05 Физиология гладких мышц.ppt
- Количество слайдов: 63
Физиология гладких мышц Профессор Р. П. Борисова 2011
ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Структура и функции гладких мыщц. 2. Физиологические свойства и особенности ГМК. 3. Механизм сокращения 4. Регуляция сократительной активности.
Три типа мышц Скелетная Сердечна я Гладк ая
Мышечная ткань В организме человека в среднем приходится на долю: - скелетных мышц – 40 -50% массы тела - сердечной мышцы – менее 1 % - гладких мышц – 8 -9%
Особенности гладких мышц • • Малые размеры клеток: длина 50 -400 мкм. Клетки веретенообразные, одноядерные. Нет поперечной исчерченности. Клетки объединяются в пучки, от направления которых зависит результат сокращения. .
Сократительные белки ГМК актин миозин
Сократительные белки Актин Миозин Гмк укорачивается на 80% Расслабленная ГМК Сокращенная ГМК
Контакты между ГМК • Механические – между плотными тельцами – передают силу сокращения. • Нексусы – контакты с хорошей электропроводностью – проводят ПД.
Плотные контакты между ГМК нексусы (коннексоны) Проводимость
Саркоплазматический ретикулюм ГМК слабо развит ПД открывает СА** каналы СР, заходя в кавеолы.
Особенности иннервации ГМК 1. Классических синапсов нет. 2. Имеются варикозные расширения аксонов, через мембрану которых в интерстициальное пространство выходит медиатор 3. Диффузионное расстояние для медиатора в тысячи раз больше по сравнению с синаптической щелью нервно-мышечного синапса.
Варикозы нервного сплетения ВНС.
Мультиунитарная гладкая мышца • Состоит из дискретных ГМК. • Каждая ГМК получает индивидуальную иннервацию. • Высокая степень контроля сокращений нервной системой. • Примеры: цилиарная мышца глаза, мышца радужки, пилоэректор.
Висцеральная (унитарная) гладкая мышца • Большой конгломерат ГМК. • ГМК собраны в пучки и слои. • ГМК контактируют друг с другом во многих местах. • Имеются множественные нексусы. • Нервные волокна обычно иннервируют только внешний слой ГМК. Далее возбуждение передаетя по нексусам. • Представляет собой функциональный синцитий!!!
СОКРАЩЕНИЕ ГМК : -Тонус – асинхронное сокращение -Фазные сокращения - синхронные Благодаря способности развивать силу и укорачиваться мышцы позволяют: • Создавать и регулировать давление в полости гладкомышечного органа (ЖКТ, сосуды, мочевой пузырь). • . Продвигать содержимое полости гладкомышечного органа (химус, лимфу и др)
Где локализуются ГМК? • Стенки ЖКТ и протоков пищеварительных желез. • Стенки кровеносных и лимфатических сосудов. • ГМК трахеи и бронхов • Стенка матки, фаллопиевых труб, семявыносящих протоков. • Стенки мочеточников и мочевого пузыря • Цилиарная мышца глаза и мышцы радужки.
Желудок: тонус, работа сфинктеров, перистальтика
Артерии и вены: тонус гладкомышечного слоя. Регуляция АД Крупные сосуды содержат три слоя гладкомышечных клеток
ЛИМФЕДЕМА
Физиологофармакологические аспекты деятельности ГМК • Гипертоническая болезнь • Астма • Различные дискинезии • Привычные выкидыши • Лимфедема Причина связана с патологией ГМК
Свойства и особенности гладких мышц
Свойства и особенности гладких мышц 1. Возбудимость и рефрактерность 2. Проводимость 3. Сократимость 4. Автоматия 5. Пластичность
ВОЗБУДИМОСТЬ ГМК • Полимодальная, обусловлена чувствительностью структур мембраны • Мембрана ГМК содержит: -Электрочувствительные, -Механочувствительные, -Разнообразные хемочувствительные каналы
Сократимость и рефрактерность мышц Скелетная Сердечная Гладкая
Особенности сократимости • Сокращение медленное, т. к. : активность АТФ-азы в 40 – 80 раз НИЖЕ, следовательно, медленнее образуются и разрушаются «мостики» между актином и миозином, обеспечивающие скольжение. • Такой режим более экономичен. т. к. меньше расходуется АТФ и не развивается утомление.
Медленная циклическая активность акто-миозиновых мостиков • Частота циклов образования и разрушения мостиков в 10 – 300 раз меньше, длительность 1 цикла, соответственно, больше (т. к. активность АТФ-азы ниже). • На 1 цикл расходуется 1 молекула АТФ. • Поэтому для сокращения ГМК требуется в 300 раз меньше энергии для поддержания той же степени напряжения.
