Мышечное волокно представляет собой специализированную клетку, способную к сокращению под действием электрических или химических стимулов. Основной единицей структуры является миофибрилла, которая располагается параллельно длинной оси волокна и состоит из повторяющихся саркромеров — функциональных единиц сокращения. Каждое мышечное волокно окружено сарколеммой, тонкой клеточной мембраной, которая участвует в поддержании мембранного потенциала и передачи возбуждения внутрь клетки.
Внутри сарколеммы расположена цитоплазма мышечного волокна — саркоплазма, содержащая митохондрии, тельца Гольджи, саркоплазматический ретикулум и ферменты, обеспечивающие метаболизм. Саркоплазма богата гликогеном и миоглобином, обеспечивающими энергетическую поддержку сокращения.
Саркромер — структурно-функциональная единица, ограниченная Z-дисками, которые служат точками прикрепления тонких актиновых филаментов. Внутри саркомера различают несколько зон:
Сокращение осуществляется по механизму скольжения нитей: актиновые и миозиновые филаменты взаимодействуют, образуя поперечные мостики, что приводит к уменьшению длины саркомера без изменения длины самих филаментов.
Миофибриллы образуют продольные пучки, которые составляют основное тело мышечного волокна. Они содержат регуляторные белки — тропонин и тропомиозин, регулирующие доступ миозина к актину. Пучки миофибрилл окружены сарколеммой и саркоплазматическим ретикулумом, что обеспечивает координацию сокращения и снабжение ионами кальция.
Толщина и число миофибрилл определяют сила мышечного сокращения, а их расположение влияет на тип мышечного волокна: медленные (красные) волокна содержат больше митохондрий и миоглобина, быстрые (белые) — больше миофибрилл и ферментов гликолиза.
Саркоплазматический ретикулум формирует сеть трубочек, окружающих миофибриллы, и выполняет функцию депо ионов кальция. Поперечно-полосатая система (T-трубочки) обеспечивает проведение электрического импульса вглубь волокна и синхронизацию высвобождения кальция из саркоплазматического ретикулума. Взаимодействие T-трубочек и терминальных цистерн ретикулума образует триаду, которая является ключевым элементом регуляции сокращения.
Мышечные волокна делят на типы по функциональным и биохимическим характеристикам:
Тип волокна определяется генетически и функционально адаптируется под нагрузку, изменяя количество митохондрий, ферментов энергетического обмена и толщину миофибрилл.
Волокно окружено эндомизием, содержащим коллагеновые волокна и капилляры. Пучки мышечных волокон объединяются в фасцикулы с перимизием, а фасцикулы — в мышцу в целом, окружённую эпимизием. Такая организация обеспечивает механическую прочность, распределение нагрузки и эффективное снабжение кислородом и питательными веществами.
Основные белки мышечного волокна:
Энергетическая поддержка сокращения осуществляется за счёт АТФ, запасённого в волокне, и резервных источников — креатинфосфата, гликогена и митохондриального окислительного фосфорилирования.
Нервные импульсы передаются через нейромышечные синапсы (концевые пластинки), вызывая деполяризацию сарколеммы. Это деполяризационное событие распространяется по T-трубочкам и вызывает высвобождение кальция из саркоплазматического ретикулума, инициируя взаимодействие актин-миозин и сокращение мышечного волокна.
Такой комплекс морфологических и биохимических особенностей обеспечивает высокую координацию и адаптивность мышечного сокращения, позволяя организму эффективно выполнять разнообразные моторные функции.