شرح العضلات الهيكلية وآلية الحركة.

العضلات هي المسببة لكل حركة كبيرة وصغيرة في حياتنا، من حركة الإصبع في الكتابة، إلى الحديث والكلام، إلى الجري والعدو أثناء ممارسة الرياضة، العضلات هي اللحم الأحمر الذي نطلبه من الجزار، في هذا المقال بإذن الله أكتب لكم عن آلية عمل تلك العضلات، العضلات التي نتحكم فيها بإرادتنا، والتي تدعى العضلات الهيكلية.

أنواع العضلات ووظائفها

بداية: العضلات ثلاثة أنواع:

1) عضلات ملساء: لا نتحكم فيها بإرادتنا، مثل حركة الأمعاء في تحريك الطعام المهضوم، وألياف تلك العضلات ليست مرتبة ولكنها عشوائية (سيأتي بإذن الله شرح معنى الألياف العضلية)، وهذا النوع لن نتحدث عنه.
2) العضلات القلبية: نوع مميز من العضلات، إذ إن أليافها منتظمة ومرتبة، لكن حركتها خارجة عن إرادة الإنسان، ولن نتحدث عن هذا النوع.
3) عضلات هيكلية: نتحكم فيها بإرادتنا، تتكون من ألياف عضلية منتظمة مرتبة متوازية، تستخدم تلك العضلات في تحريك جسمك، وهذا النوع هو موضوع حديثنا.
تتميز جميع أنواع العضلات بالقدرة على الانقباض والانبساط (سيأتي بإذن الله شرح كيفية حدوث الانقباض)، والآلية العامة لعمل العضلات هو إنتاج الحركة بانقباض وانبساط العضلة، فانقباض العضلة يعني قصر طولها، وهي تكون غالبة متصلة بعظمتين، لذا في قصر طولها تقرب العظمتين من بعضيهما، فتنتج الحركة، وهذه صورة توضح الأمر.

صورة توضح كيفية إنتاج الحركة بالانقباض
مصدر الصورة

لكن لكي يحرك الرجل في الصورة ذراعه في الاتجاه الآخر ويمدد ذراعه على العضلة أن تنبسط ويزيد طولها، فتدفع العظمتين وتباعدهما، لكن حركة الانبساط لن تكون بنفس كفاءة حركة الانقباض، لذا تكون العضلات غالبا على شكل أزواج متناهضة، بحيث يوجد لكل عضلة عضلة معاكسة (مناهضة) أخرى تعكس فعله وتحرك العظمتين في الاتجاه الآخر، حتى تتمكن من تحريك المفصل في الاتجاهين، والصورتان التاليتان توضحان معنى العضلتين المتناهضتين، فالعضلة ثلاثية الرءوس تستعملها لمد ذراعك، والعضلة ثنائية الرءوس تستعملها لقبض وشد ذراعك.

مصدر الصورة

مصدر الصورة

العضلات الهيكلية لها القدرة أيضا على إيقاف الحركة وتثبيت الهيكل، كما في العضلات التي تساعدك على التوازن، حيث تثبت الهيكل تماما لتجعله واقفا متزنا.
من الوظائف الغريبة للعضلات الهيكلية هي الحفاظ على درجة حرارة الجسم، فحركة العضلة تحرق الطاقة، مما ينتج الحرارة لتدفئة الدم. عندما يكون الجسم باردا وأنت لا تتحرك، تبدأ العضلات في عملية الارتجاف أو الرعشة، وهي حركات اهتزازية تكرارية عشوائية للعضلات، من أجل حرق الطاقة وتدفئة الدم، لذا من وظائف العضلات الحفاظ على درجة حرارة الدم دافئة عند هبوطها.

التركيب العياني للعضلة الهيكلية

ربما سيشتتك تركيب العضلة، فهي -كما سترى- حزمة داخل حزمة داخل حزمة... إلى آخره، ولكنها لإعطاء فكرة فقط فلا تركز عليها.
تتكون العضلة عامة من ألياف عضلية Muscle fibers، عبارة عن خيوط مجهرية. تترتب هذه الألياف العضلية في حُزَم عضلية Fascicle، بحيث يجمع تلك الألياف داخل الحزمة ويحيط بها غشاء بلازمي يدعى غشاء الليف العضلي Sarcolemma، فتدعى الألياف التي تكون داخل غشاء واحد حُزْمة عضلية.

