高校生物：筋肉と筋収縮

●第１項　作動体　　筋肉
　受容された刺激に応じて，動物は反応を示す。その際に働く器官が作動体（効果器。motor）である。作動体には腺や筋肉がある。べん毛や繊毛，発電器や発光器も作動体である。　

　（１）外分泌腺と内分泌腺

　消化腺や汗腺などは外分泌腺で，消化酵素や汗などの分泌物を放出する導管がある。一方，内分泌腺には導管はなく，ホルモンを血液に放出する。ともにその働きは自律神経系やホルモンによって調節される。

　（２）骨格筋

　骨を動かす横紋筋が骨格筋である。刺激に対する筋肉の反応（収縮）を記録する装置をキモグラフという。収縮が短時間なため音叉で時間を記録する。1回の刺激で短い一度の収縮と弛緩が起きる。これを単収縮（またはれん縮）という。刺激を急速に何度もくり返すと単収縮が重なった不完全強縮が起き，さらに刺激を短くしてくり返すと完全強縮が見られる。

　ふつう体内で起こる筋肉の収縮は強縮であり，脳などの中枢から毎秒50回程度の刺激が運動神経を経て伝えられることによる。

　骨格筋は多数の筋細胞でできている。筋細胞は筋繊維とも呼ぶ細長い多核の細胞である。運動神経の神経終末からアセチルコリンが放出され，骨格筋のアセチルコリン受容体に結合すると，骨格筋に活動電位が伝わり，筋収縮が起こる。
　筋繊維は興奮により収縮する（ON）・しない（OFF）という全か無かの法則に従う収縮を示すが，筋細胞ごとに収縮の閾値が異なっているため，刺激が強くなるほど収縮する筋細胞の数が増え，骨格筋の収縮は強くなる。
　

　　　　赤筋と白筋　

　横紋筋には性質の異なる2種類の筋肉があり，運動生理学で注目されている。赤筋と白筋である。色のちがいは含まれるミオグロビン量のちがいによる。白筋は収縮は速いが持久力は低く，疲れやすい。カレイなど白身の魚を連想すればよい。じっと海底にひそみ，敵に襲われて逃げるときは一瞬の筋収縮である。いわば短距離型の無酸素運動に適している。赤筋は収縮は遅いが持久力は高い。マグロなど遠洋をゆっくり泳ぐ魚の筋肉を連想すればよい。長距離型の有酸素運動に適している。もっとも，マグロといえども赤筋だけではない。赤筋と白筋は混じり合っている。混合割合は遺伝的なもので，要するに生まれつき長距離型のひとと短距離型のひとがいるということである。競技者の赤筋と白筋の割合を調べたデータがあるが，訓練によって変わったのではない。自然と自分の筋肉に合った運動を選んだ結果である。

　　　　　筋肉のメッセージ

　　　　　　筋肉細胞から放出されるメッセージ
　　　　　↓　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓
　　　ミオスタチン＝＜成長するな＞　　　カテプシンB　＝＜記憶力が高まる＞
　　　（＝無駄なエネルギーを防ぐ）

　　　ベルギーにいる牛はミオスタチンという物質が働いていないために、筋肉が付きすぎている。
　　　筋肉はありすぎるとエネルギーを浪費する。
　　　そのため筋肉はミオスタチンを使ってエネルギーの浪費を抑えている。

　（NHKスペシャル「人体　第2話　脂肪と筋肉が命を守る」2017年11月5日放送）　

　世界で６億人以上が"肥満"といわれる現代。日本でも、２０００万人近くが「メタボ」あるいは「メタボ予備群」とされています。「メタボなんて、ちょっと太って見た目が悪いだけ」だなんて思ったら、とんでもない！メタボとは、糖尿病、心筋梗塞、脳梗塞など、さまざまな病気を引き起こして、年間２８０万人もの命を奪っている恐ろしい体の状態なのです。最新研究から、そんなメタボの「本当の恐ろしさ」が見えてきました。
　内蔵型肥満によって引き起こされるメタボリックシンドローム
　食べ過ぎや運動不足によって体内のエネルギーが過剰になると、私たちの体の中の脂肪細胞は、余ったエネルギーを脂肪として蓄え、どんどん大きくなります。なんと、１個の脂肪細胞が、体積にして最大およそ１０００倍にまで膨らむことができるのです。でも、エネルギー過剰な状態が続くと、脂肪細胞は限界までパンパンに膨らみ、それ以上脂肪を蓄えることができなくなります。すると、脂肪細胞に「ある異変」が起きはじめることが分かってきました。それを発見したのが、肥満研究の第一人者、
　アメリカ・ハーバード大学のゴーカン・ホタミシュリジル教授です。「肥満の人とそうでない人の脂肪細胞を比べると、肥満の人の体内では、免疫を活性化する物質が過剰に放出されていることが分かった」と語ります。細菌やウイルスなどの外敵が侵入したときに、それを察知した免疫細胞が「敵が来たぞ！」という"メッセージ"を仲間の脂肪細胞に伝えるために放出する物質です。メタボの人の体内では、脂肪細胞が、敵もいないのに誤作動によってこのメッセージを放出している可能性があるのです。
　脂肪細胞から放出された脂肪細胞から放出される"メッセージ物質" 「敵がいるぞ！」というメッセージを全身に送るこの物質を受け取った免疫細胞は活性化し、いわば「戦闘モード」に入って、敵を探して動き回ります。そして、血管の壁の内部にまで入り込みます。すると免疫細胞は、そこに過剰に蓄積したコレステロールを「処理すべき異物」と認識して、次々と食べ始めます。ついには、コレステロールをため込んでパンパンに膨れあがった免疫細胞が破裂。免疫細胞の中に含まれていた、外敵を攻撃するための有毒物質が辺り一面にばらまかれ、血管の壁を傷つけてしまうのです。
　暴走した免疫細胞は様々な場所を痛めつけ、心筋梗塞や脳梗塞、腎臓病、糖尿病などを引き起こしていきます。コレステロールを食べる免疫細胞（ＣＧ）コレステロールを食べる免疫細胞（ＣＧ）こうして、さまざまな病気の根本にある「メタボの"本当の恐ろしさ"」は、"免疫の暴走"にあることが明らかになってきました。このメカニズムの解明により、免疫の暴走を抑えることでメタボによる病気を予防するという新たな治療戦略の臨床試験が、今まさに世界規模で行われています。2017年８月に発表された研究では、「免疫抑制剤」という薬を使って免疫の暴走をうまく抑えると、心筋梗塞の再発が２４％減少したという結果が出ています。
　こうした研究が進むことで、メタボをきっかけとしたさまざまな病気を根本から防ぐことができるようになると期待されているのです。