الجهاز العضلي

العضلات الهيكلية هي نوع من العضلات المخططة ، تتكون من خلايا عضلية تُسمى الألياف العضلية ، والتي بدورها تتكون من اللييفات العضلية . تتكون اللييفات العضلية من الساركوميرات ، وهي الوحدات البنائية الأساسية لأنسجة العضلات المخططة. عند تحفيز العضلات الهيكلية بجهد فعل ، فإنها تؤدي انقباضًا منسقًا عن طريق تقصير كل ساركومير. يُعد نموذج الخيوط المنزلقة لانقباض العضلات أفضل نموذج مقترح لفهم الانقباض . داخل الساركومير، تتداخل ألياف الأكتين والميوسين في حركة انقباضية باتجاه بعضها البعض. تحتوي خيوط الميوسين على رؤوس ميوسين على شكل هراوة تبرز باتجاه خيوط الأكتين، ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 5 ]} وتوفر نقاط ارتباط على مواقع ربط خيوط الأكتين. تتحرك رؤوس الميوسين بأسلوب منسق. تدور هذه الخيوط نحو مركز الساركومير، ثم تنفصل، ثم تعود للالتصاق بأقرب موقع نشط لخيوط الأكتين. يُطلق على هذا النظام اسم نظام الدفع من نوع السقاطة. ^{[ 5 ]}

تستهلك هذه العملية كميات كبيرة من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، وهو مصدر طاقة الخلية. يرتبط ATP بالجسور العرضية بين رؤوس الميوسين وخيوط الأكتين. وتُستخدم الطاقة الناتجة لتوليد دوران رأس الميوسين. عند استهلاك ATP، يتحول إلى أدينوسين ثنائي الفوسفات (ADP)، ونظرًا لأن العضلات تخزن كمية قليلة من ATP، فإنها تحتاج إلى استبدال ADP المُستنفد باستمرار بـ ATP. كما يحتوي نسيج العضلات على مخزون من مادة كيميائية سريعة المفعول لإعادة الشحن، وهي فوسفات الكرياتين ، والتي يمكن أن تساعد عند الحاجة في التجديد السريع لـ ADP إلى ATP. ^{[ 6 ]}

تُعدّ أيونات الكالسيوم ضرورية لكل دورة من دورات الساركومير. يُطلق الكالسيوم من الشبكة الساركوبلازمية إلى الساركومير عند تحفيز العضلة على الانقباض، مما يُحرر مواقع ارتباط الأكتين. وعندما تتوقف العضلة عن الانقباض، تُضخ أيونات الكالسيوم من الساركومير إلى مخزنها في الشبكة الساركوبلازمية . ^{[ 5 ]}

يوجد في جسم الإنسان أكثر من 600 عضلة هيكلية (يختلف العدد الدقيق باختلاف طريقة العد)، وتشكل العضلات الهيكلية حوالي 40% من كتلة جسم الإنسان. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

• 
  العضلات الهيكلية، كما تُرى من الأمام
• 
  العضلات الهيكلية، كما تُرى من الخلف

عضلة القلب هي عضلة مخططة، لكنها تختلف عن العضلات الهيكلية في أن أليافها العضلية متصلة جانبياً. علاوة على ذلك، وكما هو الحال مع العضلات الملساء، فإن حركتها لا إرادية. تُتحكم عضلة القلب بواسطة العقدة الجيبية الأذينية، التي تتأثر بدورها بالجهاز العصبي اللاإرادي . ^{[ 1 ] [ 3 ]}

يتم تنظيم انقباض العضلات الملساء بواسطة الجهاز العصبي اللاإرادي والهرمونات والإشارات الكيميائية الموضعية، مما يسمح بانقباضات تدريجية ومستمرة. كما أن هذا النوع من الأنسجة العضلية قادر على التكيف مع مستويات مختلفة من التمدد والتوتر، وهو أمر مهم للحفاظ على تدفق الدم السليم وحركة المواد عبر الجهاز الهضمي .

الوصلات العصبية العضلية هي النقطة المحورية التي تتصل عندها الخلية العصبية الحركية بالعضلة. يُفرز الأستيل كولين ( ناقل عصبي يُستخدم في انقباض العضلات الهيكلية) من نهاية محور الخلية العصبية عندما يصل جهد الفعل إلى الوصلة المجهرية المسماة بالمشبك العصبي. تنتقل مجموعة من الرسائل الكيميائية عبر المشبك العصبي وتحفز حدوث تغيرات كهربائية في الخلية العضلية عندما يرتبط الأستيل كولين بمستقبلات على سطحها. يُفرز الكالسيوم من مخزنه في الشبكة الساركوبلازمية للخلية. تؤدي نبضة من الخلية العصبية إلى إطلاق الكالسيوم، مما يُسبب انقباضًا عضليًا قصيرًا يُسمى ارتعاشًا عضليًا . في حال وجود خلل في الوصلة العصبية العضلية، قد يحدث انقباض مطول جدًا، مثل الانقباضات العضلية الناتجة عن الكزاز . كما أن فقدان وظيفة هذه الوصلة قد يُسبب الشلل . ^{[ 5 ]}

