Судороги и расслабление мышц

Описан ряд событий в мышечном волокне, возникающих после прекращения потенциала действия, которые в конечном итоге приводят к  расслаблению мышц. Описан механизм действия натрий-калиевого и кальциевого насосов, которые способствуют восстановлению исходного состояния мышечного волокна и его релаксации. Рассмотрены некоторые причины возникновения судорог скелетных мышц.

СУДОРОГИ И РАССЛАБЛЕНИЕ МЫШЦ

Прекращение нервных импульсов приводит к окончанию выделения ацетилхолина в синаптическую щель. Потенциал действия прекращается. Начинается восстановление исходного состояния мышечного волокна.

Работа натрий-калиевого насоса (помпы)

После реполяризации мышечного волокна (то есть восстановления исходной полярности мышечного волокна) возникает ситуация, при которой внутри мышечного волокна много ионов натрия (Na+), а снаружи — калия (К+). Однако в исходном, расслабленном состоянии мышечного волокна, наоборот, внутри мышечного волокна много ионов калия, а снаружи — натрия. Поэтому для восстановления исходного состояния мышечного волокна начинает работать натрий-калиевый насос (помпа). Этот насос за счет энергии АТФ активно выкачивает из мышечного волокна ионы Na+ и закачивает ионы К+ внутрь. На работу этого механизма тратится около 70% энергии мышечного волокна.

Работа кальциевого насоса

После прекращения потенциала действия проницаемость стенок цистерн саркоплазматического ретикулума уменьшается. Ионы кальция под действием  «кальциевого насоса» уходят в цистерны. Поэтому концентрация ионов кальция, которая была очень высокой при сокращении саркомера,  быстро снижается. Это приводит к тому, что тропонин возвращается в исходное состояние, тропомиозиные трубки вновь закрывают активные центры на актине. Поэтому образование поперечных мостиков между толстым и тонким филаментами становится невозможным. Длина саркомера возвращается к исходному состоянию. Мышца расслабляется. Следует отметить, что для осуществления этого процесса также необходима энергия АТФ.


Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах "Гипертрофия скелетных мышц человека" и "Биомеханика мышц"


Некоторые причины, вызывающие судороги скелетных мышц

После того, как мы разобрали возникновение потенциала действия, сокращение и расслабление мышечного волокна (саркомера), можно рассмотреть причины, вызывающие судороги мышц.

Среди причин, вызывающих судороги мышц (то есть, если мышца не может произвольно расслабиться) можно назвать следующие: недостаток в мышечных волокнах калия, магния и энергии.

  1. Недостаток Калия

В оболочке мышечных волокон имеются каналы калия. Эти каналы отвечают за прекращение потенциала действия. Поэтому, при нехватке калия мышечные волокна плохо расслабляются.

  1. Недостаток Магния

Доказано, что ионы магния стимулируют работу кальциевого насоса. Если в мышечных волокнах недостаточно ионов магния, они плохо расслабляются, так как между толстым и тонким филаментами сохраняются контакты.

  1. Недостаток энергии

Для работы кальциевого насоса и натрий — калиевого насосов нужна энергия. После больших силовых тренировок запасы энергетических веществ в мышечных волокнах сильно уменьшены, что осложняет работу насосов. Поэтому возникают судороги мышц.

С уважением, А.В. Самсонова