Obecná anatomie kosterního svalu, jeho inervace

a cévní zásobení, vývoj kosterní svalovinyMiloš Grim, Anatomický ústav 1. LF UK, říjen 2019

Obecná anatomie svalu, jeho nervové

a cévní zásobení – obsah přednáškyPopis svalu: začátek, úpon, svalové bříško, šlacha,

aponeurosa, vazivové stroma, myotendinosní spojení, tvar

svalu, typy uspořádání sval. vláken, názvy svalů

Přídatné struktury: synoviální a vazivová pouzdra šlach,

fascie, retinakula, osteofasciální a osteofibrosní prostory,

Stavba svalu: svalová vlákna, myofibrily, actin a myosin,

sarkomery, skluzný model kontrakce, regenerace svalu

Inervace svalu, svalové cévy: neurovaskulární hilus,

motorické a proprioceptivní axony, motorická ploténka,

acetylcholin, typy svalových vláken,

Funkce svalu: isometrická a isotonická kontrakce

Vývoj svalu: diferenciace, morfogeneze

Periferní nervy: segmentová inervace kůže a svalů

Termíny obecné angiologie a lymfologie

1. po svalových skupinách

2. kreslit schéma začátku,

úponu a polohy svalu

3. inervace vždy skupiny svalů

podobné funkce

4. zhotovit přehledné tabulky

5. kreslit osteofasciální prostory,

jejich ohraničení a obsah na

transversálních řezech

6. identifikace svalů na praktiku

7. detailní studium při pitvě

Jak studovat svalový systém

musculus, caput, venter, origo, insertio, tendo, aponeurosis,

fascia, epimysium, perimysium, endomysium

Čihák: Anatomie 1, Grada 2011

Myotendinosní spojení (MTJ)

Tvar svalu

Tendo, aponeurosis Neurovaskulární hilus (motorický bod)

Typy paralelního uspořádání svalových

vláken inervovaných uprostřed své délkyZpeřené svaly

znázornění esteráz (štěpí acetylcholin)

v subneurálním aparátu (SNA) motorických plotének

Názvy svalů:podle tvaru: deltoideus, quadratus, rhomboideus, teres,

gracilis, rectus, lumbricalis

podle velikosti: major, minor, longus, brevis, latissimus,

longissimus

podle počtu hlav nebo bříšek: biceps, triceps, quadriceps,

digastric, biventer

podle polohy: anterior, posterior, interosseus, supraspinatus,

infraspinatus, dorsi, abdominis, pectoralis, brachii, femoris,

oris, superficialis, profundus, externus, internus

podle začátku a úponu: sternocleidomastoideus,

coracobrachialis

podle funkce: extensor, flexor, abductor, adductor, levator,

depressor, supinator, pronator, constrictor, dilator

Šlachové synoviální pochvy, vaginae

synoviales (modře) v osteofibrosních

kanálcích pod retinaculum musculorum

extensorum na hřbetu ruky.

Schéma fibrosní a synoviální pochvy a

tíhových váčků, bursae mucosae.

