ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Φυσιολογία Ι Μυϊκή συστολή Διδάσκων: Αν. Καθηγήτρια Πατρώνα Βεζυράκη
Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.
Δομή Μυϊκού κυττάρου Μυϊκή συστολή
ΣΑΡΚΕΙΛΗΜΑ: ΣΑΡΚΟΠΛΑΣΜΑ πλασματική μεμβράνη Γλυκογόνο,μυοσφαιρίνη,Κ +,Μg 2+, εξωτερικό περίβλημα: φωσφορική κρεατίνη, μιτοχόνδρια στιβάδα πολυσακχαριτών φωσφορικά άλατα, γλυκολυτικά ένζυμα ινίδια κολλαγόνου μιτοχόνδρια μεταξύ και παράλληλα με τα μυϊκά ινίδια Διάμετρο 10-80μ
Σαρκοπλασματικό δίκτυο α) από μακρά επιμήκη σωληνάρια που διατρέχουν παράλληλα με τα μυϊκά ινίδια, μεγάλης έκτασης για ταχεία συστολή των μυών-αποθήκες Ca 2+ β) τελικές δεξαμενές που συνορεύουν με τα εγκάρσια σωληνάρια-τριάδες Σύστημα εγκαρσίων σωληναρίων α) Προεκτάσεις της κυτταρικής μεμβράνης με πορεία κάθετη προς τα μυϊκά ινίδια, β) επικοινωνούν προς το περιβάλλον εξωκυττάριο υγρό της μυϊκής ίνας γ) επέκταση ενός δυναμικού ενέργειας κατά μήκος των σωληναρίων Τ
ΣΚΕΛΕΤΙΚΗ ΜΥΙΚΗ ΙΝΑ
Μυϊκή ίνα 100-10.000 μυοϊνίδια Σαρκομέριο:2.2μ μεταξύ δύο δίσκων Ζ (Δισκοειδή πρωτεϊνικά Μορφώματα) 1500 νημάτια μυοσίνης 3000 νημάτια ακτίνης Ταινία Ι: νημάτια ακτίνης Ισότροπη ΥΦΗ ΣΑΡΚΟΜΕΡΙΟΥ Ταινία Α: εναλλαγή νηματίων Ακτίνης μυοσίνης ανισότροπη Ζώνη Η: νημάτια μυοσίνης
ΝΗΜΑΤΙΟ ΜΥΟΣΙΝΗΣ Μόριο μυοσίνης: Νημάτιο Μυοσίνης=1.6μ 200 μόρια μυοσίνης Μ.Β.480.000 2 Βαριές:200.000 Μ.Β. 4 Ελαφρές:20.000 Μ.Β. πολυπεπτιδικές αλυσίδες πολυπεπτιδικές αλυσίδες Περιστροφή του νηματίου μυοσίνης Περιέλιξη=42.9nm 3 ζεύγη εγκαρσίων γεφυρών/περιέλιξη
Ουρά μυοσίνης 80nm Μόριο μυοσίνης Βαριές αλυσίδες Ελαφρές αλυσίδες : Επιμήκη έλικα- 2 κεφαλές έλεγχος λειτουργίας κεφαλής ΑΤΡ-άση κατά την μυϊκή συστολή Αυχένας + κεφαλή Εγκάρσια γέφυρα 100 ζεύγη εγκαρσίων γεφυρών 50 σε κάθε μεριά νηματίου Στο κέντρο σε μήκος 0.2μ δεν υπάρχουν κεφαλές
ΝΗΜΑΤΙΟ ΑΚΤΙΝΗΣ 1μm 1.Ακτίνη:διπλή έλικα F-ακτίνης: (400 μόρια G-ακτίνης-σύνδεση ADP) περιστροφή 70nm: 13 μόρια G-ακτίνης (M.B=42.000) κάθε 2.7nm,συνδεδεμένο με μόριο ADP 2.Τροπομυοσίνη:Μήκος 40nm M.B : 70.000 Σε ηρεμία: κάλυψη των 7-ενεργών θέσεων της ακτίνης
