Мышечные клетки в движении

Чтобы управлять мышцами, необходимо понимать, какие механизмы позволяют человеку совершать неимоверные гимнастические прыжки, или наоборот, часами неподвижно стоять в карауле. Сокращение мышцы – это чрезвычайно интересный процесс. Любая мышца состоит из пучков, которые включают в себя множество волокон, каждое из которых в свою очередь включает еще более мелкие волокна. Элементарное мышечное волокно состоит из белковых нитей под названием актин и миозин. Чтобы понять биохимический процесс сокращения, скрестите перед собой пальцы рук так, чтобы они располагались между собой. При сближении рук происходит уменьшение расстояния между ними, а пальцы скользят в межпальцевых промежутках, как по рельсам, и наоборот, в обратном направлении кисти удаляются. Точно так же скользят между собой молекулы мышечных белков, вызывая сокращение или расслабление мышечного волокна. Точнее сказать молекулы актина и миозина ползут друг по другу за счет специальных белковых мостиков, которые и подтягивают волокно. Сигналом для такого движения служит кальций, ионы которого попадают внутрь мышечной клетки в момент сокращения. Нерв, приносящий импульс от головного и спинного мозга к мышце, как раз и открывает кальциевые каналы в мембране мышечной клетки.

Как только требуется прекратить мышечное сокращение, включаются кальциевые насосы. Они откачивают кальций из мышечной клетки подобно помпам, удаляющими воду на корабле, в котором появилась брешь. И далее цикл повторяется. Также важную роль в мышечном сокращении играют ионы натрия, магния и калия. Поэтому нарушения содержания этих ионов вызывает мышечные спазмы. Например, при заболевании паращитовидных желез, которые регулируют содержание кальция в крови, его уровень может упасть до критического, и судороги тотчас не заставят себя ждать. Минеральная вода, которую мы пьем в жару, особенно если она содержит ионы калия и магния, нормализует работу кальциевых насосов и предупреждает судороги. В жаркую погоду пейте именно минеральную воду для профилактики мышечных болей и спазмов.

Работа кальциевых насосов требует затраты энергии. Поэтому не только сокращение, но и расслабление мышц является энергозависимым процессом. Это объясняет трупное окоченение. После смерти тела энергетические процессы в клетке прекращаются, и останавливается работа кальциевых насосов. Кальций перестает удаляться из мышечных клеток, и они остаются в состоянии сокращения – развивается окоченение мертвого тела и разогнуть руку мертвеца в первые часы после смерти очень сложно.

 Мышечные белки не существуют сами по себе. Как и любая клетка в организме, она состоит более чем на половину из воды. Молекулы мышечных белков двигаются буквально как водолазы в воде и скользят в водной оболочке. Поэтому общее обезвоживание и ограничение потребления воды негативно сказывается на работе мышц, и может приводить к судорогам и спазмам.

Чтобы мышечное волокно начало сокращаться, то есть чтобы отрылись кальциевые каналы, к ней должен прийти нервный импульс, передающийся по нервным волокнам. Любое движение – это, прежде всего электрический процесс. Нервы, как провода, идут к каждому мышечному волокну и оканчиваются особым контактом – синапсом. С работой синапсов связан очень интересный факт применения отравленных стрел некоторыми дикими племенами. Удар стрелой этих охотников приводит к моментальной смерти жертвы даже при внешне незначительной и неглубокой ране. Для нанесения смертельного выстрела они обмазывают конец стрелы ядом кураре – экстрактом из южно-американского растения. Тубокурарин, содержащийся в нем, блокирует проведение нервного импульса от нерва к мышце. Моментально всосавшись в кровь даже через небольшую ранку, яд блокирует работу дыхательных мышц. Жертва перестает дышать и вскоре от удушья умирает.

Похожие вещества применяют не только для убийства, но и во благо в медицине во время наркоза. Чтобы мышечное напряжение пациента не мешало хирургу выполнять операцию, с помощью лекарственного вещества с действием, подобным кураре, анестезиолог отключает на время все мышцы тела, в том числе и дыхательные, и во время операции вместо них нагнетает воздух аппарат искусственной вентиляции легких.

