muschii – buna

capitole

Lodish 4-a ediție: Capitolul 18
Lodish 5-a ediție: Capitolul 5
Moyes și Schulte: Capitolul 6 pagini 239-243
Moyes și Schulte: Capitolul 9 pagini 380-381

celule musculare netede


figura 22-40, biologia moleculară a celulei, ediția a 4-a. Cele patru clase de celule musculare ale unui mamifer.
(A) desene schematice (la scară).
(B-E) scanarea micrografelor electronice, care prezintă (b) mușchiul scheletic de la gâtul unui hamster, (C) mușchiul inimii de la un șobolan, (D) mușchiul neted din vezica urinară a unui cobai și (e) celulele mioepiteliale într-un alveol secretor de la o glandă mamară de șobolan care alăptează. Săgețile din (C) indică discuri intercalate—joncțiuni end-to-end între celulele mușchiului cardiac; celulele musculare scheletice din mușchii lungi sunt unite de la capăt la capăt într-un mod similar. Rețineți că mușchiul neted este prezentat la o mărire mai mică decât celelalte.

mușchii netezi înconjoară organele interne, cum ar fi intestinele mari și mici, uterul și vasele mari de sânge. Contracția și relaxarea mușchilor netezi controlează diametrul vaselor de sânge și propulsează alimentele de-a lungul tractului gastro-intestinal.

celulele musculare netede sunt foarte eterogene, adică mai multe tipuri diferite. Acestea se caracterizează printr-un ansamblu de celule scurte, înguste, cu proprietăți diferite. În comparație cu mușchii scheletici, celulele musculare netede se contractă și se relaxează încet și pot crea și menține tensiunea pentru perioade lungi de timp.


figura 22-22. Biologia moleculară a celulei. Diagrama unei artere mici în secțiune transversală.

un mușchi neted este compus din celule alungite în formă de fus, fiecare cu un singur nucleu. Deși celulele musculare netede sunt ambalate cu filamente groase și subțiri, aceste filamente nu sunt organizate în sarcomere bine ordonate și, prin urmare, mușchiul neted nu este striat. În schimb, filamentele din mușchiul neted sunt adunate în mănunchiuri libere, care sunt atașate de corpuri dense din citosol. Corpurile Dense servesc aparent aceeași funcție ca discurile Z din mușchii scheletici. Celălalt capăt al filamentelor subțiri din multe celule musculare netede este conectat la plăcile de atașament, care sunt similare cu corpurile dense, dar sunt situate la membrana plasmatică a unei celule musculare. La fel ca un disc Z, o placă de atașament este bogată în proteina alfa-actinină care leagă actina; conține, de asemenea, o a doua proteină, vinculină, care se leagă de o proteină membranară integrală din placă și de alfa-actinină, atașând astfel filamentele de actină la locurile de adeziune a membranei.


figura 18-26, Lodish ediția a 4-a. Structura generală a musculaturii scheletice și netede. (b) mușchiul neted este compus din celule în formă de fus slab organizate care conțin un singur nucleu. Pachetele libere de filamente de actină și miozină împachetează citoplasma celulelor musculare netede. Aceste fascicule sunt conectate la corpuri dense din citosol și la membrană la plăcile de atașare.


din fiziologia celulelor, Sperelakis, ediția a 2-a.

modelul cu filament glisant este încă utilizat în contracția musculară netedă. Cu toate acestea, în celulele musculare netede contracția este mult mai lentă decât celulele musculare scheletice. Celulele musculare netede se vor scurta din cauza contracției și vor genera astfel tensiune.


din fiziologia celulelor, Sperelakis, ediția a 2-a.

