Spřažení excitace a kontrakce v srdečním svalu

Princip mechanismu

Mechanismus spřažení excitace a kontrakce zajišťuje spojení elektrické a mechanické činnosti srdce. Elektrické děje v myokardu představují pravidelnou rytmickou tvorbu vzruchů a jejich rozvedení po myokardu. Vzruch je pouze pokynem k mechanické práci srdce (ke kontrakci). Hlavní úlohu zde hrají ionty Ca²⁺, které zajišťují převod vzruchu ke strukturám provádějícím kontrakci. Vlna depolarizace se rychle šíří po sarkolemě buněk pracovního myokardu a cestou T-tubulů se dostává do nitra buňky (T-tubuly jsou výběžky sarkolemy dovnitř buňky, v nichž je extracelulární prostor). Během fáze plató se otevírají Ca-kanály typu L a ionty Ca²⁺ začínají proudit do buňky ve směru koncentračního gradientu. Následně dochází ke vzestupu jejich koncentrace v cytosolu, což způsobí otevření Ca-kanálů v sarkoplazmatickém retikulu a cytosolová koncentrace Ca²⁺ vzroste asi stokrát. Tímto nastává svalová kontrakce.

Struktura kontraktilního aparátu

Kontraktilní aparát se skládá z aktinových filament a molekul myosinu.

Aktinová filamenta

• 1 mm dlouhá, 5 – 7 nm široká;
• tvořená 2 vzájemně obtočenými řetězci (jako dvě šňůry perel);
• v pravidelných intervalech (40nm) jsou mezi aktinovými řetězci uloženy sférické molekuly troponinu spojené s vláknitým tropomyosinem, který leží mezi oběma řetězci aktinu.

Molekula myosinu

• má tvar tenké tyčinky s kulovitým rozšířením na jednom konci;
• jedno myosinové vlákno obsahuje několik set molekul myosinu (tvar tyčky s hlavičkou);
• vlákno má tvar závitnice, periodicky se objevující rozšíření vyčnívající proti aktinovým vláknům.

Koloběh kalcia během srdeční akce

• Za normálního stavu zabraňují tropomyosinová vlákna vazbě aktinu a myosinu (nízká hladina Ca2+).
• Jakmile stoupne koncentrace Ca²⁺ v cytosolu, začnou se ionty vápníku vázat na troponin.
• Změna konformace komplexu troponin-tropomyosin vede k odblokování aktivních míst na molekule aktinu pro vytvoření vazby aktinu s hlavicí myosinu.
• Po navázání dojde k aktivaci ATPázové aktivity myosinové hlavice a k následnému ohnutí myosinové hlavice
• Posunou se aktinová vlákna a dochází ke svalové kontrakci.
• Při tomto ději se štěpí ATP.
• Od začátku depolarizace až do zahájení stahu uplyne 60 ms.
• Na konci fáze plató ustane proud Ca²⁺ do buňky a Ca-kanály v sarkoplazmatickém retikulu se uzavřou.
• Ca²⁺-ATPázová pumpa začne přečerpávat Ca z cytosolu zpět do sarkoplazmatického retikula a dojde k rychlému poklesu cytosolové koncentrace Ca.
• Následuje uvolnění Ca z vazby na troponin, který znovu zablokuje aktivní místa - dochází ke svalové relaxaci.
• Část Ca²⁺ je z buňky odstraněno aktivitou sarkolemového Ca²⁺ - Na⁺ antiportu
• Čerpání Ca pomocí ATPázové pumpy vyžaduje energii ve formě ATP.
• Pokud se ionty Ca nedostanou k myofibrilám, myokad je trvale relaxován.
• Buňky myokardu obsahují nejméně 4 typy Ca kanálů – klinicky nejvýznamnější jsou kanály typu L (jsou dobře ovlivnitelné řadou blokátorů).

Typy Ca kanálů

1. Typ L - umístěn na sarkolemě, zodpovídá za vedení vzruchu v AV uzlu, depolarizaci pacemakerových buněk, spřažení excitace a kontrakce
2. Typ T - umístěn rovněž na sarkolemě, hraje hlavní roli ve spontánní diastolické depolarizaci
3. Kanál řízený ryanodinovým receptorem - v sarkoplazmatickém retikulu, hlavní úloha při uvolnění Ca ze SR
4. Kanál řízený IP3 receptorem - v sarkoplazmatickém retikulu, moduluje uvolňování Ca ze SR

Odkazy

Související články

• Srdce
• Myokard
• Převodní systém srdeční
• Pacemakerový potenciál

Použitá literatura

• KITTNAR, Otomar. Lékařská fyziologie. 1. vydání. Praha : Galén, 2011. s. 790. ISBN 978-80-247-3068-4.