Skeletno mišićno tkivo

Skeletno mišićno tkivo građeno je od diferenciranih stanica koje sadrže kontraktilne bjelančevine. Većina mišićnih stanica mezodermalnog je podrijetla, a diferencira se izduživanjem i sintezom bjelančevina. Građeno je od snopova vrlo dugih, cilindričnih vlakana s mnogo jezgara koja pokazuju optičku pojavu poprečne ispruganosti citoplazme.

• Mišićna vlakna – nastaju stapanjem nezrelih, embrionalnih mišićnih stanica (mioblasta) s jednom jezgrom u jedinstvenu masu citoplazme s mnogo jezgara (sincicij)
• Ovalne jezgre – nalaze se obično na periferiji vlakna, ispod stanične mebrane
• Hiperplazija – se ne pojavljuje ni u skeletnom ni u srčanom mišiću nego samo u glatkom u kojem stanice nisu izgubile sposobnost umnožavanja mitozom (vrlo je česta u maternici)
• Ustroj skeletnog mišićnog tkiva – mišićna vlakna naslagana u pravilne snopove okružene epimizijem
• Vanjska ovojnica od gustog vezivnog tkiva koja obavija cijeli mišić
• Od epimizija idu tračci vezivnog tkiva koji obavijaju snopove – perimizij
• Svako mišićno vlakno okružuje sloj vezivnog tkiva – endomizij, građen uglavnom od bazalne lamine i retikulinskih vlakana

Jedna od najvažnijih uloga vezivnog tkiva jest mehanički prijenos sila nastalih kontrakcijom mišićnih vlakana, jer se ona najčešće ne protežu od jednog do drugog kraja mišića.  Kapilare u mišićima imaju neprekinutu stijenku, nalaze se u vezivnom tkivu gdje su i limfne žile.

Ustroj skeletnih mišićnih vlakana

• tamnije pruge – A – pruge (anizotropne- dvolomne u polariziranom svjetlu)
• svijetlije pruge – I- pruge (izotropne – ne mijenjaju polarizirano svjetlo)
• Z-crta- dijeli I-prugu na dva dijela
• sakomera – najmanji funkcionalni odsječak mišićnog vlakna, između susjednih Z-crta. U opuštenom mišiću je duga oko 2,5 μm, u mišiću sisavaca svaka sarkomera sadržava dvije trijade, po jednu na svakoj granici A i I-pruge
• sarkoplazma – ispunjena dugim cilindričnim snopovima filamenata koji se nazivaju mišićna vlakanca (miofribrile) koji se sastoje od lančano nanizanih sarkomera

Ispruganost predstavlja lateralno poklapanje sarkomera u susjednim miofibrilama. A-pruga se sastoji od debelih filamenata i dijelova tankih filamenata koji se djelomično prekrivaju. I-pruga se sastoji od tankih filamenata koji nisu prekriveni debelima H-pruga- svjetlija zona koja se nalazi u sredini A-pruge, odgovara području sastavljenom samo od štapićastih dijelova molekule miozina.  M-crta – u sredini H-pruge, područje postraničnih spojeva između susjednih debelih filamenata

Glavna bjelančevina je kreatin-kinaza – katalizira prijenos jedne fosfatne skupine iz fosfokreatina na ADP i tako osigurava opskrbu za ATP-om. Glavne bjelančevine su aktin, tropomiozin, troponin i miozin tanki filamenti su građeni iz prve tri, a debeli se uglavnom sastoje od miozina.

Aktin je dug nitast polimer sastavljen od dviju niti kuglastih monomera ovijenih jedan oko drugog u obliku dvostruke uzvojnice. Strukturna nesimetričnost svih molekula G-aktina kada se molekule G-aktina polimeriziraju u F-aktin, vežu se odostraga prema naprijed, čineći filament s izrazitom polarnosti. Svaki monomer G-aktina sadržava mjesto za vezanje na miozin.

Aktinski filamenti koji su okomito pričvršćeni na Z-crtu, pokazuju suprotni polaritet na svakoj strani Z-crte. Smatra se da bjelančevina α-aktinin (glavni sastojak Z-crte) pričvršćuje aktinske filamente za ovo područje, a α-aktinin i dezmin međusobno povezuju susjedne sarkomere pa tako omogućuju poravnavanje miofibrila.

