ماهي العضلات الهيكلية مكوناتها وآلية عملها

تُعرف العضلات الهيكلية أيضًا باسم العضلات التطوعية في الفقاريات، وهي الأكثر شيوعًا بين الأنواع الثلاثة للعضلات في الجسم. ترتبط العضلات الهيكلية بالعظام بواسطة الأوتار، وتنتج جميع حركات أجزاء الجسم فيما يتعلق ببعضها البعض. على عكس العضلات الملساء وعضلة القلب، تخضع العضلات الهيكلية للسيطرة الطوعية. على غرار العضلة القلبية، فإنَّ العضلات الهيكلية مخططة. تتقاطع الألياف الطويلة الرفيعة متعددة النوى بنمط مُنتظم من الخطوط الحمراء والبيضاء الدقيقة، ممّا يمنح العضلات مظهرًا مميزًا. ترتبط الألياف العضلية الهيكلية ببعضها البعض بواسطة الأنسجة الضامة وتتواصل مع الأعصاب والأوعية الدموية.


الميزة الأكثر شهرة للعضلات الهيكلية هي القدرة على الانقباض وتُسبب الحركة. تعمل العضلات الهيكلية ليس فقط لإنتاج الحركة. هناك حاجة إلى تعديلات صغيرة وثابتة لعضلات الهيكل العظمي لإبقاء الجسم منتصبًا أو متوازنًا في أي وضع. تمنع العضلات أيضًا الحركة الزائدة للعظام والمفاصل، وتُحافظ على استقرار الهيكل العظمي وتمنع تلف أو تشوّه الهيكل العظمي.


يُمكن أن تُصبح المفاصل غير منحرفة أو مخلوعة بالكامل عن طريق سحب العظام المرتبطة بها؛ تعمل العضلات للحفاظ على استقرار المفاصل. توجد العضلات الهيكلية في جميع أنحاء الجسم عند فتحات المسالك الداخلية للتحكّم في حركة المواد المُختلفة. تسمح هذه العضلات بأن تكون الوظائف، مثل البلع والتبوّل والتغوط، تحت السيطرة الطوعية. تحمي عضلات الهيكل العظمي أيضًا الأعضاء الداخلية خاصةً أعضاء البطن والحوض من خلال العمل كحاجز خارجي أو درع للصدمات الخارجية ودعم وزن الأعضاء.


تُساهم العضلات الهيكلية في الحفاظ على التوازن في الجسم عن طريق توليد الحرارة. يتطلب انقباض العضلات طاقة وعندما ينكسر ATP، يتم إنتاج الحرارة. هذه الحرارة ملحوظة للغاية أثناء التمرين، عندما تتسبب حركة العضلات المستمرة في ارتفاع درجة حرارة الجسم، وفي حالات البرد الشديد، عندما ينتج الارتعاش تقلصات عضلية هيكلية عشوائية لتوليد الحرارة.
 

مكونات العضلة الهيكلية
 

كل عضلة هيكلية تكون عبارة عن عضو يتكوّن من أنسجة متكاملة مُختلفة. تشمل هذه الأنسجة الألياف العضلية الهيكلية والأوعية الدموية والألياف العصبية والنسيج الضام. تحتوي كل عضلة هيكلية على ثلاث طبقات من الأنسجة الضامة التي تحُيط بها وتوفر بنية للعضلة ككل، وكذلك تجزئة ألياف العضلات، داخل العضلات يتم لف كل عضلة بغلاف من الأنسجة الضامة غير المنتظمة الكثيفة، والتي تسمح للعضلة بالتقلّص والتحرّك بقوة مع الحفاظ على سلامتها الهيكلية. تفصل أيضًا العضلات عن الأنسجة والأعضاء الأخرى في المنطقة، ممّا يسمح للعضلة بالتحرك بشكل مستقل.


داخل كل عضلة الهيكل العظمي، يتم تنظيم ألياف العضلات في حزم فردية، تغطي كل حشوة بواسطة طبقة متوسطة من الأنسجة الضامة تُسمّى المحيط. هذا التنظيم الوعائي شائع في عضلات الأطراف. يسمح للجهاز العصبي بإطلاق حركة مُعينة للعضلة عن طريق تنشيط مجموعة فرعية من ألياف العضلات داخل حزمة من العضلات. داخل كل حزمة يتم تغليف كل ألياف عضلية في طبقة نسيج ضام رفيع من الكولاجين وألياف شبكية. يحتوي البطانة على السائل خارج الخلية والمغذيات لدعم ألياف العضلات. يتم توفير هذه العناصر الغذائية عن طريق الدم إلى أنسجة العضلات.


