骨格筋はどのように刺激されて収縮するか

骨格筋は、神経からの電気信号（興奮）と筋収縮を結びつける「興奮‑収縮結合（excitation‑contraction coupling）」という一連のプロセスによって収縮します。以下に主な流れを示します。

運動ニューロンが刺激されると、軸索を伝わる電気インパルス（活動電位）が発生します。

活動電位は運動ニューロンと筋線維の接合部（シナプス）へ到達します。

シナプス間隙にアセチルコリン（ACh）が放出されます。

アセチルコリンは筋細胞膜上のニコチン性受容体に結合し、ナトリウムイオン（Na⁺）が流入します。

Na⁺ の流入により筋細胞膜が脱分極し、内部が外部に対して正に帯電します。

脱分極信号はサルコプラズミックレティキュラム（SR）からカルシウムイオン（Ca²⁺）を放出させます。

Ca²⁺ が SR の受容体に結合し、さらなる Ca²⁺ 放出を促進します。

最初の Ca²⁺ 放出が連鎖的に更なる Ca²⁺ 放出を引き起こし、シグナルが増幅されます。

細胞質の Ca²⁺ がトロポニンに結合し、トロポニン‑トロポミオシン複合体の構造変化を引き起こし、アクチン上のミオシン結合部位が露出します。

露出した結合部位にミオシン頭部が結合し、太いミオシンフィラメントと細いアクチンフィラメント間でクロスブリッジが形成されます。

クロスブリッジがパワーストロークを起こし、ミオシン頭部がアクチンをスライドさせてサルコメアが短縮し、筋力が発生します。

運動ニューロンからの刺激が続く限り Ca²⁺ が放出され、クロスブリッジとフィラメントのスライドが維持されて持続的な収縮が起こります。ニューロンの刺激が止まると Ca²⁺ は SR に再取り込みされ、クロスブリッジが解離し、筋肉は弛緩します。

この一連のプロセスにより、骨格筋は正確に制御され、さまざまな身体動作が可能になります。