Čihák: Anatomie 1,

Grada 2011

Přídatné struktury svalu

Epitenonium

Peritenonium

Mesotenonium

Serosni tekutina,

Cévy šlachy

Působení retinaculum musculorum extensorum na

šlachu m. extensor hallucis longus podle Vesalia, 1555

Fascia, septum intermusculare, compartimentum

Stingl,Grim, Druga: 5.Anatomie krajin těla, Galén 2008

Transvrezální řez paží - MRI

Osteofasciální

prostory

na horní

končetině

Stingl,Grim, Druga: 5.Anatomie krajin těla, Galén 2008

http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/neuro/muscle.htm

Svalová vlákna na podélném a příčném řezu v optickém a elektronovém mikroskopu

Gray´s Anatomy

skluzný model svalového stahu

Svalové vlákno,

Myofibrily, sarkomery,

Sarkoplasmatické

retikulum,T-tubuly,

Triady, Mitochondrie,

Sarkolemma,

Basální lamina

Satelitní buňka

Gray´s Anatomy

Inervace svaluneurovaskulární hilus

Motorická inervace svalu

motoneurony: pomalé a rychlé alfa motoneurony,

gamma motoneurony

motorická ploténka, mediátorem přenosu ACh

zony motorických plotének,

motorická jednotka,

polyneurální inervace, segmentová inervace,

denervační atrofie

Sensitivní (proprioceptivní) inervace svalu

svalová vřeténka, Golgiho šlachová tělíska,

proprioceptivní reflexy , gamma motoneurony ,

gamma klička , tractus reticulospinalis

Innervace kosterního svalu: motoneurony, motorické ploténky,

acetylcholin, motorická jednotka, proprioceptivní neurony,

svalová vřeténka, Golgiho šlachová tělíska

Čihák: Anatomie 1, Grada 2011

Zóny motorických plotének

Motorická ploténka – místo nervosvalové synapse, pozitivita

acetylcholinesteázy (ACHe) v subneurálním aparátu motorické ploténky

Schéma somatotopické distribuce motoneuronů

inervujících skupiny svalů horní končetiny a trupu

transverzální řez krční míchou

Motorická ploténka, synaptické vesikuly,

mediátor přenosu: acetylcholin

blokáda přenosu: kurare

myorelaxancia

Sval, který není inervován,

podléhá atrofii (degeneraci) –

denervační atrofie

Svalové vřeténko

Golgiho šlachové

tělísko

Elektromyografie

KLINICKÝ PŘÍKLAD ZTRÁTY INFORMACÍ

Z PROPRIORECEPTORU

V knize „Muž, který si spletl svoji ženu s kloboukem“

uvádí neurolog Oliver Sacks popis reakcí mladé

ženy, která kompletně ztratila proprioceptivní

vnímání.

Senzorická neuropatie neznámého původu ji zbavila

prakticky všech proprioceptivních informací. Přitom

bylo její kožní čití jen lehce oslabeno a motorické

axony byly ušetřeny. Nicméně, nemohla stát, aniž by

soustavně sledovala svá chodila, nemohla cokoliv

udržet v rukách a těmi nevědomě klátila kolem sebe.

Když je natáhla, aby uchopila nějaký objekt, obvykle

ho minula. Zastavila pohyb příliš brzy nebo příliš

pozdě.

Stalo se něco hrozného, necítím své tělo.

Cítím se příšerně, jako bych byla bez těla“

říkala, a „asi jsem ztratila své ruce. Myslím, že

jsou na jednom místě a zpozoruji je na jiném.“

Poté, co jí bylo vysvětleno, co je to

propriocepce, řekla: „tahle propriocepce je

jako oči těla, je to způsob jakým tělo vidí

samo sebe. A když se stane, co se stalo mně,

je to jako když tělo oslepne... takže ho musím

pozorovat, musím být jeho očima.

Take home message:

Sval bez propriocepce není pod kontrolou

a tělo o něm neví

Regenerace kosterního svalu• satelitní buňka – kmenová buňka svalového

vlákna

• aktivace satelitních buněk, jejich proliferace,

fúze a diferenciace

• regenerace po poranění, po transplantaci:

revaskularisace, reinervace

• časový průběh regenerace svalových vláken x

proliferace vaziva

Satelitní buňky a regenerace kosterního svalu

Potup reenerace svalu u laboratorního potkana

1.den

3. den

5. den

7. den

30. den

60. den intaktní sval

Carlson BM: Physiol Bohemoslov 27: 387- 400, 1978

Sval byl transplantován s přerušeným cévním zásobením

Funkce svaluisotonická a isometrická kontrakce,

reciproční inervace, synergisté, antagonisté,

klidové napětí, posturální svaly, elektromyografie,

postkontrakční relaxace, denervační atrofie svalu, atrofie z

inaktivity

Volní motorickou aktivitu řídí motorické systémy CNS

podle informací z mechanoreceptorů a proprioreceptorů

a podle motivací zpracovaných limbickým systémem

Podkladem mimovolní motoriky je reflexní aktivita

Klidové napětí svalů (isometrická

kontrakce) udržuje vzpřímenou polohu

těla = antigravitační působení svalu,

„posturální svaly“

Posturální svaly (antigravitační)

jsou svaly, které zabezpečují vzpřímený postoj

(působením zemské přitažlivosti jsou napínány , např.

