Электромеханическое сопряжение сердца

Биология и медицина

Электромеханическое сопряжение сердца

Важнейшую роль в запуске сокращения кардиомиоцитов играет саркоплазматический ретикулум ( рис. 232.1 , Б) — сложная система канальцев и цистерн, оплетающих миофибриллы . В миокарде он выражен слабее, чем в скелетных мышцах . С внеклеточным пространством саркоплазматический ретикулум не сообщается, однако к нему тесно примыкают Т-трубочки (поперечные трубочки) — инвагинации сарколеммы , идущие вдоль линий Z .
Потенциал покоя рабочих кардиомиоцитов составляет от минус 80 до минус 100 мВ. Он обусловлен двумя причинами:
— сарколемма в покое почти непроницаема для Na+ , но хорошо пропускает К+ ;
— за счет работы Na+,К+-АТФазы образуется значительный концентрационный градиент для К+ , направленный наружу (внутриклеточная концентрация К+ значительно выше внеклеточной). В результате К+ выходит из клетки, создавая трансмембранную разность потенциалов. Напротив, внутриклеточные концентрации Na+ и Са2+ существенно ниже внеклеточных.
Во время плато потенциала действия (фаза 2) Са2+ входит в клетку по так называемым медленным кальциевым каналам ( рис. 232.4 А). Этого входа Са2+ недостаточно для сокращения, и поэтому главную роль играет выброс гораздо большего количества Са2+ из саркоплазматического ретикулума .
Этот выброс обусловлен следующим механизмом: при возбуждении деполяризация распространяется не только вдоль кардиомиоцита , но и в Т-трубочки , через их кальциевые каналы в кардиомиоцит входит Са2+ и соединяется с особыми рецепторами саркоплазматического ретикулума . Это приводит к открыванию кальциевых каналов ретикулума и выходу из него Са2+ .
Таким образом, выброс Са2+ из саркоплазматического ретикулума — это самоусиливающийся процесс.
Далее Са2+ диффундирует к миофибриллам и связывается с тропонином С , создавая возможность для образования поперечных мостиков.
При реполяризации Са2+ снова закачивается в саркоплазматический ретикулум путем активного транспорта.
Концентрация Са2+ в области миофибрилл снижается до уровня, когда взаимодействие актина и миозина становится невозможным, и мышца расслабляется.

http://medbiol.ru/medbiol/har3/003fedac.htm

Электромеханическое сопряжение в скелетных мышцах

Передача сигнала на двигательных концевых пластинках обеспечивается благодаря процессам деполяризации мембраны мышечного волокна и проведения возбуждения внутрь волокна через систему Т-трубочек, которые образуют выпячивания, расположенные перпендикулярно к миофибриллам.
При возбуждении мембраны мышечного волокна активируются дигидропиридиновые рецепторы (DHPR), которые представляют собой модифицированные кальциевые каналы. В состоянии покоя они не пропускают ионы Са2+, однако при деполяризации изменяется пространственное расположение белков рецептора. Это приводит к активации другого кальциевого канала — рианодинового рецептора (RyR). Данный Са2+-канал обеспечивает кратковременный ток кальция в мышечное волокно, который является пусковым механизмом массивного выхода ионов Са2+ из системы L-трубочек, расположенных параллельно миофибриллам (образованы цистернами саркоплазматического ретикулума). Описанный кальций-индуцированный механизм высвобождения кальция обусловливает повышение внутриклеточной концентрации кальция с 10 -7 до 10 -5 моль/л (в 100 раз!). При этом кальций играет роль «вторичного мессенджера» и соединяется с тропонином С, что высвобождает тропомиозин для связи с актином и способствует образованию цикла поперечных связей.
Система Т- и L-трубочек в скелетных мышцах отличается очень консервативным строением: по бокам от поперечной трубочки располагаются две продольные трубочки и образуется так называемая триада. В сердечной мышце L-трубочки развиты слабее, и рядом с Т-трубочкой расположена только одна L-трубочка, формируя диаду.

http://m.sportwiki.to/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D1%81%D0%BE%D0%BF%D1%80%D1%8F%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%B2_%D1%81%D0%BA%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D0%BC%D1%8B%D1%88%D1%86%D0%B0%D1%85

Механизм электромеханического сопряжения в миокарде. Электрическая активность сердца. Электрокардиограмма.