ΝΗΜΑΤΙΟ ΑΚΤΙΝΗΣ 3.Τροπονίνη: 1. τροπονίνη-c: σύνδεση με Ca 2. τροπονίνη-τ: σύνδεση με Τροπομυοσίνη 3. τροπονίνη-ι: σύνδεση με ακτίνη αναστολή των γεφυρών Α-Μ
ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΤΩΝ ΝΗΜΑΤΙΩΝ ΑΚΤΙΝΗΣ-ΜΥΟΣΙΝΗΣ ΣΕ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΗΡΕΜΙΑΣ ΤΗΣ ΜΥΙΚΗΣ ΙΝΑΣ
ΜΟΡΙΑΚΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΣΤΗ ΔΙΟΛΙΣΘΗΣΗ ΤΩΝ ΝΗΜΑΤΙΩΝ ΤΗΣ ΑΚΤΙΝΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΜΥΟΣΙΝΗΣ (Ισοτονική συστολή) ΘΕΩΡΙΑ ΟΔΟΝΤΩΤΟΥ ΤΡΟΧΟΥ 1 2 Σύμπλεγμα Α-Μ-ADP-P Aπελευθέρωση Ρ κάμψη 45 ο Τελική κλίση 50 ο απώλεια ΑDP A-M Σύμπλεγμα ακαμψίας Χαλαστική επίδραση του ΑΤΡ Κάθε κύκλος διολίσθησης 2x8nm=16nm=1% μήκους Πλήρης βράχυνση 50x Ca 2+ Ηρεμία=0.1μΜ Διέγερση=200μΜ Ενδοκυττάρια παροχή Ca 2+ Σκελετικός μύς=1/20sec Καρδιακός μύς=1/3sec Πυροδότηση Ισχύος 3 Αντλία Ασβεστίου Συμπύκνωση 10.000x Ca 2+ Καλσεκουεστρίνη 40x αποθέματα Ca 2+
Β Γ Α Β Γ Α Δ ΣΧΕΣΗ ΙΣΟΜΕΤΡΙΚΗΣ ΤΑΣΗΣ- ΜΗΚΟΥΣ ΣΑΡΚΟΜΕΡΙΟΥ Οσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός εγκαρσίων γεφυρών που έλκουν τα νημάτια της ακτίνης τόσο μεγαλύτερη η δύναμη της συστολής Δ=3.65μ Πλήρης έλξη Α-Μ Μηδενική τάση Γ=2.2μ Επικάλυψη από την Α όλων των εγκαρσίων γεφυρών της Μ Β=2.05μ Επικάλυψη των νηματίων της Α μεταξύ τους αντιπαράθεση Γ-Β= Μέγιστη συστολή Α=1.65μ υμένες Ζ πλησιάζουν τα νημάτια της Μ περιορισμός συστολής
Ισομετρική Ισοτονική Συστολή
ΠΡΟΤΥΠΟ ΜΥΙΚΗΣ ΣΥΣΤΟΛΗΣ Μύς εκτός συσταλτών στοιχείων αποτελείται και από ελαστικά στοιχεία Εν παραλλήλω ελαστικά στοιχεία Εν σειρά ελαστικά στοιχεία Α) Συνδετικός ιστός- Α) βραχίονες εγκαρσίων γεφυρών Περιτονίες μυοσίνης Β) σαρκείλημμα Β) θέσεις σύνδεσης μυών-τενόντων Γ) σαρκοπλασματικό δίκτυο Γ) δίσκοι Ζ Τα εν σειρά ελαστικά στοιχεία είναι τα πρώτα που διατείνονται
ΠΡΟΤΥΠΟ ΜΥΙΚΗΣ ΣΥΣΤΟΛΗΣ Ισομετρική συστολή:-διάταση των ελαστικών στοιχείων εν σειρά -Βράχυνση των σαρκομερίων -δεν συνοδεύεται με βράχυνση μυός -μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας Ισοτονική συστολή:-εμφανίζει δυο φάσεις 1.Ισομετρική φάση: μέχρι εξίσωσης της αναπτυσσόμενης τάσης με το φορτίο που προβάλλεται 2.Φάση βράχυνσης :βράχυνση του μυός και ανύψωση του φορτίου.