Сила сокращения гладкой мышцы • Максимальная сила сокращения • гладкой мышцы 4 – 6 кг/см 2 • скелетной мышцы 3 – 4 кг/см 2
Источники Са** для сокращения ГМК: • Внутриклеточный Са**– из саркоплазматического ретикулюма. • Внеклеточный Са**, проникающий из интерстиция через Са** каналы.
Каналы мембраны ГМК • К* каналы – открыты постоянно. • Са** каналы : (пропускают и Nа*) ПД-управляемые, рецептор -управляемые, механоуправляемые. • Спонтанно активные Са** каналы – ритмически открываются без воздействия стимула.
Автоматия • Автоматия- способность самостоятельно(без воздействия стимулов) генерировать ПД и сокращаться. • Пейсмекер(водитель ритма)- ГМК, обладающая наибольшей автоматией и синхронизирующая остальные ГМК
ОСОБЕННОСТИ СОКРАЩЕНИЯ ГЛАДКИХ МЫШЦ • Обладают спонтанной активностью = автоматией, имеющей миогенную природу (клетки-пейсмекеры). • ПЛАСТИЧНОСТЬ – СПОСОБНОСТЬ УДЕРЖИВАТЬ ИСХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ РАСТЯЖЕНИЯ ( ПРИ НАПОЛНЕНИИ ЖЕЛУДКА. , ЖЕЛЧНОГО ПУЗЫРЯ И ДР. ).
Потенциалы действия ГМК Пиковый Медленная ПД Серия ПД волна КУД Мембранный потенциал (m. V) Мышечное сокращение Время
Платообразный потенциал действия • Начало как у обычного ПД. • Очень медленная реполяризация клеточной мембраны. • Выявлен в мышцах, требующих достаточно длительного сокращения: мочеточник, матка, лимфатические сосуды.
Распространение ПД в висцеральных гладких мышцах Потенциал действия Нексусы Пейсмекерная клетка
Особености молекулярных механизмов, лежащих в основе сокращений гладких мышц
Особенности сокращения ГМК: • Использование внеклеточного кальция, поступающего через кальциевые каналы: • Потенциалзависимые, • Хемозависимые = рецепторуправляемые. • Использование внутриклеточного кальция из саркоплазматического ретикулюма
2+ для Ca Источники сокращения гладких мышц Ca Channels Neurotransmitter or Hormone G GDP GTP 1, 4, 5 IP 3 Na Voltage. Gated Receptor. Operated PLC K Channel PIP 2 DAG PKC 1 2 3 Ca Ca K Ca CM SR Ca Ca. CM MLCK (Inactive) (Active) 1 Voltage-gated Ca 2+ channels MLC- P 2 Receptor-operated Ca 2+ channels 3 Second messenger-mediated release of SR Ca 2+
Молекулярные механизмы сокращения ГМК • Са**образует комплекс с кальмодулином • Активация киназы легких цепей миозина • Фосфорилирование миозина. • Взаимодействие его с актином, скольжение нитей, сокращение.
Регуляция сокращения ГМК посредством фосфорилирования миозина 2+ Calmodulin Ca-Calmodulin Inactive Myosin Light Chain Kinase Ca-Calmodulin Active Myosin Light Chain Kinase Inactive Myosin Phosphorylated Myosin ATP
Механизм расслабления ГМК • Удаление Ca++ : – Ca++ насосом в саркопплазматический ретикулум – Na+ /Ca++ антипорт в интерстиций – Ca++ насосом в интерстиций • Инактивируется кальмодулин. • Инактивируется киназа ЛЦМ. MLCK active • Миозинфосфатаза удаляет фосфат с ЛЦМ, тем самым P инактивирует его. • Актин и миозин не могут взаимодействовать и ГМК расслабляется inactive MLCK inactive
Пути активации сократительного аппарата ГМК • Электромеханическое сопряжение (активация сократительных белков через изменения МП) • Фармакомеханическое сопряжение (активация сократительных белков без изменения величины МП, посредством воздействия сигнальных молекул на рецепторы мембраны)
Электромеханическое сопряжение Потенциал действия КУД Мембранный потенциал (m. V) Если медленная волна достигает КУД, то генерируется ПД и ГМК сокращается.
