Transcript Предавање 3

LOKOMOTORNI SISTEM
PODELA, SVOJSTVA, HEMIJSKI SASTAV I GRAĐA MIŠIĆA
MOTORNA PLOČA (NEUROMIŠIĆNA SINAPSA)
MEHANIZAM MIŠIĆNE KONTRAKCIJE
Prof. dr Vladimir Jakovljević
Predsednik Društva fiziologa Repubilke Srbije,
Council Member International Atherosclerosis Society
Sreda, 16. 10. 2013. god
LOKOMOTORNI SISTEM
Lokomotorni sistem čoveka predstavlja zglobno-koštano-mišićni sistem koji mu
omogućuje promenu položaja u prostoru i sve ostale voljne mehaničke pokrete
Ovaj sistem sadrži pasivni i aktivni deo
Pasivni deo ovog sistema čine kosti i zglobovi, a aktivni skeletni mišići
-Područje između dva “Z” diska naziva se
sarkomera i predstavlja osnovnu funkcionalnu
jedinicu.
-Svako mišićno vlakno (ćelija) ponaša se kao
jedna jedinica. Sastoji se od snopova
miofibrilа, kоji su okruženi sarkoplazmаtskim
retikulumom (SR), sa invaginacиjama
sarkoleme (ćelijske membrane) koje stvarаju
transverzalne tubule (T tubulе).
-Svaka miofibrila sadrži debele (miozinske) i
tanke (aktinske) filamente
koji leže longitudinalno u sarkomerama
TANKI I DEBELI FILAMENTI
-SHEMATSKI PRIKAZ STRUKTUREMiozinska nit sačinjena je od molekula miozina
koji ima šest polipeptidnih lanaca
(jedan par teških lanaca i dva para lakih lanaca).
Krajevi teških lanaca sa lakim lancima formiraju
“glave“ od kojih polazi jedan “rep”
(sastavljen od uvijenih teških lanaca).
Miozinske glave vezuju ATP i aktin,
i formiraju poprečne mostova
Aktinski filament sastavljen od dve helikalna lanca Faktina i dva lanca tropomiozina koji leže labavo u
žlebovima između lanaca aktina.
Aktivna mesta su tačke za koje se vezuju glavice
poprečnih mostova miozina.
Troponini I, T i C
Sarkoplazmatski retikulum (SR)
-membrana sadrži Ca2+-ATPazu (Ca2+
pumpa), koja transportuje Ca2+ iz
intracelularne tečnosti u SR, i na taj način
održava nisku koncentraciju kalcijumovih
jona u citosolu.
-sadrži Ca2+ labavo vezan za
kalsekvestrin.
-sadrži kanal koji oslobađa Ca2+ rianodin receptor.
(od velikog je značaja u mišićnim ćelijama
srca)
Neuromuskularna veza – motorna završna ploča
-je spoj između aksona motoneurona i skeletnog mišića.
Različiti pogledi na motornu završnu ploču: A, longitudinalni presek kroz
motornu završnu ploču; B, površinski (spoljašnji) pogled na završnu ploču;
C, elektronski mikrografski izgled tačke kontakta između aksonskog
završetka i membrane mišićnog vlakna, predstavljene pravougaonim
područjem pokazanim na A (neuromišićna sinapsa).
Neurotransmiter (acetilholin - ACh) se
oslobođa iz presinaptičkog (aksonskog)
završetka, i vezuje za nikotinski receptor
na postsinaptičkoj membrani (sarkolemi).
To dovodi do konformacione promene koja
otvara kanal, dozvoljavajući ulazak
natrijuma u mišićno vlakno i ekscitaciju
kontrakcije. Zapazite negativni naboj
unutar kanala koji sprečava ulazak
negativnih jona, kao što su hloridni joni.
A – zatvoren kanal
B – otvoren kanal
Sinteza i deponovanje Ach u presinaptričkom završetku
-Acetilholin transferaza katalizuje stvaranje ACh iz acetil koenzima A
(CoA) i holina u presinaptičkom završetku.
-ACh je deponovan u sinaptičkim vezikulama sa ATP i proteoglikanom
odakle se kasnije oslobađa.
1
-Akcioni potencijali se prenose niz motoneuron. Depolarizacija presinaptičkog završetka
(terminala) otvara Ca2+ kanale.
-Kada se poveća permeabilnost za Ca2+, joni Ca2+ “jurnu” u presinaptički završetak.
Preuzimanje Ca2+ prouzrokuje oslobađanje ACh u sinaptičku pukotinu
-Sinaptičke vezikule se stapaju sa plazma membranom i prazne svoj sadržaj u pukotinu
egzocitozom.
