластов с образованием симпластов.

Ядра симпластов не способны к делению. При повреждении части симпласта оставшиеся концевые фрагменты симпласта начинают расти навстречу друг другу, образуя мышечные почки. К мышечным почкам присоединяются миобласты.

Мышечные дистрофии. Обновление скелетной мышечной ткани нарушено при дистрофиях. При этом резко уменьшен или отсутствует синтез дистрофина, что сопровождается потерей других белков дистрофин-дистрогликанового комплекса, особенно дистрогликанов, и нарушением связей цитоскелета с межклеточным матриксом. Мышечные волокна теряют структурную целостность и погибают, что сопровождается замещением мышечной ткани жировой.

Сокращение и расслабление

Молекула миозина. Лёгкий меромиозин обеспечивает агрегацию молекул миозина, тяжёлый меромиозин имеет связывающие актин участки и обладает активностью АТФазы [41].

Т олстая нить. Молекулы миозина способны к самосборке и формируют веретенообразный агрегат диаметром 15 нм и длиной 1,5 мкм. Фибриллярные хвосты молекул образуют стержень толстой нити, головки миозина расположены спиралями и выступают над поверхностью толстой нити.

Тонкая нить – две спирально скрученные нити F-актина. В канавках спиральной цепочки залегает двойная спираль тропомиозина, вдоль которой располагаются молекулы тропонина [39].

Сокращение мышечного волокна происходит при поступлении по аксонам двигательных нейронов к нервно-мышечным синапсам возбуждения в виде нервных импульсов (потенциалы действия нервных волокон). Это непрямое сокращение, оно опосредовано нервно-мышечной синаптической передачей. Прямое же сокращение (например, мышечные подёргивания, или фибрилляции) – всегда патология. Сокращение мышечного волокна происходит при взаимодействии тонких и толстых нитей.

Связывание Са²⁺ тонкими нитями

В покое взаимодействие тонких и толстых нитей невозможно, т.к. миозинсвязывающие участки молекул актина заблокированы тропомиозином. При высокой концентрации Са²⁺ эти ионы связываются с ТnС и вызывают конформационные изменения тропомиозина, приводящие к разблокированию миозинсвязывающих участков молекул актина (рис. 7-7). Головки миозина присоединяются к тонкой нити и изменяют свою конформацию, создавая тянущее усилие – тонкие нити начинают скользить между толстыми.

Са²⁺-зависимый механизм регуляции взаимодействия актина с миозином. В покое миозинсвязывающие участки тонкой нити заняты тропомиозином. При сокращении ионы Са²⁺ связываются с ТnС, а тропомиозин открывает миозинсвязывающие участки. Головки миозина присоединяются к тонкой нити и вызывают ее смещение относительно толстой нити.

М одель скользящих нитей

Модель скользящих нитей была предложена Хью Хаксли. Скольжение тонких нитей относительно толстых обеспечивает чередование рабочих циклов. Каждый цикл имеет несколько стадий (рис. 7-8).

Укорочение саркомера и сокращение мышечного волокна

Головка миозина совершает около пяти циклов в секунду. Когда одни головки миозина толстой нити производят тянущее усилие, другие в это время свободны и готовы вступить в очередной цикл. Следующие друг за другом гребковые движения стягивают тонкие нити к центру саркомера. Скользящие тонкие нити тянут за собой Z-линии, вызывая укорочение саркомера (рис. 7-9). Поскольку в процесс сокращения практически одномоментно вовлечены все саркомеры мышечного волокна, происходит его укорочение.

Расслабление

Са²⁺-АТФаза саркоплазматического ретикулума закачивает Са²⁺ из саркоплазмы в цистерны ретикулума, где он связывается. При низкой саркоплазматической концентрации Са²⁺ тропомиозин закрывает миозинсвязывающие участки и препятствует их взаимодействию с миозином. После смерти, когда содержание АТФ в мышечных волокнах снижается вследствие прекращения её синтеза, головки миозина оказываются устойчиво прикреплёнными к тонкой нити. Это состояние трупного окоченения продолжается, пока не наступит аутолиз, после чего мышцы утрачивают ригидность.