Tropomiozin je duga tanka molekula građena od dva polipeptidna lanca koji se vežu međusobno prednjim krajem za stražnji i tako tvore filamente, koji teku preko podjedinica aktina, duž vanjskih rubova žlijeba koji čine dva spiralno zavijena filamenta aktina. U tankim filamentima je 1 tropomiozin – 7 G-aktina i 1 kompleks troponina

Troponin je kompleks od tri podjedinice: TnT, TnC i TnI koji inhibira reakciju aktina i miozina. Pričvršćena je za posebno mjesto na svakoj molekuli tropomiozina.

Miozin je mnogo veći kompleks koji se može rastaviti na dva jednaka teška lanca i dva para lakih lanaca. Mali kuglasti izdanci na jednom kraju svakog teškog lanca čine glavice, koje imaju mjesta za vezanje ATP-a, sposobnost za enzimatsku hidrolizu ATP-a i sposobnost vezanja za aktin. S glavicom su udružena 4 laka lanca. Tanki i debeli filamenti povezani su poprečnim mostićima – glavica molekule miozina i kratki odsječak njezina štapićastog dijela.

Sarkoplazmatska mrežica i sustav poprečnih cjevčica koji ima ulogu:

• depolarizacija membrane sarkoplazmatske mrežice, zbog koje se oslobađaju ioni kalcija iz cisterna ER-a u unutrašnjosti, započinje na specijaliziranom mišićno-živčanom spoju na površini mišićnog vlakna
• u većim mišićnim vlaknima širenje depolarizacijskog podražaja dovodi do kontrakcijskog vala u kojem se periferne miofibrile kontrahiraju prije nego miofibrile smještene u sredini
• T-tubuli – poprečne cjevčice koje služe za osiguranje ravnomjerne kontrakcije

•  cjevasta uvrnuća sarkoleme čine složenu mrežu cjevčica koje anastomoziraju na razini granice između A- i I-pruge svake sarkomere
•  uz svaki T-tubul s obje strane prianjaju proširene završne cisterne sarkoplazmatske mrežice
• taj specijalizirani kompleks koji čine T-tubul i dva postranična dijela sarkoplazmatske mrežice naziva se trijada
• kad se depolarizacija membrane završi sarkoplazmatska mrežica djeluje kao sustav za odvođenje kalcija koji se aktivno vraća u cisterne pa kontrakcija nestaje

Mehanizam kontrakcije

Kontrakcija  je brza, snažna, isprekidana i obično pod utjecajem volje. Nastaje uzajamnim djelovanjem tankih aktinskih i debelih miozinskih filamenata. U stanju relaksacije ATP se veže za mjesta ATP-aze na miozinskim glavicama, a kako je hidroliza  vrlo spora miozinu je potreban aktin kao kofaktor za brzo cijepanje ATP-a i oslobađanje energije u relaksiranom mišiću. Miozin se ne može vezati za aktin , jer su vezna mjesta za glavice miozina na molekulama aktina pokrivena kompleksom troponin-tropomiozin na F-aktinskom filamentu. Međutim,  kad je koncentracija kalcija dovoljno velika, oni se vežu na TnC, mijenja se prostorni raspored triju podjedinica troponina i uvlače molekulu tropomiozina dublje u žlijeb aktinske uzvojnice pa se na kuglastim monomerima aktina otkriva vezno mjesto za miozin i aktin se može vezati za glavicu miozinske molekule.

