خلية عضلية
الخلية العضلية Myocyte مجموعة من الخلايا تكون نسيج قابل للتقلص والتمدد، ويستخدمها الكائن الحي في تحريك جسده بشكل ارادي، كما أنها تتحرك بشكل لا ارادي في القلب والجهاز الهضمي وغيرها من الأجهزة الضرورية لبقاء الكائن الحي، ولها نوعان أساسيان من الالياف العضلية الإرادية، الياف عضلية سريعة التمدد والتقلص ولكنها تتعب بسرعة، والياف أخرى بطيئة ولكنها لا تصاب بالتعب بسرعة.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
الأنواع
هناك ثلاثة أنواع من العضلات :
- العضلات الهيكلية، أو العضلات الإرادية، وتوجد على حول الهيكل العضمي وتتصل به بالأوتار، وتستخدم في الحركة وحفظ التوازن، رغم أن التوازن لا يعتبر حركة ارادية تماما. تشكل هذه العضلات نحو 40-50% من وزن الذكور البالغين و 30-40% من وزن الاناث.
- العضلات الملساء : أو "العضلات الا إرادية" توجد داخل جدران الاعضاء والأجهزة مثل المريء والمعدة والامعاء، الرحم، مجرى البول، المثانة، والأوعية الدموية، وعلى عكس العضلات الهيكلية فإن العضلات الملساء ليست تحت ارادة الكائن الحي " لا إرادية ".
- عضلة القلب : ورغم أنها عضلة لا إرادية الا انها اشبه بالعضلات الهيكلية. هي تختلف عن النوعين السابقين بما يلي :
- متفرعة.
- الغشاء البلازمي العرضي للخلايا المتجاورة يقترب كثيرا في بعض نقاطه مشكلا قرصا يدعى القرص البيني.
- القرص البيني : تركيب من التقاء الغشاءين العرضيين لخليتين متجاورتين من خلايا العضلات القلبية، ويسهل نقل السيالات العصبية من خلية لأخرى.
العضلات الهيكيلية كذلك تنقسم إلى عدة أنواع :
- الخلايا العضلية الحمراء، أو " بطيئة الأكسدة " وبطيئة التقلص، وهي التي تمنح العضلات اللون الاحمر، وهي تقوم بإنتاج الطاقة هوائيا ويزداد فيها الميوجلوبين والمنتوكندريا وتقل الانزيمات المحللة للسكر.
- الخلايا العضلية البيضاء، أو " سريعة الاكسدة" ،ولها ثلاثة أنواع رئيسية :
- النوع IIa، وهو يشبه العضلات البطئية، وهو الهوائي، غني بالميتوكوندريا ويبدو أحمر.
- النوع IIx، ويعرف أيضا (ويعرف أيضا بالنوع IId)، هو أقل كثافة في الميتوكوندريا والميوجلوبين، وهذا هو أسرع عضلة في البشر،
- النوع IIb، والمعروفة بالبيضاء، وتقل كثافة المنتوكندريا والميوجلوبين فيها وتوجد في الحيوانات الصغيرة مثل القوارض،
التغذية العصبية للعضلات
ان كل الأنواع (الهيكلية والملساء وعضلة القلب) توجد بينها اختلافات كبيرة، ولكن جميع الاواع تستخدم الاكتين ضد الميوزين من اجل خلق التقلص، في العضلات الهيكلية يتم الانقباض بتحفز النبضات الكهربائية التي ترسلها الأعصاب، في القلب يتم الانقباض بحفيز الخلايا الداخلية بانتظام.
الحبل الشوكي يحتوي على قرنين ظهري وبطني. ويخرج من القرن البطني للحبل الشوكي ألياف عصبية أو محاور لخلايا عصبية حركية. يتصل المحور الواحد بمجموعة من الألياف العضلية التي يتباين عددها حسب حجم العضلة ونوع الحركة المطلوبة منها. عند تنبيه أحد المحاور أو الخلية العصبية الحركية بمنبه قوي، فإن كل الألياف العضلية المرتبطة بذلك المحور تنقبض معاً، وبأقصى ما لديها. ونستطيع زيادة قوة انقباض العضلة بزيادة أعداد الألياف العضلية المشاركة في الانقباض إلى أن تشارك ألياف العضلة جميعها بالانقباض. وهنا يصل انقباضها إلى حده الأقصى.
- عند تنبيه أحد المحاور العصبية بمنبه ما :
- يتحرر الناقل الأستيل كولين من النهايات العصبية.