Механизм электромеханического сопряжения в миокарде. У человека и млекопитающих структуры, которые отвечают за электромеханическое сопряжение в скелетных мышцах, в основном имеются и в волокнах сердца. Для миокарда характерна система поперечных трубочек (Т-система); особенно хорошо она развита в желудочках, где эти трубочки образуют продольные ответвления. Напротив, система продольных трубочек, служащих внутриклеточным резервуаром Са2+, в мышце сердца развита в меньшей степени, чем в скелетных мышцах. Как структурные, так и функциональные особенности миокарда свидетельствуют в пользу тесной взаимосвязи между внутриклеточными депо Са2+ и внеклеточной средой. Ключевым событием в сокращении служит вход в клетку Са2+ во время потенциала действия. Значение этого кальциевого тока состоит не только в том, что он увеличивает длительность потенциала действия и вследствие этого рефрактерного периода: перемещение кальция из наружной среды в клетку создает условия для регуляции силы сокращения. Однако количество кальция, входящего во время ПД, явно недостаточно для прямой активации сократительного аппарата; очевидно, большую роль играет выброс Са2+ из внутриклеточных депо, запускаемый входом Са2+ извне. Кроме того, входящие в клетку ионы пополняет запасы Са2+, обеспечивая последующие сокращения. Таким образом, потенциал действия влияет на сократимость по меньшей мере двумя путями. Он – играет роль пускового механизма («триггерное действие»), вызывающего сокращение путем высвобождения Са2+ (преимущественно из внутриклеточных депо); – обеспечивает пополнение внутриклеточных запасов Са2+ в фазе расслабления, необходимое для последующих сокращений. Механизмы регуляции сокращений. Целый ряд факторов оказывает косвенное влияние на сокращение миокарда, изменяя длительность потенциала действия и тем самым величину входящего тока Са2+. Примеры такого влияния — снижение силы сокращений вследствие укорочения ПД при повышении внеклеточной концентрации К+ или действии ацетилхолина и усиление сокращений в результате удлинения ПД при охлаждении. Увеличение частоты потенциалов действия влияет на сократимость так же, как и повышение их длительности (ритмоинотропная зависимость, усиление сокращений при нанесении парных стимулов, постэкстрасистолическаяпотенциация). Так называемый феномен лестницы (нарастание силы сокращений при их возобновлении после временной остановки) также связан с увеличением внутриклеточной фракции Са2+. Учитывая эти особенности сердечной мышцы, не приходится удивляться тому, что сила сокращений сердца быстро изменяется при изменении содержания Са2+ во внеклеточной жидкости. Удаление Са2+из внешней среды приводит к полному разобщению электромеханического сопряжения; потенциал действия при этом остается почти неизменным, но сокращений не происходит. Ряд веществ, блокирующих вход Са2+ во время потенциала действия, оказывает такой же эффект, как и удаление кальция из внешней среды. К таким веществам относятся так называемые антагонисты кальция (верапамил, нифедипин, дилтиазем) Напротив, при повышении внеклеточной концентрации Са2+ или при действии веществ, увеличивающих вход этого иона во время потенциала действия (адреналин, норадреналин), сократимость сердца увеличивается. В клинике для усиления сердечных сокращений используют так называемые сердечные гликозиды (препараты наперстянки, строфанта и т. д.). В соответствии с современными представлениями сердечные гликозиды повышают силу сокращений миокарда преимущественно путем подавления Nа+/К+-АТФазы (натриевого насоса), что приводит к повышению внутриклеточной концентрации Nа +. В результате снижается интенсивность обмена внутриклеточного Са2+ на внеклеточный Nа+, зависящего от трансмембранного градиента Nа, и Са2+ накапливается в клетке. Это дополнительное количество Са2+ запасается в депо и может быть использовано для активации сократительного аппарата.
Электрокардиография – метод регистрации электрической активности миокарда в ходе сердечного сокращения.
Регистрируется некоторый суммарный эффект активности клеток. На уровне отдельной клетки, при ее переходе в возбужденное состояние, на мембране происходит изменение электрического потенциала: на смену отрицательному потенциалу покоя приходит положительный потенциал действия. Этот процесс сопряжен с переносом ионов различного вида через мембрану. Клеточная мембрана в спокойном состоянии клетки поляризована таким образом: внутри клетки – минус, снаружи – плюс. При переходе клетки в возбужденное состояние ситуация на мембране меняется на противоположную: внутри клетки – плюс (преобладают положительные ионы), снаружи – минус. Эти изменения на клеточной мембране называются деполяризацией.
После того, как возбужденная клетка выполнила свою природную функцию, она возвращается в спокойное состояние; восстанавливаются и начальные концентрации ионов по обе стороны мембраны. Этот процесс называется реполяризацией.
Переходы клеток в возбужденное состояние и последующий их возврат в спокойное состояние носит массовый характер, и в различных участках миокарда начинается, происходит и заканчивается не одновременно. Поэтому можно говорить о волнах деполяризации и реполяризации, распространяющихся по сердцу в целом или по отдельным его частям — предсердиям, желудочкам, перегородкам.
Представлениям о сердце как органе, по которому распространяются волны деполяризации и реполяризации, хорошо соответствует модель, согласно которой сердце – это электрический диполь, электрическое поле которого ощутимо (благодаря проводящим тканям) далеко за пределами сердца, и может регистрироваться с помощью системы электродов, помещенных на поверхности тела.

http://studopedia.ru/19_409893_mehanizm-elektromehanicheskogo-sopryazheniya-v-miokarde-elektricheskaya-aktivnost-serdtsa-elektrokardiogramma.html

52. Сердце, его гемодинамические функции.

