Кіріспе

Бұлшық ет жасушаларындағы миофибрилдердің үш ақуыздық талшығы бар. Басты ақуыздар – миозин, актин және титин. Миозин мен актин жиырылатын ақуыздар, ал титин – серпімді ақуыз. Миофиламенттер бұлшық ет жиырылғанда бірге әрекет етеді және мөлшері бойынша көбінесе миозиннен тұратын қалың, көбінесе актиннен тұратын жұқа және көбінесе титиннен тұратын өте жұқа болып келеді. Бұлшықет тінінің түрлері – жолақты қаңқа бұлшықеттері және жүрек бұлшықеттері, көлденең жолақты бұлшықеттер (кейбір омыртқасыздарда кездеседі) және жолақты емес тегіс бұлшықеттер. Миофиламенттердің әртүрлі орналасуы әртүрлі бұлшықеттерді құрайды. Жолақты бұлшықетте талшықтардың көлденең жолақтары болады. Көлденең жолақты бұлшықетте талшықтар қадам-басқан орналасқан. Тегіс бұлшықетте талшықтардың ретсіз орналасуы байқалады.

Құрылымы

Миофиламенттердің үш түрі бар: қалың, жұқа және серпімді. Қалың миофиламенттер негізінен миозиннің бір түрінен – моторлы ақуыз миозин II-ден тұрады. Әрбір қалың жіптің диаметрі шамамен 15 нм-ге жетеді және ол бірнеше жүз миозин молекулаларынан құралған. Миозин молекуласы гольф клубына ұқсайды, оның екі өрілген тізбектен тұратын құйрығы және одан бұрышпен шығатын екі шар тәрізді басы бар. Миозин бастарының жартысы солға, ал жартысы оңға бұрылып, жіптің ортасында М аймағы немесе жалаңаш аймақ деп аталатын бөлікті құрайды. Жұқа миофиламенттердің диаметрі 7 нм-ге жетеді және олар негізінен актин ақуызынан, атап айтқанда, жіп тәрізді F-актиннен тұрады. Әрбір F-актин тізбегі шар тәрізді G-актин деп аталатын кіші бірліктерден тұрады. Әрбір G-актин миозин молекуласының басына байланыса алатын белсенді орынға ие. Сондай-ақ, әрбір жұқа жіпте бұлшықет босаңсқан кезде жұқа жіптердің белсенді орындарын жабатын тропомиозин ақуызының 40-60 молекуласы болады. Әрбір тропомиозин молекуласына тропонин деп аталатын кальций байланыстыратын кішірек ақуыз бекітілген. Барлық жұқа жіптер Z-сызығына жалғанады. Серпімді миофиламенттердің диаметрі 1 нм-ге жетеді және олар титиннен, ірі серпімді ақуыздан жасалған. Олар әрбір қалың жіптің өзегі арқылы өтеді және оны саркомердің соңғы нүктесі Z-сызығына бекітеді. Титин қалың жіпті тұрақтандырып, оны жұқа жіптердің арасына орталай орналастырады. Бұл сондай-ақ бұлшықет созылғанда серіппе сияқты керіліп, қалың жіптің тым көп созылуына қарсы тұруға көмектеседі.

Функция

Актин мен миозиннен құралған ақуыз кешені, жиырылатын ақуыздар, кейде актомиозин деп аталады. Жолақты қаңқа және жүрек бұлшық еттерінде актин және миозин жіпшелерінің әрқайсысы бірнеше микрометрге жуық белгілі бір және тұрақты ұзындыққа ие, бұл созылған бұлшық ет жасушасының ұзындығынан (кейбір қаңқа бұлшық еттері жасушаларында бірнеше сантиметрге дейін) әлдеқайда қысқа. Бұл ақуыз кешенінің жиырылу қасиеті қалың және жіңішке жіпшелердің құрылысына негізделген. Миозин деп аталатын қалың жіпше екі басқа ие, ал бас жағы молекуланың қарама-қарсы басында орналасқан. Бұлшықет жиырылғанда, миозин жіпшелерінің бас жақтары қарама-қарсы бағытталған жіңішке жіпшелерге, актинге бекініп, оларды бір-бірінен өткізеді. Миозиннің бекінуі және актиннің қозғалысы саркомердің қысқаруына әкеледі. Бұлшықет жиырылуы бірнеше саркомерлердің бір уақытта қысқаруынан тұрады.

Бұлшық еттерінің жиырылуы

Моторлық нейронның аксон терминалы нейротрансмиттер ацетилхолинды бөліп шығарады, ол синаптық кеңістік арқылы таралып, бұлшық ет талшығының мембранасына байланысады. Бұл бұлшық ет талшығының мембранасын деполяризациялайды, ал импульс көлденең түтікшелер арқылы бұлшық еттің саркоплазмалық торшасына жетеді. Содан кейін кальций иондары саркоплазмалық тордан саркоплазмаға шығарылады және тропонинмен байланысады. Кальциймен байланысқаннан кейін тропонин мен оған байланысты тропомиозин конформациялық өзгеріске ұшырайды және актиндегі миозин байланысу орындарын, жұқа жіпті ашады. Актин мен миозин жіпшелері байланыс құрады. Байланысқаннан кейін миозин актин жіпшелерін бір-біріне қарай тартып, жиырылуға себеп болады. Осы процесте саркомер қысқарады, нәтижесінде бұлшықет жиырылады.

