A simaizmok szerkezete simaizomsejtek: egymagvúak, orsó alakúak többegységes simaizom egyegységes simaizom Ø nincsenek réskapcsolatok (gap junction-ök) minden izomsejt külön működik v nincs akciós potenciál (AP) csak vegetatív idegi impulzusra (ACh illetve NA hatására) húzódnak össze q belső szemizmok, vas deferens, pilomotor izmok Ø vannak réskapcsolatok (gap junction-ök) funkcionális szincícium v van AP, Ca 2+ -beáramlással AP hosszú, 100 ms nagyságrendű q erek, légutak, gyomor-bél, húgyutak, méhkürt, méh
vékony filamentumok aktin vastag filamentumok - miozin Simaizom-kontrakció A kontrakciót az intracelluláris szabad Ca 2+ -koncentráció emelkedése indítja meg A szükséges Ca 2+ származhat kívülről (az EC térből) és belülről (a szarkoplazmatikus retikulumból). Ca ++ (Contracts Smooth Muscle) + Calmodulin camp(relaxes Smooth Muscle) Ca 4 ++ - Calmodulin MLCK Inactive camp-pka Active MLCK-P Inactive and Ca ++ -Calmodulin Insensitive Actin + Myosin (Relaxed) Ca ++ 4 -Calmodulin-MLCK active ATP Actin + Myosin-LC P -ATP Head Detachment Myosin Light Chain Recock Head 90 Phosphatase o Cross ATP Bridge Cycling ADP + P i Power Stroke Actin-Myosin-LC P -ADP-P
A simaizmok akciós potenciálja AP nem mindig alakul ki! Depolarizáció: befelé irányuló Ca 2+ -áram Repolarizáció: kifelé irányuló kálium-áram Feszültségfüggő Na + -csatornák a simaizom AP-ben nem vesznek részt! Bizonyos simaizomsejtekben (pl. gyomor antrum) platófázisos AP alakul ki. Plató Ca 2+ -aktivált K + -csatornák nyílnak ki és ellensúlyozzák a folyamatos Ca 2+ - beáramlást
A simaizmok akciós potenciálja Egyes simaizmokban (pl. vékonybél körkörös simaizomzat) a membránpotenciál állandóan változik, nem stabil és spontán elektromos aktivitás alakul ki (ritmikus hipo- és repolarizáció, ún. lassú hullámok), erre alapulva Ca 2+ -spike-ok és kontrakció váltódhat ki. A ritmus generátorai: Cajal-féle interstitialis sejtek. Többegységes simaizmok: idegi hatásra depolarizálódik a membrán (ACh hatására) membrán feszültségfüggő Ca 2+ -csatornái kinyílnak Ca 2+ -beáramlás, de nem lesz AP az IC Ca 2+ -szint emelkedése AP nélkül is kiváltja a kontrakciót Az AP után a simaizom mechanikai válasza jelentős késéssel (100 msmásodperc) jelenik meg (vázizmoknál sokkal kisebb ez a késés), de a kontrakció tartósabb, lassan cseng le.
A mechankai válasz késésének összetevői
Kontrakciót indító hatások egyegységes simaizmokban 1. miogén eredetű spontán vagy nyújtás okozta potenciálváltozások 2. idegi impulzusok (transzmitterek) 3. hormonok, lokális mediátor anyagok Az idegi impulzusok nem kikapcsoló/bekapcsoló szerepűek, mint a vázizmoknál. A legtöbb egyegységes simaizom mindig kismértékben kontrahált (tónus), az adott Ca 2+, miozin-könnyűlánc kináz és foszfatáz, camp és cgmp stb. szinteknek megfelelően. Az idegi hatások ezeket a tényezőket módosítják, illetve a lassú hullámokat okozó ioncsatornák működését változtatják meg.
Az acetilkolin hatásmechanizmusa simaizmon Muszkarinos(m)-ACh-receptor (M 3 altípus), G-fehérje kapcsolt Acetilkolin G q fehérje foszfolipáz C (PLC) aktiválás foszfatidil-inozitol (4,5)- difoszfát hasítása inozitol (1,4,5) trifoszfát (IP 3 ) kelekezése IP 3 receptor Ca 2+ csatorna Ca 2+ felszabadulás a sarcoplasmaticus retikulumból Bizonyos simaizmoknál az acetilkolin által elindított szignalizáció a plazmamembrán Ca 2+ -csatornáin keresztüli Ca 2+ beáramláshoz vezet. Atropin: m-ach-receptor antagonista. Ha együtt adjuk az agonistával (ACh), akkor az agonista által kiváltott simaizom-aktiváló hatást kivédi illetve csökkenti.