Сократимость сердечной мышцы.
Виды мышечных сокращений сердечной мышцы.
1. Изотонические сокращения — это такие сокращения, когда напряжение (тонус) мышц не изменяется («изо» — равные), а меняется только длина сокраще­ния (мышечное волокно укорачивается).
2. Изометрические — при неизменной длине меняется только напряжение сердечной мышцы.
3. Ауксотонические — смешанные сокращения (это со­кращения, в которых присутствуют оба компонента).
Фазы мышечного сокращения:
Латентный период — это время от нанесения раз­дражения до появления видимого ответа. Время ла­тентного периода тратится на:
а) возникновение возбуждения в мышце;
б) распространение возбуждения по мышце;
в) электромеханическое сопряжение (на процесс связи возбуждения с сокращением);
г) преодоление вязкоэластических свойств мышц.
2. Фаза сокращения выражается в укорочении мышцы или в изменении напряжения, либо и в том, и в дру­гом.
3. Фаза расслабления — возвратное удлинение мышцы, или уменьшение возникшего напряжения, или то и другое вместе.
Сокращение сердечной мышцы.
Относится к фазным, одиночным мышечным сокраще­ниям.
Фазное мышечное сокращение — это такое сокраще­ние, у которого четко выделяются все фазы мышечного со­кращения.
Сокращение сердечной мышцы относится к категории одиночных мышечных сокращений.
Особенности сократимости сердечной мышцы
Для сердечной мышцы характерно одиночное мышеч­ное сокращение.
Это единственная мышца организма, способная в естественных условиях к одиночному сокращению, которое обеспечивается длительным периодом абсолютной рефрактерности, в течение которого сердечная мышца неспо­собна отвечать на другие, даже сильные раздражители, что исключает суммацию возбуждений, развитие тетануса.
Работа в режиме одиночного сокращения обеспечивает постоянно повторяющийся цикл «сокращение-расслабле­ние», который и обеспечивает работу сердца как насоса.
Механизм сокращения сердечной мышцы.
Механизм мышечного сокращения.
Сердечная мышца состоит из мышечных волокон, кото­рые имеют диаметр от 10 до 100 микрон, длину — от 5 до 400 микрон.
В каждом мышечном волокне содержится до 1000 со­кратительных элементов (до 1000 миофибрилл — каждое мы­шечное волокно).
Каждая миофибрилла состоит из множества параллель­но лежащих тонких и толстых нитей (миофиламентов).
Это собранные в пучок примерно 100 молекул белка миозина.
Это две линейные молекулы белка актина, спирально скрученные друг с другом.
В желобке, образованном нитями актина, расположен вспомогательный белок сокращения — тропомиозин. В непо­средственной близости от него к актину прикреплен еще один вспомогательный белок сокращения — тропонин.
Мышечное волокно делится на саркомеры Z-мембранами. К Z-мембране прикреплены нити актина. Между двумя нитями актина лежит одна толстая нить миозина (между двумя Z-мембранами), и она взаимодействует с ни­тями актина.
На нитях миозина есть выросты (ножки), на концах вы­ростов имеются головки миозина (150 молекул миозина). Го­ловки ножек миозина обладают АТФ-азной активностью. Именно головки миозина (именно эта АТФ-аза) катализирует АТФ, высвобождающаяся при этом энергия обеспечивает мышечные сокращения (за счет взаимодействия актина и миозина). Причем АТФазная активность головок миозина проявляется только в момент их взаимодействия с активными центрами актина.
У актина имеются активные центры определенной формы, с которыми будут взаимодействовать головки мио­зина.
Тропомиозин в состоянии покоя, т.е. когда мышца расслаблена, пространственно препятствует взаимодействию го­ловок миозина с активными центрами актина.
В цитоплазме миоцита имеется обильная саркоплазматическая сеть — саркоплазматический ретикулум (СПР). Саркоплазматический ретикулум имеет вид канальцев, иду­щих вдоль миофибрилл и анастомозирующих друг с другом. В каждом саркомере саркоплазматический ретикулум обра­зует расширенные участки — концевые цистерны.
Между двумя концевыми цистернами располагается Т-трубочка. Трубочки представляют собой впячивание цитоплазматической мембраны кардиомиоцита.
Две концевых цистерны и Т-трубочка называются триадой.
Триада обеспечивает процесс сопряжения процессов воз­буждения и торможения (электромеханическое сопряжение). СПР выполняет роль «депо» кальция.
В мембране саркоплазматического ретикулума имеется кальциевая АТФаза, которая обеспечивает транспорт каль­ция из цитозоля в концевые цистерны и тем самым поддер­живает уровень ионов кальция в цитотоплазме на низкомуровне.
В концевых цистернах СПР кардиомиоцитов содержатся низкомолекулярные фосфопротеины, связывающие кальций.
Кроме того, в мембранах концевых цистерн имеются кальциевые каналы, ассоциированные с рецепторами риано-дина, которые также есть в мембранах СПР.
При возбуждении кардиомиоцита, при значении ПМ -40 мв, открываются потенциалзависимые кальциевые каналы цитоплазматической мембраны.
Это повышает уровень ионизированного кальция в ци­топлазме клетки.
Наличие Т-трубочек обеспечивает увеличение уровня кальция непосредственно в область концевых цистерн СПР.
Это увеличение уровня ионов кальция в области конце­вых цистерн СПР называют триггерным, так как они (не­большие триггерные порции кальция) активируют рианоди-новые рецепторы, ассоциированные с кальциевыми каналами мембраны СПР кардиомиоцитов.
Активация рианодиновых рецепторов повышает про­ницаемость кальциевых каналов концевых цистерн СПР. Это формирует выходящий кальциевый ток по градиенту концентрации, т.е. из СПР в цитозоль в область концевых цистерн СПР.
При этом из СПР в цитозоль переходит в десятки раз больше кальция, чем приходит в кардиомиоцит из вне (в виде триггерных порций).
Сокращение мышц возникает тогда, когда в районе ни­тей актина и миозина создается избыток ионов кальция. При этом ионы кальция начинают взаимодействовать с молекула­ми тропонина. Возникает тропонин-кальциевый комплекс. В ре­зультате молекула тропонина меняет свою конфигурацию, причем меняет таким образом, что тропонин сдвигает мо­лекулу тропомиозина в желобке. Перемещение молекул тропомиозина делает доступными центры актина для голо­вок миозина.
Это создает условия для взаимодействия актина и мио­зина. При взаимодействии головок миозина с центрами акти­на на короткий момент формируются мостики.
Это создает все условия для гребкового движения (мостики, наличие шарнирных участков в молекуле миозина, АТФ-азная активность головок миозина). Происходит сме­щение нити актина и миозина относительно друг друга.
Одно гребковое движение дает смещение на 1% длины, 50 гребковых движений обеспечивают полное укорочение
Процесс расслабления саркомеров достаточно сложен. Он обеспечивается удалением избытка кальция в концевые цистерны саркоплазматического ретикулума. Это активный процесс, требующий определенных затрат энергии. В мем­бранах цистерн саркоплазматического ретикулума имеются необходимые транспортные системы.
Так представляется мышечное сокращение с позиций теории скольжения. Суть ее заключается в том, что при сокращении мышечного волокна не происходит истинного уко­рочения нитей актина и миозина, а происходит их скольже­ние относительно друг друга.
Мембрана мышечного волокна имеет вертикальные уг­лубления, которые располагаются в районе нахождения сар-коплазматического ретикулума. Эти углубления получили название Т-системы (Т-трубочки). Возбуждение, которое возникает в мышце, осуществляется обычным путем, т.е. за счет входящего натриевого тока.
Параллельно открываются кальциевые каналы. Наличие Т-систем обеспечивает увеличение концентрации кальция непосредственно около концевых цистерн СПР. Увеличение кальция в области концевых цистерн активирует рианодиновые рецепторы, что повышает проницаемость кальциевых ка­налов концевых цистерн СПР.
Обычно концентрация кальция (Са ++ ) в цитоплазме рав­на 10\» г/л. При этом в районе сократительных белков (актина и миозина) концентрация кальция (Са ++ ) становится равной ,10
6 г/л (т.е. возрастает в 100 раз). Это и запускает процесс сокращения.
Т-системы, обеспечивающие быстрое появление каль­ция в области концевых цистерн саркоплазматического рети­кулума, обеспечивают и электромеханическое сопряжение (т.е. связь между возбуждением и сокращением).
Насосная (нагнетательная) функция сердца реализуется за счет сердечного цикла. Сердечный цикл складывается из двух процессов: сокращения (систолы) и расслабления (диа­столы). Различают систолу и диастолу желудочков и пред­сердий.

http://studfiles.net/preview/6666495/page:42/

Электро-механическое сопряжение в сердечной мышце;

