Мускулите са изградени от продълговати мускулни клетки (миоцити, миофибри). В тях има вътреклетъчни структури (миофиламенти), които при определени условия развиват сила. Под действието на тази сила мускулните клетки намаляват дължината си – съкращават се. При това, ако те преместват някакъв товар, се извършва механична работа. Понякога върху миоцитите действат външни сили, които се стремят да ги разтеглят (да увеличат дължината им). Поради това, въпреки че развива сила, мускулната клетка понякога не променя дължината си или дори се удължава, в зависимост от това кои сили са по-големи – вътрешните, които се стремят да скъсят клетката, или външните, които се стремят да я удължат. Затова е по-точно да се каже, че най-важната особеност на миоцитите е способността им да развиват сила – те са генератори на сила.
Миоцитите (миофибрите) се делят на два основни вида:
Напречно набраздени мускулни клетки – при наблюдение под микроскоп по дължината им се забелязват тъмни и светли ивици, перпендикулярни на надлъжната ос на клетката. Напречнонабраздени са клетките на:
~ Скелетните мускули. Скелетен означава, че със своите сухожилия мускулът се залавя за частите на скелета, действа със сила върху костите и причинява тяхното движение. Скелетните мускули са отговорни за придвижване на тялото в пространството и за поддържането на определена поза.
~ Миокарда. Миокардът (сърцевият мускул) се различава в редица отношения от скелетните мускули и ще бъде разгледан отделно. Той има значение за помпената функция на сърцето.
~ Някои напречно набраздени мускули са по-особени – например сфинктерите не се залавят за костите и не са миокард. Мимическите мускули движат кожата, а не костите. Техните структурни и функционални особености, обаче са както на скелетните мускули.
Гладкомускулни клетки – при тях не се наблюдават такива ивици. Гладките мускули са част от структурата на много вътрешни органи (стената на стомашно-чревния тракт, пикочния мехур, уретерите, матката и др.) и определят тяхната двигателна активност.
* Много от названията, които се използват във физиологията и анатомията, започват с представките „мио-„ или „сарко-”, които произхождат от гръцките думи, означаващи „мускул” или „месо” – например мускулните клетки са миоцити. Плазмалемата на миоцитите (клетъчната мембрана) се нарича сарколема, Цитоплазмата (цитозолът) се нарича саркоплазма. Ендоплазменият рекулум се нарича саркоплазмен ретикулум.
Скелетни мускули – функционална морфология.
Всеки скелетен мускул е изграден от голям брой паралелни мускулни влакна (миофибри, миоцити) и малко рехава съединителна тъкан (ендомизиум) между тях, която осъществява здрава механична връзка между влакната и ги изолира едно от друго. Снопче от няколко десетки мускулни влакна е обвито от по-дебел съединителнотъканен слой – перимизиум. Няколко такива снопчета образуват по-голямо снопче. Множество големи снопчета изграждат цялостния скелетен мускул, който е обвит с епимизиум. Този съединително тъканен скелет завършва със сухожилия, които се залавят за костите.
Отделната скелетна миофибра (влакно, клетка) има множество ядра, разположени под сарколемата и приблизително цилиндрична форма. Диаметърът на влакното е между 10 и 100 µm. Дължината зависи от големината на мускула и варира от няколко милиметра до 10-25 сантиметра. Митохондриите в миофибрата са многобройни. Саркоплазмен ретикулум е силно развит. В саркоплазмата има гликогенови гранули, мастни капки и миоглобин, белтък който свързва кислород. Освен обичайните органели миофибрите съдържат и структури, които са характерни само за тях – миофибрили и напречни каналчета (Т-каналчета).
Миофибрите на скелетните мускули се инервират от двигателните неврони на соматичната нервна система. Повечето от тях се съкращават рефлекторно и волево (по желание), затова понякога ги наричат „волеви мускули”.
Възбуждане на скелетните мускули.
Мускулните влакна се намират в две различни състояния – състояние на покой и състояние на активност. Клетките генерират сила само когато са активни. Миоцитите спадат към възбудимите клетки.
Когато са изолирани от организма, скелетните мускули могат да се възбудят (да реагират с деполяризация) под действието на различни дразнители (механични, електрични, химични). Мускулните клетки първо се деполяризират и после деполяризацията води до генериране на сила. За разлика от невроните, при които активното състояние е само деполяризацията, при миоцитите активното състояние има два компонента – електричен (деполяризация) и механичен (генериране на сила и евентуално на съкращение). Някои гладкомускулни клетки могат да генерират сила без деполяризация на мембраната.
В живия организъм мускулните влакна на скелетните мускули се възбуждат само от ацетилхолина, който се отделя от пресинаптичните окончания на двигателните (моторните) неврони. Отделеният чрез екзоцитоза ацетилхолин в синаптичната цепка на нервно-мускулния синапс се свързва с N (никотинови)-холинорецептори, които представляват лиганд-зависими каналчета, пропускащи Na+ и K+. Като резултат от свързването с ацетилхолина, тези рецептор-каналчета се отварят и Na+ и K+ дифундират през тях по своя електрохимичен градиент (ЕХГ) – Na+ влизат в мускулното влакно, а K+ излизат от него в ЕЦТ. Тъй като ЕХГ на Na+ е по-голям, входящият поток на Na+ в мускулното влакно е по-голям от изходящият поток на К+. Резултатът е деполяризация на постсинаптичната мембрана (мембраната на мускулното влакно). Тази деполяризация се нарича възбуждащ постсинаптичен потенциал – ВПСП.
Потенциалът на покой на мускулното влакно е около -90mV. Амплитудата на ВПСП (деполяризацията) при скелетните мускули е достатъчно голяма и винаги достигна критичното ниво на деполяризация (Екр). Щом деполяризацията (ВПСП) достигне Екр, се генерира АП в електровъзбудимата мембрана на мускулното влакно. Така всеки АП, който пропагира по мембраната на аксона на даден двигателен соматичен неврон, се провежда към мускулното влакно през химичния нервно-мускулен синапс към елeктровъзбудимата мембрана на миоцита, която също генерира АП. Следователно нервно-мускулните синапси са само възбуждащи. АП на мускулното влакно се разпространява от средата на влакното, където е разположен синапса към двата му края, по механизъм подобен на този в амиелиновите нервни влакна.