extenzory dolních končetin, některé zádové svaly)

Posturální stabilita je schopnost udržovat vzpřímené

držení (lat. postura – poloha)

Isotonická kontrakce

sval se zkracuje,

výsledkem je pohyb

Hypertrofie svaloviny

denervační atrofie, atrofie z inaktivity

Typy svalových vlákenslow contracting (oxidative) – málo unavitelní SO – typ I

fast contracting (oxidative-glycolytic) – FOG – typ IIa

fast contracting (glycolytic) brzo se unaví – FG - IIx

pomalé a rychlé isoformy těžkých řetězců myosinu,

myozinová ATPáza, dehydrogenáza,

glykogen fosforyláza,

Inervace pomalými a rychlými alfa motoneurony

Znázornění typů svalových vláken histochemický průkaz

katalytickou reakcí na myozinovou ATPázu a dehydrogenázu

slow oxidative – SO – typ I

fast oxidative-glycolytic – FOG – typ IIa

fast glycolytic – FG - IIx

Gray´s Anatomy

FG IIx FOG IIa SO I

Schéma kapilárního řečiště svalu, rozdílná denzita a délka kapilár

FG IIx FOG IIa SO I

Mrázková O, Grim M, Carlson BM: .Am J Anat.177: 141- 8, 1986

Distribuce typů svalových vláken

Tři základní typy svalových vláken se v

určitém vzájemné poměru vyskytují v

každém svalu.

Obvykle leží rychlá svalová vlákna FG)

blíže povrchu svalu a pomalá¨vlákna

(SO) v hlubších partiích svalu.

Gen ACTN3 kóduje alfa-actinin-3 a má dvě alely (R, X)

Alela R má cytosin v kodonu 577, který kóduje arginin.

V alele X je cytosin nahrazen thyminem, čímž je translace

předčasně ukončena a nevytváří se funkční protein.

Pouze R alela umožňuje syntézu alfa actininu 3, proteinu,

který je obsažen převážně v FG (IIx) svalových vláknech

zodpovědných za rychlý a vydatný stah svalu.

Nositelem alespoň jedné R alely je 95% elitních sprinterů a

50% z nich má dokonce obě R alely - každou od jednoho z

rodičů.

V Keni je 99% populace nositelem alespoň jedné R alely,

na Jamajce je to 98% populace, ale v evropské populaci je to

jen 82% jedinců.

Předpokládá se, že homozygotů X/X, kteří netvoří alfa-actinin

3 je celosvětově 15 – 25 % populace.

DG MacArthur and KN North: BioEssays 26:786–795, 2004

Schéma myogeneze

Myogenní

determinační faktory

(MyoD, Myf5,

myogenin)

Myostatin-zástava

proliferace myoblastů

satelitní buňka

Diferenciace kosterní svaloviny, myogenesePůvod myogenních buněk

paraaxiální mesoderm, somity

Determinace myogenních buněk

transkripční faktory: myogenin, MyoD, Myf-5

Diferenciace (po proliferaci fúze): myoblast, myotuba,

svalové vlákno, kmenová buňka svalového vlákna: satelitní

buňka

Růst svalu: hypertrofie, růst do délky= fúze se satelitními

buňkami zejména na koncích vláken

Morfogeneze: svalový blastém, svalový základ, jeho

štěpení, jeho fúze, vrůstání myotomů do stěny trupu,

migrace myogenních buněk do základů končetin

Nositelem morfogenetické informace je lokální mesenchym,

který exprimuje homeotické geny: HOX, PRX1, ALX3, TBX1

Klíčovým genem identity horní končetiny je gen TBX5 a pro

dolní končetinu je to gen TBX4 a PITX1 (Takeuchi et al 1999).