Вход внеклеточного Са 2+ запускает освобождение Са 2+ из саркоплазматического ретикулума, инициируя, тем самым, сокращение кардиомиоцитов. Длительность мышечного сокращения определяется временем, в течение которого концентрация Са 2+ остается повышенной. Механизм, с помощью которого процесс возбуждения преобразуется в процесс увеличения [Са]i, назвали электромеханическим сопряжением.
Деполяризация плазматической мембраны кардиомиоцитов желудочков распространяется по Т-трубочкам, расположенным поперек продольной оси миоцитов. В кардиомиоцитах есть также аксиальные Т-трубочки, расположенные параллельно продольной оси и соединяющие поперечные трубочки между собой. T-трубочки имеют четкую организацию и проникают в мышцу в каждом саркомере в двух местах — там, где соединяются А и I полоски. Каждая Т-трубочка соединена с двумя цистернами саркоплазматического ретикулума. Саркоплазматический ретикулум — это органелла, которая содержит запасы внутриклеточного Са 2+ . Т-трубочка вместе с двумя цистернами называется триадой, и эта система играет решающую роль в сопряжении процессов возбуждения и сокращения в сердечной мышце. Деполяризация мембраны Т-трубочки вызывает освобождение Са 2+ из саркоплазматического ретикулума.
Потенциал действия, возникая вследствие деполяризации, распространяется по мембране Т-трубочки. Деполяризация мембраны Т-трубочки активирует L-тип Са 2+ -каналов (L-происходит от long duration – т.е. каналы имеющие медленную кинетику работы), которые организованы в кластеры из четырех каналов, поэтому их называют тетрадами (рис. 2.15.). Эти потенциал-зависимые каналы играют главную роль в сопряжении электрического возбуждения и сокращения, так как являются сенсорами потенциала. Каждый из четырех Са 2+ -каналов в тетраде называют дигидропиридиновыми рецепторами (DHP), так как они чувствительны к дигидропиридинам (digydropyridines), относящимися к классу антигипертензивных препаратов. Деполяризация мембраны Т-трубочек приводит к конформационным изменениям каждого из четырех Са 2+ -каналов L-типа, что вызывает два эффекта. Во-первых, через четыре канальные поры в саркоплазму входит Са 2+ . Во-вторых, что гораздо более важно, конформационные изменения в каждой из четырех субъединиц другого канала — Са 2+ -освобождающего канала в мембране саркоплазматического ретикулума. Са 2+ -освобождающий канал саркоплазматического ретикулума имеет гомотетрамерную структуру, отличающуюся от таковой L-типа Са 2+ -канала. Са 2+ -освобождающий канал саркоплазматического ретикулума известен еще как рианодиновый рецептор, т.к. он чувствителен к рианодину и кофеину, которые принадлежат к классу растительных алкалоидов.
По мере того, как L-тип Са 2+ -канала мембраны Т-трубочки открывает Са 2+ -освобождающий канал мембраны саркоплазматического ретикулума, запасенные в нем ионы Са 2+ покидают цистерны саркоплазматического ретикулума, что приводит к быстрому увеличению [Са 2+ ]i. Ионы Са 2+ активируют тропонин С и инициируют цикл образования поперечных мостиков. Таким образом, процесс электро-механического сопряжения охватывает период от деполяризации Т-трубочек до начала цикла образования поперечных мостиков.


Рис. 2. 12. Структура тонких и толстых филаментов

Рис. 2.13. Роль Са 2+ в запуске сокращения мышцы
В сердечной мышце вход Са 2+ через L-тип Са 2+ -каналов является крайне важным для увеличения [Ca 2+ ]i в непосредственной близости от рианодиновых рецепторов саркоплазматического ретикулума. Этот триггерный Са 2+ активирует соседние кластеры рианодиновых рецепторов и побуждает их к еще большему освобождению Са 2+ в цитоплазму (так называемое вызванное Са 2+ освобождение Са 2+ ). Поэтому, если сердце поместить в бескальциевый раствор, оно сразу прекратит сокращаться. Отдельный эпизод Са 2+ -вызванного освобождения Са 2+ обеспечивает значительное, но локальное увеличение [Са 2+ ]i, так называемый Са 2+ спарк (spark — вспышка). Его можно увидеть под конфокальным микроскопом при добавлении Са 2+ -чувствительного красителя. При одновременном открытии большого количества L-типа Са 2+ -каналов в сердечной мышце возникает множество Са 2+ спарков, что приводит к глобальному увеличению [Са 2+ ]i.

Рис. 2.14. Схема движения ионов кальция при электро-механическом сопряжении в сердечной мышце. Потенциал действия запускает поступление кальция из внеклеточной среды, затем Са 2+ вызывает освобождение Са 2+ из внутриклеточного депо — саркоплазматического ретикулума. Свободный кальций саркоплазмы активирует сокращение миофиламентов (систола). Расслабление (диастола) наступает в результате захвата Са 2+ в саркоплазматический ретикулум, вытеснения внутриклеточного кальция Na + /Са 2+ -обменником и Са 2+ насосом сарколеммы.
2.4.2. Механизм сокращения сердечной мышцы
В сердечной мышце сокращение запускается увеличением внутриклеточной концентрации Са 2+ — [Са 2+ ]i, что позволяет поддерживать циклический процесс образования поперечных мостиков. При возбуждении концентрация Са 2+ в саркоплазме может повышаться от 10 -7 М (уровень в покое) до 10 -5 М.

Рис. 2.15. Электро-механическое сопряжение в скелетной мышце
Затем концентрация Са 2+ начинает снижаться, что является сигналом к прекращению цикла образования поперечных мостиков и мышца начинает расслабляться
Необходимо подчеркнуть, что Са 2+ управляет сокращением через регуляторные белки, а не через прямое взаимодействие с сократительными белками. В отсутствие Са 2+ эти регуляторные белки блокируют взаимодействие актина и миозина и тормозят сокращение. Связывание Са 2+ с этими белками приводит к конформационным изменениям регуляторного комплекса белков, которые устраняют их блокирующее действие.
Сократительные белки превращают энергию гидролиза АТФ в механическую энергию. Процесс циклического образования поперечных мостиков (рис. 2.16.) можно разделить на 5 этапов. Вначале головка миозина прикрепляется к нити актина за счет выделения кинетической энергии от предыдущего цикла и после того, как актомиозиновый комплекс освободит аденозиндифосфат (АДФ). В отсутствие АТФ система будет находиться в “ригидном” состоянии неопределенно долго. В стадии ригидности головка миозина располагается под углом 45 о по отношению к нитям актина и миозина.