2
5
1. Action potential in nerve
ACh difunduje ka postsinaptičkoj membrani (završna mišićna ploča)
gde se ACh vezuje za nikotinske receptore (AChR)
-Nikotinski ACh receptor je takođe Na+ i K+ jonski kanal.
3
-Vezivanje ACh za subjedinice receptora dovodi do konformacione promene koja otvara
centralni deo kanala i povećava provodljivost za Na+ i K+. Ovo su primeri ligand-zavisnih
kanala.
5
1. Action potential in nerve
-Pošto je otvoren od strane ACh, kroz receptorski kanal prolaze i Na+ i K+ joni, postsinaptički membranski
potencijal je depolarizovan do vrednosti koja iznosi polovinu između Na+ i K+ ekvilibrijumskih potencijala
(približno 0 mV).
-Sadržaj sinaptičke vezikule (jedan kvantum) produkuje minijaturni potencijal završne ploče (MPP),
4
-MPP-i se sabiraju i nastaje ekscitacijski postsinapticki potencijal završne ploče - EPP. EPP nije akcioni
potencijal, već prosto depolarizacija specijalizovane mišićne završne ploče. Ako je EPP dovoljno veliki
uzrokuje nastanak:
AKCIONOG POTENCIJALA NA SARKOLEMI
5
5
1. Action potential in nerve
KORACI U POVEZIVANJU EKSCITACIJE I KONTRAKCIJE U SKELETNOM MIŠIĆU
1. Akcioni potencijali u ćelijskoj membrani mišića (sarkolema) iniciraju depolarizaciju T tubula.
2. Depolarizacija T tubula otvara kanale za oslobađanje Ca2+ u blizini SR, što dovodi do oslobađanja
Ca2+ iz SR u intracelularnu tečnost.
3. Intracelularni [Ca2+] se povećava.
4. Ca2+ se vezuje za troponin C na tankom (aktinskom) filamentu, prouzrokujući konformacionu
promenu u troponinu koja pomera tropomiozin van njegovog ležišta, otkrivajući aktivna mesta na
aktinskim nitima za koje se vezuju glavice poprečnih mostova miozinskih niti. Ciklus poprečnih
mostova započinje
CIKLUS POPREČNOG MOSTA (CROSS – BRIDGE CYCLE)
Prvo, ATP nije vezan za miozin, a miozin je tesno pričvršćen za aktin (A). U brzo kontrahujućem mišiću,
ova faza je kratka. U odsustvu ATP, ova faza je stalna (rigor mortis).
ATP se zatim vezuje za miozin (B), izazivajući konformacionu promenu u miozinu koja dovodi do oslobađanja
miozina od aktina.
Miozin je pomeren prema plus kraju aktina (C). ATP se hidrolizira na ADP i neorganski fosfat (Pt). ADP ostaje
pričvršćen za miozin.
Miozin se pričvršćuje za novo mesto na aktinu (D). ADP se zatim oslobađa, vraćajući miozin do A.
Ciklus se ponavlja tako dugo koliko je Ca2+ vezan za troponin C.
Svaki cross-bridge ciklus “pomera" miozin dalje duž aktinskog filamenta
-imaju debele i tanke filamente koji nisu pravilno
raspoređeni u sarkomerama, te izgledaju više homogeno
nego isprugano.
Vrste glatkih mišića
1.Višejediničani glatki mišić
—prisutan je u irisu, cilijarnom mišiću sočiva i vas deferensu.
-ponaša se kao posebna motorna jedinica.
-poseduje malu ili nikakvu električnu vezu između ćelija.
-gusto je inervisan; kontrakcija je pod nervnom kontrolom
2.Jedinični (visceralni) glatki mišić
—je najčešći tip i prisutan je u uterusu, gastrointestinalnom
RAZLIKA U STRUKUTRI: A) SKELETNOG, B) SRČNOG, C) GLATKOG MIŠIĆA
traktu, ureteru, i bešici.
-je spontano aktivan (spori talasi) - aktivnost se može modulirati
hormonima i neurotransmiterima.
-poseduje visok stepen električnog povezivanja između ćelija, i
stoga omogućava koordinisanu kontrakciju organa (npr. bešike).
3.Vaskularni glatki mišić
-ima svojstva i višejediničnog i jednojediničnog glatkog mišića.
Koraci u povezivanju mehanizma ekscitacija-kontrakcija
u glatkom mišiću
-Mehanizam povezivanja
ekcitacije i kontrakcije je različit
od onog koji se javlja u skelenom
mišiću.
Depolarizacija ćelijske
membrane otvara voltažzavisne Ca2+
kanale i Ca2+ ulazi u ćeliju
smanjujući njegov
electrochemijski gradijent,
povećavajući unutarćelijski [Ca2+].
