筋肉生理学とは

筋肉生理学は、筋肉機能の研究です。 筋肉は、内臓または生物自体のいずれかの熱、姿勢、および運動を生み出すために収縮する繊維の束です。 筋肉生理学は、発達中の筋肉の物理的、機械的、および生化学的側面、繊維構造、筋肉構造、収縮、および筋力強化を研究します。

身体には、心臓、平滑筋、骨格筋の3種類の筋肉があります。 骨格筋は、随意筋、または意識的に制御できる筋であり、横紋または縞模様によって特徴付けられます。 骨格筋は骨に付着して、姿勢や移動などの目的で骨格を動かします。 平滑筋は不随意の筋肉であり、横紋の欠如が特徴であり、内臓の動きに影響を与えます。 心筋は、心臓を構成し、その収縮、または心臓の鼓動を引き起こす不随意の不均一な横紋筋です。

骨格筋の筋肉生理学を理解するには、その構造の基本的な把握が必要です。 骨格筋は通常、腱を介して骨に付着し、多くの場合拮抗ペアとして現れます。そのため、一方の筋肉が収縮すると、もう一方の筋肉が伸びます。 筋肉自体は、筋肉繊維と呼ばれる長い円筒形の細胞の束、または束で構成されています。 各線維には筋線維と呼ばれる多くのひも状の構造が含まれており、筋線維は線維の筋細胞膜または膜によって保持されている細胞質に似た液体である筋形質内にあります。 筋フィラメントには筋原線維と呼ばれる収縮性構造が含まれており、その要素は幾何学的に繰り返されて筋節と呼ばれる機能単位を作成します。

各サルコメアには、ミオシン分子で構成される太いフィラメントと、アクチン、トロポニン、トロポミオシン分子で構成される細いフィラメントが重なり合っています。 スライドフィラメント収縮の理論は、収縮中にミオシンが細いフィラメントの分子に結合して、細いフィラメントを厚いフィラメントの上または下に引っ張ることを提案しています。 サルコメアは全体として短くなりますが、実際には繊維の要素はサイズが縮小していません。 この収縮の原因となる分子の結合は、筋細胞質からのカルシウムイオンの放出によって刺激されます。 カルシウムは、ニューロンから神経筋シナプスを介して筋肉に送られる活動電位と呼ばれる電気インパルスに応答して放出されます。

平滑筋には筋節がないため、平滑筋の生理学は骨格筋の生理学とは異なり、平滑筋の横紋がないことを説明します。 代わりに、平滑筋は単一のユニットとして収縮し、電気的インパルスはギャップジャンクションを介して細胞から細胞に伝えられます。 これらの電気インパルスは、自律神経系から生じるニューロンによって伝達されます。 一部の平滑筋は、ペースメーカー細胞の存在により、ニューロンからの刺激なしに自発的に収縮する場合があり、それにより独自の電気インパルスが作成されます。 骨格筋のように、筋肉繊維内のカルシウムの放出に応じて、細いフィラメントと太いフィラメントの結合と滑りから収縮が起こります。

心筋の生理学は、いくつかの点で骨格筋の生理学に似ています。 心筋は、高レベルのカルシウムに反応して収縮し、横紋もあります。 収縮単位としてサルコメアも使用していることを示しています。 平滑筋と骨格筋とは異なり、心筋は細胞から細胞へ電気信号を伝達できるため、すべての線維で神経支配される必要はありません。 この通信は、心筋に特有の機能である挿入ディスクを介して達成されます。