해부기능 근육조직 설명글.

근육조직

    Muscular tissue

 

 

근육조직은 신경계의 명령에 따라 몸을 움직이고 내부장기의 모양과 크기를 변화시키는 조직이다. 근육조직은 세포의 원형질 내에 많은 수축성 근육 미세섬유, myofilament를 갖는 긴 세포들로 이루어져 있다.

근육조직은 형태와 기능적 특성에 따라 세 종류로 나뉜다.

골격근육 skeletal muscle (가로무늬) - 수의근 심장근육 cardiac muscle (가로무늬) 내장근 visceral muscle(민무늬)

 

1. 골격근육 skeletal muscle

: 긴원주형세포, 뭇핵, 가로무늬, 수의적 조절

2. 심장근육 cardiac muscle

: 길고 가지가 난 세포, 사이원반 intercalated disc, 가로무늬, 불수의적 조절

3. 내장근 visceral muscle

: 가로무늬가 없는 방추형 세포, 불수의적 조절

 

일반세포와 근육세포의 비교

cell	muscle cell
․ 세포 cell   ․ 세포질 cytoplasm ․ 무과립세포질세망  agranular endoplasmic reticulum ․ 세포막 plasmalemma	․ 근육섬유 muscle fiber ․ 근육원섬유 myofibrils ․ 근육형질 sarcoplasm ․ 근육형질세망 sarcoplasmic reticulum ․ 근육형질막 sarcolemma

 

골격근

길이 4~40 cm, 지름 10-100㎛의 가로무늬가 있는 긴 원주형의 뭇핵세포 multinuclear cell인 근육세포의 다발

 

1. 골격근육의 배열

근육막

: 골격근육은 근육섬유와 섬유를 묶어주는 결합 조직으로 구성되고 힘의 전환에 필수적이다.

: 결합조직에는 혈관과 신경이 많이 분포하고 아교섬유와 탄력섬유로 이루어진다.

: 근육의 끝에서 결합조직은 힘줄이나 다른 아교섬유의 구조물로 연속되어 뼈에 부착된다.

근육섬유와의 관계에 따라

1) 근육속막 endomysium

각각의 근육섬유를 직접 둘러싸는 바깥바닥판과 세망섬유로 구성된 섬세한 결합조직의 층. 근육속막으로 직경이 작은 모세혈관과 신경가지가 지난다.

2) 근육다발막 perimysium

여러 근육섬유를 둘러싸는 두꺼운 결합 조직 층으로 근육섬유다발을 형성한다. 섬유다발은 특별한 기능을 함게 수행하는 근육섬유의 기능적 단위이다. 큰 신경과 혈관이 지난다.

3) 근육바깥막 epimysium

근육을 구성하는 여러근육다발을 묶어주는 치밀결합조직의 집(sheath)이다. 주요 혈관과 신경이 근육 바깥막을 통과하여 근육에 공급된다.

 

근육원섬유와 근육미세섬유

근육원섬유 myofibril는 근육섬유의 구조적, 기능적 단위이다.

골격근은 근섬유다발로 구성되어 있고 다발은 여러개의 근육섬유로 구성된다. 근육섬유는 다시 세로로 배열된 근육원섬유로 채워짐.

근육원섬유는 가로단면에서 점모양으로 나타남.

 

근육원섬유는 근육미세섬유 myofilament로 구성된다.

근육미세섬유는 제2형 마이오신(myosin Ⅱ)의 섬유성 중합체로 구성된 굵은 근육미세섬유와 액틴 actin 및 이에 연관된 단백질로 구성된 가는 근육 미세섬유가 있다.

 

※ 근육미세섬유

골격근의 수축요소

※ 근육섬유의 구조

근육원섬유는 근육미세섬유다발로 구성되고 근육세포질세망 sarcoplasmicreticulum으로 둘러싸여 있다.

근육원섬유사이에는 mitochondria, 당원과립이 위치한다.

근육원섬유의 구조

근육원섬유는 수축성 단백질의 근육미세섬유 myofilament로 구성 된다.

2유형의 근육미세섬유

1) 가는 미세섬유 : 액틴 actin과 이와 연관된 단백질로 구성된 섬유

2) 굵은미세섬유 : 미오신 myosin의 섬유성 중합체로 구성된 섬유

 

가로무늬

가로무늬 근육에서 관찰되는 A band(어두운 띠)와 I band(밝은띠)의 연속의 결과로 형성

․ A band(anisotropic band) : actin과 myosin이 겹쳐지는 부분

․ I band(isotropic band) : actin으로만 구성되는 부분

․ Z선 : I band 중앙을 가로지르는 선

․ 근육원섬유마디 sarcomere : z선과 z선사이, 근육내의 가장 작은 수축단위

근육미세섬유의 기능적 특징

1) 굵은 근육미세섬유 : 제Ⅱ형 myosin, 수축장치의 주된 단백질

2) 가는 근육미세섬유

섬유형액친 actin, 트로포닌 troponin, 트로포미오신 tropomyosin의 복합단백질로 구성된다

① 공모양의 actin : 이중나선형으로 꼬여서 중합되어 섬유형 액틴 섬유가 된다.