în celulele musculare netede, rețeaua reticulim sarcoplasmică este rară, iar amplitudinea creșterii Ca2+ citosolic necesară pentru contracția musculară intră în celulă prin canalul Ca2+ cu membrană plasmatică. Acest lucru este similar cu ceea ce se întâmplă în nevertebrate, vertebrate mici, celule cardiace. Aceasta înseamnă că modificările nivelului citosolic de Ca2+ apar mult mai lent în mușchiul neted (secunde până la minute). Acest lucru are avantajul de a permite răspunsul lent și constant în tensiunea contractilă care este necesar de mușchiul neted vertebrat.

activarea celulelor musculare netede

celulele musculare netede au receptori multipli și mecanisme de activare. Celulele musculare netede pot fi activate de neurotransmițători, hormoni, celule vecine. De exemplu, cuplarea electrică prin joncțiunile gap sincronizează contracțiile celulelor musculare netede responsabile de mișcările peristaltice ale intestinului.
Cu toate acestea, obiectivul general este întotdeauna același….modificați nivelurile de Ca + 2 citosolic pentru a modifica gradul de contracție.

într-un singur organ și uneori într-o mică parte a unui organ, celulele musculare netede pot contracta, relaxa și elibera semnale pentru a îndeplini funcții. De exemplu, într-un vas de sânge există celule stimulatoare cardiace active spontan, care pot fi efectuate pe câteva sau mai multe celule.

unele celule musculare netede au contracții rapide, în timp ce altele sunt mai lente sau mențin tonusul muscular sau contracțiile susținute pentru perioade lungi de timp. Deoarece aceasta costă o energie scăzută, trebuie să existe mecanisme care să permită menținerea tensiunii în celulă care sunt specializate din celulele musculare scheletice.


din fiziologia celulelor, Sperelakis, ediția a 2-a.

contracția în unele celule musculare netede este controlată de modificări ale potențialului membranei, iar unele sunt pur și simplu prin procese chimice / hormonale. Inervația nervoasă a celulelor musculare netede provine din sistemul nervos autonom și similar cu celulele musculare cardiace funcționează pe o arie largă de eliberare generală a neurotransmițătorilor. Funcția neurotransmițătorilor este de obicei de a modula contracția, mai degrabă decât de a iniția contracția (multe celule musculare netede, așa cum s-a menționat mai sus, au capacitatea de a se activa spontan). Contracțiile pot apărea în câteva minute, mai degrabă decât în milisecunde, așa cum s-a văzut cu scheletul și sute de milisecunde, așa cum s-a văzut cu celulele cardiace.

contracția celulelor musculare netede

contracția musculară netedă nu este controlată prin legarea Ca+2 de complexul troponinei, așa cum este în mușchii cardiaci și scheletici. Mai degrabă ca+2 controlează atașarea miozinei la actină printr-o etapă intermediară de Ca+2/calmodulină și aceasta controlează contracția celulelor musculare netede. Troponina nu se găsește în celulele musculare netede (tropomiozina este).

Caldemon și ca+2/calmodulin


figura 18-33, Lodish ediția a 4-a. Ca2 + – mecanisme dependente pentru reglarea contracției în mușchiul neted.(b) reglarea contracției musculare netede de caldesmon. La concentrații scăzute de Ca2 + (10-6 M), caldesmon se leagă de TM și actină, reducând legarea miozinei de actină și menținând mușchiul în stare relaxată. La concentrații mai mari de Ca2+, un complex de Ca2 + – calmodulină se leagă de caldesmon, eliberându-l de actină; astfel miozina poate interacționa cu actina și mușchiul se poate contracta. Fosforilarea prin mai multe kinaze, inclusiv map kinaza, și defosforilarea prin fosfataze reglează, de asemenea, activitatea de legare a actinei caldesmon.

activarea miozinei musculare netede poate fi reglată de caldesmon care la niveluri scăzute de Ca+2 se leagă de tropomiozină și actină și blochează legarea miozinei de actină. Pe măsură ce nivelurile de Ca+2 cresc ca+2 calmodulina activată pentru a se lega de caldesmon care o eliberează din complexul tropomiozină/actină. Acum miozina este liberă să se lege și să se deplaseze de-a lungul filamentelor subțiri pentru a contracta celula.