Другое заболевание, которое связано с нарушением работы нервно-мышечного синапса, то есть проведения импульса от нерва к мышце, называется миастения. В переводе оно означает мышечная слабость. Такие пациенты жалуются на быструю утомляемость и общую слабость в мышцах. У них импульсы к мышцам проходят в недостаточном количестве, поэтому мышечная сила падает. В некоторых случаях причиной миастении является опухоль тимуса – эндокринной и иммунной железы, располагающейся в грудной клетке радом с сердцем.

Где же зарождается нервный импульс, который позволяет нашей мышце сокращаться? Конечно, в головном мозге. Если мы желаем пошевелить даже одним пальцем, в коре головного мозга появляется импульс, который с быстротой молнии передается по спинному мозгу и нервам к мышцам. Чтобы движение было плавным и привычным для нас, импульс поправляется и уточняется на всех уровнях центральной нервной системы – и в подкорковых ядрах, и в самом спинном мозге. Если нарушить правильную работу этой системы, движение может быть нелепым или даже полностью пропасть.

Все знают, что при инсульте слабеет рука или нога, или даже перекашивает лицо – наступает паралич мышц лица. Это заболевание связано с нарушением кровообращения в коре головного мозга, которая дает импульсы для мышц тела. Если сосуд коры головного мозга закупоривается атеросклеротической бляшкой, нервные клетки мозга гибнут, и тогда просто некому давать этот импульс к движению – рука или нога перестают слушаться хозяина, как прежде.

Другие болезни связаны с поражением не коры, а подкорковых ядер, которые лежат в глубине больших полушарий головного мозга. Эти ядра управляют плавностью движений и тонусом мышц. Если болезнь разрушает клетки подкорки, то наступает болезнь или синдром Паркинсона. Каждый видел стариков с трясущимися руками или головой. Даже в покое дрожь не унимается, а многие движения даются им с трудом из-за повышенного напряжения в мышцах.

Совершенно пугающие болезни наступают при поражении спинного мозга. Любой перелом позвоночника несет опасность повреждения этого тонкого образования, толщина которого не больше указательного пальца.

 Даже небольшой ушиб спинного мозга может привести к полному параличу и отсутствию движений, в том числе и рук и ног. Причем уровень паралича будет зависеть от уровня поражения спинного мозга: поражение шейного отдела спинного мозга приведет к нарушению движений и рук, и ног; нарушения в грудном или поясничном отделах поражает только ноги, а движения рук сохраняются здоровыми. На основании этого невролог и нейрохирург может еще до рентгеновского или магниторезонансного исследования предположить об уровне поражения спинного мозга и позвоночника.

Из спинного мозга выходят нервные корешки, объединяющиеся в толстые нервы. Все знают о седалищном нерве – это самый толстый нерв в организме. Его толщина может достигать 10 мм и даже более. Но даже такой толстый нерв может повреждаться. Например, при неправильном внутримышечном введении лекарства в ягодицу вещество может попасть не в мышцу, а прямо в нерв. Конечно, в этом случае появится или временный, или постоянный паралич в ноге. Или при несоблюдении правил асептики (то есть при недостаточной обработке кожи спиртом перед введением или использовании грязной иглы) в ягодичную мышцу может попасть инфекция с развитием воспаления, которое тоже может повредить седалищный нерв. Именно поэтому внутримышечные инъекции – это не такие уж безобидные процедуры, и выполнять их должен квалифицированный медицинский персонал.

Итак, любое движение – и скромное почесывание затылка, и активный танец – требуют работы целого нервно-мышечного аппарата. Повреждение каждого из звеньев может вызвать как спазмы, так и параличи.

РЕЗЮМЕ:

• Как сокращение, так и расслабление мышц требует затраты энергии.

• Мышечное движение связано с нормальным содержанием в крови минералов – кальция, магния, натрия, калия.

• Поражение любого уровня нервной системы – от головного мозга до периферического нерва может сопровождаться нарушением движения в виде паралича или, наоборот, повышенного сокращения мышц.

