ФИЗИОЛОГИЯ ГЛАДКИХ МЫШЦ Доцент Петунов С Г 2009

ФИЗИОЛОГИЯ ГЛАДКИХ МЫШЦ Доцент Петунов С. Г. 2009

Физиологофармакологические аспекты деятельности ГМК • Гипертоническая болезнь • Астма • Различные дискинезии • Привычные выкидыши • Лимфедема Причина связана с патологией ГМК

ЛИМФЕДЕМА

Три типа мышц Скелетная Сердечная Гладкая

Основные функции мышц Благодаря способности развивать силу и укорачиваться мышцы позволяют: • Взаимодействовать с окружающей средой (локомоции, мимика, речь, письмо и пр). • Создавать давление в сосудистой системе, обеспечивать движение крови. • Регулировать АД, продвигать лимфу, перемешивать и продвигать пищу.

Мышечная ткань В организме человека в среднем приходится на долю: - скелетных мышц – 40 -50% массы тела - сердечной мышцы – менее 1 % - гладких мышц – 8 -9%

Характеристика разных типов мышц Свойство Скелет ная Сердечная Гладкая Исчерченнос ть Да Да Нет Ядра в клетке Много Одно Контакты между клетками (вставочные диски или нексусы) Нет Есть

Плотные контакты между ГМК - нексусы (коннексоны)

Характеристика разных типов мышц Свойство Скелетная Сердечная Гладкая Скорость сокращений Быстрая Средняя Медленная Рефрактерный период Короткий Длинный ? Контроль сокращений Соматичес кие нервы Спонтанный, но модулируется автономными нервами Автономная НС, гормоны, метаболиты, натяжение Произвольный контроль Да Нет

Миограммы скелетной и гладкой мышц Быстрая скелетная Медленная скелетная Сила Гладкая Потенциал действия 1 секунды 2

В каких органах имеется гладкомышечная ткань?

Стенка пищеварительного канала построена преимущественно из гладкомышечной ткани

Мышечные слои в привратнике желудка Внутренний циркулярный слой Наружный продольный слой

Стенки большинства кровеносных сосудов содержат гладкомышечную ткань Крупные сосуды содержат три слоя гладкомышечных клеток

Фрагмент микроциркуляторного русла

Особенности гладких мышц • • Малые размеры клеток: длина 50 -400 мкм. Клетки веретенообразные, одноядерные. Нет поперечной исчерченности. Управляются автономной нервной системой, гормонами, биологически активными веществами, метаболитами.

Типы гладкомышечной ткани • Мультиунитарная • Унитарная (висцеральная)

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.

Висцеральная (унитарная) гладкая мышца • Нервные волокна обычно иннервируют только внешний слой ГМК. Далее возбуждение передается по нексусам. • Представляет собой функциональный синцитий • Обладают спонтанной активностью

Висцеральная (унитарная) гладкая мышца Варикозы в автономном нерве Нексусы

Возникновение ПД в пейсмекерной клетке

Распространение ПД в висцеральных гладких мышцах Потенциал действия Нексусы Пейсмекерная клетка

Особенности иннервации ГМК 1. Иннервируются автономной нервной системой (симпатический и парасимпатический отделы). 2. Классических синапсов нет. 3. Имеются варикозные расширения, через мембрану которых в интерстициальное пространство выходит медиатор 4. Диффузионное расстояние для медиатора в тысячи раз больше по сравнению с синаптической щелью нервно-мышечного синапса.

Симпатическая иннервация гладкомышечных органов Тораколюмбальный отдел. Нервы выходят между Th 1 и L 2

Парасимпатическая иннервация гладкомышечных органов Краниосакральный отдел. Нервы выходят из головного мозга и крестцового отдела спинного мозга.

Особенности молекулярных механизмов, лежащих в основе сокращений гладких мышц

Ориентация сократительных белков Расслабленная ГМК Сокращенная ГМК

Плотное тельце прикрепляет актин к цитоскелету

Особенности сокращения гладких мышц • Скорость сокращения гладких мышц и скорость расщепления АТФ в 100 -1000 раз меньше, чем в скелетных • Гладкие мышцы способны к длительному сокращению без утомления с небольшой затратой энергии • Обладают тонической активностью, имеющей миогенную природу (клеткипейсмекеры) • Пластичность

Пути активации сократительного аппарата ГМК • Электромеханическое сопряжение (активация сократительных белков через изменения МП, в т. ч. растяжением) • Фармакомеханическое сопряжение (активация сократительных белков без изменения величины МП, посредством воздействия сигнальных молекул на рецепторы мембраны)

Медленные волны изменения мембранного потенциала

Электромеханическое сопряжение Медленные волны МП Мембранный потенциал (m. V) КУД Расслабленная ГМК

Электромеханическое сопряжение Потенциал действия Мембранный потенциал (m. V) Если медленная волна достигает КУД, то генерируется ПД и ГМК сокращается.

Потенциалы действия ГМК Пиковый Медленная ПД Серия ПД волна КУД Мембранный потенциал (m. V) Сила мышечного сокращения 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.

Механизм сокращения гладких мышц Ca 2+ Кальмодулин Ca-кальмодулин Неактивная киназа легких цепей миозина неактивный миозин Фосфорилированный миозин ATP

Источники Ca 2+ для сокращения гладких мышц Ca Channels Neurotransmitter or Hormone G GDP GTP K Channel PLC 1, 4, 5 IP 3 PIP 2 DAG PKC Ca Ca K Ca CM SR Na Receptor. Operated Ca Ca. CM MLCK (Inactive) (Active) MLC- P 1. Потенциал-зависимые Ca 2+ каналы 2. Рецептор-управляемые Са 2+ каналы 3. Активированное вторичными посредниками (мессенждерами) выделение Ca 2+ из СПР

Саркоплазматический ретикулум в ГМК

Механизм расслабления ГМК • Удаление Ca++ : – Ca++ насосом в СПР – Na+ /Ca++ антипорт в интерстиций – Ca++ насосом в интерстиций • Инактивируется кальмодулин. MLCK active • Инактивируется киназа ЛЦМ. • Миозинфосфатаза удаляет фосфат с ЛЦМ, тем самым P инактивирует его. • Актин и миозин не могут взаимодействовать и ГМК расслабляется inactive MLCK inactive

Фармако-механическое сопряжение в ГМК В организме человека выявлено более 80 различных сигнальных молекул

Различные типы мембранных рецепторов

G-протеин - связанные рецепторы • Наиболее распространенный тип рецептора • Стимулы: гормоны, нейромедиаторы, одоранты, свет и т. д. • Когда рецептор активизирован раздражителем, он действует через посредника - G-протеин • G-протеин регулирует фермент или ионный канал

G - протеины могут взаимодействовать с: • аденилатциклазой – продукция циклического АМФ (ц. AMФ) • гуанилатциклазой – продукция циклического ГМФ (ц. ГМФ) • фосфолипазой C – продукция инозитол-трифосфата (IP 3) и диацилглицерола (DAG) • различными ионными каналами

Новый способ лечения астмы ингибитором PDE 4 Ariflo Adenyl cyclase ATP Расслабление гладкой мышцы PDE 4 Cyclic AMP Ингибирование фиброза, восстановление эпителия 5'-AMP Противовоспалитель ный эффект CD 8+ T cells Macrophages Neutrophils