15. Основные сократительные и регуляторные белки гладкомышечных клеток: структурная организация тонких и толстых филаментов.

Гладкомышечные клетки (ГМК) не образуют саркомеров, поэтому лишены поперечной исчерченности. Все ГМК иннервируются вегетативной нервной системой. Гладкая мышца не подчиняется волевым (произвольным) командам со стороны ЦНС.

Сократительные белки ГМК (актин и миозин) не формируют миофибрилл. ГМК образуют в стенках полых органов мышечные пучки, которые складываются в мышечные слои.

Актина в гладкой мышце в 2 раза больше по сравнению с его содержанием в скелетной мышце, но миозина содержится только 1/3-1/4 от количества миозина скелетной мышцы. Соотношение актина и миозина в ГМК - 10:1, а в скелетной мышце -2:1. Актин ГМК отличается от актина скелетной мышцы по аминокислотной последовательности. Концы актиновых филаментов с помощью α-актинина закреплены в особых образованиях плотных тельцах (аналог Z-мембран саркомера), находящихся в саркоплазме или связанных с сарколеммой. В гладкой мышце тонкие филаменты преобладают над толстыми по количеству и занимаемому объему. Они более многочисленны, чем в поперечнополосатых мышечных тканях, и располагаются в саркоплазме пучками по 10-20 филаментов. лежащими параллельно или под углом к длинной оси клетки.

Миозин в гладкой мышце имеет 2 функциональные особенности:

1. АТФазная активность его в 10 раз ниже, чем у миозина скелетных мышц.

2. Миозин взаимодействует с актином, когда его легкие цепи фосфорилированы.

Только после этого совершается сокращение (скольжение).

Толстые (миозиновые) филаменты. в отличие от таковых в поперечнополосатой мышечной ткани, обладают различной длиной (при этом они значительно короче тонких нитей), менее стабильны, не содержат центральной гладкой части, поскольку покрыты миозиновыми головками по всей длине. Это обеспечивает более значительное перекрытие тонких и толстых филаментов. а следовательно, и большую силу сокращения. Относительное содержание миозиновых филаментов в гладких миоцитах ниже, чем в миофибриллах поперечнополосатой мышечной ткани; на один миозиновый филамент в гладких миоцитах приходится не менее 10 актиновых.

Регуляторные белки: кальмодулин, киназа легких цепей миозина, фосфатаза миозина.

Кальмодулин является изоформой тропонина С и так же, как тропонин, имеет участки для связывания 4 ионов кальция. Образовавшийся комплекс 4 иона Са + кальмодулин активирует внутриклеточный фермент - киназу легких цепей миозина (КЛЦМ). КЛЦМ производит фосфорилирование поперечных миозиновых мостиков

Для расслабления также необходимо дефосфорилирование миозина. Оно происходит под влиянием фермента - фосфатазы миозина. В результате прекращается взаимодействие между актином и миозином и происходит расслабление гладких миоцитов.

16. Молекулярный механизм сокращения и расслабления гладких мышц. Нервная и гуморальная регуляция сокращения гладких мышц.

Сокращение гладких миоцитов обеспечивается взаимодействием актиновых и миозиновых миофиламентов и развивается в соответствии с моделью скользящих нитей. Оно происходит более медленно и длится дольше, чем в скелетной мышце, что обусловлено более низкой скоростью гидролиза АТФ в гладких миоцитах.

Роль Са²⁺ в сокращении гладких миоцитов. Как и в поперечнополосатых мышечных тканях, сокращение гладких миоцитов активируется повышением числа ионов Са²⁺ в саркоплазме. В отличие от скелетной мышцы увеличение количества ионов Са²⁺ в саркоплазме (в покое ионов Са² 10^-7 моль) происходит за счет входа этих ионов из внеклеточной жидкости (концентрация ионов Са²⁺ 10^-3 моль). Саркоплазматический ретикулум (СПР) и кавеолы (аналог поперечных трубочек скелетной мышцы) также являются источниками ионов кальция. Концентрация Са++ в клетке регулируется с помощью кальциевых каналов– потенциал- и лигандзависимых. Растяжение мембраны ГМК также вызывает мобилизацию Са++ и сокращение ГМК.

В гладкомышечных клетках СПР слабо развит, поэтому вклад внеклеточного кальция в инициацию сокращения ГМК является доминирующим.

Ионы кальция при увеличении их концентрации в саркоплазме образуют комплекс с кальцийсвязующим белком кальмодулином: 4 иона Са²⁺ + кальмодулин. Кальмодулин - изоформа тропонина С и так же, как тропонин. имеет участки для связывания 4 ионов кальция. Образовавшийся комплекс 4 иона Са²' + кальмодулин активирует внутриклеточный фермент киназу легких цепей миозина (КЛЦМ). КЛЦМ производит фосфорилирование поперечных миозиновых мостиков.

Мишенью для Са² в ГМК являются миозиновые нити (в поперечнополосатых мышцах ионы кальция сначала связывают тропонин С. находящийся на актиновых нитях).