Myosin light chain kinase și ca+2/calmodulin

un alt mecanism de contracție a mușchilor netezi necesită reglarea lanțurilor ușoare care sunt asociate cu lanțul greu de miozină

figura 18-20, Lodish ediția a 4-a.


figura 18-34, Lodish ediția a 4-a.
(b) în mușchiul neted vertebrat, fosforilarea lanțurilor ușoare reglatoare de miozină la locul X de către kinaza LC dependentă de Ca2+activează contracția. La concentrații de Ca2+”> ” 10-6 m, miozina LC kinaza este inactivă, iar o miozină LC fosfatază, care nu depinde de Ca2 + pentru activitate, defosforilează miozina LC, provocând relaxare musculară.

activarea miozinei musculare netede necesită fosforilarea lanțului ușor de miozină. Există două enzime care controlează acest proces, kinaza cu lanț ușor de miozină (MLCK) și fosfotaza cu lanț ușor de miozină. Una dintre cele două perechi de lanțuri ușoare de miozină asociate cu miozina din mușchiul neted inhibă stimularea actinei activității ATPazei miozinei la concentrații scăzute de Ca2+. Fosforilarea lanțului ușor de miozină de către MLCK elimină această inhibiție și contractele musculare netede. MLCK este activat de Ca2 + prin calmodulină. Calciul se leagă de calmodulină, iar complexul Ca2 + – calmodulină se leagă apoi de miozina LC kinază și îl activează. Deoarece acest mod de reglare se bazează pe difuzia Ca2+ și acțiunea protein kinazelor, contracția musculară este mult mai lentă în mușchiul neted decât în mușchiul scheletic. Cu cât este mai mare cantitatea de Ca+2 intracelular, cu atât mai mult MLCK este activat și cu atât mai mare este gradul de contracție

rolul MLCK activat a fost dovedit prin injectarea unui inhibitor de kinază în celulele musculare netede. Inhibitorul nu a blocat creșterea nivelului citosolic de Ca2+ asociat cu depolarizarea membranei (măsurată prin Fura-2), dar celulele injectate nu se pot contracta.
efectul inhibitorului de kinază a fost apoi depășit prin injectarea unui fragment de MLCK care este întotdeauna activ (constitutiv activ) chiar și în absența Ca2+-calmodulină (acest tratament nu afectează, de asemenea, nivelurile de Ca2+).

reglarea contracției musculare netede

având în vedere diversitatea largă a celulelor musculare netede, există multe mijloace de modulare a contracției musculare netede. Pentru acest curs vor fi utilizate Exemple de control al vaselor de sânge și arteriolelor.

mijloacele majore care controlează contracția musculară netedă este controlată prin modificări ale potențialului membranei resing.depolarizarea determină o creștere mai mare a CA + 2 citosolic și, prin urmare, o contracție mai mare.
hiperpolarizarea determină o cantitate redusă de Ca + 2 citosolic și astfel relaxează celula musculară.cu toate acestea, este important să rețineți că eliberarea de Ca+2 din depozitele interne poate duce, de asemenea, la o contracție mai mare prin cascade mediate de proteina G care nu au nimic de-a face cu modificările depolarizării membranei.

norepinefrina și epinefrina


din fiziologia celulară, ediția a 2-a.

în funcție de tipul de receptor, norepinefrina și epinefrina pot avea rezultate diferite asupra celulei musculare netede. epinefrina legată de receptorii beta-adrenergici pe celulele musculare netede ale intestinului îi determină să se relaxeze. Gândiți-vă la un răspuns biologic obișnuit la momentele de stres intens, adică. chiar înainte de o prezentare orală publică, epinefrina se leagă și de receptorul alfa2-adrenergic găsit pe celulele musculare netede care căptușesc vasele de sânge din tractul intestinal, piele și rinichi. Epinefrina legată de receptorii alfa2 face ca arterele să se contracte (să se constrângă), reducând circulația către aceste organe. Acest răspuns furnizează cantitatea maximă de energie mușchilor locomotori majori ca răspuns la stresul corporal.

