筋肉系

筋肉系
正面から見た人間の筋肉、19世紀のイラスト
詳細
識別子
ラテン	筋肉系
TA98	A04.0.00.000
TA2	1974
ＦＭＡ	72954
解剖学用語 [Wikidataで編集]

筋系は、骨格筋、平滑筋、心筋からなる器官系である。体の動きを可能にし、姿勢を維持し、体全体に血液を循環させる。^[1]脊椎動物の筋系は神経系によって制御されているが、一部の筋肉（心筋など）は完全に自律している。人間の骨格系とともに、体の動きを担う筋骨格系を形成している。^[2]

筋肉には、骨格筋、心筋、平滑筋（非横紋筋）の3つの異なる種類があります。筋肉は、強さ、バランス、姿勢、動き、そして体を暖かく保つための熱を提供します。^[3]

成人男性の体には600以上の筋肉があります。^[4]それぞれの筋肉は一種の弾性組織で構成されており、数千、数万の小さな筋繊維で構成されています。それぞれの繊維は原線維と呼ばれる多くの小さな繊維で構成されており、神経細胞からのインパルスがそれぞれの筋繊維の収縮を制御します。

骨格筋は横紋筋の一種で、筋線維と呼ばれる筋細胞で構成されており、筋線維は筋原線維で構成されています。筋原線維は、横紋筋組織の基本的な構成要素であるサルコメアで構成されています。活動電位による刺激を受けると、骨格筋は各サルコメアを短縮することで協調収縮を実行します。収縮を理解するための最も優れたモデルは、筋収縮のスライディングフィラメントモデルです。サルコメア内では、アクチン繊維とミオシン繊維が収縮運動で重なり合っています。ミオシンフィラメントには、アクチンフィラメントに向かって突出する棍棒状のミオシンヘッドがあり、 ^{[1] [3] [5]}アクチンフィラメントの結合部位に付着点を提供します。ミオシンヘッドは協調して動きます。これらはサルコメアの中心に向かって回転し、分離した後、アクチンフィラメントの最も近い活性部位に再結合する。これはラチェット型駆動システムと呼ばれる。^[5]

このプロセスでは、細胞のエネルギー源であるアデノシン三リン酸（ATP）が大量に消費されます。ATPはミオシンヘッドとアクチンフィラメントの間の架橋に結合します。エネルギーの放出により、ミオシンヘッドの回転が促進されます。ATPが使用されると、アデノシン二リン酸（ADP）になりますが、筋肉にはATPがほとんど蓄えられていないため、放出されたADPをATPで継続的に補充する必要があります。筋肉組織には、クレアチンリン酸という即効性の再充電化学物質も蓄えられており、必要に応じてADPをATPに素早く再生するのに役立ちます。^[6]

筋節の各サイクルにはカルシウムイオンが必要です。筋肉が収縮するように刺激されると、筋小胞体から筋節にカルシウムが放出されます。このカルシウムはアクチン結合部位を露出させます。筋肉が収縮する必要がなくなると、カルシウムイオンは筋節から汲み出され、筋小胞体の貯蔵庫に戻ります。^[5]

人間の体には約 639 個の骨格筋があります。

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  正面から見た骨格筋
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  背面から見た骨格筋

心筋は横紋筋であるが、筋線維が横方向に連結している点で骨格筋とは異なる。さらに、平滑筋と同様に、その動きは不随意である。心筋は、自律神経系の影響を受ける洞結節によって制御される。^{[1] [3]}

平滑筋の収縮は、自律神経系、ホルモン、局所的な化学信号によって制御され、徐々に持続的に収縮します。このタイプの筋肉組織は、さまざまなレベルの伸張と緊張に適応する能力も備えており、適切な血流と消化器系を通る物質の移動を維持するために重要です。

神経筋接合部は、運動ニューロンが筋肉に付着する中心点である。活動電位がシナプスと呼ばれる微細な接合部に到達すると、アセチルコリン（骨格筋の収縮に使用される神経伝達物質）が神経細胞の軸索末端から放出される。一群の化学伝達物質がシナプスを通過し、アセチルコリンが表面の受容体に結合すると筋細胞内で電気変化が生じる。カルシウムは細胞の筋小胞体にある貯蔵領域から放出される。神経細胞からのインパルスがカルシウム放出を引き起こし、筋けいれんと呼ばれる単一の短い筋収縮を引き起こす。神経筋接合部に問題がある場合、破傷風による筋収縮のように、非常に長時間の収縮が発生することがある。また、接合部の機能喪失によって麻痺が生じることもある。^[5]