② tropomyosin : 2개의 폴리펩타이드 사슬이 꼬여진 나선형태, 트로포미오신은 가는 미세섬유에서 섬유성액틴분자 사이 고랑을 지나는 마세섬유를 형성한다. 휴식중인 근육에서는 트로포모이오신과 트로포닌은 액틴 분자의 미오신과 결합되는 부위를 가지고 있다.

③ troponin : 3개의 구형 소단위로 구성

․ 트로포마이오신을 움직여 마이오신의 결합부위를 노출 시킨다

․ 트로포닌은 트로포마이오신을 따라 일정한 공간을 두고 배열되어 있다

트로포닌 C(Tn C) : 근수축과정에서 Ca++이 Tn C와 결합하여 tropomyosin의 위치를 바꾸어 결합한다.

트로포닌 T(Tn T) : troponin을 tropomyosin과 결합하게 한다.

트로포닌 I(Tn I) : actin과 결합하고 있어 myosin과의 횡교형성을 억제한다.

※ Calcium ion

활동전압 발생 후 terminal cisternae로부터 칼슘이온이 유리되어 트로포닌과 결합하여 Tropomyosin-troponin complex로 되어 마이오신이 액틴과 결합 할 수 있도록 한다.

 

근육섬유의 종류

골격근육섬유의 종류는 미오글로빈 myoglobin의 양과 mitochondria 수에 의해 나누어진다.

적색근섬유 red muscle fiber(서근) : SO 섬유 또는 type Ⅰ 섬유 중간근섬유 : FOG섬유 또는 type Ⅱa 섬유 백색근섬유 white muscle fiber(속근) : FG섬유 또는 type Ⅱb 섬유

※ 미오글로빈 myoglobin

: 헤모글로빈과 유사한 산소 결합 단백질로 근육섬유에 따라 분포하는 양이 다양하다. 즉, 미오글로빈은 근육대사활동에 필요한 산소 공급체이다.

 

1. 서근 섬유 SO(slow twitch oxidative fiber, type Ⅰ)

․ 미오글로빈 함량이 높고, 미토콘드리아의 수가 많고 모세혈관망 발달, 느린 수축 운동단위(slow-twitch motor unit)에 포함된다.

․ 근수축에 필요한 미오신 ATPase의 활성도 낮고 근형질 세망의 발달미약, 수축력 약하지만 피로도에 강하다.

․ 등부위에 있는 긴 근육, 자세유지근 등에 발달되어 장시간 느린 수축이 가능하다.

 

조직학적 특징

조직 염색 시 미토콘드리아 내에 산화효소의 양이 많아 숙신산탈수소(succinic dehydrogenase, SDH)와 니코틴아미드 아데닌 다이뉴클레오타이드 테트라지움(nicotinanide adenine mucleotide-tetrazolium, NADH-TR)반응이 조직염색에서 강하게 나타난다.

 

2. 중간근 섬유 FOG(fast twitch oxidative glycolytic, type Ⅱa)

․ 속근섬유 중에서도 서근의 대사적 특징을 보다 많이 갖고 있는 섬유

 

3. 속근섬유, FG(fast twitch glycolytic, type Ⅱb)

․ 미오글로빈 농도가 낮고 미토콘드리아 수, 모세혈관망이 발달되어 있다.

․ 빠른 수축운동단위(fast-twitch motor unit)에 포함되고 빨리 피로해지고 강한 장력을 일으킨다

․ 근수축에 필요한 미오신 ATPase의 활성도 높고, 근형질세망의 발달

․ 속근은 빠른 수축과 정확하고 섬세한 운동에 적합하다. 따라서 눈바깥근(extraocular muscle)의 대부분의 섬유와 손발가락의 운동을 조절하는 근육을 구성한다.

 

조직학적 특징

SDH와 NADH-TR 반응이 조직염색에서 약하게 나타남

	속근섬유		지근섬유
특  성	type Ⅱb	type Ⅱa	type Ⅰ
미토콘드리아 수	적은	많음/중간	많음
피로도	낮은	높음/중간	높음
에너지 시스템	무산소	유 ․ 무산소	유산소
ATPase활동	높음	높음	낮음
Vmax(수축속도)	빠름	중간	낮음
효율성	낮은	중간	높음
장력	높음	높음	중간

 

근수축 과정

근육미세섬유 활주설 silding filament theory(Huxley)

: 골격근육의 수축과정은 actin이 미오신위로 움직여 근육길이가 짧아진다는 가설(Z선과 Z선까지의 거리가 줄어드는 결과를 초래한다)

과정

1. 신경자극이 근육세포막에 도달 → Action potential 형성

2. 근육세포막의 Action potential이 가로세관(transverse tubules)을 통과하여 근육형질세망에 도달 → 칼슘 방출

3. 칼슘과 트로포닌 Tn C에 결합

4. 칼슘과 결합한 트로포닌은 트로포미오신의 위치를 이동시켜 액틴분자의 결합부위로부터 트로포마이오신을 떨어지게 하며 액틴과 마이오신이 강력하게 결합하게 한다

5. 근육수축은 마이오신 교차다리의 반복적인 주기로 일어난다