Ταχύτητα βράχυνσης Ισομετρική συστολή 1.Διάταση των ελαστικών στοιχείων εν σειρά 2.Βράχυνση σαρκομερίων χωρίς βράχυνση μυός Ισοτονική συστολή 1. Ισομετρική φάση:διαρκεί μέχρι η τάση εξισωθεί με την αντίσταση που προβάλλεται Η ισοτονική αποδίδει έργο 2. Φάση βράχυνσης Η ταχύτητα συστολής :1.τύπο μυός 2.αντίσταση που προβάλλεται 3.μήκος μυός κατά την έναρξη της σύσπασης 4.Μέγιστο βάρος που ανυψώνει είναι λίγο μικρότερο από την μέγιστη τάση κατά την ισομετρική συστολή Καμπύλη δύναμης -ταχύτητας Η ταχύτητα συστολής μειώνεται όταν η δύναμη που πρέπει να υπερνικηθεί αυξάνεται 0 25 100 δύναμη
Ενταση συστολής Οφθαλμικός γαστροκνήμιος Υποκνημίδιος 0 40 80 120 160 200 msec Διάρκεια ισομετρικής συστολής διαφόρων σκελετικών μυών Οφθαλμικός: ταχύς για την προσήλωση στα αντικείμενα- 1/40sec Γαστροκνήμιος : μέτριας ταχύτητας για παροχή ικανότητας στο σκέλος για τρέξιμο και πήδημα -1/15sec υποκνημίδιος: βραδεία συστολή-υποστήριξη του σώματος στην βαρύτητα 1/5sec
Κινητική μονάδα Το σύνολο του α-κινητικού νευρώνα με τις μυϊκές ίνες που νευρώνει αποτελεί την λειτουργική μονάδα του περιφερ.κινητικού συστήματος Μικροί μυς ταχεία αντίδραση μυς λάρυγγα Ακριβής έλεγχος 2-3 μυϊκές ίνες Μεγάλοι μυς βραδεία αντίδραση Γαστροκνήμιος Όχι ακριβής έλεγχος εκατοντάδες μυϊκές ίνες Άθροιση μυϊκών συστολών 1.Αθροιση πολλαπλών κινητικών μονάδων Αύξηση του αριθμού των κινητικών μονάδων που συστέλλονται συγχρόνως 2.Άθροιση κατά συχνότητα Αύξηση της συχνότητας των συστολών των μεμονωμένων κινητικών μονάδων
Συχνότητα ερεθίσματος και μυϊκή τάση Διέγερση μυός με προοδευτικά αυξανόμενη συχνότητα Αύξηση του βαθμού συστολής Συγχώνευση διαδοχικών συστολών-αδύνατη διάκριση Δύναμη τετανικής συστολής 3.5kg/cm2 διατομής μυός Τετρακέφαλος=103cm 2 =363kg Τετανική συστολή Κρίσιμη συχνότητα Τέλειος τέτανος Εξαρτάται: Ιξώδες μυός συγχώνευση διαδοχικών συστολών Επίπεδο ελευθέρων ιόντων Ca 2+ -συνεχές ερέθισμα
ΜΥΙΚΟΣ ΚΑΜΑΤΟΣ Η παρατεταμένη μυϊκή συστολή του μυός οδηγεί στον μυϊκό κάματο 1.Εξάντληση του γλυκογόνου του μυός 2.Εξασθένηση της μετάδοσης του νευρικού σήματος από την νευρομυϊκή σύναψη 3.Διακοπή της αιμάτωσης λειτουργούντος μυός οδηγεί σε πλήρη μυϊκό κάματο εντός ενός min λόγω μείωσης της παροχής του O 2 ΥΠΕΡΤΡΟΦΙΑ ΜΥΩΝ Οφείλεται σε υπερτροφία των μεμονωμένων μυϊκών ινών σαν απάντηση στην συστολή μυός με την μέγιστη ισχύ του 1.Αύξηση αριθμού νηματίων μυοσίνης-ακτίνης Διαίρεση των μυϊκών ινιδίων-νέα ινίδια αύξηση του αριθμού των Μυϊκών ινιδίων υπερτροφία μυός 2.Αύξηση των ενζυμικών συστημάτων παροχής ενέργειας π.χ. Γλυκόλυσης με αποτέλεσμα ταχεία παροχή ικανού ποσού ενέργειας στις βραχυχρόνιες έντονες μυϊκές συστολές
Νευρομυϊκή Σύναψη
300.000 συναπτικά κυστίδια 10.000 μόρια/ κυστίδιο Δίαυλοι Ca2+ ΩΣΗ- 100x συγκ.ca 2+ Κάθε ΔΕ=200-300 κυστίδια 100ώσεις/sec για αρκετά min Κόπωση της ν-μ-σύναψης Ψηλό παράγοντα ασφαλείας 3-4x
