Мышечная ткань В организме человека насчитывается 400-600 мышц. Их масса составляет у мужчин 40-45% веса, у женщин — около30% 55% массы всех мышц расположено в области нижних конечностей. Основной функциональной единицей мышц опорно-двигательного аппарата является мышечное веретено – длинное и узкое. Оно состоит из брюшка, совершающего работу и сухожилия, которым мышца крепится к костям или другим мышцам. В брюшке одной мышцы содержится 100-150 волокон, длиной от 1 до 40 мм. Часто волокна расположены под углом к продольной оси мышцы. Когда длина мышцы превышает длину одного волокна, волокна соединяются между собой сухожилиями, образуя своего рода цепь. Одно мышечное волокно – это большая клетка, симпласт, которая объединила в себе несколько исходных мышечных клеток – миоцитов. Основными рабочими единицами клетки являются миофибриллы – длинные белковые нити, которые расположены параллельно по оси волокна. В 1 кв.см мышечного волокна содержится в среднем 8000 миофибрилл. Вокруг миофибрилл находятся «обслуживающие структуры» — митохондрии, саркоплазматический ретикулум и пр. Мускулатуру опорно-двигательного аппарата называют поперечно-полосатой, потому что под микроскопом миофибриллы видятся исчерченными. Они разделены на рабочие элементы –саркомеры. В одном сантиметре миофибриллы примерно 4500 саркомеров. В каждом саркомере есть параллельные нити сократительных белков – филаменты. Филаменты актина, крепятся к поперечным стенкам – Z-линиям, филаменты миозина располагаются по центру саркомера. В процессе сокращения головки на миозине цепляются за актин и сдвигают его по направлению к центру саркомера, тем самым саркомер укорачивается. В результате сокращения многих саркомеров укорачивается миофибрилла, а в результате укорочения миофибрилл укорачивается мышца. Нити миозина крепятся к нитям титина – самого длинного белка в человеческом организме. Титин проходит на всю длину саркомера от одной стенки до другой. Он имеет внутреннее напряжение. И при растяжке это напряжение возвращает саркомер в исходное положение. Титин – ключевой элемент растяжки мышечного волокна. Он скручен, и при растяжке распрямляется. Если растяжка продолжается, начинает рекрутироваться часть титина, которая совмещена с миозином. См. рисунок ниже: Найдено, что мышцы могут содержать разные изоформы титина — крупные и длинные. Крупные лучше обеспечивают сильное сокращение мышцы. Пока неизвестно, влияют ли тренировочные занятия на изоформы титина. При растяжке мышечной ткани в ней возникают мелкие травмы – отслоение титина от миозина, частичное повреждение титина, уменьшение поперечных сшивок коллагена и пр. Эти «микротравмы» затем адекватно восстанавливаются. На концах миофибрилл постепенно наращиваются новые саркомеры, также утолщаются Z-линии. Влияние растяжки на силу Длина саркомера при сокращении мышцы уменьшается на 20-50%, при растягивании она может увеличиваться – до дополнительных 120%. При безопасном активном сознательном растягивании – до 50%. При очень укороченной мышце сила ухудшается в связи с уменьшением возможности смещения актина относительно миозина. При чрезмерно растягиваемой (слишком сильно или слишком часто) мышце может произойти очень значительное отслоение титина от миозина. Это вызовет критичное уменьшение количества головок миозина, соприкасающихся с актином. Так же уменьшается напряжение титина по возвращению саркомера в исходное положение. Выводы: Мышцу нужно растягивать, т.к. укороченная мышца снижает силу. С другой стороны, растяжка мышцы должна производиться постепенно, без излишнего рвения, т.