Rozdělení svalových tkání: kosterní svalovina (příčně pruhované svaly) hladká svalovina srdeční svalovina (myokard)

Transkript

1 Fyziologie svalstva

2 Svalstvo patří ke vzrušivým tkáním schopnost kontrakce a relaxace veškerá aktivní tenze a aktivní pohyb (cirkulace krve, transport tráveniny, řeč, mimika, lidská práce) 40% tělesné hmotnosti Rozdělení svalových tkání: kosterní svalovina (příčně pruhované svaly) hladká svalovina srdeční svalovina (myokard)

3 Kosterní svalovina (KS) - 95% všech svalů - vlákna obsahují více jader um široká, až 20 cm dlouhá - povrchová membrána sarkolema - cytoplazma sarkoplazma - mitochondrie sarkosomy Pasívní mechanické vlastnosti KS - neaktivovaný sval je pružný (klade odpor mimo klidovou délku) - pevnost 4-12kg/cm 2 - statická a dynamická složka při pasívním protahování Zevní projevy kontrakce (aktivní vlastnosti) KS -minimální akce svalové trhnutí -pomalé svaly pomalé trhnutí (např. posturální svaly) - rychlé svaly rychlé trhnutí (např. okohybné svaly) -zrychlování frekvence trhnutí -superpozice -vlnitý tetanus -hladký tetanus

4 Propojení excitace a kontrakce vlákna kosterního svalu jsou přímo řízená nervovým systémem pomocí akčních potenciálů axony míšních motoneuronů kontaktují sarkolemu pomocí nervosvalové ploténky chemické synapse presynaptická část je součástí axonu, postsynaptická je součástí sarkolemy nervosvalová ploténka odpovídá na příchod akčního potenciálu uvolněním acetylcholinu z presynaptické části (axonálního terminálu), který se váže na postsynaptické části (sarkolemě) s nikotinovými receptory a tím je aktivuje aktivované receptory přímo otevírá iontové kanály pro Na + (chemicky řízené kanály), což způsobuje lokální depolarizaci na sarkolemě lokální depolarizace se šíří pomocí napěťově řízených Na + a Ca 2+ kanálů po celé sarkolemě buňky, což vede k uvolnění Ca 2+ z extracelulárního prostoru a sarkoplazmatického retikula do cytoplazmy svalové buňky uvedená odpověď svalové buňky na jeden AP vyvolá minimální akci již zmíněné svalové trhnutí svalová buňka je schopná reagovat svalovým trhnutím na každý akční potenciál motoneuronu

5 Molekulární struktura kontraktilního aparátu sarkomera (2um) funkční jednotka ohraničená Z- disky aktinová vlákna (filamenta) myozinová vlákna (filamenta) překryv aktinových a myozinových vláken typický mikroskopický obraz příčného pruhování titin třetí systém filament, utváří klidovou tenzi neaktivovaného svalu řada dalších bílkovinných molekul uplatňujících se při řízení kontrakce Molekulární podstata kontrakce teorie posuvu filament a teorie molekulárních generátorů síly vápníková pumpa (membrána sarkoplazmatického retikula) udržující velmi nízkou koncentraci Ca 2+ v sarkoplazmě mezi kontrakcemi iniciace stahu vyplavením Ca 2+ do cytosolu vyvolá cyklickou interakci myozinových hlav s aktinovými filamenty vzniká kontrakce

6 Molekulární základy kontrakce Hráči: myozin asi 150 molekul uspořádaných do tlustého vlákna s vyčnívajícími hlavami (hlavy mají ATPázovou aktivitu a v klidu navázaný ATP) aktin dvoušroubovice tvořená kulovitými monomery aktinu tropomyozin vláknité molekuly kolem aktinu troponin molekula připojena k tropomyozinu se třemi podjednotkami (Tn-C, Tn-T, Tn-I) - náhlé zvýšení koncentrace Ca 2+ způsobí konformaci troponinu vedoucí k zasunutí vláken tropomyozinu do štěrbiny ve vláknu aktinu - to zpřístupní vazná místa na aktinu pro hlavy myozinu a aktivace ATPázy hlav myozinu vedoucí za štěpení ATP k rotačnímu pohybu hlavy myozinu v podélné ose sarkomery - po uvolnění ADP z aktomyozinového komplexu, zůstavají aktin a myozin spojeny až do navázání molekuly ATP

7 Řízení činnosti svalu Kontrakce příčně pruhovaného svalu je řízená motoneurony míšních a hlavových nervů Je řízená časoprostorovou aktivitou motoneuronů: počtem aktivních motoneuronů (tj. motorických jednotek; 1 motorická jednotka = všechna svalová vlákna ovládaná jedním motoneuronem) frekvencí akčních potenciálů motoneuronů Již při frekvenci kolem 30 Hz dochází k maximální možné kontrakci Při frekvenci Hz se sval nejrychleji stahuje I v klidu měříme jisté napětí svalu nesouvisející s pohybem. Tento svalový tonus má dvě složky pasivní elastický tonus (podmíněn elastickými vlastnostmi svalu) reflexní tonus podmíněn klidovou aktivitou motoneuronů (řízen gamasystémem)

8 Hladká svalovina Dva typy hladké svaloviny buňky spojené pomocí gap junctions tvořící funkční soubunní (syncytium) cirkulární svalovina GIT, podélná svalovina buňky vzájemně nespojené, s minimálním šířením kontrakce - tzv. vícejednotkový sval např. m. ciliaris Poměrně jednoduchá tkáň Odlišnosti od příčně pruhovaného svalu buňky jsou menší a mají často jenom jedno jádro příčné pruhování není viditelné odlišné uspořádání mikrofilament různé množství buněčných receptorů na membráně místo neuromuskulární ploténky nacházíme tzv. varikozity vyplněné synaptickými váčky s různými mediátory (acetylcholin, katecholaminy, neuropeptidy) pomalejší a déle přetrvávájící kontrakce možnost zkrácení až 1/5 klidové délky a lepší možnost reverzibilního protažení plastičnost při natažení

9 Srdeční svalovina do jisté míry autonomní orgán tento typ jenom v srdci buňky jsou jednojádrové válce buňky jsou tlustší a kratší než u kosterní svaloviny jsou rozvětvené, navzájem spojené interkalárními disky (gap junction a tight juntion) nemožnost pracovat anaerobně dva druhy buněk srdeční převodní soustava pracovní myokard

10 Energetika činnosti svalu krevní zásobení se mění od zátěže více jak 20x mechanická účinnost sarkomer je kolem 40% - 50% celková účinnost svalové práce kolem 20% - 25% bezprostřední zdroj energie je ATP po vyčerpání ATP, ATP doplněno reakcí ADP s kreatinfosfátem krátkodobě může pracovat anaerobně (glykolýza) při vysokých aerobních výkonech je nejdůležitějším zdrojem glukóza dlouhodobá práce zdrojem jsou lipidy při extrémních nárocích začíná sval využívat vlastní glykogen