في العضلات الهيكلية التي تعمل مع الأوتار لسحب العظام، يتشابك الكولاجين في طبقات الأنسجة الثلاث مع كولاجين الوتر. في الطرف الآخر من الوتر يندمج مع السمحاق المطلي بالعظم. يتم بعد ذلك نقل التوتر الناتج عن تقلّص الألياف العضلية من خلال الخلية إلى الوتر ثم إلى السمحاق لسحب العظم لحركة الهيكل العظمي. في أماكن أخرى قد يندمج الخلية مع ورقة عريضة تشبه الوتر تُسمّى التهاب السوائل أو إلى اللفافة، النسيج الضام بين الجلد والعظام. تُعتبر الورقة العريضة من النسيج الضام في الجزء السفلي من الظهر التي تندمج فيها عضلات الظهر الظهرية مثالاً على مرض السُّبات.


يتم تزويد كل عضلة هيكلية أيضًا بغزارة من الأوعية الدموية للتغذية، إيصال الأكسجين، إزالة النفايات. بالإضافة إلى ذلك يتم توفير كل ألياف عضلية في عضلة الهيكل العظمي بواسطة فرع عصبي من الخلايا العصبية الحركية الجسدية والتي تُشير إلى الألياف للتقلّص. على عكس العضلة القلبية والملساء، فإنَّ الطريقة الوحيدة للتقلّص الوظيفي للعضلات الهيكلية هي من خلال الإشارة من الجهاز العصبي.
 

ألياف العضلية الهيكلية
 

لأن خلايا العضلات الهيكلية طويلة واسطوانية، يُشار إليها عادة باسم ألياف العضلات. يُمكن أن تكون ألياف العضلات الهيكلية كبيرة جدًا للخلايا البشرية، بأقطار تصل إلى 100 ميكرومتر وأطوال تصل إلى 30 سم، في سارتوريوس في الجزء العلوي من الساق. خلال التطوّر المُبكّر، تلتحم الخلايا العضلية لكل منها النواة الخاصة، مع ما يصل إلى مئات الخلايا العضلية الأخرى لتشكيل ألياف العضلات الهيكلية متعددة النوى. النوى المتعددة تعني نسخًا متعددة من الجينات، ممّا يسمح بإنتاج كميات كبيرة من البروتينات والإنزيمات اللازمة لتقلّص العضلات.


فإنَّ الوحدة الوظيفية لألياف العضلات الهيكلية هي sarcomere وهو ترتيب منظم للغاية من الشعيرات العضلية المتقلصة الأكتين الخيوط رقيقة وميوسين الخيوط سميكة، إلى جانب بروتينات دعم أخرى. يرجع المظهر المخطط لألياف العضلات الهيكلية إلى ترتيب الخيوط العضلية للأكتين والميوسين بترتيب تسلسلي من أحد أطراف ألياف العضلات إلى الطرف الآخر. كل علبة من هذه الخيوط الدقيقة وبروتيناتها التنظيمية، تروبونين وتروبوميوسين مع البروتينات الأخرى تُسمّى ساركومير.
 

التقاطع العصبي العضلي
 

هناك تخصص آخر لعضلة الهيكل العظمي هو الموقع الذي تلتقي فيه محطة العصبون الحركي بألياف العضلات تُسمّى التوصيل العصبي العضلي. هذا هو المكان الذي تستجيب فيه الألياف العضلية لأول مرة للإشارات من الخلايا العصبية الحركية. يتم تفعيل كل ألياف عضلية هيكلية في كل عضلة هيكلية بواسطة العصبون الحركي في إشارات الإثارة من الخلايا العصبية هي الطريقة الوحيدة لتنشيط الألياف وظيفياً للانقباض.
 