Бұлшық еттерінің сергітуі

Ацетилхолинестераз ферменті ацетилхолинді ыдыратады, осылайша бұлшық ет талшықтарының қоздырылуы тоқтатылады. Белсенді тасымалдау кальций иондарын бұлшық ет талшығының саркоплазмалық ретикулумына қайтарады. АТФ актин мен миозин жіпшелері арасындағы байланысты үзеді. Тропонин мен тропомиозин бастапқы күйлеріне оралып, актин жіпшесіндегі байланыс орындарын жабады. Бұлшық ет талшығы босаңсып, бүкіл саркомер ұзарады. Бұлшық ет талшығы енді келесі жирылуға дайын.

Жаттығуларға әсер ету

Миофиламенттегі өзгерістер жаттығуларға жауап ретінде физиологтар мен спортшыларды ұзақ уақыттан бері қызықтырады, олар жаттығулардың ең озық әдістерін зерттеу үшін олардың зерттеулеріне сүйенеді. Әртүрлі спорт түрлерімен айналысатын спортшылар бұлшық еттен немесе бұлшық еттер жиынтығынан максималды күшті қамтамасыз ететін жаттығу протоколының қандай түрі екенін білуге ерекше қызығушылық танытады, сондықтан созылмалы және жедел жаттығулар кезінде миофиламенттегі өзгерістерге көп көңіл бөлінді. Сүтқоректілерде миофиламенттің жаттығуларға жауап ретінде өзгеруінің нақты механизмі әлі зерттелуде, бірақ таза тұқымды жарыс жылқыларында қызықты деректер анықталды. Зерттеушілер жылқының қаңқа бұлшық еттеріндегі мРНК-ның үш түрлі уақытта болуын зерттеді: жаттығудан бірден бұрын, жаттығудан бірден кейін және жаттығудан кейін төрт сағаттан кейін. Олар актин өндірісіне қатысты гендердегі мРНК-ның статистикалық тұрғыдан маңызды айырмашылықтарын анықтады. Бұл зерттеу молекулалық деңгейде миофиламенттің жаттығуларға жедел және кешіктірілген жауап беру механизмдерін көрсетеді. Соңғы уақытта адамдарда қарсылық жаттығуларға жауап ретінде миофиламент ақуыздарының өзгеруі зерттелді. Зерттеушілер әлі де өзгерістердің молекулалық механизмдерін толыққанды түсінбегендіктен, көптеген спортшылардың күткенідей, миофиламенттегі талшықтардың құрамының өзгеруі жауап бола бермейді. Бұл зерттеу 42 жас ер адамның тізе бұлшықтары мен кең жамбас бұлшықтарының ерекше бұлшықет тартылысын қарастырды. Зерттеушілер қарсылық жаттығуларынан кейін миозиннің ауыр тізбегі MyHC деңгейі төмендесе де, нақты бұлшықет кернеуінің 17%-ға артқанын хабарлады. Бұл зерттеу талшықтардың құрамы мен in vivo бұлшықет кернеуі арасында нақты байланыс жоқ екенін, сондай-ақ жаттығудан өткен бұлшықеттерде миофиламенттердің жинақталуына дәлелдер табылмайтынын көрсетеді.

Зерттеу

Бұлшықеттегі жаттығулардың нәтижесіндегі ақуыздық қайта құрылымның нақты молекулалық мәнін түсінуге көмектесетін зерттеулердің басқа да перспективті бағыттары – бұлшықет құрылысына қатысты десмин және дистрофин сияқты ұқсас ақуыздарды зерттеу болып табылады. Осы ақуыздар актин-миозин кешенінің жиырылуы үшін қажетті жасушалық қаңқаны қамтамасыз етеді деп саналады. Дезминге қатысты зерттеулер күштік жаттығуларға ұшыраған топта оның деңгейі айтарлықтай жоғарылағанын көрсетті, ал төзімділік жаттығуларында дезминнің жоғарылауына дәлелдер жоқ. Бұл зерттеуге сәйкес, күштік және төзімділік жаттығуларында дистрофиннің деңгейінің жоғарылауы байқалмады. Мүмкін, жаттығулардың нәтижесінде миофиламенттердің өзгеруіне актин мен миозиннің жиырылғыш ақуыздары ғана қатыспайды. Бұлшық ет талшықтарының қайта құрылымы туралы зерттеулер жалғасып жатқанда, Американың Спорттық Медицина Колледжінің миофиламенттерге қатысты қалыптасқан фактілері бар. Бұлшықет күшінің артуы бұлшықет талшықтарының санының емес, көлемінің артуымен байланысты деп есептеледі. Дегенмен, жануарлардың спутниктік жасушаларының жаңа бұлшықет талшықтарына дифференциациялануына, тек бұлшықет жасушаларына қолдау көрсетумен шектелмейтініне қатысты деректер бар. Скелеттік бұлшықеттердің жиырылу функциясының нашарлауы миофибрилдердің жағдайымен де байланысты. Жақындағы зерттеулер бұл жағдайлардың миофиламент ақуыздарының экспрессиясының төмендеуіне және/немесе миозин-актин байланысының өзгеруіне байланысты жеке талшықтың өнімділігінің өзгеруімен байланысты екенін көрсетеді. Сонымен қатар, жасушалық және миофиламенттік деңгейдегі бейімделулер бүкіл бұлшықет және организмнің жалпы жұмысының төмендеуімен байланысты.