acetilcolina și oxidul Nitric

Acetilcolina este eliberată de nervii autonomi din pereții unui vas de sânge și determină relaxarea celulelor musculare netede din peretele vasului. Acetilcolina acționează indirect prin inducerea celulelor endoteliale din apropiere să producă și să elibereze NO, ceea ce semnalează apoi relaxarea celulelor musculare netede subiacente.


figura 20-42, Lodish ediția a 4-a. cGMP mediază semnalizarea locală prin oxid nitric.
(a) diagrama schematică a structurii guanilat ciclazei solubile. Legarea oxidului nitric de grupul hem stimulează activitatea catalitică a enzimei, ducând la formarea cGMP din GTP.
(b) reglarea contractilității mușchiului neted arterial prin NO și cGMP. Oxidul Nitric sintetizat în celulele endoteliale difuzează local prin țesut și activează guanilat ciclaza în celulele musculare netede din apropiere. Creșterea rezultată a cGMP duce la relaxarea mușchiului și vasodilatația.

Niciun gaz nu este catalizat de enzima NO sintază din arginină. Trece ușor peste membrane și se difuzează rapid din celulă în celulele vecine. Nu are un timp de înjumătățire foarte scurt (5-10 secunde), deci acționează numai local. În multe celule țintă, NO se leagă de fier în situsul activ al enzimei guanilil ciclază, stimulând această enzimă să producă GMP ciclic. Efectele NO pot apărea în câteva secunde, deoarece rata normală a cifrei de afaceri a GMP ciclic este ridicată. cGMP este degradat rapid la GMP de către o fosfodiesterază.

creșterea cGMP activează o kinază care duce ulterior la inhibarea influxului de calciu în celula musculară netedă și scăderea stimulării calciului-calmodulină a kinazei cu lanț ușor de miozină (MLCK). Aceasta, la rândul său, scade fosforilarea lanțurilor ușoare de miozină, scăzând astfel dezvoltarea tensiunii musculare netede și provocând vasodilatație. alte dovezi sugerează că cGMP acționează printr-o kinază (PKG protein kinază dependentă de cGMP) care, la rândul său, fosforilează un canal K+ pentru a activa și astfel hiperpolariza celula musculară

nitroglicerină

nitroglicerină, care a fost utilizată timp de aproximativ 100 de ani pentru a trata pacienții cu angină (durere rezultată din fluxul sanguin inadecvat către mușchiul inimii). Nitroglicerina este transformată în NO, care relaxează vasele de sânge. Acest lucru reduce volumul de muncă al inimii și reduce nivelul de oxigen necesar mușchiului cardiac.

Viagra

medicamentul sildenafil inhibă această fosfodiesterază GMP ciclică și crește timpul în care nivelurile GMP ciclice rămân ridicate. GMP ciclic menține vasele de sânge relaxate și în anumite părți ale bazinelor de sânge ale anatomiei masculine, iar efectul rezultat are vânzări de Viagra în creștere. Este interesant de remarcat totuși că Viagra nu este specific penisului, ci va afecta nivelurile de cGMP în tot corpul și poate avea unele efecte secundare interesante.

tabelul 11-2. Effects of Acetylcholine Stimulation on Peripheral Tissues

Tissue Effects of ACh
Vasculature (endothelial cells) Release of endothelium-derived relaxing factor (nitric oxide) and vasodilation
Eye iris (pupillae sphincter muscle) Contraction and miosis
Ciliary muscle Contraction and accommodation of lens to near vision
Salivary glands and lacrimal glands Secretion—thin and watery
Bronchi Constriction, increased secretions
Heart Bradycardia, decreased conduction (atrioventricular block at high doses), small negative inotropic action
Gastrointestinal tract Increased tone, increased gastrointestinal secretions, relaxation at sphincters
Urinary bladder Contraction of detrusor muscle, relaxation of the sphincter
Sweat glands Diaphoresis
Reproductive tract, male Erection
Uterus Variable, dependent on hormone influence

