ساختار و دیسک بینابینی عضله قلب

عضله قلب، عضله‌ای مخطط و غیرارادی است که از سلول‌های منشعب تشکیل شده و توسط دیسک‌های بینابینی (intercalated discs) به صورت انتها به انتها به هم متصل شده‌اند. این اتصالات پله‌ای شکل تخصصی، هم لنگرگاه مکانیکی را فراهم می‌کنند که به میوکارد اجازه می‌دهد به عنوان یک واحد منقبض شود و هم پیوستگی الکتریکی را که به موج تحریک اجازه می‌دهد از سلولی به سلول دیگر گسترش یابد، به طوری که قلب به عنوان یک سنسیتیوم عملکردی منقبض می‌شود.

Definition

عضله قلب، عضله‌ای مخطط و غیرارادی است که از کاردیومیوسیت‌های منشعب و معمولاً تک‌هسته‌ای تشکیل شده و توسط دیسک‌های بینابینی به صورت انتها به انتها به هم متصل شده‌اند. دیسک‌های بینابینی نواحی اتصال عرضی هستند که اتصالات چسبنده و دسموزومی را با اتصالات شکاف‌دار ترکیب می‌کنند تا سلول‌ها را به صورت مکانیکی و الکتریکی به هم متصل کنند.

Scope

این موضوع به بافت‌شناسی میوکارد می‌پردازد: ساختار کاردیومیوسیت منفرد، هسته‌های مرکزی منفرد یا جفت شده و خطوط مخطط آن، و به ویژه دیسک بینابینی با اتصالات مکانیکی (فاسیای چسبنده، دسموزوم‌ها، ناحیه ترکیبی کامپوزیتا) و اتصالات شکاف‌دار آن. این موضوع چارچوبی برای درک کوپلینگ الکتریکی و مکانیکی فراهم می‌کند و به مدیریت بیماری‌های قلبی نمی‌پردازد.

Core questions

• یک کاردیومیوسیت از نظر ساختاری چه تفاوتی با یک فیبر عضلانی اسکلتی دارد؟
• چه اتصالاتی یک دیسک بینابینی را تشکیل می‌دهند و هر کدام چه کاری انجام می‌دهند؟
• دیسک بینابینی چگونه از کوپلینگ مکانیکی و الکتریکی پشتیبانی می‌کند؟
• ناحیه کامپوزیتا چیست و چرا برای چسبندگی قلبی اهمیت دارد؟

Key concepts

• کاردیومیوسیت (منشعب، هسته مرکزی، مخطط)
• سنسیتیوم عملکردی
• دیسک بینابینی
• فاسیای چسبنده (لنگر انداختن اکتین)
• دسموزوم‌ها (چسبندگی مکانیکی سلول به سلول)
• ناحیه کامپوزیتا (اتصال چسبنده مخلوط)
• اتصالات شکاف‌دار و کانکسین-43
• لوله‌های عرضی و دیادها

Mechanisms

کاردیومیوسیت‌ها در مقایسه با فیبرهای اسکلتی کوتاه‌تر و منشعب‌تر هستند و معمولاً یک یا دو هسته مرکزی دارند، با سارکومرهایی که همان ظاهر مخطط عرضی را ایجاد می‌کنند. سلول‌های مجاور در دیسک‌های بینابینی که به صورت عرضی نسبت به محور طولی قرار گرفته‌اند، به هم می‌رسند. بخش‌های عرضی دیسک شامل فاسیای چسبنده (fasciae adherentes) است که رشته‌های اکتین انتهایی سارکومرها را لنگر می‌اندازد، و دسموزوم‌ها (desmosomes) که رشته‌های حدواسط را به هم متصل می‌کنند و چسبندگی مکانیکی قوی را فراهم می‌سازند؛ مطالعات اولتراساختاری و مولکولی نشان داده‌اند که این‌ها اغلب در یک اتصال هیبریدی به نام ناحیه کامپوزیتا (area composita) با هم آمیخته می‌شوند (Franke et al., 2006). بخش‌های جانبی دیسک حاوی اتصالات شکاف‌دار (gap junctions) هستند که عمدتاً از کانکسین-43 (connexin-43) ساخته شده‌اند و مسیرهای کم‌مقاومتی را برای یون‌ها فراهم می‌کنند تا دپولاریزاسیون مستقیماً بین سلول‌ها منتقل شود و میوکارد از نظر الکتریکی مانند یک سنسیتیوم عمل کند (Vermij et al., 2017). این سازمان‌دهی یکپارچه اتصالات، انتقال نیروی مکانیکی را با هدایت الکتریکی سریع ترکیب می‌کند.

