Строение сердечной мышцы и вставочные диски

Сердечная мышца — это поперечно-полосатая, непроизвольная мышца, состоящая из разветвленных клеток, соединенных концами посредством вставочных дисков. Эти специализированные ступенчатые соединения обеспечивают как механическое закрепление, позволяющее миокарду сокращаться как единое целое, так и электрическую непрерывность, благодаря которой волна возбуждения распространяется от клетки к клетке, так что сердце сокращается как функциональный синцитий.

Definition

Сердечная мышца — это поперечно-полосатая, непроизвольная мышца, состоящая из разветвленных, обычно одноядерных кардиомиоцитов, соединенных концами посредством вставочных дисков — поперечных областей соединений, которые сочетают адгезивные и десмосомные соединения со щелевыми контактами для механической и электрической связи клеток.

Scope

Эта тема охватывает гистологию миокарда: строение отдельного кардиомиоцита, его одиночные или парные центральные ядра и исчерченность, а особенно вставочный диск с его механическими соединениями (fasciae adherentes, десмосомы, комбинированная area composita) и щелевыми контактами. Она описывает структуру для понимания электрической и механической связи и не затрагивает вопросы лечения сердечных заболеваний.

Core questions

• Чем кардиомиоцит структурно отличается от волокна скелетной мышцы?
• Какие соединения образуют вставочный диск и какова функция каждого из них?
• Как вставочный диск поддерживает механическую и электрическую связь?
• Что такое area composita и почему она важна для адгезии сердечных клеток?

Key concepts

• Кардиомиоцит (разветвленный, с центральным ядром, исчерченный)
• Функциональный синцитий
• Вставочный диск
• Fascia adherens (закрепление актина)
• Десмосомы (механическая межклеточная адгезия)
• Area composita (смешанное адгезивное соединение)
• Щелевые контакты и коннексин-43
• Поперечные трубочки и диады

Mechanisms

Кардиомиоциты короче и более разветвлены по сравнению со скелетными волокнами и обычно содержат одно или два центральных ядра, при этом саркомеры придают им такой же поперечно-полосатый вид. Соседние клетки встречаются во вставочных дисках, ориентированных поперечно к длинной оси. Поперечные части диска содержат fasciae adherentes, которые закрепляют концевые актиновые филаменты саркомеров, и десмосомы, которые связывают промежуточные филаменты и обеспечивают прочную механическую адгезию; ультраструктурные и молекулярные исследования показали, что они часто переплетаются, образуя гибридное соединение, называемое area composita (Franke et al., 2006). Боковые части диска содержат щелевые контакты, построенные в основном из коннексина-43, которые обеспечивают низкоомные пути для ионов, так что деполяризация передается непосредственно между клетками, и миокард ведет себя электрически как синцитий (Vermij et al., 2017). Эта интегрированная организация соединений связывает передачу механической силы с быстрой электрической проводимостью.

Clinical relevance

Структурная организация вставочного диска является эталонной основой для понимания того, как могут быть нарушены механическая и электрическая связи; например, нарушения адгезии диска или белков щелевых контактов изучаются в связи с аритмией и кардиомиопатией. Эта статья описывает нормальную структуру в образовательных целях и не является руководством по диагностике или лечению.

Evidence & guidelines

Представленные здесь сведения основаны на молекулярных и ультраструктурных исследованиях вставочного диска и его соединений (Franke et al., 2006; Vermij et al., 2017), а также на стандартных учебниках по гистологии (Mescher, 2018). Никакие клинические рекомендации не регулируют это описательное содержание.

History

Вставочный диск был идентифицирован гистологами XIX века как поперечные полосы, обозначающие границы клеток в сердечной мышце, а его состав был установлен с помощью электронной микроскопии в XX веке. Позднее иммуноэлектронные и молекулярные исследования уточнили эту картину, включая признание того, что адгезивные и десмосомные компоненты часто смешиваются в area composita (Franke et al., 2006), и интегрированное картирование молекулярной организации диска (Vermij et al., 2017).

Debates

Действительно ли адгезивные и десмосомные соединения вставочного диска полностью разделены?

Классические модели рассматривали fasciae adherentes и десмосомы как отдельные структуры, но данные иммуноэлектронной микроскопии показывают, что их молекулы широко переплетаются, образуя смешанное соединение (area composita), что меняет представление об адгезии сердечных клеток.

Seminal works

• franke-2006
• vermij-2017

Frequently asked questions

Что такое вставочный диск?

Это специализированное, ступенчатое соединение, где две клетки сердечной мышцы встречаются концами; оно сочетает в себе якорные соединения и десмосомы для механической связи со щелевыми контактами для электрической непрерывности.

Почему сердце описывается как функциональный синцитий?

Хотя кардиомиоциты являются отдельными клетками, щелевые контакты в их вставочных дисках позволяют деполяризации передаваться непосредственно от клетки к клетке, так что соединенные клетки сокращаются вместе, как если бы они были единым скоординированным целым.