Συναπτικά κυστίδια περιέχοντα Ακετυλχολίνη Νευρική απόληξη Κινητικού νεύρου Μιτοχόνδριο Συναπτικό χάσμα Συναπτικές αναδιπλώσεις Στην περιοχή τελικής κινητικής πλάκας Μυοϊνίδια
Δίαυλος Ακετυλχολίνης ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΥΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣ Υποκαταστάτης Σύνδεση Αch με τον δίαυλο Άνοιγμα πύλης Πόρος 0.65nm Είσοδος ιόντων Να+ Β 5 υπομονάδες=275.000 Μ.Β Δυναμικό τελικής κιν.πλάκας -75-50mV Διάρκεια ΔΕ=1-5msec 5x εμμύελων νευρικών ινών Ταχύτητα αγωγής=3-5m/sec 1/18 εμμύελων
Φάρμακα νευρομυϊκής σύναψης
Αυτόνομα γάγγλια-τελικές κινητικές πλάκες σκελετικών μ. Μυελώδη μοίρα Επινεφριδίων ΝΙΚΟΤΙΝΙΚΟΙ ΥΠΟΔΟΧΕΙΣ
Η μουσκαρίνη διεγείρει τους υποδοχείς όπως και η Ach. Η Ατροπίνη αναστέλλει τους υποδοχείς της καρδιάς,λείων μυών, ΚΝΣ Κ.Ν.Σ Τελικά όργανα στόχους Παρασυμπαθητικού συστήματος ΜΟΥΣΚΑΡΙΝΙΚΟΙ ΥΠΟΔΟΧΕΙΣ
Βαρειά Μυασθένεια Συχνότητα:1:20.000 Αυτοάνοση νόσος Αδυναμία των νευρομυϊκών συνάψεων να διαβιβάσουν σήματα στις μυϊκές ίνες-παράλυση ατόμου Παθολογοανατομικά βλάβη: Μείωση των υπονεύριων σχισμών του συναπτικού ρείθρου Η συναπτική σχισμή είναι 50% πιο πλατιά Αντισώματα εναντίον τμήματος της μεμβράνης της Ν-Μ σύναψης που περιέχουν υποδοχείς ακετυλχολίνης Ασθενή Δυναμικά τελικής κινητικής πλάκας Αδυναμία διέγερσης των μυϊκών ινών Θάνατος από παράλυση αναπνευστικών μυών Θεραπεία : Νεοστιγμίνη αδρανοποίηση ακετυλοχολινεστεράσης καθυστέρηση καταστροφής Αch αύξηση συγκέντρωσης Ach Το δυναμικό της τελικής κινητικής πλάκας να ξεπερνά τον ουδό ερεθισμού της μυϊκής ίνας
Νευρομυϊκή σύναψη στην Βαρειά μυασθένεια
ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΥΙΚΗ ΣΥΣΤΟΛΗ 1.Ενεργοποίηση μηχανισμού οδοντωτού τροχού 2.Άντληση Ca στο σαρκοπλασματικό δίκτυο 3.Άντληση ιόντων Κ+-Να+ για την επέκταση του δυναμικού ενέργειας.το ΑΤΡ της μυϊκής ίνας =1-2sec Α. Φωσφοκρεατίνη= 8sec ADP+CP ATP+κρεατίνη Β. Γλυκόλυση=αναεροβία-αερόβια= 1min Γ. Οξειδωτική φωσφορυλίωση=παρατεταμένη συστολήμακροπρόθεσμη συστολή Σε έντονη μυϊκή δραστηριότητα ωρών=λίπη ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Σκελετικός μυς=1-5 msec 5x εμμύελων Ταχύτητα αγωγής=3-5 m/sec 1/18 εμμύελων
Τέλος Ενότητας
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.
Σημειώματα
Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ. http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1058.
Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκων: Αν. Καθηγήτρια Πατρώνα Βεζυράκη. «Φυσιολογία Ι. Μυϊκή συστολή». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1058.
Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1] https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/.