Spontánní mutace (Belgian blue) genu

pro myostatin vede k nadměrné

proliferaci svalových buněk

Uvádí se, že mezi

šampióny ve vzpírání

mohou být i jedinci s

vrozeným defektem

myostatinu

Vývoj kosterního svalu (morfogeneze,

pattern formation)

Tvorba svalového blstému

Štěpení svalového blastému v základy

jednotliých svalů

Migrace myogenních buněk do periferie

Tvorba svalů v myotomech

Původ myogenních buněk trupu a končetin

HH 25

MyoD Myogenese ve stěně trupu, na hlavě a v končetinách

Anatomie 1Benninghoff, Drenckhahn: Anatomie I, 2003

Svalovina epaxiální (inervace z r. dorsalis n. spinalis) a hypaxiální

(inervace z ramus ventralis) inervace na transversálním řezu embryem

v úrovni břišní stěny v časném (vlevo) a v pozdějším (vpravo)

vývojovém období

Anatomie 1

C DK HH 22

Vývoj svalů v končetině

Osídlení základu

končetiny buňkami

z axiálních struktur:

myogenní buňky,

angiogenní buňky,

buňky z neurální lišty

(Schwannovy buňky,

Merkelovy buňky,

melanocyty)

vrůstání axonů

kolonizace končetin buňkami z axiálních struktur embrya

(svalové buňky, angioblasty, pigmentové buňky, Schwannovy

buňky)

QCPN Ab

HH 29

Experimentální embryologie Embryonální chiméra japonské křepelky (Q)

a bílé leghornky (C) transplantace somitu, myogenní buňky v končetině

pocházejí ze somitů

QC

Q

C

Jacob M, Christ B,

Jacob HJ, Grim M:

(1970 – 1973)

Ventrální a dorsální svalový blastém v základu

končetiny a jeho štěpení v základy jednotlivých svalů

Desmin

Morfogeneze svalů končetin

Lbx1

Okohybné svaly

(Inervace: III.,IV., VI.)

Svaly žaberních oblouků

Žvýkací svaly (BA 1 -V.)

Mimické svaly (BA 2 -VII.)

Svaly sluchových kůstek

(BA 1,2.- V., VII.)

Suprahyoidní svaly

(BA 1,2.- V., VII. + M.Gh- XII.)Svaly patra a faryngu

(BA 3, 4 - IX., X.)

Svaly hlavy z okcipitálních somitů

Svaly jazyka (XII.),

Svaly laryngu (X.)

M. trapezius a

m. sternocleidomastoideus (XI.)

Morfogenese svalů hlavy 1. Svaly hlavy, které

pocházejí z buněk paraaxiálního mesodermu

Obecná anatomie periferního nervu

Systema nervorum periphericum (PNS)

nervi spinales, nervi craniales, nervi autonomici –

pars sympathica, pars parasympathica

neuron, neuroglia, synapsis, ganglion,

nervus sensorius, nervus motorius, nervus mixus,

endoneurium, perineurium, epineurium,

plexus nervorum spinalium, plexus autonomici,

plexus vasculares

Dva segmenty hrudní míchy a jejich míšní nervy

Kandel et al: Principles of neural science, 2000, McGraw-Hill

Kořenové inervační okrsky- areae radiculares (dermatomy)

Kořenové inervační okrsky na končetině a jejich vývoj

Inervace

svalů

z míšníéch

segmentů

Plexus nervorum spinalium:plexus cervicalis, brachialis, lumbalis, sacralis

Regenerace přerušeného axonu

Štěpy z fasciklů periferního nervu k překlenutí částečného

defektu v přerušeném periferním nervu; sutura perineuria;

axony vrůstají do periferie cca 1 mm/den

Obecná angiologie

krevní cévy:

arteria,

vena,

valva, valvula,

vas capillare, kapilára,

anastomosis

arteriovenosa,

vas collaterale,

plexus venosus,

vena portae

fetální cirkulace

valvae venarum

Termíny obecné anatomie lymfatického systémuvas lymphaticum, trunci lymphatici, dutus lymphatici,

nodi lymphatici

Doporučená literatura

Obecná myologieČihák R : Anatomie 1, (3. vydání) str. 349- 359, Grada 2011

Grim, Druga et al.: Základy anatomie, díl I, Grada, 2001, 2018

Lullmann-Rauch R: Histologie, Grada 2012, str.186 – 198,

český překlad, Grada 2011

Původ a vývoj svalů, molekulární mechanismyČihák R: Anatomie 1,(3. vydání) str. 47- 56 a str. 359 – 366,

Langmanova embryologie, str. 165 – 171, Grada

Build your muscles, build your brain