Download - Düz Kas Fizyolojisi
Düz Kas Fizyolojisi
Prof.Dr. Asuman Gölgeli
Amaçımız;
• Düz kası tanımlanması, Çizgili kasla karşılaştırılması,
• Kontraktil aktivitenin kontrolunun özellikle vurgulanması,
I. DÜZ KASIN YAPISAL ÖZELLİKLERİ
Düz kasın büyüklüğü ve şekli
• İğ (mekik) şeklinde hücreler
• Kalp kası ve iskelet kasına göre oldukça küçük– 2-5 m genişliğinde– 50-200 m uzunluğunda
Ş eki l 1. D ü z kasın yapısıŞ eki l 1. D ü z kasın yapısı
İ n cefi lam en t
A ra fi lam en tl er
K al ınfi lam en t
Y o ğ u n ci sim cik
M ek an ikb i r l eşm e
G apJ u n cti o n
B o y u n ak esi t
E n in e k esi t
Kontraktil kısım
• Sarkomer yok (bunun için düz kas deniliyor).– miyozin (kalın filament) var– aktin (ince filament) var– Aktin ve miyozinin düzenli hekzagonal
organizasyonu yok – Aktin/miyozin oranı: düz kasta daha fazla
(10:1) , iskelet kasında (2:1).
Ara Filamentler
• Cytoskeletal elementleri var, kasılma sırasında hücrenin omurgasını oluştururlar.
• Desmin ve vimentin iki ayrı iskelet proteinidir.
Yoğun Cisimcikler
• İnce filamenti oluşturan aktin proteini için tutunma görevi görür
• Çizgili kastaki Z-çizgilerinin analogudur
• Actinin proteinini içerir
• Dense zones. Komşu düz kas hücrelerinin birbirine bağlandığı mekanik kavşaklardır
Gap Junctions
• Birbirine komşu iki düz kas hücresi arasında direk elektriksel haberleşmeyi sağlar.
• Gap junction yoğunluğu dokudan dokuya değişir.
T-tubul ve terminal sisterna sistemleri yoktur.
• Düz kasın boyutları küçüktür
• Çoğu düz kas kasılmak için aksiyon potansiyeline ihtiyaç duymaz.
Sarkoplazmik retikulum oldukça azdır.
• Kasılmak için ekstrasellüler Ca++ kaynağı kullanılır.
• karşılastırılınca:– Kalp kası (kısmi- bağımlı)– İskelet kası (önemsiz derecede bağımlı).
Tropomiyozin-tropomiyozin kompleksi
• Düz kas aktin flamentinde tropomiyozin vardır ama;– Fonksiyonel olarak rolü varsa da tam
bilinmememektedir.
• Troponin yoktur– Böylece, Troponin-I düz kasta çapraz köprü
siklüsünü inhibe etmez
Şekil 2.Miyozinin yapısı
Miyozin hafif zincirleri
Miyozin ağır zincir başı
Miyozin ağır zincir kuyruğu
Miyozin hafif Zincirleri
• Düz kasta regulatör rol oynar
• “Miyozinin hafif zincirlerini” ,
“Hafif meromiyozin “ ile karıştırmayınız
II. DÜZ KASLARIN SINIFLANDIRILMASI
TEK ÜNİTELİ (VİSSERAL) VE ÇOK UNİTELİ.
Düz Kas İnnervasyonu
• Otonom sinir sistemi tarafından innerve edilir
• Kastan biraz uzakta sinir sonlanmaları yer alır
• Özelleşmiş sinir-kas kavşakları yoktur
Düz kas tipleri
• “Tek üniteli” single unit
• “Çok üniteli” multi unit
Tek üniteli düz kaslar
• Uniter ( unitary) veya visseral (visceral) düz kaslar da denir.
• Sinsitial ( syncytial) tarzda kasılır.