Рис. 2.16. Цикл образования поперечных мостиков в сердечной мышце.
Этап 1. Связывание АТФ. Связывание АТФ с тяжелой цепью головки миозина уменьшает сродство миозина к актину, что вызывает отсоединение миозина от нити актина. Если все поперечные мостики в мышце находятся в таком состоянии — мышца полностью расслаблена.
Этап 2. Гидролиз АТФ. Расщепление АТФ на АДФ и неорганический фосфат (Ф) происходит в головке миозина, продукты гидролиза остаются в миозине. В результате гидролиза головка миозина “распрямляется”, т.е. располагается перпендикулярно или под углом 90 0 относительно толстых и тонких нитей. Это движение приводит к тому, что кончик нити миозина продвигается на 11 нм вдоль нити актина и головка миозина оказывается против нового мономера актина. Если все поперечные мостики находятся в таком состоянии — мышца расслаблена.
Этап 3. Образование поперечного мостика. Выпрямленная головка миозина вновь связывается уже с другим фрагментом нити актина. Это связывание объясняется повышением сродства комплекса миозин-АДФ-фосфат к актину.
Этап 4. Отсоединение неорганического фосфата от миозина. Отсоединение фосфата от головки миозина обеспечивает конформационное изменение головки, в результате которого головка миозина изгибается под углом 45 0 и проталкивает нить актина на расстояние 11 нм в направлении к хвостовой части нити миозина. Таким образом, нить актина продвигается вдоль миозина, вызывая укорочение мышцы.
Этап 5. Диссоциация АДФ. Отсоединение АДФ от миозина завершает цикл и актомиозиновый комплекс приходит в ригидное состояние. Головка миозина остается в положении под углом 45 0 по отношению к толстым и тонким филаментам. Без АДФ миозиновый комплекс остается связанным с актином до тех пор, пока не присоединит другую молекулу АТФ.
На каждый цикл образования поперечного мостика расходуется одна молекула АТФ. Следовательно, мышца должна ресинтезировать АТФ из АДФ по мере расходования АТФ. Наиболее доступный источник для ресинтеза АТФ — это фосфокреатин и гликоген. Сердечная мышца практически не отдыхает, поэтому в кардиомиоцитах очень большая плотность митохондрий, что обеспечивает поддержание высокого уровня окислительного фосфорилирования (синтеза АТФ).
В результате циклического образования и разрушения поперечных мостиков тонкие нити скользят между толстыми и мышца укорачивается.
Расслабление сердечной мышцы, то есть расхождение сократительных белков, определяется тремя процессами: 1) выводом Са 2+ во внеклеточную жидкость, 2) повторным захватом Са 2+ из саркоплазмы в саркоплазматический ретикулум и 3) отщеплением Са 2+ от комплекса Са 2+ /тропонин.
Выведение Са 2+ во внеклеточную жидкость. Как и в большинстве других клеток, удаление Са 2+ из кардиомиоцитов происходит двумя путями (рис. 2.14): 1) с помощью имеющегося в сарколемме Na + /Cа 2+ обменника, который активируется при высоком уровне [Cа 2+ ]i и 2) с помощью Са 2+ насоса поверхностной мембраны, который работает даже при низких уровнях [Cа 2+ ]i. Даже во время плато ПД из кардиомиоцитов выводится некоторое количество ионов Са 2+ . После возвращения мембранного потенциала к исходному, более негативному, уровню, процесс выведения Са 2+ достигает своего высшего уровня и [Cа 2+ ]i уменьшается. При стабильном состоянии (например, после нескольких ПД) весь Са 2+ , поступающий в саркоплазму через L-тип Са 2+ -каналов, должен быть удален.
Обратный захват Са 2+ в саркоплазматический ретикулум. Даже во время плато ПД некоторое количество Са 2+ , накопившегося в цитоплазме, поступает в саркоплазматический ретикулум с помощью Са 2+ -насоса. Важным регулятором активности Са 2+ -насоса в сердечной мышце является фосфоламбан— интегральный белок мембраны саркоплазматического ретикулума, имеющий один трансмембранный сегмент. В мембранах саркоплазматического ретикулума сердечной, гладкомышечной и медленно сокращающейся скелетной мышцы фосфоламбан представляет собой пентамер, способный функционировать и как ионный канал и как регулятор Cа 2+ -каналов. Расщепление пентамера приводит к образованию мономеров фосфоламбана, гидрофильный цитоплазматический домен которых способен ингибировать Са 2+ -насос. Однако, фосфорилирование фосфоламбана любой из известных киназ устраняет ингибирующее действие фосфоламбана на Са 2+ -насос, что ускоряет поступление Са 2+ в саркоплазматический ретикулум. В конечном итоге, это приводит к увеличению скорости расслабления сердечной мышцы. Поэтому неудивительно, что у нокаутных мышей с дефицитом фосфоламбана, Са 2+ -насос не ингибируется и скорость расслабления мышцы увеличивается.
Фосфорилирование фосфоламбана протеинкиназой А хорошо объясняет тот факт, что агонисты b1-адренергических рецепторов (например, адреналин, действующий через протеинкиназу А), ускоряют расслабление сердечной мышцы.
Удаление Са 2+ от тропонина С.По мере того, как [Ca]i падает, ионы Са 2+ отщепляются от тропонина, что прекращает взаимодействие актина и миозина и мышца расслабляется. b1-адренергические агонисты ускоряют расслабление посредством фосфорилирования тропонина I, что, в свою очередь, увеличивает скорость отщепления Са 2+ от тропонина С.
Агенты, вызывающие положительные инотропные эффекты, повышают сократимость миокарда посредством увеличения [Ca 2+ ]i. Вещества, непосредственно влияющие на сократимость миокарда, могут изменять динамику сокращения сердца независимо от пред- и пост-нагрузки (см. главу 3.2). Такие вещества или факторы обладают одной общей способностью — изменять концентрацию внутриклеточного кальция — [Cа 2+ ]i . Если какой-либо фактор увеличивает сократимость миокарда — его называют положительным инотропным агентом, если уменьшает сократимость — отрицательным инотропным агентом.
Агенты, вызывающие положительные инотропные эффекты. Факторы, которые усиливают сокращение миокарда посредством увеличения [Cа 2+ ]i, действуют двумя путями — либо открывают Са 2+ -каналы, блокируя Na-Са обмен, либо блокируют Са 2+ насос плазматической мембраны.
1. Адренергические агонисты.Катехоламины (например, адреналин и норадреналин) действуют на b1-адренорецепторы, активируя a-субъединицу Gs-типа гетеротримерного G-белка. Активирование a-субъединицы приводит к двум эффектам. Во-первых, увеличивается уровень циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) и стимулируется протенкиназа А, что вызывает усиление сокращения и увеличение скорости расслабления миокарда (табл. 2.3.). Во-вторых, происходит открытие L-типа Са 2+ -каналов плазматической мембраны, т.е. увеличивается вход Са 2+ во время прохождения ПД, увеличивается [Са 2+ ]i и сократимость усиливается.
2. Сердечные гликозиды. Производные дигиталиса способны ингибировать Na-K насос плазматической мембраны и, следовательно, повышать уровень внутриклеточного Na + ([Na + ]i). В результате происходит замедление Na-Са обмена, повышение уровня [Са 2+ ]i и увеличение сократимости. Недавние исследования выявили новый механизм действия сердечных гликозидов — через увеличение проницаемости Na + -каналов плазматической мембраны для ионов Са 2+.
3. Высокая концентрация внеклеточного Са 2+ .Повышенная концентрация внеклеточного Са 2+ [Са 2+ ]o увеличивает [Са 2+ ]i и, следовательно, усиливает сокращение миокарда, двумя путями. Во-первых, она снижает уровень обмена внеклеточного Na + на внутриклеточный Са 2+ . Во-вторых, в этих условиях, при прохождении ПД, в кардиомиоциты поступает больше ионов Са 2+ через L-тип Са 2+ -каналов.
4. Низкая концентрация внеклеточного Na + .Уменьшение градиента Na + понижает уровень Na-Са обмена, что приводит к увеличению [Са 2+ ]i и, как следствие, к усилению сокращения миокарда.
5. Увеличенная частота сердцебиений.При повышении частоты сердечных сокращений, увеличиваются запасы Са 2+ в саркоплазматическом ретикулуме, что приводит к увеличению [Ca]i и к усилению сокращений.
Отрицательные инотропные агенты. Все факторы, которые уменьшают силу сокращения миокарда, снижают внутриклеточную концентрацию Са 2+ .
1. Блокаторы Са 2+ -каналов.Ингибиторы L-типа Са 2+ -каналов, такие как верапамил, дилтиазем и нифедипин — уменьшают количество Са 2+ , входящего в кардиомиоциты во время плато ПД. Таким образом, снижение [Са 2+ ]i приводит к ослаблению сокращения сердца.
2. Низкая концентрация внеклеточного Са 2+ . Снижение [Са 2+ ]о понижает, в свою очередь, [Са 2+ ]i с помощью двух механизмов — или увеличивая выведение Са 2+ через Na-Са обменник, или уменьшая вход Са 2+ через L-тип Са 2+ -каналов во время плато ПД.
3. Высокая концентрация внеклеточного Na + . Повышенное содержание внеклеточного Na + ([Na + ]о) повышает уровень Na-Са обмена, понижая, тем самым, [Са 2+ ]i .