к. излишняя травматизация мышечной ткани тоже может ухудшить силу. 2.2. Соединительная ткань Соединительная ткань опорно-двигательного аппарата представлена: — сухожилиями, соединяющими концы мышечного волокна с костями; — связками, соединяющими между собой кости напрямую; — фасциями, окружающими отдельные мышечные волокна, мышцы в целом, органы и пр. Удельный вес сопротивления разных образований соединительной ткани в развитии гибкости составляет: сухожилия -10%, связки – 47%, фасции – 41%. Заметим, что в организме только желтая и выйная связки в основном состоят из эластина (эластичного волокна). Остальные в большей степени из коллагена. В мышце объем соединительной ткани составляет 30% массы. Видимо, растяжка внутримышечной соединительной ткани обуславливает гибкость мышцы, так же как и изменения в собственно мышечных волокнах. Соединительная ткань содержит множество специализированных клеток. Для вопроса растягивания особую роль играют волокна коллагена, эластана и основное вещество. Коллаген Коллаген является преобладающим веществом в организме млекопитающих. Коллагеновая молекула состоит из трех полипептидных цепочек, представленных в виде ригидной спиралевидной структуры. Для соединительных тканей характерны волнообразные ундуляции (колебания), или «волнистость» коллагеновых волокон. «Волнистая» организация коллагена — один из основных факторов, лежащих в основе высокоэластичной реакции соединительной ткани. Коллагеновая нить состоит из фибрилл, соединенных в волокна. Механические свойства коллагеновых фибрилл таковы, что каждую фибриллу можно рассматривать как механическую пружину, а каждое волокно — как совокупность пружин. Коллагеновая нить также имеет поперечно-полосатую структуру, как и миофибрилла, и также имеет внутреннее напряжение. При растяжении волокна его длина увеличивается. Подобно механической пружине, энергия, обеспечиваемая для растягивания волокна, хранится в волокне, и именно выделение этой энергии обусловливает возврат волокна в нерастянутое положение, когда прикладываемую нагрузку убирают. Ниже на рисунке показана структура сухожилия. Другие типы организации соединительной ткани имеют меньшее количество порядков организации. Главным фактором, который увеличивает растягивающую силу коллагеновых структур, является наличие внутримолекулярных поперечных соединений между цепочками молекулы коллагена, а также межмолекулярных поперечных соединений между коллагеновыми субфибриллами, филаментами и другими волокнами. Поперечные соединения связывают молекулы в прочную единицу. Обычно чем меньше расстояние между одним поперечным соединением и другим или чем больше число поперечных соединений на данном расстоянии, тем выше эластичность. Ученые высказывают предположение, что количество поперечных соединений связано с интенсивностью обмена коллагена: коллаген непрерывно производится и расщепляется. Если количество производимого коллагена превышает количество расщепляемого, число поперечных соединений увеличивается и сопротивление структуры растягиванию повышается, и наоборот. По мнению некоторых специалистов, физическая нагрузка или занятия на подвижность уменьшают число поперечных соединений, увеличивая интенсивность обмена коллагена. Результаты последних исследований также показывают, что эти два фактора могут играть определяющую роль в предотвращении образования поперечных соединений. Эластин Кроме коллагена, соединительная ткань содержит волокна эластина. Он делает соединительную ткань эластичной (подвижной), позволяет ей растягиваться, однако и заставляет возвращаться на исходную длину. Недостаток эластина вообще не позволит ткани растягиваться. Поэтому его нормальное содержание в ткани существенно важно. Повышение гибкости заключается не в эластичности, а в пластичности ткани – т.е., способностью закрепить новую форму. А это зависит больше от коллагена и основного вещества, а не от эластина. Гликозаминогликаны Еще одним важным фактором, влияющим на механические свойства или поведение коллагена, является присутствие основных веществ. Эти вещества широко распространены в соединительной ткани. Во многих участках их называют цементирующими веществами. Они образуют нефиброзный элемент матрикса, в который заключены клетки и другие компоненты. Этот вискозный, гелеподобный элемент состоит из гликозаминогликанов (ГАГ, другое название — протеогликаны), белков плазмы и множества небольших белков, а также воды. В соединительной ткани содержится 60-70 % воды. Гликозаминогликаны