الاقتران بين الاستثارة والانقباض

الاقتران بين الاستثارة والانقباض هو العملية التي تربط الجهد الفعلي الكهربائي للخلية القلبية بانقباضها الميكانيكي. في عضلة القلب، الوسيط الرئيسي هو الكالسيوم: يؤدي إزالة الاستقطاب إلى دخول كمية صغيرة من الكالسيوم عبر غشاء الخلية، مما يحفز إطلاق مخزون أكبر من الكالسيوم من الشبكة الساركوبلازمية، وهذا الارتفاع في الكالسيوم داخل الخلايا ينشط الآلية الانقباضية.

Definition

الاقتران بين الاستثارة والانقباض في القلب هو سلسلة الأحداث التي بواسطتها يحفز الجهد الفعلي القلبي ارتفاعًا في الكالسيوم داخل الخلايا ينشط البروتينات الانقباضية، بشكل رئيسي من خلال دخول الكالسيوم عبر قنوات الكالسيوم من النوع L الذي يستحث إطلاق الكالسيوم المستحث بالكالسيوم من الشبكة الساركوبلازمية.

Scope

يغطي هذا المدخل التسلسل من إزالة استقطاب الغشاء إلى تنشيط الخيوط العضلية، والدور المركزي لإطلاق الكالسيوم المستحث بالكالسيوم، والتراكيب المشاركة (الأنابيب المستعرضة، قنوات الكالسيوم من النوع L، مستقبلات الريانودين، الشبكة الساركوبلازمية)، والآليات التي تستعيد الكالسيوم للاسترخاء. إنه مرجع فسيولوجي ولا يتناول الخلل الانقباضي كمسألة سريرية.

Core questions

• كيف يؤدي الجهد الفعلي الكهربائي إلى انقباض العضلات؟
• ما هو إطلاق الكالسيوم المستحث بالكالسيوم؟
• ما هي التراكيب والبروتينات التي تحمل إشارة الكالسيوم؟
• كيف يتم إزالة الكالسيوم حتى تتمكن الخلية من الاسترخاء؟

Key concepts

• إطلاق الكالسيوم المستحث بالكالسيوم
• قنوات الكالسيوم من النوع L
• مستقبلات الريانودين
• الشبكة الساركوبلازمية ومخزون الكالسيوم
• الأنابيب المستعرضة والشق الثنائي
• إعادة امتصاص الكالسيوم بواسطة SERCA
• مبادل الصوديوم والكالسيوم
• انتقال الكالسيوم

Key theories

إطلاق الكالسيوم المستحث بالكالسيوم

تدفق صغير من الكالسيوم عبر قنوات الكالسيوم من النوع L أثناء الجهد الفعلي يحفز إطلاق كمية أكبر بكثير من الكالسيوم من الشبكة الساركوبلازمية عبر مستقبلات الريانودين، مما يضخم الإشارة التي تنشط الانقباض.

Mechanisms

عندما يؤدي الجهد الفعلي إلى إزالة استقطاب الغشاء، تفتح قنوات الكالسيوم من النوع L ذات البوابة الفولتية في الأنابيب المستعرضة وتسمح بتيار كالسيوم داخلي صغير. في الشق الثنائي الضيق، ينشط هذا الكالسيوم المحفز مستقبلات الريانودين على الشبكة الساركوبلازمية المجاورة، والتي تطلق كمية أكبر بكثير من الكالسيوم المخزن في العصارة الخلوية، وهي العملية التي يطلق عليها إطلاق الكالسيوم المستحث بالكالسيوم. يسمح انتقال الكالسيوم الناتج بارتباط الكالسيوم بالتروبونين C على الخيوط الرفيعة، مما يزيل التثبيط ويسمح بدورة الجسور المتقاطعة للأكتين والميوسين والانقباض. يتبع الاسترخاء مع إزالة الكالسيوم من العصارة الخلوية: يتم ضخ معظمه مرة أخرى إلى الشبكة الساركوبلازمية بواسطة مضخة SERCA، بينما يتم إخراج الباقي عبر غشاء الخلية بشكل رئيسي بواسطة مبادل الصوديوم والكالسيوم، مما يعيد الكالسيوم المنخفض في حالة الراحة للنبضة التالية. يمكن تعديل كمية الكالسيوم المطلقة، وبالتالي قوة الانقباض، مما يربط النشاط الكهربائي بالناتج الميكانيكي المتدرج.

Clinical relevance

تكمن خطوات معالجة الكالسيوم في الاقتران بين الاستثارة والانقباض وراء فسيولوجيا انقباض القلب وتوفر الإطار لفهم كيفية تنظيم القوة الانقباضية. يصف هذا المدخل الفسيولوجيا الخلوية الطبيعية وهو خلفية تعليمية، وليس أساسًا للتشخيص أو العلاج الفردي.

History

تطورت فكرة أن الكالسيوم المطلق داخل الخلية يربط الاستثارة بالانقباض من خلال فسيولوجيا العضلات في القرن العشرين، وتم ترسيخ المفهوم المحدد لإطلاق الكالسيوم المستحث بالكالسيوم لعضلة القلب كآلية تضخيم تدفق الكالسيوم المحفز الصغير. دمج العمل اللاحق قناة الكالسيوم من النوع L، ومستقبل الريانودين، والشبكة الساركوبلازمية، ومسارات إزالة الكالسيوم في الوصف القياسي الحالي الملخص في المراجعات الحديثة.

Key figures

• Donald Bers
• David Eisner
• Andrew Trafford
• Edward Lakatta

Seminal works

• bers-2002
• eisner-2017

Frequently asked questions

ما هو إطلاق الكالسيوم المستحث بالكالسيوم؟

هي العملية التي بواسطتها تحفز كمية صغيرة من الكالسيوم تدخل عبر قنوات من النوع L أثناء الجهد الفعلي مستقبلات الريانودين لإطلاق مخزون أكبر بكثير من الكالسيوم من الشبكة الساركوبلازمية، والذي ينشط بعد ذلك الانقباض.

كيف تسترخي الخلية بعد الانقباض؟

يتم إزالة الكالسيوم من العصارة الخلوية، حيث يتم ضخه بشكل رئيسي مرة أخرى إلى الشبكة الساركوبلازمية بواسطة مضخة SERCA وجزئيًا يتم إخراجه بواسطة مبادل الصوديوم والكالسيوم، بحيث لا يمكن للكالسيوم تنشيط البروتينات الانقباضية بعد الآن.