صورة توضح التركيب العياني والمجهري للعضلة

يحيط بكل حزمة طبقتين من نسيج ضام، الطبقة الأولى تدعى غِمْدَ (غلاف) اللِّيفِ العَضَلِيّ Endomysium، هذا النسيج يحمل ما يسمى السَّائِلُ البَرَّانِيّ Extracellular fluid، هذا السائل يوفر الغذاء من الدم لليف العضلي.

أما الطبقة الثانية فتدعى ظِهارَةُ الحُزْمَةِ العَضَلِيَّة Perimysium، هذه الطبقة توفر التغذية العصبة للعضلة حتى تتمكن من تحريكها من العصب الذي يأتي من الجهاز العصبي المركزي.
ثم تتجمع الحزم العضلية تحت غشاء واحد فنسميها عضلة! هذا الغشاء غلاف من نسيج ضام كثيف يدعى غِمْد (غلاف) العضلة، هذا الغلاف يسمح للعضلة بالانقباض دون انفصال الحزم بداخلها، فتضمها معا أثناء الانقباض حتى لا تنفك من بعضها، كما يفصل هذا الغلاف العضلة عما حولها من أعضاء. وأخيرا تلتصق العضلات بالعظام من خلال نسيج ضام قوي يسمى الوتر، حتى تشد العضلةُ العظمةَ عند انقباضها.
ألم أقل لك حزمة في حزمة في حزمة، لكن الحزم لم تنته بعد، ، أكمل يا بطل!
لنراجع ما قلنا حتى يكون سهلا، قلنا أن الألياف العضلية تتجمع في حزم عضلية، وأن الحزم العضلية تتجمع في عضلة.

التركيب المجهري لليفة العضلية

كما قلنا، اللفية العضلية قادرة على الانقباض، إذا كيف تنقبض الليفة؟ علينا أن نعلم تركيبها أولا.

تتكون الليفة من العديد من الُلَيْفَات العضلية Myofibrils، تتكون كل لُلَيْفَة من خيوط بروتينية كثيرة، تندرج جميعا تحت نوعين، الأول هو خيوط الأكتين الرفيعة Actin والثاني هو خيوط الميوسين السميكة Myosin. 

هذه الليفة العضلية تقسمها طوليا أقراص تدعى القرص Z تقسمها إلى قطع، فنطلق على كل قطعة منها قطعة عضلية أو قطعة لحمية Sarcomere، هذه القطعة العضلية هي الوحدة الوظيفية للعضلة وهي التي تنقبض كما يأتي.

آلية النقباض

وأخيرا نتحدث عما كنا ننتظره! كيف تنقبض القطعة العضلية؟ كما قلنا تتكون القطعة العضلية من خيوط الأكتين الرفيعة وخيوط الميوسين السميكة، تكون الخيوط في حالة الراحة كالصورة التي بالأعلى.

خيوط الميوسين -كما ترى- عليها العديد من الرءوس،عند وصول الإشارة العصبية من العصب إلى الليفة العضلية، فإن رءوس الميوسين تمتد لتلصق بخيوط الأكتين، ثم تعمل كخطاطيف وتسحبها نحو بعضها، مما يقرب أقراص Z من بعضها، فتنقبض القطعة العضية، وبجمع انقباضات جميع القطع العضلية، نصنع انقباض العضلة!
أثناء هذه العملية، تحتاج خيوط الميوسين لاستهلاك الطاقة الكيميائية المخزنة في الخلية، والتي تأتي من غذائك.

صورة توضح عمل رءوس الميوسين كخطاطيف

قبل وصول الإشارة العصبية، ثم بروتين يدعى الترومبوميوسين Trompomyosin، يتموضع على الأكتين، يمنع التصاق رءوس الميوسين بالأكتين حتى لا يحدث الانقباض بدون الإشارة العصبية. عند وصول الإشارة، يحفز ذلك دخول أيونات الكالسيوم داخل اللِيفة، هذا يجعل الترومبوميوسن ينزاح ويكشف الأكتين، فيحدث الانقباض، لذا فالأكتين لا ينكشف إلا في وجود الكالسيوم داخل الليفة، والكالسيوم لا يدخل إلا بعد وصول الإشارة العصبية، فيتم بذلك تنظيم الانقباض.

============

وفي النهاية.. تذكر أن كل حركة صغيرة وكبيرة،من اللعب والتمرين، إلى مشيك كل يوم نحو وجهة، حتى حركات إصبعك الصغيرة التي استخدمتها للتنقل في المقال، كلها أعقد بكثير مما كنت تتخيل، والكثير من العمليات تحدث دون أن تشعر، فالحمد لله. 

-----------

الصور من هذا الكتاب وهذا الكتاب