Izomélettan. Vázizom

Átírás

1 Izomélettan VÁZIZOM, SIMAIZOM ÉS SZÍVIZOM Ö S S Z E V O N T S Z E M I N Á R I U M Vázizom Harántcsíkolt Funkcionális egysége az izomrost: sok magvú, hosszú hengeres sejtek Izomrostok között nincs anatómiai kapcsolat Akaratlagosan mozgatható gyors összehúzódásra képes Idegi impulzus hatására húzódik össze Funkció: Test mozgatása Testtartás, testhelyzet fenntartása Testhőmérséklet szabályozása Tápanyagraktár 1

2 A vázizom szerkezete Kötőszövet Epimysium Permimysium Endomysium Idegek központi idegrendszerből Erek O 2 ellátás tápanyagellátás anyagcseretermékek eltávolítása Vázizomrost Sarcolemma Sarcoplasma Transzverzális (T) tubulus Miofibrillumok Disztrofin (aktin-kötő fehérje) Sarcoplasma-reticulum Terminális ciszterna Triád 2

3 Sarcomer Sarcomer Az izomrost kontraktilis egysége A myofibrillumok szerkezeti egysége Az izom harántcsíkolatát adja Határa 2 Z-vonal A vastag filamentumok (miozin) és a vékony filamentumok(aktin) szabályosan rendezettek I-csík: világos, csak aktin A-csík: legsötétebb, aktin és miozin átfed H-csík: sötét, csak miozin M-vonal: sarcomer közepe, csak miozin farokrészek Titin Fehérje-óriásmolekula Miozin fejeket a Z-vonalhoz horgonyozza Stabilizál Nagyon elasztikus Sarcomer vékony filamentum A vékony filamentum fehérjéi: Kontraktilis fehérje: F aktin (fibrosus aktin) Globuláris (G) aktinból fehérje-fehérje kh. épül fel Kötőhelyeihez kapcsolódnak a miozin fejek Szabályozó fehérjék: Nebulin Összetartja az F-aktin szálakat α-aktinin Aktint a Z-lemezhez rögzíti Tropomiozin Kétszálú Lefedi az aktinon a miozin fej kötőhelyeit Troponin Globuláris fehérje 3 alegysége van (I, C és T) A C alegység Ca 2+ kötő (4 db) 3

4 Sarcomer vastag filamentum Miozin molekula: Farok Fej 2 globuláris fehérje alegységből épül fel ATP kötőhely és ATPáz aktivitás Aktin kötőhely A farokhoz viszonyított helyzete 45 és 90 lehet Csúszófilament mechanizmus - összehúzódás 1. Nyugalmi állapot 2. Részleges összehúzódás I-csík megrövidül 3. Teljes összehúzódás Az I- és H-csík gyakorlatilag eltűnik Megjegyzés: A miozin filamentum helyzete nem változik Az aktin filamentumok a szarkomer közepe felé mozdulnak el A sarcomer megrövidül 4

5 A kontrakció molekuláris mechanizmusa 5

6 6

7 Ca 2+ a sarcoplazmás retikulumból szabadul fel 7

8 Az összehúzódás lépéseinek összefoglalása 1. Ca 2+ felszabadulás az SR-ből 2. Ca 2+ a troponin C-hez köt 3. Miozinfejek es aktin összekpacsolódnak (ADP+P) 4. A miozinfejek a sarcomer közepe felé hajlanak (45 ) 5. A miozinfejek egy újabb ATP molekula megkötésével leválnak az aktinról 6. A miozinfej ADP+P-re bontja az ATP-t Rigor ált. rövid ideig tart rigor mortis Neuromuscularis junkció Szinapszis az Aα motoneuron és az izomrost között (A vázizmok csak idegrendszeri stimulusra húzódnak össze!) A motoneuron AP végigterjed az axonon egészen az idegvégződésig AChneurotranszmitter szabadul fel a terminálisból és az izomrost membránjához diffundál Az Ach (2 db/receptor) a membrán nach receptoraihoz kötődik Potenciálváltozások: MEPP (miniatűr véglemez potenciál) 1-2 mv EPP (véglemezpotenciál) 40 mv AP az izomroston 8