http://studopedia.su/12_2393_elektro-mehanicheskoe-sopryazhenie-v-serdechnoy-mishtse.html

Электромеханическое сопряжение в мышцах

Электромеханическое сопряжение — это цикл последовательных процессов, начинающийся с возникновения потенциала действия ПД на сарколемме (клеточной мембране) и заканчивающийся сократительным ответом мышцы.
Нарушение последовательности процессов сопряжения может приводить к патологиям и даже к летальному исходу. Основные этапы этого процесса можно проследить по схеме рис. 7.11.

Рис. 7.11.Схема электромеханического сопряжения в кардиомиоците (М — клеточная мембрана-сарколемма, СР — саркоплазматический ретикулум, МФ — миофибрилла, Z — z-диски, Т — Т-система поперечных трубочек); 1 — поступления Na + и 2 — поступления Са 2+ в клетку при возбуждении мембраны, 3 — \»кальциевый залп\», 4 — активный транспорт Са 2+ в СР, 5 — выход из клетки К + , вызывающий реполяризацию мембраны, 6 — активный транспорт Са 2+ из клетки
Процесс сокращения кардиомиоцита происходит следующим образом
1 — при подаче на клетку стимулирующего импульса открываются быстрые (время активации 2 мс) натриевые каналы ионы Na+ входят в клетку, вызывая деполяризацию мембраны
2 — в результате деполяризация плазматической мембраны в ней и в Т-трубочках открываются потенциал-зависимые; медленные кальциевые каналы (время жизни 200 мс), и ионы Са 2+ поступают из внеклеточной среды, где их концентрация ? 2 • 10 -3 моль / л, внутрь клетки (внутриклеточная концентрация Са 2+ ? 10 -7 моль / л);
3 — кальций, поступающий в клетку, активирует мембрану СР, являющегося внутриклеточным депо ионов Са 2+ (в СР их концентрация достигает ? 10 -3 моль / л), и высвобождает кальций из пузырьков СР, в результате чего возникает так называемый \»кальциевый залп\». Ионы Са 2+ из СР поступают на актин-миозиновый комплекс МФ, открывают активные центры актиновых цепей, вызывая замыкание мостиков и дальнейшее развитие силы и укорочения саркомера;
4 — по окончании процесса сокращения миофибрилл ионы Са 2+ с помощью кальциевых насосов, находящихся в мембране СР, активно заканчиваются внутрь саркоплазматического ретикулума;
5 процесс электромеханического сопряжения заканчивается тем, что К + пассивно выходит из клетки, вызывая реполяризацию мембраны;
6 — ионы Са 2+ активно выводятся во внеклеточную среду с помощью кальциевых насосов сарколеммы
Таким образом, в кардиомиоците электромеханическое сопряжение идет в две ступени: вначале небольшой входящий поток кальция активирует мембраны СР, способствуя большему выбросу кальция из внутриклеточного депо, а затем в результате этого выброса происходит сокращение саркомера. Описанный выше двухступенчатый процесс сопряжения доказан экспериментально. Опыты показали, что: а) отсутствие потока кальция извне клетки jCa прекращает сокращение саркомеров, б) в условиях постоянства количества кальция, высвобождаемого из СР, изменение амплитуды потока кальция приводит к хорошо коррелирующему изменению силы сокращения. Поток ионов Са 2+ внутрь клетки выполняет таким образом две функции: формирует длительное (200 мс) плато потенциала действия кардиомиоцита и участвует в процессе электромеханического сопряжения.
Следует отметить, что не во всех мышечных клетках орга­низма процесс сопряжения происходит, как в кардиомиоците. Так, в скелетных мышцах теплокровных потенциал действия короткий (2-3 мс) и медленный поток ионов кальция в них отсутствует. В этих клетках сильно развита Т-система поперечных трубочек, подходящих непосредственно к саркомерам близко к z-дискам. Изменения мембранного потенциала во время деполяризации через Т-систему передается в таких клетках непосредственно на мембрану СР, вызывая залповое высвобождение ионов Са 2+ и дальнейшую активацию сокращения (3, 4, 5).
Общим для любых мышечных клеток является процесс освобождения ионов Са 2+ из внутриклеточных депо — саркоплазматического ретикулума и дальнейшая активация сокращения. Ход кальциевого выброса из СР экспериментально наблюдается с помощью люминесцирующего в присутствии ионов Са 2+ белка экворина, который был выделен из светящихся медуз.
Задержка начала развития сокращения в скелетных мышцах составляет 20 мс, а в сердечной — несколько больше (до 100 мс).
Яд кураре, которым пользуются охотники Амазонки, парализует жертву как раз благодаря тому, что молукулы этого яда, попав в кровь проникают к рецепторам ацетилхолина и усаживаются на них, так что когда к этим рецепторам приходит сам ацетилхолин, свободных мест уже нет, и процесс передачи сигнала на мышечные сокращения преравается. Аналогично работает белок ботулин, вызывающий одно из опаснейших пищевых отравлений, ботулизм. А вот вирус полиомелита разрушает те нервные волокна, по которым с помощью кальция подаются сигналы на мышечные сокращения, и мышцы, оставшись без употребления, постепенно высыхают. С другой стороны, этот же «кальциевый привод» можно использовать в благодетельных целях. Так, сердечыные больные нуждаются в понижении ритма биений сердца, в противном случае оно при нагрузках будет требовать больше кислорода, чем способны дать сузившиеся из-за атеросклероза сосуды. Этим людям помогают «?-блокаторы» – препараты, которые несколько блокируют кальциевые каналы, тем самым понижая уровень кальция и, соответственно, уменьшая размах сокращений сердечной мышцы.
Перемещения внутри обычных клеток осуществляют другие моторы, и в отличие от миозина их изучение началось в 1985 году, когда Том Рииз и Майкл Шитц открыли первый из них – кинезин. Молекула кинезина по своей форме напоминает молекулу миозина – те же округлые головки на длиной ножке. Двумя головками молекула хватается за поверхность микротрубочки, а к торчащей вверх ножке крепится пузырек с химическими веществами. Под воздействием АТФ молекула изгибается, так что ее передняя головка уходит чуть дальше от задней и в результате хватается за микротрубочку чуть дальше по ходу движения; затем задняя головка вновь подтягивается к передней. Затем этот «силовой толчек» повторяется. В итоге пузырек, сидящий на ножке молекулы, рывками движется по микротрубке. Картина напоминает ползущую по ветке гусеницу. Кинезин способен переносить пузырьки с необходимыми клетке химическими веществами только в одном направлении – от центра клетки к ее переферии, а динеин движется в обратном направлении Микротрубки имеют встроеные в них однонаправленные блочные конструкции (с «головой» и «хвостом»). Пока непонятно, как пузырьки узнают, в какую сторону им двигаться. В 1990 году Ричард Велли открыл еще один вид молекулярного мотора — «динамин». В настоящее время считается, что в клетках действует не менее полусотни переносящих или передвигающих груз молекул работающих по отному принципу – преобразование химической энергии в энергию изменения формы гибкой молекулы, которая за счет этого изменения способна «хватать и перехватывать» некое длинное негибкое внутриклеточное волокно и «ползти» по нему с грузом. Кроме того, молекула динеина соединяется с энергетической молекулой АТФ, происходит нечто вроде натягивания лука – центр динеиновой молекулы выходит вперед, а угол между ее концами уменьшается (как сближаются концы лука). Затем, после выполненной работы, молекула динеина как бы «распрямляется» – происходит «силовой толчок» и один конец смещается относительно другого на 15 нм. Такой механизм был расскрыт под руководством С. Берджесса в 2003 году группой ученых