A tápcsatorna keresztmetszete = Auerbach-féle plexus neuronok sejttestjei = Meissner-féle plexus neuronok sejttestjei
A vékonybél felépítése Hosszanti (longitudinális) simaizomzat Ø kevés gap junction, nincs spontán elektromos ritmus Ø kontrakciót a kolinerg beidegzés vált ki, sok muszkarinos ACh-receptor Körkörös simaizomzat ü sok gap junction funkcionális szincícium ü spontán (bazális) elektromos ritmus (Cajal-féle interstitialis sejtek keltik, amik kapcsolatban vannak a simaizomsejtekkel) ü a spontán elektromos ritmus kontrakciót kiváltó hatékonyságát az enteralis idegrendszer folyamatosan (tónusosan) gátolja (VIP és NO felszabadulása)
A bélcsatorna motilitása hosszanti és körkörös izmok körkörös izmok Ha körülírt bélterületen tágító hatás lép fel perisztaltikus mozgás indul el a béltartalom keverése a béltartalom továbbítása A feszítés helyétől oralisan kontrakció, analisan relaxáció a bél törvénye (BAYLISS és STARLING)
Az enteralis idegrendszer 10 8 neuron (~ gerincvelő neuronjai) Sokféle transzmitter, köztük különféle peptidek A neuronok sejttestjei az Auerbach- és a Meissner-féle plexusban vannak Helyi reflexívek (szenzoros neuronok interneuronok effektor neuronok). Ezek poliszinaptikusak, bonyolultak. A szenzoros neuronok végződései mechano-, kemo- vagy ozmoreceptorok. A neuronok transzmittere tachikinin típusú peptid, pl. P-anyag (substance P) Interneuronok: gátlóak pl. enkefalinerg, szomatosztatinerg vagy serkentőek pl. n-ach kolinerg Effektor neuronok: ACh és tachikinin kolokalizálva (pl. P-anyag) a simaizmokat aktiváló neuronokban. Vazoaktív intesztinális peptid (VIP) és nirogén-monoxid (NO) tartalmú neuronok a körkörös simaizmokat gátolják (ellazítják). Ilyen hatású az ATP és a pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) is.
A bél vegetatív beidegzése I. A vegetatív beidegzés alapvetően az enteralis idegrendszer helyi reflexeit módosítja. A gyomor-bél rendszer motorikája és szekréciója autonóm módon, a központi idegrendszerrel való összeköttetés nélkül is működik.
A bél vegetatív beidegzése II. Nervus vagus: 2000-4000 efferens (praeganglionaris) rost fut a tápcsatornához (emberben). A rostok egy része az enteralis idegrendszer effektor (postganglionaris) neuronjain végződik (hosszú pályás reflexív). Az enteralis idegrendszer interneuronjai szintén ezeken az effektor neuronokon végződnek (enteralis reflexív). Ha az effektorsejt kolinerg, akkor rajta nikotinos ACh-receptorok vannak, amelyeket a nervus vagus-ból felszabaduló ACh ingerel. Az effektorsejtből felszabaduló ACh a simaizomzat muszkarinos ACh-receptoraihoz kötődik, aminek hatására a kontrakció létrejön illetve fokozódik. Összefoglalva: a paraszimpatikus praeganglionaris rostok nem közvetítenek konkrét reflexeket, hanem az enteralis idegrendszer saját reflexeit modulálják.
Szimpatikus rostok: a gerincvelőből kilépve átkapcsolódnak a szimpatikus ganglionokban. A tépcsatornához futó rostok tehát már posztganglionárisak és az enteralis idegrendszer sejtjein végződnek. A rostok noradrenergek és gátlóak. A gátlás lehet: A bél vegetatív beidegzése III. 1. Posztszinaptikus: alfa-2 receptorokon keresztül hiperpolarizálódik a posztszinaptikus neuron. 2. Preszinaptikus: a szimpatikus rostok egy preszinaptikus végződéshez csatlakoznak és csökkentik azon a transzmitterleadást (pl. csökken az ACh leadás). 3. Közvetlen simaizom-gátlás: béta-2 receptorok a simaizmon, hiperpolarizáció. Összefoglalva: a szimpatikus rostok a motorikát gátolják illetve késleltetik. Ha a szervezetet nagyobb megterhelés éri, akkor a szimpatikus idegrendszer felfüggeszti a gyomor-bél rendszer működését.
A vegetatív idegrendszer felépítése
Hisztamin a gyomor-bél rendszerben hízósejtek a gyomor-bél rendszer nyálkahártyájában A hízósejtek aktiválása: 1. Fertőzés útján. Felszínükön megkötik az IgE típusú ellenanyagokat és az azokhoz kapcsolódó idegen antigént. Az antigénkötést követően szabadul fel hisztamin. 2. A központi idegrendszer felől (stressz/pszichés megterhelés) A hisztamin-felszabadulás következményei: 1. A hisztamin ingerli az enteralis idegrendszer neuronjait erőteljes perisztaltika (hasmenés), simaizomgörcs, szubjektív rosszullét 2. Fokozott szekréció higítja/kimossa a toxikus és/vagy fertőző ágenseket 3. Gyulladásos reakció Hisztamin szignalizáció: Hisztamin H 1 receptorok G q/11 fehérje PLC aktiválás IP 3 /DAG mobilizáció SUPRASTIN - chloropyraminium chloratum H 1 receptor antagonista. A hisztamin simaizom-kontrakciót fokozó hatását gátolja, ha együtt adják vele.
Mérési feladatok 1. Acetilkolin hatásának vizsgálata (több dózis!) 2. Adrenalin hatásának vizsgálata 3. Hisztamin hatásának vizsgálata 4. Megemelt K + -tartalom vizsgálata 5. Megemelt Ca 2+ -tartalom vizsgálata Tyrode oldat összetétele 8 g NaCl 0.2 g KCl 0.2 g CaCl 2 0.1 g MgCl 2 0.05 g NaH 2 PO 4 1 g NaHCO 3 1 g D-glükóz vízzel kiegészítve1000 ml-re