Моргающий глаз или как остановить нервный тик

Пожалуй, у каждого из нас хотя бы раз в жизни был момент, когда мы чувствовали непроизвольное мышечное сокращение под кожей. В целом мышца остается неподвижной, но ее небольшая часть сокращается, подергивается, причем сразу остановить этот процесс бывает очень сложно. Такие ограниченные непроизвольные сокращения участка мышцы получили название тик.

                    На закате ходит парень
                    Возле дома моего,
                    Поморгает мне глазами
                    И не скажет ничего.
                    И кто его знает,
                    Зачем он моргает?…

Эти слова известной песни, возможно, описывают непроизвольный тик века. Тик, или тики, чаще наблюдаются в области века или большого пальца, но могут быть и в любой мышце тела.

В большинстве случаев тики неопасны и проходят самостоятельно в течение нескольких минут или часов. Тем более, что, для окружающих это чаще не заметно, хотя дрожание века, например, может доставить большое неудобство самому человеку. А дергающийся палец можно спрятать в карман или сжать в кулаке. В редких случаях тик такой сильный, что все же вызывает подергивание руки или лица, и тогда приходится другой рукой останавливать дергающуюся часть тела.

К счастью, такие происшествия довольно редки, но у некоторых людей тики бывают чаще, чем у других. Обычно причиной этого называют невроз или нервный стресс. Объяснение этого феномена связано с двумя частями нервной системы. Кроме нервных клеток, которые генерируют возбуждающий импульс для мышц, одновременно включаются и тормозные нервные клетки, которые ослабляют нервно-мышечное возбуждение. Чтобы понять важность этой системы, представим себе машину без тормозов. Она может разогнаться до значительной скорости, но вовремя остановиться, быть маневренной она никогда не сможет, и уж точно попадет в аварийную ситуацию. Точно также в нервной системе: ее тормозная часть не дает возбуждению распространиться бесконтрольно. Наши движения благодаря этой системе плавные, равномерные и длятся ровно столько, сколько нам необходимо.

Психологическое утомление и избыточный эмоциональный стресс, глубокое горе или излишняя радость могут настолько перевозбудить нервную систему, что ее тормозная часть не справится, и некоторые нервные клетки будут продолжать посылать двигательные импульсы. Возникает тик.

Другими причинами тика являются мышечное утомление, избыток кофеина, побочное действие некоторых лекарств, нарушения сна. Так или иначе, доброкачественный тик длится не более нескольких дней. В течение этого времени он должен самостоятельно пройти. Чем можно себе помочь в таких случаях? Если вы обнаружили причину своих расстройств в нервном переутомлении или возбуждении, постарайтесь ликвидировать их. Достаточный сон, самовнушение и спокойная обстановка способствуют тому, чтобы тик исчез и не появлялся вновь.

Но если тик такой силы, что мешает вашей жизни прямо сейчас? В этих случаях упражнения на растяжку могут хорошо помочь. Растягивая мышцу, вы воздействуете на конечное звено нервно-мышечной дуги, возбуждающий импульс прерывается и тик исчезает.

 Для каждой части тела и мышечной группы существуют свои упражнения по растяжке. Вы найдете их в соответствующих разделах, посвященных непосредственно упражнениям по растяжению мышц.

Здесь мы опишем, как справиться с тиком века. Это страдание может довольно сильно мешать и продолжаться, даже когда вы стараетесь уснуть. Поскольку мышцы лица растянуть очень сложно – они одним концом прикрепляются к костям, а другим к коже, – мы должны изменить состояния мышц, двигающих веки. В движении век участвуют несколько мышц. Это круговая мышца глаза, благодаря которой мы зажмуриваемся, и мышца, поднимающая верхнее веко.

Чтобы прекратить тик века, необходимо выполнить два упражнения. Первое называется «Жмурки». Оно выполняется с закрытыми глазами. Вам следует приложить указательный и средний палец обеих рук ладонной стороной к векам (рис. 1). После чего слегка придавить пальцами веки, как бы препятствуя их движению. Одновременно вы пытаетесь сильно сжать веки вместе, но пальцы препятствуют этому движению (рис. 2). Продержите такое состояние 5-10 секунд, после чего слегка помассируйте веки и повторите упражнение.

Рис. 1, 2. Положение пальцев на глазах и зажмуривание