9 Neuromuscularis junkció II. 1. AP eléri az idegvégződést 2. Nyitnak a feszültségfüggő Ca 2+ csatornák 3. ACh felszabadulás 4. ACha nachreceptorhoz kötődik 5. Na + beáramlás (EPP) 6. A depolarizáció nyitja a feszültségfüggő Na + csatornákat 7. Az AChészteráza szinaptikus résben gyorsan lebontja az ACh-t Myasthenia gravis Panaszok/Tünetek: 18 éves egyetemi hallgató Súlyos izomgyengeség (fésülködés, fogmosás is nehezére esik) Szemhéj csüngés Kimerültség, fáradékonyság Pihenésre a tünetek enyhülnek Vizsgálat/Diagnózis: nach receptor ellenes antitestek jelenléte a vérben myasthenia gravis (autoimmun betegség) Az antitestek blokkolják a receptort (ACh nem tud kötődni) és hosszútávon csökkentik a receptorok számát Nincs megfelelő depolarizáció (EPP) a motoros véglemezen, AP az izomrostban Sérül az ingerületátadás A betegség nem öröklődik (4% a családon belüli előfordulás esélye) Kezelés: A betegség nem gyógyítható Kolinészteráz-gátlókkal kezelhető (Pyridostigmin) Ach nem bomlik le, hosszabb idő áll rendelkezésre, hogy aktiválja a megmaradt receptorokat 9

10 Excitációs-kontrakciós kapcsolás Excitációs-kontrakciós kapcsolás II NMJ ACh felszabadulás AP végigterjed a sarcolemmán a T-tubulusokba DHP receptorok a T-tubulusokban konformációt váltanak A SR Ryanodin receptorai nyílnak Ca2+ felszabadulás Ca2+ Troponin C-hez kötődik Miozin fej aktinhoz kötődik Sarcomer rövidül izom összehúzódik A Ca2+ a sarcoplazmás retikulumban calsequestrin fehérjéhez van kötve 10

11 Toborzás Motoros egység: Egy Aα motoneuron és az összes általa beidegzett izomrost Az egy motoros egységbe tartozó izomrostok egyszerre húzódnak össze Izomerő növelése AP frekvencia fokozásával Az adott motoros egység izomrostjai nem ernyednek el (tetanusz) Izomerő növelése toborzással Az aktivált motoros egységek száma nő erősebb kontrakció 11

12 Tetanusz Az összehúzódás típusai Izotóniás Izometriás 12

13 Az izomműködés energiaforrásai -ATP Minden sejt számára energiaforrás. A miozin fej ATP kötése után tud leválni az aktinról. A 2 utolsó foszfátcsoport közötti kötés kémiai energiája elegendő ahhoz, hogy a miozin fej visszanyerje a nyugalmi konformációját (90 ). A terminális foszfát lehasításával felszabadul az energia és ADP+P kötődik a miozin fejhez. Ha elfogy az ATP (pl. halál) a miozin fej nem tudja elengedni az aktint (rigor mortis). Az izomműködés energiaforrásai - ATP Fő forrása a kreatinfoszfát Azonnal rendelkezésre áll Hamar kimerült LOHMANN-reakció: ADP + Kreatinfoszfát ATP + Kreatin Kreatin + ATP Kreatinfoszfát + ADP 13

14 Az izomműködés energiaforrásai szénhidrát, lipid és fehérje lebontás Aerob metabolizmus O 2 (myoglobin) jelenlétében Szénhidrátok: hosszú távú energia mérleg: ATP Az igények 95 %-át fedezi Zsírok: lassú, több O 2 -t igényel mérleg: 129 ATP Fehérjék: minor forrás, kevés ATP Anaerob metabolizmus O 2 nélkül ATP forrása: Kreatinfoszfát és anaerob glikolízis Mérleg: 2 piruvát + 2 ATP Piruvátból keletkező végtermék a tejsav (itt végtermék, szívizom felhasználja) Tejsav (savas ph) az izom fáradásához vezet Anyagcsere 14