Фармако-механическое сопряжение в ГМК В организме человека выявлены различные сигнальные молекулы = лиганды (более 80)
2+ для Ca Источники сокращения гладких мышц Ca Channels Neurotransmitter or Hormone G GDP GTP 1, 4, 5 IP 3 Na Voltage. Gated Receptor. Operated PLC K Channel PIP 2 DAG PKC 1 2 3 Ca Ca K Ca CM SR Ca Ca. CM MLCK (Inactive) (Active) 1 Voltage-gated Ca 2+ channels MLC- P 2 Receptor-operated Ca 2+ channels 3 Second messenger-mediated release of SR Ca 2+
Различные типы мембранных рецепторов
G-протеин-связанные рецепторы • Наиболее обычный тип рецептора • Когда рецептор активизирован раздражителем, он действует через посредника - G-протеин • G-протеин регулирует фермент или ионный канал
G протеины могут присоединяться к: • adenylate cyclase – produces cyclic AMP (c. AMP) • guanyl cyclase – produces cyclic GMP (c. GMP) • phospholipase C – produces inositol trisphosphate (IP 3) and diacyl glycerol (DAG) • various ion channels • Внутриклеточные вторичные посредники.
G-протеин-связанные рецепторы, сопряженные с ионными каналами • • • • Acetylcholine (muscarinic) Adenosine & adenine nucleotides Adrenaline & noradrenaline Angiotensin Bombesin Bradykinin Calcitonin Cannabinoid Chemokine Cholecystokinin & gastrin Dopamine Endothelin Galinin GABA (GABAB) Glutamate (quisqualate) • • • • Histamine 5 -Hydroxytryptamine (1, 2) Leukotriene Melatonin Neuropeptide Y Neurotensin Odorant peptides Opioid peptides Platelet-activating factor Prostanoid Protease-activated Tachykinins Taste receptors VIP Vasopressin and oxytocin
Регуляция сокращений ГМК • Саморегуляция: автоматия ( ПД), влияние растяжения ( в сосудах). • Нервная: вегетативная нервная система, ее медиаторы. • Гуморальная: гормоны, биологически активные вещества ( БАВ ), метаболиты (СО 2, лактат и др), эндотелины.
Медиаторы ВНС • Парасимпатическая система ацетилхолин (АХ)действует на М-холинорецепторы. • Холиномиметики и холиноблокаторы. • Симпатическая система – норадреналин (НА) действует на адренорецепторы (альфа-1, 2, и бета-1. 2. • Адреномиметики и адреноблокаторы.
Торможение ГМК • Гиперполяризация мембраны ГМК : - закрытие Nа* и Са**каналов, - открытие закрытых К* каналов. • Активация рецепторов, активирующих ферменты и вызывающих образование: циклического аденозинмонофосфата (ц. АМФ) или циклического гуанозинмонофосфата (ц. ГМФ). • Эти вторичные посредники могут снижать концентрацию Са** или блокировать ферменты сокращения.
Стимуляция синтеза NO Ацетилхолин Брадикинин Вещество Р NO NO Напряжение сдвига NO NO РАССЛАБЛЕНИЕ NO
ГМК - ИНТЕГРАТОР • Мембрана ГМК интегрирует (+) и (-) регуляторные влияния: (+) деполяризация при открытии СА** и (-) гиперполяризация при открытии К*каналов (торможение!), • Влияния сигнальных молекул, реализуемые фармакомеханическим сопряжением (+) и (-). • Собственную автоматию, ритм которой изменяется под влиянием этих влияний.
Сосудистые гладкие мышцы как мишень при лечении гипертензии • Блокаторы кальциевых каналов – nifedipine, verapamil, diltiazem • Открыватели калиевых каналов – minoxidil, diazoxide • Блокаторы каскада ангиотензина – ACE Inhibitors (captopril, enalapril) – AT 1 antagonists (losartin) • Нитраты – nitroglycerine
Ca 2+ Channel: Diphenylalkylamines • Verapamil (Calan, Isoptin, Covera-HS, Verelan)
Angiotensin Converting Enzyme (ACE) Inhibitors • Peptides that act primarily by suppressing the reninangiotensin-aldosterone system • Three groups – Sulf-hydryl-containing – Dicarbocyl-containing – Phosphorous-containing
Alpha/Beta Blocking Agents • Prazosin (Minipress) – Alpha 1 • Pentolamine (Regitine) – Nonselective alpha • Labetolol (Normodyne, Trandate) – Nonselective beta, alpha 1 selective • Carvedilol – Nonselective beta, alpha 1 selective
Последовательность реакций в ГМК, приводящих к сокращению
Миограммы скелетной Muscle Revisited и гладкой мышц Быстрая скелетная Медленная скелетная Сила Гладкая Потенциал действия 1 секунды 2
Гладкая мышца Dense body anchors the actin to the cytoskeleton
Симпатическая иннервация гладкомышечных органов Торако-люмбальный отдел. Нервы выходят между T 1 и L 2
Электромеханическое сопряжение Медленные волны МП КУД Мембранный потенциал (m. V) Расслабленная ГМК
Парасимпатическая иннервация гладкомышечных органов Краниосакральный отдел. Нервы выходят из головного мозга и крестцового отдела спинного мозга.
05 Физиология гладких мышц.ppt