Tokom vezanja kalcijevih iona za TnC miozin-ATP se pretvara u aktivni kompleks kao rezultat vezanja glavice miozina za G-aktinsku podjedinicu tankog filamenta, ATP se cijepa na ADP i P i oslobađa se energija,  dolazi do deformiranja ili savijanja štapićastog dijela miozina s glavicom što poteže aktin preko miozinskog filamenta pa se tanki filament uvlači dublje u A-prugu.  Stari aktinsko-miozinski spojevi popuštaju tek nakon što se za miozin veže nova molekula ATP-a, tada se glavica miozina vraća u prvobitni položaj i priprema za slijedeći kontrakcijski ciklus, ako nema ATP kompleksa aktin miozin postaje stabilan i to je uzrok trajne mišićne ukočenosti koja nastaje nakon smrti (rigor mortis).  Kontrakcija koja dovodi do potpunog prekrivanja tankih i debelih filamenata nastavlja se sve dok se ne uklone ioni kalcija, a kompleks troponin-tropomiozin ponovno prekrije vezno mjesto za miozin.  I-pruga se  skrati  zbog prodiranja tankih filamenata u A-prugu. H-pruga se suzi jer tanki filamenti gotovo potpuno prekriju debele.

Inervacija

Mijelinizirani motorički živci granaju se u vezivnom tkivu perimizija gdje svaki živac daje nekoliko ogranaka na mjestu inervacije, akson gubi mijelinsku ovojnicu i završava proširenjem koje je utisnuto u uleknuće na površini mišićnog vlakna. Motorička ploča tu je akson prekriven tankim slojem citoplazme Schwannove stanice.  Kad akcijski potencijal dosegne motoričku ploču, acetilkolin se oslobodi iz aksonskog završetka u sinaptičku pukotinu i veže se za acetilkolinske receptore na sarkolemi spojnih nabora.  Vezanje transmitera povećava propusnost sarkoleme za natrij pa dolazi do depolarizacije membrane.  Depolarizacija započeta na motoričkoj ploči širi se po površini mišićnog vlakna duboko u njegovu unutrašnjost kroz sustav poprečnih cjevčica na svakoj trijadi.  Depolarizacijski signal prijeđe u sarkoplazmatsku mrežicu, to potiče oslobađanje kalcija pa započne ciklus kontrakcije.

Mišićno vreteno i golgijev tetivni organ 

Svi poprečno-prugasti mišići u tijelu čovjeka sadržavaju proprioreceptore koji se nazivaju mišićna vretena. Sastoje se od vezivne čahure, koja okružuje prostor ispunjen tekućinom u kojoj se nalaze intrafuzalna vlakna. Više osjetnih živčanih vlakana ulazi u mišićno vreteno, gdje otkrivaju promjene dužine ekstrafuzalnih mišićnih vlakana i prenose tu informaciju u kralježničnu moždinu.

Golgijevi tetivni organi  sudjeluju u propriocepciji tako što otkrivaju razlike u napetosti tetiva u tetivama, u blizini hvatišta mišićnih vlakana, vezivna ovojnica obavija nekoliko velikih snopova kolagenih vlakana koja prelaze u kolagena vlakna mišićno-tetivnog spoja i osjetni živci ulaze u vezivnu ovojnicu.

 Energetski sustav

• lako dostupna energija pohranjena je u obliku ATP-a i fosfokreatina
• kemijska energija može se crpsti i iz zalihe glikogena
• mišićno tkivo dobija energiju za razgradnju glukoze i masnih kiselina te ju pohranjuje u ATP i fosfokreatin
• masne kiseline razgrađuju se na acetate enzimima β-oksidacije, smještenim u matriksu mitohondrija
• acetat se zatim oksidira u clk, a energija se pohranjuje u obliku ATP-a

Podjela skeletnih mišićnih vlakana:

Vlakna tipa I:

• spora,
• bogata su sarkoplazmom koja sadržava mioglobin (daje tamnocrvenu boju),
• kontrakcija im je dugotrajna, a energija u njima nastaje oksidacijskom fosforilacijom masnih kiselina

Vlakna tipa II :

• brzo se isprekidano kontrahiraju
•  sadržavaju manje mioglobina (svijetlocrvena)
• dijele se na IIA, IIB i IIC

IIB- najbrže djeluju, a više od ostalih ovise o glikolizi kao izvoru energije.

Može se regenerirati iako se jezgre ne mogu mitotski dijeliti, za to su zadužene satelitske stanice vretenaste stanice , smještene ispod bazalne lamine koja okružuje svako zrelo mišićno vlakno nakon ozljede ili nekih drugih podražaja proliferiraju i stapaju se u nova skeletna mišićna tkiva.