Расслабление гладких миоцитов происходит в результате снижения концентрации ионов кальция в саркоплазме за счет работы кальциевого насоса. Ионы кальция необходимо переместить во внеклеточную жидкость или СПР, где концентрация их больше (10^-3). Для расслабления также необходимо дефосфорилирование миозина. Она происходит под влиянием фермента – фосфатазы миозина. В результате прекращается взаимодействие между актином и миозином и происходит расслабление гладких миоцитов.

ГМК не могла бы выполнять свои функции, если бы постоянно находилась в состоянии сокращения. В ГМК есть специальные «выключатели», которые позволяют миозину шагать по нити актина, например, только при химической или электрической стимуляции. Существуют 2 белка – выключателя сокращений: кальдесмон и кальпонин, которые связаны с актином. Кальдесмон не дает миозиновой головке связаться с участком на актине, фосфорилирование кальдесмона активирует сокращение. Кальпонин – другой актинсвязывающий белок.

Этапы электромеханического каплинга в ГМК:

1) деполяризация мембраны ГМК под действием электрических, химических или механических стимулов;

2) увеличение цитозольного Са²⁺ за счет входа внеклеточного кальция или поступления последнего из саркоплазматического ретикулума:

3) кальций связывается с белком кальмодулином, образуя комплекс Са²*-кальмодулин:

4) комплекс Са²⁺-кальмодулин связывается с киназой легких цепей миозина:

5) КЛЦМ фосфорилирует головки миозина за счет энергии АТФ;

6) фосфорилизированные головки миозина прикрепляются к актиновым филаментам - образуются поперечные мостики.

17. Структурно-функциональная организация рабочего кардиомиоцита. Особенности распространение возбуждения в сердечной мышце.

Структурно-функциональная организация рабочего кардиомиоцита

• Кардиомиоциты - клетки неправильной цилиндрической формы длиной 100 - 150 мкм и диаметром 10-20 мкм

• Каждый кардиомиоцит имеет 1-2 овальных удлиненных ядра, лежащих в центре и окруженных миофибриллами, расположенными по периферии строго прямолинейно.

• Клетки богаты митохондриями.

• Миофибриллы имеют такую же организацию, как и в скелетной мышечной ткани. Т. е. они тоже разбиваются Z-линиями на саркомеры, состоящие из светлых I-полудисков и темных А-дисков.

• В области вставочных дисков миофибриллы прикрепляются к плазмолемме

• Т-трубочки – глубокие впячивания плазмолеммы, идущие вокруг миофибрилл(транспорт ионов)

• Благодаря нексусам сердечная мышца образует функциональный синцитий, т.е. клетки отделены друг от друга, но работают как единое целое (по принципу «все или ничего»)

Вот еще табличка интересная для сравнения с обычными мышцами

	СКЕЛЕТНАЯ МЫШЕЧНАЯ ТКАНЬ	СЕРДЕЧНАЯ МЫШЕЧНАЯ ТКАНЬ
1. ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТКАНИ	Миосимпласты – основа мышечных волокон	Типичные кардиомиоциты, объединяющиеся в функциональные волокна
2. СОДЕРЖАНИЕ МИОФИБРИЛЛ	70 % объема волокна	40 % объема кардиомиоцита
3. ХАРАКТЕРИСТИКА МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН ПРИ СВЕТОВОЙ МИКРОСКОПИИ	а) Нет вставочных дисков б) Ядра расположены на периферии	а) Имеются вставочные диски б) Ядра расположены в центре
4. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ КЛЕТОЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ	Миосателлиты – камбиальные клетки: обеспечивают способность к регенерации	Атипичные (проводят возбуждение) и секреторные кардиомиоциты

Особенности распространение возбуждения в сердечной мышце

• Импульс возникает в синусно-предсердном узле

• Возникшая деполяризация распространяется радиально по предсердиям и сходится в АВ узле

• В предсердиях деполяризация полностью завершается в течение 0,1 с

• Проведение в АВ узле медленнее – возникает предсердно-желудочковая задержка длительностью 0,1 с (блуждающий нерв увеличивает задержку, симпатическая НС – уменьшает), затем возбуждение распространяется на миокард желудочков

• От основания межжелудочковой перегородки волна деполяризации распространяется по системе волокон Пуркинье и идет к верхушке сердца

• Волна деполяризации вдоль стенки желудочка возвращается к АВ узлу, переходя с субэндокардиальной поверхности миокарда на субэпикардиальную

Водители ритма сердца находятся в соподчиненном положении. В сердце существует так называемый градиент автоматии. Он выражается в убывающей способности к автоматии различных структур проводящей системы по мере их удаления от синусно-предсердного узла.

• В синусно-предсердном узле число разрядов составляет в среднем 60−80 имп/мин,

• В предсердно-желудочковом — 40−50

• В клетках пучка Гиса — 30−40

• В волокнах Пуркинье — около 20 имп/мин.

Общая физиология нервной системы

Центральная нервная система (ЦНС)