15 Anyagcsere II. Anyagcsere III. 15

16 Simaizom Orsó alakú sejtek Egy magvú sejtek Nincs harántcsíkolat (nincsennek sarcomerek) Több aktin mint miozin (Nincs Troponin) Z vonalak helyett sötét testek Nem-kontraktilis intermedier filamentumok Akarattól független (az endokrin rdsz., az enterális idr. és a vegetatív idr. szabályoz) Lassú összehúzódás Többegységes vs. egyegységes simaizom 16

17 Többegységes vs. egyegységes simaizom Egyegységes Többegységes Gap junction-ök (a sejtek egy egységként húzódnak össze) Spontán depolarizáció pacemaker sejtek (nincs valódi nyugalmi membránpotenciál, lassú hullámú oszcilláció) AP nincs vagy ritkán A vegetatív beidegzés (ha van) csak a marginális sejteket érinti A beidegzés lehet gátló is Miogén tónus Alap izomtónus A vegetatív idegrendszer módosítja az aktivitást Izom nyújtása fokozza az aktivitást (Bayliss effektus) pl.: húgyhólyag, uterus, húgycső Egymástól különálló sejtek A vegetatív idegrendszer szabályozza Minden egyes sejtnek saját beidegzése van A sejtek szelektíven aktiválhatóak (egymástól függetlenül húzódhatnak össze) A sejtek spontán aktivációt nem mutatnak Nincs gátló beidegzés pl.: vas deferens simaizmai, pilomotor izmok, belső szemizmok Simaizom összehúzódás a Ca 2+ szerepe Kevésbé fejlett SR Az izom összehúzódás nagymértékben függ az EC Ca 2+ koncentrációtól Ca 2+ beáramlás: Feszültségfüggő Ca 2+ csatornák MechanoszenzitívCa 2+ csatornák Ligandaktivált Ca 2+ csatornák (neurotranszmitterek és hormonok) Megjegyzés: A simaizomban a Ca 2+ fő forrása azecf és csak kisebb mértékbenaz SR (a vázizmokban a Ca 2+ az SR-bőlszabadul fel) Az akciós potenciál kialakulásáért (ha van) a Ca 2+ áramok felelősek 17

18 Simaizom összehúzódás Simaizom relaxáció 18

19 Reteszelés A kereszthíd kialakulását követően az ADP csak lassan disszociál a miozin fejről. Az összehúzódás lassabb és tartósabb. A simaizom így kevesebb ATP-t használ fel, mint a vázizom(energiatakarékos) és lassabban is fárad. Szívizom Elágazó sejtek Egy/két magvúak Harántcsíkolatot mutat A sejtek között gap junction-ök funkcionális syntitium Akarattól független Közepes sebességű összehúzódás 19

20 Szívizom összehúzódás EC Ca 2+ elengedhetetlen a kontrakcióhoz! A sarcolemma DHP receptorai L-típusú Ca 2+ csatornák A beáramló Ca 2+ nyitja az SR RYR-okat EC Ca 2+ nélkül az SR nem tudja leadni a Ca 2+ tartalmát A Ca 2+ jel 70%-a jön az SR-ből és 30% az ECF-ből SERCA pumpálja vissza a Ca 2+ az SR-be NINCS TOBORZÁS Az összehúzódás erőssége a sarcoplasma Ca 2+ tartalmának növelésével fokozható (pozitív inotróp hatás) NINCS TETANUSZ Izom típusok összehasonlítása 20

21 Tesztkérdések 1. A kereszthíd-ciklus következő lépései közül melyikben tart kötve ATP-t a miozin fej? (1) a) rigor állapotban b) a miozin fej konformációváltozásakor(45 90 ) c) erőcsapáskor d) nyugalomban 2. Milyen típusú gyógyszerek NEM adhatóak myasthenia gravisban szenvedő betegeknek? (3) a) nach receptor antagonisták b) kolin-reuptake gátlók c) AChE gátlók d) ACh-felszabadulás gátlók 3. A betegnek kuráre mérgezése van. Melyik anyag beadása rontana az állapotán? (1) a) Pyridostigmin b) nikotin c) Botulinus toxin d) ACh (1-b, 2-abd, 3-c) 21