骨格筋は数百の運動単位に組織化されており、各運動単位には運動ニューロンが含まれ、一連の細い指のような構造である軸索終末が接続されています。これらは筋線維の個別の束に接続して制御します。特定の状況に対する協調的で微調整された反応には、使用する運動単位の正確な数を制御することが含まれます。個々の筋肉単位はユニットとして収縮しますが、運動単位の構造により、筋肉全体が事前に決定された基準で収縮することができます。運動単位の協調、バランス、制御は、脳の小脳の指示下にあることがよくあります。これにより、車を運転するときに考えずに行うように、ほとんど意識せずに複雑な筋肉の協調が可能になります。^{[5] [7]}

腱は筋肉を骨につなぐ結合組織の一部です。^[8]筋肉が筋肉を遮断すると、骨格を引っ張って動きを生み出します。腱がこの筋肉を骨につなぐことで、この機能が可能になります。

安静時には、体はミトコンドリア内でATPの大部分を好気的に生成しますが、乳酸やその他の疲労を引き起こす副産物は生成しません^[9]。運動中は、個人の体力や運動の持続時間や強度に応じてATP生成方法が異なります。活動レベルが低い場合、運動が長時間（数分以上）続くと、体内に蓄えられた炭水化物や脂肪と酸素を結合させることで好気的にエネルギーが生成されます^{[6] [10]}

より強度の高い活動中（強度が増すにつれて持続時間が短くなる可能性あり）には、クレアチンリン酸とホスファゲン系の使用や嫌気性解糖などの無酸素経路に ATP 生成が切り替わることがあります。有酸素 ATP 生成は生化学的に非常に遅く、長時間の低強度運動にしか使用できませんが、サルコメアや体からすぐに除去できない疲労させる老廃物を生成せず、脂肪または炭水化物分子あたりの ATP 分子の数が大幅に増加します。有酸素トレーニングにより、酸素供給システムの効率が向上し、有酸素代謝がより早く開始されます。無酸素 ATP 生成では ATP がはるかに速く生成され、最大強度に近い運動が可能になりますが、大量の乳酸も生成されるため、高強度運動を数分以上持続することはできません。ホスファゲン系も嫌気性です。最高レベルの運動強度を可能にしますが、筋肉内のクレアチンリン酸の貯蔵量は非常に限られており、最大10秒間の運動にしかエネルギーを供給できません。回復は非常に速く、5分以内にクレアチン貯蔵量が完全に再生されます。^{[6] [11]}

さまざまな病気が筋肉系に影響を及ぼす可能性があります。

筋ジストロフィーは、進行性の筋力低下と筋肉量の減少を伴う疾患群です。これらの疾患は、人の遺伝子の変異によって引き起こされます。^[12]この疾患は、世界中で10万人年あたり19.8～25.1人が罹患しています。^[13]

筋ジストロフィーには 30 種類以上あります。種類によっては、患者の心臓や肺、運動、歩行、日常活動の能力に影響を及ぼすことがあります。最も一般的な種類は次のとおりです。

• デュシェンヌ型筋ジストロフィー（DMD）とベッカー型筋ジストロフィー（BMD）
• 筋強直性ジストロフィー
• 肢帯（LGMD）
• 顔面肩甲上腕筋ジストロフィー（FSHD）
• 先天性ジストロフィー（CMD）
• 遠位（DD）
• 眼咽頭ジストロフィー（OPMD）
• エメリー・ドレイファス（EDMD）

• 人体の主要なシステム
• 筋肉内協調

ウィキブック「人体生理学」には、筋肉系に関するページがあります。

ウィキブック「動物の解剖学と生理学」には、筋肉に関するページがあります。

• 「筋肉」。クリーブランド クリニック。
• オンライン筋肉チュートリアル
• GetBody スマートマッスルシステムのチュートリアルとクイズ
• MedBio.info 2011-02-05 にアーカイブ筋肉 における ATP の使用と形成