Kopling Eksitasi-Kontraksi

Kopling eksitasi-kontraksi adalah proses yang menghubungkan potensial aksi listrik sel jantung dengan kontraksi mekanisnya. Pada otot jantung, perantara utamanya adalah kalsium: depolarisasi memungkinkan sejumlah kecil kalsium melintasi membran sel, yang memicu pelepasan cadangan kalsium yang lebih besar dari retikulum sarkoplasma, dan peningkatan kalsium intraseluler ini mengaktifkan mekanisme kontraktil.

Definition

Kopling eksitasi-kontraksi di jantung adalah rangkaian peristiwa di mana potensial aksi jantung memicu peningkatan kalsium intraseluler yang mengaktifkan protein kontraktil, terutama melalui masuknya kalsium melalui saluran kalsium tipe-L yang memicu pelepasan kalsium yang diinduksi kalsium dari retikulum sarkoplasma.

Scope

Entri ini mencakup urutan dari depolarisasi membran hingga aktivasi miofilamen, peran sentral pelepasan kalsium yang diinduksi kalsium, struktur yang terlibat (tubulus-t, saluran kalsium tipe-L, reseptor ryanodine, retikulum sarkoplasma), dan mekanisme yang mengembalikan kalsium untuk relaksasi. Ini adalah referensi fisiologi dan tidak membahas disfungsi kontraktil sebagai masalah klinis.

Core questions

• Bagaimana potensial aksi listrik menyebabkan kontraksi otot?
• Apa itu pelepasan kalsium yang diinduksi kalsium?
• Struktur dan protein apa yang membawa sinyal kalsium?
• Bagaimana kalsium dikeluarkan agar sel dapat berelaksasi?

Key concepts

• Pelepasan kalsium yang diinduksi kalsium
• Saluran kalsium tipe-L
• Reseptor ryanodine
• Retikulum sarkoplasma dan cadangan kalsium
• Tubulus-T dan celah dyadic
• Penyerapan kembali kalsium SERCA
• Penukar natrium-kalsium
• Transien kalsium

Key theories

Pelepasan kalsium yang diinduksi kalsium

Influks kalsium yang kecil melalui saluran kalsium tipe-L selama potensial aksi memicu pelepasan kalsium yang jauh lebih besar dari retikulum sarkoplasma melalui reseptor ryanodine, memperkuat sinyal yang mengaktifkan kontraksi.

Mechanisms

Ketika potensial aksi mendepolarisasi membran, saluran kalsium tipe-L yang diatur tegangan di tubulus-t terbuka dan memungkinkan arus kalsium masuk yang kecil. Dalam celah dyadic yang sempit, kalsium pemicu ini mengaktifkan reseptor ryanodine pada retikulum sarkoplasma yang berdekatan, yang melepaskan sejumlah kalsium tersimpan yang jauh lebih besar ke dalam sitosol, proses yang disebut pelepasan kalsium yang diinduksi kalsium. Transien kalsium yang dihasilkan memungkinkan kalsium berikatan dengan troponin C pada filamen tipis, menghilangkan inhibisi dan memungkinkan siklus jembatan silang aktin-miosin serta kontraksi. Relaksasi terjadi saat kalsium dikeluarkan dari sitosol: sebagian besar dipompa kembali ke retikulum sarkoplasma oleh pompa SERCA, sementara sisanya dikeluarkan melintasi membran sel terutama oleh penukar natrium-kalsium, mengembalikan kalsium istirahat yang rendah untuk detak berikutnya. Jumlah kalsium yang dilepaskan, dan dengan demikian kekuatan kontraksi, dapat dimodulasi, menghubungkan aktivitas listrik dengan keluaran mekanis bertingkat.

Clinical relevance

Langkah-langkah penanganan kalsium dalam kopling eksitasi-kontraksi mendasari fisiologi kontraktilitas jantung dan menyediakan kerangka kerja untuk memahami bagaimana kekuatan kontraktil diatur. Entri ini menjelaskan fisiologi seluler normal dan merupakan latar belakang pendidikan, bukan dasar untuk diagnosis atau pengobatan individual.

History

Gagasan bahwa kalsium yang dilepaskan di dalam sel menghubungkan eksitasi dengan kontraksi berkembang melalui fisiologi otot abad kedua puluh, dan konsep spesifik pelepasan kalsium yang diinduksi kalsium ditetapkan untuk otot jantung sebagai mekanisme yang memperkuat influks kalsium pemicu yang kecil. Pekerjaan selanjutnya mengintegrasikan saluran kalsium tipe-L, reseptor ryanodine, retikulum sarkoplasma, dan jalur penghilangan kalsium ke dalam deskripsi standar yang sekarang diringkas dalam tinjauan modern.

Key figures

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

Seminal works

• bers-2002
• eisner-2017

Frequently asked questions

Apa itu pelepasan kalsium yang diinduksi kalsium?

Ini adalah proses di mana sejumlah kecil kalsium yang masuk melalui saluran tipe-L selama potensial aksi memicu reseptor ryanodine untuk melepaskan cadangan kalsium yang jauh lebih besar dari retikulum sarkoplasma, yang kemudian mengaktifkan kontraksi.

Bagaimana sel berelaksasi setelah berkontraksi?

Kalsium dikeluarkan dari sitosol, sebagian besar dipompa kembali ke retikulum sarkoplasma oleh pompa SERCA dan sebagian dikeluarkan oleh penukar natrium-kalsium, sehingga kalsium tidak lagi dapat mengaktifkan protein kontraktil.