Putting it all together: From receptor to control of muscle cell contraction


Figure 21.7, From Molecular Biology of the Cell. Autonomic control of cardiovascular function.

sistemul cardiovascular este foarte reglementat, astfel încât să existe întotdeauna o cantitate adecvată de sânge oxigenat către țesuturile corpului într-o gamă largă de circumstanțe.
există receptori care răspund la gradul de tensiune arterială și furnizează informații mecanice (barosenzoriale) despre presiunea din sistemul arterelor
există receptori care oferă informații despre nivelul de oxigen și dioxid de carbon din sânge. aceste sisteme senzoriale oferă intrare centrelor de control respirator ale creierului care, la rândul lor, controlează nervii parasimpatici și simpatici care vor controla inima, vasele de sânge și mușchii diafragmei pentru respirație.

ne vom concentra doar pe chemoreceptorii care sunt localizați în principal în corpurile carotide. Acestea sunt organe mici, specializate, situate la bifurcația arterelor carotide comune (unele țesuturi chemosenzoriale se găsesc și în aorta). Chemoreceptorii din corpurile carotide și aorta oferă informații despre presiunea parțială a oxigenului (pO2) și a dioxidului de carbon (pCO2) din sânge.
aceste informații sunt transmise de neuronii de ordinul doi către hipotalamus și alte regiuni din trunchiul cerebral. Aceste informații despre nivelurile de gaze din sânge funcționează într-un reflex pentru a modula sistemul nervos autonom pentru a controla mușchii netezi și cardiaci. Este un echilibru între reglarea sistemului simpatic versus parasimpatic pentru a regla în sus sau în jos contracția musculară cardiacă sau netedă.


din fiziologia celulelor, ediția a 2-a.

celulele chemosenzoriale carotide detectează nivelurile de pO2 în sânge prin simpla depolarizare ca răspuns la scăderea nivelului de oxigen. Mecanismul pare a fi un canal k+ sensibil la O2, care în prezența nivelurilor normale de pO2 este deschis. Prin urmare, Vm este aproape de EK+. Cu toate acestea, un nivel de oxigen scade canalul K+ se închide și vm depolarizează permițând canalului ca+2 cu tensiune să se deschidă și să declanșeze fuziunea veziculelor și eliberarea neurotransmițătorului.
Se crede că un mod în care acest lucru ar putea apărea este că O2 activează canalul K+ prin legarea la o proteină hem care este atașată la canalul K+.


din fiziologia celulelor, ediția a 2-a.

invers schimbarea gradului de deschidere a canalului K+ va permite acelor celule care au potențiale de acțiune spontană la foc să-și mărească rata și astfel să semnaleze o modificare a nivelurilor pO2

din Cell Physiology, ediția a 2-a.

nivelurile pO2 pot avea un efect direct asupra mușchilor netezi din jurul vaselor de sânge. Multe dintre aceste celule au k + canal care este inhibat de ATP. Pe măsură ce pO2 scade, la fel și respirația și producția de ATP. Această reducere a ATP are ca rezultat deschiderea canalelor K+ și inhibarea contracției musculare netede. Acest lucru are ca rezultat relaxarea mușchilor netezi relaxarea vaselor de sânge și creșterea fluxului sanguin în țesutul care se confruntă cu pO2 redus. în schimb, o creștere a pO2 are ca rezultat o inhibare mai mare a canalelor K+ sensibile la ATP și, astfel, un grad mai mare de depolarizare. Mai multe canale Ca + 2 sunt deschise și astfel există niveluri mai mari de Ca+2 citosolice, un grad mai mare de contracție a mușchilor netezi. Acest lucru face ca vasul de sânge să se constrângă (vasoconstricție) și să se transfere mai puțin pO2 în țesuturile din jur.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.