Koraci u povezivanju mehanizma ekscitacija-kontrakcija
u glatkom mišiću
Ca2+ koji je ušao u ćeliju može da
oslobodi dodatni Ca2+
iz SR preko Ca2+-zavisnih Ca2+
kanala. Hormoni i neurotransmiteri
takođe mogu
direktno da oslobode Ca2+ iz SR
preko inozitol
1,4,5-trifosfat (IP3)-zavisnih Ca2+
kanala.
Koncentracija Ca2+ u ćeliji raste.
Koraci u povezivanju mehanizma ekscitacija-kontrakcija
u glatkom mišiću
-Ne postoji troponin;
Ca2+ se vezuje za kalmodulin.
Ca2+-kalmodulin kompleks se
vezuje i aktivira
miozin kinazu lakog lanca. Kada
je aktivirana, miozin kinaza lakog
lanca fosforiliše miozin
i na taj način omogućava da se
veže za aktin.
Defosforilizacija miozina dovodi do
relaksacije. Ovu reakciju katalizuje
enzim miozin fosfataza
OSOBINE SKELETNOG, GLATKOG I SRČANOG MIŠIĆA
Skeletni mišić
Glatki mišić
Srčani mišić
Izgled
poprečna ispruganost
nema ispruganosti
poprečna ispruganost
Faza depolarizacije
akcionog potencijala
Ulazna struja jona Na
Ulazna struja jona Na
Ulazna struja jona Ca (SA
čvor). Ulazna struja jona
Na
(pretkomore, komore,
Purkinjeova vlakna).
Plato
nema
nema
нема (СА чвор).
има – улазак јона Ca
(преткоморе, коморе,
Пуркињеова влакна).
Trajanje akcionog
potencijala
oko 1 msec
oкo 10 msec
150 msec (Sa čvor,
pretkomore)
250-300 msec (komore,
Purkinjeova vlakna).
Povezivanje ekscitacije i
kontrakcije
Akcioni potencijal – T
tubuli; oslobađanje jona
Ca iz SR
Akcioni potencijal otvara
voltaž zavisne kalcijumske
kanale u membrani.
Hormoni i transmiteri
otvaraju ligand (IP3)
zavisne Ca kanale u SR
Ulazna struja jona Ca za
vreme platoa i kalcijumom
usrokovano dodatno
oslobađanj Ca iz SR
molekularna osnova
kontrakcije
joni Ca se vezuju za
troponin C
Ca-kalmodulin kompleks
aktivira miozin kinazu
joni Ca se vezuju za
troponin C
VEŽBA: Dinamometrija
• Dinamometrija - merenje mišićne sile i snage
• Dinamometri, platforme sile i pritiska
Dinamometrija
-podela1.
Izometrijska
2.
Izokinetička
3.
Izoinercijalna
Izometrijska dinamometrija
• Metoda procene statičke ili izometrijske kontrakcije
skeletnih mišića
• PREDNOSTI:
1. Jednostavna standardizacija, objektivnost i pouzdanost
2. Jednostavnost tehnike izvodjenja
3. Testiranje rezličite kategorije ispitanika
4. Mala mogućnost povređivanja
5. Relativno pristupačna cena opreme
• NEDOSTATAK:
-slaba povezanost sa dinamičkim kontrakcijama
VRSTE DINAMOMATARA
Izokinetička dinamometrija
• Metoda merenja mišićne sile uz održavanje konstantne ugaone brzine
prilikom mišićne kontrakcijena pokreta
• Brzina ostaje ista bez obzira na veličinu ispoljene sile prilikom
kontrakcije
• PREDNOSTI:
1. Optimalno opterećenje
2. Odlična pouzdanost
3. Kompjuterska procena mišićne funkcije
• NEDOSTACI:
1. Ograničena brzina pokreta i nemogućnost izvođenja prirodnih pokreta
2. Visoka cena opreme
Izokinetička dinamometrija
• Maksimalni obrtni momenat-ukupni moment (rezultanta) stvoren oko
ose rotacije zgloba
• Primer: toku izokinetičkog testiranja ekstenzije kolena, moment stvoren
aktivnošću m. quadriceps-a, predstavlja proizvod napona stvorenog
delovanjem patelarne tetive na tibiu, i kraja sile (najkraćeg rastojanja
između patelarne tetive i centra zgloba kolena)
Izoinercijalna dinamometrija
• Metoda istovremenog merenja velikog broja parametara (sila, distanca
i vreme trajanja pokreta) uz korišćenje različitih kinematičkih i
balističkih mernih sistema
• Primer: test visine vertikalnog skoka (skok iz čučnja, squat jump)
HVALA NA PAŽNJI !