Молекулы осуществляющие функцию движения в нашем теле ( а- кинезин, б- динеин, в- миозин). Б) «Молекулярный мотор» кинезина, при помощи которого молекула переносит по микротрубочкам различные вещества.
Потребности работающей мышцы в АТФ удовлетворяются за счет следующих ферментативных реакций:
1. Резерв в виде креатинфосфата. Быстрая регенерация АТФ может быть достигнута за счет переноса фосфатной группы креатинфосфата на АДФ (ADP) в реакции, катализируемой креатинкиназой [2]. Однако и этот мышечный резерв «высокоэргического фосфата» расходуется в течение нескольких секунд. В спокойном состоянии креатинфосфат вновь синтезируется из креатина. При этом фосфатная группа присоединяется по гуанидиновой группе креатина (N-гуанидино-N-метилглицина). Креатин, который синтезируется в печени, поджелудочной железе и почках, в основном накапливается в мышцах. Здесь креатин медленно циклизуется за счет неферментативной реакции [3] с образованием креатинина, который поступает в почки и удаляется из организма.
2 Анаэробный гликолиз. В мышечной ткани наиболее важным долгосрочным энергетическим резервом является гликоген. В покоящейся ткани содержание гликогена составляет до 2% от мышечной массы. При деградации под действием фосфорилазы гликоген легко расщепляется с образованием глюкозо-6-фосфата, который при последующем гликолизе превращается в пируват. При большой потребности в АТФ и недостаточном поступлении кислорода пируват за счет анаэробного гликолиза восстанавливается в молочную кислоту (лактат), которая диффундирует в кровь.
3. Окислительное фосфорилирование. В аэробных условиях образующийся пируват поступает в митохондрии, где подвергается окислению. Окислительное фосфорилирование — наиболее эффективный и постоянно действующий путь синтеза АТФ. Однако этот путь реализуется при условии хорошего снабжения мышц кислородом. Наряду с глюкозой, образующейся при расщеплении мышечного гликогена, для синтеза АТФ используются и другие \»энергоносители\», присутствующие в крови: глюкоза крови, жирные кислоты и кетоновые тела.
4. Образование инозинмонофосфата [ИМФ (IMP)]. Другим источником быстрого восстановления уровня АТФ является конверсия АДФ в АТФ и АМФ (AMP), катализируемая аденилаткиназой (миокиназой). Образовавшийся АМФ за счет дезаминирования частично превращается в ИМФ (инозинмонофосфат), что сдвигает реакцию в нужном направлении.
Из всех способов синтеза АТФ наиболее продуктивным является окислительное фосфорилирование. За счет этого процесса обеспечиваются потребности в АТФ постоянно работающей сердечной мышцы (миокарда). Вот почему для успешной работы сердечной мышцы обязательным условием является достаточное снабжение кислородом (инфаркт миокарда — это следствие перебоев в поступлении кислорода).
В высокоактивных (красных) скелетных мышцах источником энергии для рефосфорилирования АДФ служит окислительное фосфорилирование в митохондриях. В обеспечении этих мышц кислородом принимает участие миоглобин (Mb) — близкий гемоглобину белок, обладающий свойством запасать кислород. В малоактивных скелетных мышцах, лишенных красного миоглобина и поэтому белых, главным источником энергии для восстановления уровня АТФ является анаэробный гликолиз. Такие мышцы сохраняют способность к быстрым сокращениям, однако они могут работать лишь короткое время, поскольку при гликолизе образование АТФ идет с низким выходом. Спустя некоторое время мышцы истощаются в результате изменения рН в мышечных клетках.
Расщепление гликогена контролируется гормонами. Процесс гликогенолиза стимулируется адреналином (через b-рецепторы) за счет образования цАМФ и активации киназы фосфорилазы. Активация фосфорилазы наступает также при увеличении концентрации ионов Са 2+ во время мышечного сокращения.

http://studopedia.org/2-145102.html

Электромеханическое сопряжение в сердечной мышце

Электромеханическое сопряжение в скелетных мышцах и в миокарде. Классификация и функции рианодиновых рецепторов.

Особенностью электромеханического сопряжения в сердечной мышце является то, что при возбуждении миокарда ионы кальция поступают в саркоплазму не только из цистерн саркоплазматического ретикулума, но также из Т-трубочек. Без этого дополнительного источника ионов кальция сокращение сердечной мышцы было бы недостаточно сильным. Дело в том, что в отличие от скелетной мышцы саркоплазматический ретикулум в кардиомиоцитах развит слабее.
Что касается системы Т-трубочек, то они являются мощным депо кальция. Их диаметр в 5 раз, а объем жидкости в них в 25 раз больше, чем в волокнах скелетных мышц. Кроме того, в Т-трубочках имеется большое количество мукополисахаридов, несущих на поверхности отрицательный заряд. Связываясь с ионами кальция, они создают значительный запас этих ионов, способных немедленно диффундировать в саркоплазму при возбуждении.