• Tek üniteli düz kaslar:– Hücreler arasında çok sayıda gap junction
bulundururlar.– Relatif olarak seyrek innervasyon gösterirler
Tek üniteli düz kas içeren organlar
• İnce barsaklar• Kolon• Mesane• Ureterler• Uterus (myometriyum)• Lenf damarları• Küçük arterioller
Şekil 3. Tek Üniteli düz kas
Tek Üniteli Düz kasSinir
mV
Kuvvet
Elektriksel Özellikleri;Tek Üniteli düz kas
• Yavaş dalga Potansiyelleri (Slow Wave Potentials): bazan kasılmaya neden olur bazan da olmaz
• Aksiyon Potansiyelleri (hep veya hiç) Spaykları oluştuğunda genellikle kasılmada olur
Mekanik Özellikleri:Tek Üniteli düz kas
• Plastisite (Plasticity) . (aynı zamanda “stress relaxation” da denir)– Yavaş germek --> uzama – örneğin.: mesane kapasitesi artar, basınç artışı
• Gerilme kasılmayı başlatır.– Hızlı gerilme depolarizasyona, o da kasılmaya
neden olur
Multi Unit düz kaslar
• Herbir düz kas hücresi kendi başına çalışır (iskelet kasları gibi).
• Hücreler arasında gap junction azdır
• Visseral düz kaslara göre daha fazla innervasyon oranına sahiptirler
Multiunit düz kas içeren organlar
• Silyar kas
• İris kası
• Trakeal kas
• Bronşial kas
• GI sfinkterleri
• Vas Deferens
• Büyük kan damarları?
Şekil 4. Multiünit düz kas
Multiunit SinirmV
kuvvet
Elektriksel özellikleri:Multiünit düz kas
• Multiünit düz kasın membran potansiyeli stabildir
• Kasılması için uyarıldığında aksiyon potansiyelleri oluşturmazlar.
Mekanik özellikleri:Multiünit düz kaslar
• Tonus: sabit ve stabil düşük seviyede kasılma– Örnekler. Kan damarları ve GI sfinkterleri.
• Tonus intrensek özelliğidir, sinirlere bağlı değildir• Tonus modifiye olabilir:
• Sinirler
• Hormonlar
• ilaçlar
Düz kas tiplerinin hormonal modifikasyonu
• Hamilelik sırasında yüksek progesteron– Myometrial düz kaslarda gap junction sayısını
azaltır – Myometrium daha çok innervasyon almayan
multiunit düz kaslar gibi davranır– Uterus miyometriuma göre dinlenimde kalır.
Düz kas tiplerinin hormonal modifikasyonu.
• Yükselmiş östrojen seviyesi:– Düz kas hipertrofisine neden olur– Gap Jounction sayısını artırır– Myometrial düz kas daha çok tek üniteli düz
kas gibi davranır• Doğuma önemli katkı sağlar
III. Düz kasda aktin- miyozin etkileşmesi çizgili kastan farklı
şekilde kontrol edilir
Şeki,l 5. Düz kas kontrolu
cAMP-PKAaktif
MLCKinaktif
Ca4++- Calmodulin
Actin + Myosin Actin + Myosin-LCP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKaktif
Çapraz Köprüsiklusu
Güç vuruşu
ADP + Pi
ATP
Actin-Myosin-LCP-ADP-P
(relaks) Başın ayrılmasıBaşın 900 eğilmesi
MLCK-Pİnaktif veCa++-Calmodulinetkisiz
cAMP (Düz kas gevşer)Ca++
+ Calmodulin
(Düz kas kasılır)
ATP
Düz kas kontrolunun özeti
• Yüksek [Ca++]i kasılmayı tetikler
– Ca-calmodulin-MLCK miyozini fosforiller
• Düşük intrasellüler kalsiyum gevşeme ile birlikte olur
• Kontrolu çizgili kasdan farklıdır:– Actin-tropomiyozin-troponin kompleksi ile
değil sadece miyozin ile kontrol edilir.
MLCK/MLCPAktivite oranı yüksek -->Kasılma
Yüksek Ca++ MLCK aktivitesini artırarak
kasılmaya neden olur Yüksek cAMP, [MLCK] azalması ile
gevşemeye neden olur ? MLCP aktivitesinin değişmesi ile kontrol
– artmış Phosphatase C aktivitesi --> gevşeme– azalmış Phosphatase C activity --> kasılma
Hızlı çapraz köprü siklusu çizgili kastakine benzer
• ATP miyozin başına bağlanır– Aktinden miyozinin ayrılması için enerji sağlar– Miyozin başını yeniden kaldırmak için enerji
sağlar.