آلية حدوث الأثارة والتقلص العضلة
 

تحتوي جميع الخلايا الحية على إمكانات غشائية أو تدرجات كهربائية عبر أغشيتها. عادة ما يكون داخل الغشاء حوالي -60 إلى -90 مللي فولت، بالنسبة للخارج. ويُشار إلى ذلك بقدرة غشاء الخلية. يُمكن للخلايا العصبية وخلايا العضلات أن تستخدم إمكاناتها الغشائية لتوليد إشارات كهربائية. يفعلون ذلك عن طريق التحكّم في حركة الجسيمات المشحونة، تُسمّى الأيونات عبر أغشيتها لإنشاء تيارات كهربائية. يتم تحقيق ذلك عن طريق فتح وإغلاق البروتينات المتخصصة في الغشاء المُسمّى القنوات الأيونية. على الرغم من أن التيارات التي تولدها الأيونات التي تتحرّك عبر بروتينات القناة صغيرة جدًا، فإنَّها تُشكّل أساس كل من الإشارات العصبية وتقلّص العضلات.


تكون الخلايا العصبية وخلايا العضلات الهيكلية استثنائية كهربائياً، ممّا يعني أنها قادرة على توليد إمكانات العمل. جهد الفعل هو نوع خاص من الإشارات الكهربائية التي يُمكن أن تنتقل على طول غشاء الخلية كالموجة. هذا يسمح بإرسال إشارة بسرعة لمسافات طويلة.


لكي تنكمش ألياف العضلات الهيكلية يجب أن يكون غشاءها متحفزاً لإطلاق عمل محتمل. تقترن إمكانات عمل الألياف العضلية، بالتقلّص الفعلي من خلال إطلاق أيونات الكالسيوم (Ca ++) . بمجرد إطلاقه يتفاعل Ca ++ مع بروتينات، ممّا يجبرهم على التحرّك جانبًا بحيث تكون مواقع ربط الأكتين متاحة للتثبيت بواسطة رؤوس الميوسين. ثم يسحب الميوسين خيوط الأكتين نحو المركز، ويقصر ألياف العضلات.


في العضلات الهيكلية يبدأ هذا التسلسل بإشارات من التقسيم الجسدي الحركي للجهاز العصبي. وبعبارة أخرى يتم دائمًا تحفيز خطوة الإثارة في عضلات الهيكل العظمي عن طريق الإشارة من الجهاز العصبي. الخلايا العصبية الحركية التي تخبر ألياف العضلات الهيكلية بالتقلّص تنشأ في الحبل الشوكي، مع وجود عدد أقل في جذع الدماغ لتنشيط عضلات الهيكل العظمي للوجه والرأس والرقبة. هذه الخلايا العصبية لها عمليات طويلة، تُسمّى المحاوير وهي متخصصة في نقل إمكانات الفعل لمسافات طويلة في هذه الحالة على طول الطريق من الحبل الشوكي إلى العضلات نفسها والتي قد تصل إلى ثلاثة أقدام. تتجمع محاور الخلايا العصبية المتعددة معًا لتشكيل الأعصاب مثل الأسلاك المجمعة معًا في كابل.


عندما ينتقل عمل عصبوني مُحتمل على طول محور العصبون الحركي ثم على طول الفروع الفردية لينتهي في الطرف محورًا كيميائيًا أو ناقلًا عصبيًا يُسمّى أستيل كولين. تنتشر جزيئات عبر مساحة دقيقة تُسمّى الشق المشبكي وترتبط بالمستقبلات الموجودة داخل اللوحة الطرفية الحركية للساركوليما على الجانب الآخر من المشبك. بمجرد الربط سوف تفتح القناة في مستقبلات ويُمكن أن تمر الأيونات المشحونة بإيجابية إلى ألياف العضلات، ممّا يُؤدي إلى إزالة الاستقطاب، ممّا يعني أن إمكانات غشاء ألياف العضلات تُصبح أقل سلبية أقرب إلى الصفر.

 

أفضل طرق لزيادة حجم العضلات الجسم
 

لزيادة الحجم العضلة ما عليك إلا مُمارسة تمارين رفع الأثقال وهي الطريقة الأكثر شيوعاً. التمارين الرياضية كاملة من الجري أو المشي أو رفع الأثقال تعمل على تمدد العضلة ممّا يُؤدي إلى تمزّق العضلة في البداية فيما بعد تبدا العضلات في عملية البناء الداخلية من أجل إصلاح تمزّق العضلة وهكذا تتم عملية بناء العضلات.