Сила сокращения кардиомиоцитов зависит от внеклеточного кальция, а скелетных мышц — нет.

В отличие от скелетных мышц сила сокращения миокарда в значительной степени зависит от концентрации кальция во внеклеточной жидкости. Дело в том, что хорошо развитая система Т-трубочек, открываясь в окружающее внеклеточное пространство, заполнена внеклеточной (интерстициальной) жидкостью с высоким содержанием кальция. Таким образом, внеклеточная жидкость проникает глубоко внутрь волокон по системе Т-трубочек и служит необходимым источником ионов кальция для развития мышечного сокращения.
Сила сокращения скелетных мышц практически не зависит от изменений концентрации кальция во внеклеточной жидкости. Сокращение скелетных мышц полностью обеспечивается ионами кальция, поступающими в саркоплазму из цистерн саркоплазматического ретикулума, т.е. из внутриклеточных источников.

В конце фазы плато потенциала действия вход ионов кальция в кардиомиоцит прекращается. Из саркоплазмы ионы кальция быстро удаляются как обратно в саркоплазматический ретикулум, так и во внеклеточную жидкость Т-трубочек. В результате цикл сокращения в миокарде завершается вплоть до поступления нового потенциала действия.

Длительность сокращения скелетных и сердечных мышц.

Сокращение сердечной мышцы начинается через несколько миллисекунд после начала потенциала действия и заканчивается через несколько миллисекунд после завершения потенциала действия. Таким образом, длительность сокращения миокарда зависит от длительности потенциала действия, включая фазу плато, и составляет 0,2 сек в миокарде предсердий и 0,3 сек в миокарде желудочков.

Рианодиновый рецептор (RyR).

Рианодиновый рецептор (RyR) в мышечных клетках выполняет важнейшую функцию сопряжения потенциала действия с мышечным сокращением. В скелетных мышцах рианодиновые рецепторы активируются посредством специализированного механизма прямого электромеханического сопряжения, а сокращение сердечной мышцы запускается по механизму Са2+-индуцированного выброса Са2+.

Обнаружено три изоформы рианодинового рецептора: RyR1 , RyR2 , RyR3 , кодируемые тремя разными генами. RyR имеют несколько мест регуляции, которая осуществляется Са2+ , АТР , кальмодулином (КМ) , иммунофилином и кальцинеурином . Рецептор фосфорилируется CaKMPK II (CaKM-зависимая протеинкиназа II) и дефосфорилируется кальцинеурином. В скелетных мышцах RyR1 расположен на цистернах СР примыкающих к цитоплазматической мембране и его длинный цитоплазматический \»хвост\» (так называемый \»foot\»-регион, или \»ножка\») соприкасается с дигидроперидиновым рецептором (DHPR) на плазмалемме. Однако, непосредственное функциональное взаимодействия между RyR и DHPR на молекулярном уровне еще не показано. Обсуждается вопрос об участии третьего белка в образовании контакта между RyR и DHPR.
Согласно разным структурным моделям С-конец RyR содержит от до 10 (12) трансмембранных доменов, формирующих мембранную пору. Активность RyR модулируется растительным алкалоидом рианодином из коры Ryania speciosa, что и определило его название. На каналы изолированные из мышц позвоночных и ракообразных рианодин в концентрациях от нМ до мкМ оказывает активирующее влияние, тогда как в концентрациях выше 100 мкМ он вызывает полное закрывание каналов. Было постулировано, что рианодин связывается с каналом в открытом состоянии. Физиологическим активатором рианодинового рецептора, в частности его сердечной изоформы и рианодин-чувствительного Ca2+- канала яйцеклеток морских ежей является циклическая АДР-рибоза (сADPR ) — наиболее мощный из известных Са2+-высвобождающих агентов. Полумаксимальное высвобождение Са2+ в гомогенатах яйцеклеток морских ежей наблюдается при наномолярных концентрациях сADPR, что на порядок ниже, чем для IP3. Крутая зависимость активности RR от концентрации Са2+ (см рис. 6.8 ) позволяет говорить о механизме выброса Са2+ в присутствии cADPR как о Са2+-индуцированном выходе Са2+.
CaКM-зависимая протеинкиназа фосфорилирует все три изоформы рецептора, что приводит к его активации. Показано, что PKA и GMP-зависимая протеинкиназа также способны фосфорилировать этот же сайт. Фосфорилирование этого сайта cAMP-зависимой протеинкиназой, в частности при стимуляции b-адренорецептора , активирует сердечную изоформу RyR.
Генерация Са2+-сигнала с участием cADPR, в настоящее время показана для ряда тканей и клеток, для млекопитающих и растений. У млекопитающих активация секреции везикул ацинарными клетками поджелудочной железы и секреции инсулина b-клетками весьма чувствительны к подъему Са2+, вызванному именно этим циклическим нуклеотидом.

Краткое резюме по рианодиновым рецепторам:

Рианодиновые рецепторы(RyR) представляют собой особый тип хемоактивируемых Са2+каналов, имеющихся в мембране СР. Для млекопитающих известны 3 изоформы:RyR1,RyR2,RyR3. Нокаут гена:RyR1иRyR2–смерть в период эмбрионал разв-я.RyR3–жизнеспос-ые живот; значит-ое сниж-е CICR .Для скел м-ц:бол-во RyR1 спарены с DHPR. Более значит-ым оказыв мех-м DICR.Для сердеч м-цы:тока один из 5-10 RyR2 спарен с DHPR. Большее знач играет мех-зм CICR. Работы Фабиато: Суть: Налич отриц-ой обр-ой св, представлен Ca2+-зависимой инактив-ей RyR. Мех-м: Активацион сайт хар-ся выс акт-ью и низк сродством. Инактив-ый сайт хар-тся низкой акт-ью и выс сродством. Повыш-е конц-ции Ca2+ прив-ит к повыш-ю сродства к агонистам у RyR. Опыты с трипсином подтверд сущест-ие как полож-ой так и отриц-ой регул. Мех-мы взаимод-я: Прямое,с участками внутрен доменов RyR.Ч/з белки-посредники. Действие на наруж участки RyR. В сост RyR входит от 80 до 100 остат цистеина, мн из кот м.б.подвергнуты модиф-ции. Дей-е ок-ей: Подав-е функц-ой акт-ти. Сниж-е способ-ти к регул другими факторами. Модификация с пом NO:В мал конц-ях–повыш актив-ть RyR. В выс-их–понижает акт-ть RyR.

http://fundamed.ru/nphys/122-elektromekhanicheskoe-sopryazhenie-v-skeletnykh-myshtsakh-i-v-miokarde-klassifikatsiya-i-funktsii-rianodinovykh-retseptorov.html

Добавить комментарий

1serdce.pro
Adblock detector