Clinical relevance

سازمان‌دهی ساختاری دیسک بینابینی، خط مبنای مرجع برای درک چگونگی اختلال در کوپلینگ مکانیکی و الکتریکی است؛ به عنوان مثال، اختلال در چسبندگی دیسک یا پروتئین‌های اتصال شکاف‌دار در ارتباط با آریتمی و کاردیومیوپاتی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. این مدخل ساختار طبیعی را برای اهداف آموزشی توصیف می‌کند و راهنمای تشخیصی یا درمانی نیست.

Evidence & guidelines

توضیحات ارائه شده در اینجا بر اساس مطالعات مولکولی و اولتراساختاری دیسک بینابینی و اتصالات آن (Franke et al., 2006; Vermij et al., 2017) و متون استاندارد بافت‌شناسی (Mescher, 2018) استوار است. هیچ دستورالعمل بالینی بر این محتوای توصیفی حاکم نیست.

History

دیسک بینابینی توسط بافت‌شناسان قرن نوزدهم به عنوان خطوط عرضی که مرزهای سلولی را در عضله قلب مشخص می‌کنند، شناسایی شد و ترکیب اتصالی آن توسط میکروسکوپ الکترونی در قرن بیستم مشخص گردید. کارهای بعدی ایمونوالکترون و مولکولی این تصویر را اصلاح کردند، از جمله تشخیص اینکه اجزای چسبنده و دسموزومی اغلب در یک ناحیه کامپوزیتا (area composita) با هم مخلوط می‌شوند (Franke et al., 2006) و نقشه‌برداری یکپارچه از سازمان‌دهی مولکولی دیسک (Vermij et al., 2017).

Debates

آیا اتصالات چسبنده و دسموزومی دیسک بینابینی واقعاً جداگانه هستند؟

مدل‌های کلاسیک فاسیای چسبنده و دسموزوم‌ها را ساختارهای متمایزی در نظر می‌گرفتند، اما شواهد میکروسکوپ ایمونوالکترون نشان می‌دهد که مولکول‌های آن‌ها به طور گسترده‌ای در یک اتصال مخلوط (ناحیه کامپوزیتا) با هم آمیخته‌اند، که نحوه توصیف چسبندگی سلول به سلول قلبی را بازتعریف می‌کند.

Seminal works

• franke-2006
• vermij-2017

Frequently asked questions

دیسک بینابینی چیست؟

این یک اتصال تخصصی و پله‌ای شکل است که در آن دو سلول عضله قلب به صورت انتها به انتها به هم می‌رسند؛ این اتصال، اتصالات لنگرگاهی و دسموزوم‌ها را برای کوپلینگ مکانیکی با اتصالات شکاف‌دار برای پیوستگی الکتریکی ترکیب می‌کند.

چرا قلب به عنوان یک سنسیتیوم عملکردی توصیف می‌شود؟

اگرچه کاردیومیوسیت‌ها سلول‌های جداگانه‌ای هستند، اما اتصالات شکاف‌دار در دیسک‌های بینابینی آن‌ها اجازه می‌دهد تا دپولاریزاسیون مستقیماً از سلولی به سلول دیگر منتقل شود، بنابراین سلول‌های متصل به هم مانند یک واحد هماهنگ منقبض می‌شوند.