- يرتبط بمستقبلاته على الغشاء البلازمي لليف العضلي.
- تزداد نفاذية الغشاء للأيونات.
- تنتج حالة ازالة الاستقطاب في غشاء الليف العضلي بنفس الطريقة التي تمت عند تنبيه العصبون.
- أن إزالة الاستقطاب واعادة الاستقطاب يشكلان جهد فعل ينتشر على طول الليف العضلي وعبر انغمادات غشائية تدعى الأنيببات المستعرضة تمتد بين اللييفات العضلية وتصل إلى مقربة من مخازن الكالسيوم في الشبكة الاٍندوبلازمية مما يؤدي إلى تحرر الكالسيوم منتشرا بين الخيوط العضلية البروتينية مؤدياً إلى انقباضها
"فرضية الخيوط المنزلقة :وضع العالمان البريطانيان هكسلي وهانسون فرضية الخيوط المنزلقة اعتمادا على دراساتهما بالمجهر الإلكتروني للعضلات المخططة في أثناء الأنقباض والراحة وقد وجدا أن:
- طول خيوط الميوزين السميكة يبقى ثابتا أثناء الانقباض والراحة بينما يقصر طول القطعة العضلية ويقترب خطا Z من بعضهما عند الانقباض ويزداد طول القطعة العضلية ويبتعد الخطان عن بعضهما في حالة الانبساط.
- أدت هذه الملاحظة إلى الاستنتاج بأن خيوط الأكتين الرفيعة تنزلق على خيوط الميوزين الغليظة، مقربة خطي Z من بعضهما مسببة قصر القطعة العضلية وبالتالي قصر العضلة بأكملها.
تنزلق الخيوط الرفيعة والسميكة على بعضها في أثناء الانقباض فقط ولا يحدث ذلك في أثناء الانبساط والسبب في ذلك يعود إلى ايونات الكالسيوم : فعند صدور أمر بالحركة يؤدي إلى حدوث جهد فعل، وهذا يؤدي إلى تحرير أيونات الكالسيوم التي تسبب ارتباطا مباشراً بين الجسور العرضية للميوزين وخيوط الأكتين. ونظرا لقدرة الجسورالعرضية على الانثناء نحو وسط القطعة العضلية (منطقة H) فإن هذه الجسور تسبب سحب خيوط الأكتين معها نحو وسط القطعة العضلية ويحدث بذلك الانزلاق.
استهلاك الطاقة أثناء نشاط العضلة
تحتاج العضلة إلى الطاقة في كل من الخطوات التالية :
- تكرار انثناء الجسور العرضية لإحداث انزلاق معقول وتكراره يتطلب فصل الارتباط بين الجسر العرضي والأكتين، ثم إعادة ارتباطه بموقع جديد على خيط الأكتين يكون أقرب إلى خط Z. تحتاج عمليتا الفصل وإعادة الارتباط إلى استهلاك جزيء واحد من ATP.
- إعادة ضخ أيونات الكالسيوم نحو مخازن في الشبكة الإندوبلازمية عند زوال المنبه وقبل حدوث الارتخاء تحتاج إلى طاقة ATP (ويعد هذا نوعا من النقل النشط).
مصدر الطاقة في العضلة
- تحتوي العضلة عادة على كمية قليلة من جزيئات ATP وهي المصدر المباشر لانقباض العضلة وهذه الكمية لا تكفي إلا لبضعة انقباضات.
- هناك مصادر أخرى للطاقة منها :
- فوسفات كرياتين (Creatine Phosphate CP):وهو مصدر سريع لتزويد العضلة بالطاقة، يكف لمدة ثوانٍ فقط، وأثناء الراحة يصبح تركيز CP خمس مرات قدر تركيز ATP.
- غلايكوجين :يتحطم غلايكوجين بواسطة أنزيمات متعددة ويعطي سكر الجلوكوز الذي يتأكسد ويتحلل ليعطي ATP 38 في عملية الفسفرة التأكسدية تزود العضلة بالطاقة من 5-10 دقائق من التمرين.