تتكون العضلات الهيكلية من مئات الوحدات الحركية ، تتألف كل منها من عصبون حركي متصل بسلسلة من التراكيب الدقيقة الشبيهة بالأصابع تُسمى النهايات المحورية . تتصل هذه النهايات بحزم منفصلة من ألياف العضلات وتتحكم بها. تتطلب الاستجابة المنسقة والدقيقة لظرف معين التحكم في العدد الدقيق للوحدات الحركية المستخدمة. وبينما تنقبض الوحدات العضلية الفردية كوحدة واحدة، يمكن للعضلة بأكملها أن تنقبض وفقًا لجدول زمني محدد مسبقًا نظرًا لبنية الوحدة الحركية. غالبًا ما يخضع تنسيق الوحدات الحركية وتوازنها والتحكم بها لتوجيه المخيخ في الدماغ. وهذا ما يسمح بتنسيق عضلي معقد بأقل جهد واعٍ، كما هو الحال عند قيادة السيارة دون التفكير في العملية. ^{[ 5 ] [ 9 ]}

الوتر هو قطعة من النسيج الضام تربط العضلة بالعظم. ^{[ 10 ]} عندما تنقبض العضلة، فإنها تسحب الهيكل العظمي لتوليد الحركة. يربط الوتر هذه العضلة بالعظم، مما يجعل هذه الوظيفة ممكنة.

في حالة الراحة، ينتج الجسم معظم طاقته من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) هوائياً في الميتوكوندريا ^{[ 11 ]} دون إنتاج حمض اللاكتيك أو غيره من النواتج الثانوية المسببة للإرهاق. أثناء التمرين، تختلف طريقة إنتاج ATP تبعاً للياقة البدنية للفرد، بالإضافة إلى مدة التمرين وشدته . عند مستويات النشاط المنخفضة، عندما يستمر التمرين لفترة طويلة (عدة دقائق أو أكثر)، تُنتج الطاقة هوائياً عن طريق دمج الأكسجين مع الكربوهيدرات والدهون المخزنة في الجسم. ^{[ 6 ] [ 12 ]}

أثناء النشاط عالي الشدة، والذي قد تتناقص مدته مع ازدياد الشدة، يمكن أن يتحول إنتاج الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) إلى مسارات لاهوائية، مثل استخدام فوسفات الكرياتين ونظام الفوسفاجين أو التحلل اللاهوائي للجلوكوز . يُعد إنتاج ATP الهوائي أبطأ بكثير من الناحية الكيميائية الحيوية، ولا يُستخدم إلا في التمارين طويلة المدة ومنخفضة الشدة، ولكنه لا يُنتج أي فضلات مُرهِقة لا يمكن التخلص منها فورًا من الساركومير والجسم ، كما أنه يُنتج عددًا أكبر بكثير من جزيئات ATP لكل جزيء دهون أو كربوهيدرات. يُتيح التدريب الهوائي لنظام توصيل الأكسجين أن يكون أكثر كفاءة، مما يسمح ببدء عملية التمثيل الغذائي الهوائي بشكل أسرع. يُنتج إنتاج ATP اللاهوائي ATP بسرعة أكبر بكثير، ويُتيح ممارسة التمارين الرياضية بأقصى شدة تقريبًا، ولكنه يُنتج أيضًا كميات كبيرة من حمض اللاكتيك، مما يجعل ممارسة التمارين عالية الشدة غير مُستدامة لأكثر من بضع دقائق. نظام الفوسفاجين هو أيضًا نظام لاهوائي. يُتيح هذا النظام ممارسة التمارين الرياضية بأعلى مستويات الشدة، إلا أن مخزون الفوسفوكرياتين داخل العضلات محدود للغاية، ولا يُمكنه توفير الطاقة إلا لتمارين لا تتجاوز مدتها عشر ثوانٍ. ويكون التعافي سريعًا جدًا، حيث يتجدد مخزون الكرياتين بالكامل في غضون خمس دقائق. ^{[ 6 ] [ 13 ]}

ضمور العضلات هو مجموعة من الاضطرابات المرتبطة بضعف العضلات التدريجي وفقدان كتلة العضلات. وتنتج هذه الاضطرابات عن طفرات جينية . ^{[ 14 ]} يصيب هذا المرض ما بين 19.8 و25.1 شخصًا لكل 100,000 شخص سنويًا على مستوى العالم. ^{[ 15 ]}

يوجد أكثر من 30 نوعًا من ضمور العضلات. وبحسب النوع، قد يؤثر ضمور العضلات على القلب والرئتين، وقد يؤثر على القدرة على الحركة والمشي وممارسة الأنشطة اليومية. ومن أكثر الأنواع شيوعًا:

• ضمور دوشين العضلي وضمور بيكر العضلي
• ضمور العضلات التوتري
• ضمور العضلات الحزامية الطرفية
• ضمور الوجه والكتف والعضد
• الحثل الخلقي
• الطرف البعيد
• ضمور العضلات البلعومية العينية
• ضمور إيمري-دريفوس العضلي

إن الحالتين الرئيسيتين من أمراض المناعة الذاتية التي تؤثر على الجهاز العضلي هما التهاب العضلات (بما في ذلك التهاب العضلات المتعدد والتهاب الجلد والعضلات)، ^{[ 16 ]} والوهن العضلي الوبيل . ^{[ 17 ]}