• Myosin başı spontan olarak yeni bir aktin bölgesine bağlanır
• Güç vuruşu: önceki siklustan ADP-P sunulması ile oluşur
Düz kas kasılması için minimum şart
• Miyozin hafif zincirinin fosforilasyonu
• ATP gerekir:– myosin hafif zincirlerini fosforlamak için – Hızlı çapraz köprü siklusunu devam ettirmek
için• Herbiri bir ATP hidrolizi ile olan bir
miyozin hafif zincir fosforilasyonunun oluştuğu birden fazla çapraz köprü siklusları vardır.
Düz kas kilitlenme durumu
• Verim düşük – ATP kontrol için gerekir (hafif zincir
fosforilasyonu) – ATP çapraz köprü siklusu için gerekir.
• Ekonomi yüksek:– Kısalma olmadan : tonus devam ettirilir
(kuvvet) minimum ATP harcanarak.– Buna; “kilitlenme durumu”denir.
Şekil 6. Düz kasın kilitlenme durumu
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKaktif
Çapraz Köprü
Siklusu
Güç vuruşu
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Gevşeme)Başın ayrılması
Başın 90 yeniden kalkması
Uyarma
(Kilitlenme)
Yavaş ayrılma
Phosphatase
+
(düşük ATPaz aktivitesi)
(yüksel ATPaz aktivitesi)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
Düz kasın gevşemesi
• Düşük intraselluler [Ca++].
• Kalsiyumun hücreden çıkarılması– 3Na+/Ca++ değiştokuşu– Sarcolemmal Ca++ATPase
• sarcoplasmic reticulum tarafından geri alınımı– SR Ca++ ATPase.
IV. DÜZ KASDA KONTRAKSİYON SİNYALİ
Dinlenim membran potansiyeli
• Daha pozitif (belki -55 mV) Na+ sızmasının yüksek olmasından dolayı.
• İçeri Ca++ akımı– ekstraselluler [Ca++] = 10-3 M– intraselluler [Ca++] = 10-7 M
Düz kasın kasılması
• Armış intraselluler [Ca++]gerekir:
• Voltaj-kapılı [Ca++] kanalları– Aksiyon potansiyelini aktive eder veya,– Lokal dereceli potansiyelleri aktive eder
• Ligant-kapılı [Ca++] kanalları
Düz kasda Voltaj-kapılı kanallar
• Düz kas az sayıda voltaj-kapılı (hızlı ) Na+ kanalları içerir.
• Başlıca depolarizasyon akımı Ca++ kanalları ile oluşur– L-type (uzun etkili)– T-type (kısa süreli)
L-Tipi (Yavaş) Ca++ Kanalları.
• Yavaş açılır, yavaş kapanırlar.
• “Ca++-kanal blokörleri” ile etkilenirler.
• Daha pozitif Em de açılırlar.
T-Tipi (hızlı) Ca++ Kanalları.
• Hızlı açılır, hızlı kapanırlar.
• Ca++ kanal blokörleri ile bloklanmazlar.
• Hızlı içe akış --> SR den , Ca++-indüklenen Ca++ salınımına neden olur.
Düz kasda potasyum kanalları
• İçte düzeltici K+-kanalları (IK1 veya IKrec)
• Geçiktiriçi-düzeltici K+ kanalları (IK).
İçte düzeltici potasyum kanalları (IK1 veya IKrec)
• Dinlenim membran potansiyelinde açılır
• Yüksek basal membran K+ geçirgenliğine neden olur
• Membran depolarize olduğunda hızla kapanır.
Geçikmiş-düzeltici K+ kanalları (IK).
• Depolarizasyon sırasında açılır:– Voltaj-bağımlıdır
– Zaman-geçikme biçimlidir.
• Potasyum çıkışına neden olur:– Aksiyon potansiyellerinin repolarizasyon fazı
– Büyük dereceli depolarizasyonu takiben geçikmiş hiperpolarizasyona neden olur
• Hiperpolarizasyon --> L-tipi Ca++ kanalları kapanır --> gevşeme
Reseptör-aracılıklı iyon kanalları
• Kasılma veya gevşemeye neden olan sekonder olarak açılan veya kapanan voltaj-bağımlı Ca++ kanallarıdır
• İkinci haberciler aracılığla kontraktil mekanizmayı direk etkiler
Ligand -aracılıklı G-Protein bağımlı K-kanalları.
• Muskarinik reseptörler ve muhtemelen adenosin reseptörleri aracılığla.
• Potasyum çıkışı hiperpolarizasyona neden olur
• Yavaş L-tipi Ca++ kanalları kapanır
• Kas gevşemesi meydana gelir.