أما في عملية التخمر فيتحلل ليعطي i2 ATP فقط. وتلجأ العضلة إلى عملية التخمر عندما تكون الانقباضات متتالية وسريعة وكمية الأوكسجين غير كافية لإتمام عملية الفسفرة التأكسدية. نتيجة ذلك يتراكم حمض اللاكتيك (حمض اللبن) في العضلة مسببا حالة تعرف بـ (اعياء العضلة) لأن الحموضة الزائدة الناتجة من تراكم حمض اللبن تؤدي إلى انقاص القوة التي تولدها انثناءات الجسور العرضية. وباستراحة بسيطة يمكن أن تنقبض العضلة إذا ما نبهت حيث يستهلك حمض اللبن لبناء غلايكوجين وفوسفات كرياتين من جديد.
التشنج العضلي
إن نقص كمية ATP يبقي الجسور العرضية مرتبطة بمكان واحد من الأكتين مما يؤدي إلى استمرار انقباض العضلة وهذا ما يعرف بالتشنج العضلي.
عمل العضلة
إن ثني الساعد عملية مزدوجة، تنقبض فيها العضلة ذات الرأسين وتنبسط العضلة ذات الثلاثة رؤوس في نفس الوقت. وبسط الساعد عملية مزدوجة أيضاً، فتنقبض فيها العضلة ذات الثلاثة رؤوس وتنبسط العضلة ذات الرأسين ذلك هو سر معظم عضلات الجسم فهي تعمل مثنى أو في مجموعات سواء في ذلك عضلات الساقين أو عضلات الأصابع أو العضلات الست التي تحرك مقلة العين فلا توجد عضلة تعمل على انفراد، فمهما كان العمل الذي تؤديه العضلة فهناك عضلة أخرى تعمل عكس ذلك العمل. بل وأكثر من ذلك، فإن أبسط حركة تستدعي نشاط مجموعات بأكملها من العضلات، وقد يكون بعضها بعيداً عن مكان الحركة، ومثال على ذلك عندما تشد الحبل تجد أن عضلات الساق والظهر وأصابع القدم تشد أزر عضلات الذراعين. عندما تنقبض العضلة تقصر في الطول ولكنها تزداد سمكاً في الوسط وذلك يحدث في الألياف العضلية وبذلك تظهر في العضلة بأكملها. ولذلك تتضخم العضلة ذات الرأسين كككك.
الأمراض
أعراض أمراض العضلات ويمكن أن تشمل الضعف، الشلل التشنجي، myoclonus وmyalgia. اجراء التشخيص يمكن أن يكشف اضطرابات العضلات، تشمل التجارب قياس مستويات انزيم الكيراتين في الدم والعضلات (قياس النشاط الكهربائي في العضلات)، وفي بعض الحالات يتم سحب انسجة من العضلات لتحديد myopathy، فضلا عن الاختبارات الجينية لتحديد الحمض النووي المرتبطة تشوهات محددة مثل myopathies و dystrophies.
الأمراض العصبية والعضلية هي تلك التي تؤثر على العضلات و/ أو الاعصاب. وبصفة عامة، ومشاكل السيطرة العصبية يمكن أن تصل إلى الشلل التشنجي أو الشلل، وهذا يتوقف على مكان وطبيعة المشكلة، نسبة كبيرة من الاضطرابات العصبية تؤدي إلى مشاكل في الحركة، التي تتراوح بين الحوادث الدماغية (في المخ) ومرض باركنسون ومتلازمة كرويتسفيلد-جاكوب "اعتلال الدماغ الاسفنجي ".
الضمور
هناك العديد من الأمراض والظروف التي تسبب انخفاض في قوة العضلات والمعروفة باسم ضمور العضلات. تشمل على سبيل المثال السرطان والإيدز، وأعراض متلازمة تعجل الولادة المسماة cachexia، إضافة إلى ظروف ومتلأزمات أخرى يمكن أن تحفز ضمور العضلات الهيكلية مثل قصور القلب وبعض أمراض الكبد. أثناء الشيخوخة يحدث انخفاض تدريجي في القدرة على المحافظة على وظيفة العضلات الهيكلية، المعروفة باسم sarcopenia. السبب الدقيق لهاغير معروف، لكنها أمر طبيعي كجانب من جوانب الشيخوخة، وليست في الواقع حالة مرضية.
قلة النشاط البدني والضمور
الخمول وسوء التغذية في القوارض والثدييات تؤدي إلى ضمور العضلات الهيكلية، يرافقه صغر حجم وعدد خلايا العضلات وكذلك انخفاض المحتوى من البروتين، وفي البشر عند وجود فترات طويلة من الثبات والسكون، كما في حالة الغيبوبة وفي حالات رواد فضاء السابحين في الفضاء، قد يؤدى ذلك إلى ضعف وضمور العضلات.