انقباض وميكانيكا عضلة القلب
يصف انقباض وميكانيكا عضلة القلب كيف تتحول الإشارة الكهربائية لكل نبضة قلب إلى قوة ميكانيكية. يؤدي دخول الكالسيوم إلى الخلايا العضلية القلبية إلى إطلاق المزيد من الكالسيوم من المخازن الداخلية، مما يدفع انزلاق خيوط الأكتين والميوسين وينتج الانقباض الذي يطرد الدم. تحكم العلاقة بين الامتلاء والقوة والقذف مدى قوة ضخ القلب.
Definition
يشير انقباض وميكانيكا عضلة القلب إلى العمليات الجزيئية والميكانيكية — اقتران الإثارة والانقباض، ودورة الجسور المتقاطعة، وسلوك الضغط والحجم للدورة القلبية — التي من خلالها تطور عضلة القلب القوة وتطرد الدم.
Scope
يغطي الموضوع القسيم العضلي (sarcomere) والبروتينات الانقباضية، واقتران الإثارة والانقباض وإطلاق الكالسيوم المستحث بالكالسيوم، ودور الشبكة الساركوبلازمية، والدورة القلبية مع علاقات الضغط والحجم، ومحددات الأداء الانقباضي مثل التحميل المسبق (preload)، والتحميل اللاحق (afterload)، والقلوصية (contractility). إنه علم وظائف الأعضاء الوصفي ولا يقدم إرشادات علاجية.
Core questions
- كيف تُترجم إمكانية الفعل إلى انقباض ميكانيكي؟
- ما هو الدور الذي يلعبه الكالسيوم في تحفيز واسترخاء نبضات القلب؟
- كيف يشكل التحميل المسبق، والتحميل اللاحق، والقلوصية أداء الضخ؟
- كيف ترتبط مراحل الدورة القلبية بضغوط وحجوم الحجرات؟
Key concepts
- القسيم العضلي والبروتينات الانقباضية (الأكتين، الميوسين، التروبونين)
- اقتران الإثارة والانقباض
- إطلاق الكالسيوم المستحث بالكالسيوم والشبكة الساركوبلازمية
- دورة الجسور المتقاطعة
- التحميل المسبق، والتحميل اللاحق، والقلوصية
- علاقة فرانك-ستارلينغ وحلقة الضغط والحجم
Mechanisms
يؤدي إزالة الاستقطاب الغشائي إلى فتح قنوات الكالسيوم من النوع L؛ ويؤدي التدفق الصغير للكالسيوم إلى إطلاق أكبر من الشبكة الساركوبلازمية عبر مستقبلات الريانودين — وهو إطلاق الكالسيوم المستحث بالكالسيوم. يرتبط الكالسيوم بالتروبونين C، مما يحرر الأكتين للتفاعل مع الميوسين، وتقصر دورة الجسور المتقاطعة القسيم العضلي. يتبع الاسترخاء عندما يتم ضخ الكالسيوم مرة أخرى إلى الشبكة الساركوبلازمية ويتم طرده من الخلية (Bers, 2002; Bers, 2014). على مستوى العضو، يؤدي الامتلاء الانبساطي الأكبر إلى تمدد عضلة القلب ويزيد من قوة الانقباض التالي (علاقة فرانك-ستارلينغ)، ويمكن تمثيل الدورة القلبية كحلقة ضغط-حجم يعكس شكلها التحميل المسبق، والتحميل اللاحق، والقلوصية.
Clinical relevance
تعتبر مقاييس الوظيفة الانقباضية وإطار الضغط والحجم هي المفاهيم المرجعية وراء تقييم الأداء الانقباضي والانبساطي. يصف هذا الموضوع الميكانيكا الطبيعية للانقباض وهو تعليمي؛ ولا يشكل أساسًا للتشخيص أو العلاج الفردي.
Evidence & guidelines
تستند فسيولوجيا الانقباض إلى مراجعات تأسيسية لاقتران الإثارة والانقباض (Bers, 2002; Bers, 2014) ونصوص فسيولوجيا القلب القياسية (Katz, 2010; Opie, 2004). يلخص هذا الموضوع الميكانيكا الطبيعية وليس إرشادات سريرية.
History
تم تطوير نظريات الخيوط المنزلقة والجسور المتقاطعة لانقباض العضلات في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي، وتم توسيعها لتشمل عضلة القلب وربطها بمعالجة الكالسيوم في العقود اللاحقة. لا تزال علاقة فرانك-ستارلينغ، التي وصفت في مطلع القرن العشرين، حجر الزاوية على مستوى العضو الذي يربط الامتلاء بالقوة المقذوفة.
Key figures
- Donald M. Bers
- Andrew F. Huxley
- Hugh Huxley
- Otto Frank
- Ernest Starling
Related topics
Seminal works
- bers-2002
- bers-2014
Frequently asked questions
- ما هو إطلاق الكالسيوم المستحث بالكالسيوم؟
- كمية صغيرة من الكالسيوم تدخل الخلية أثناء إمكانية الفعل تؤدي إلى إطلاق كمية أكبر بكثير من الكالسيوم من الشبكة الساركوبلازمية، وهو ما ينشط البروتينات الانقباضية فعليًا.
- ما هي علاقة فرانك-ستارلينغ؟
- ضمن الحدود الفسيولوجية، يؤدي الامتلاء الأكبر للبطين إلى تمدد عضلة القلب ويزيد من قوة الانقباض التالي، بحيث يضخ القلب ما يستقبله.