Организация и регуляция гладких мышц

Гладкая мышца — это непоперечнополосатая, непроизвольная мышца, состоящая из небольших веретеновидных одноядерных клеток. Ей не хватает упорядоченных саркомеров поперечнополосатой мышцы; вместо этого ее актиновые и миозиновые нити расположены косо и прикрепляются к плотным тельцам и клеточной мембране, а ее сокращение является градуированным и устойчивым, определяемым главным образом состоянием фосфорилирования миозина, а не тропониновым переключателем.

Definition

Гладкая мышца — это непоперечнополосатая, непроизвольная мышца, состоящая из небольших веретеновидных клеток с одним центральным ядром, чьи актиновые и миозиновые нити прикрепляются к цитоплазматическим плотным тельцам и мембранным плотным бляшкам, а не к упорядоченным саркомерам, и чье сокращение регулируется главным образом кальций-зависимым фосфорилированием легких цепей миозина.

Scope

Эта тема охватывает гистологическую организацию гладкой мышцы — веретеновидную клетку, ее центральное ядро, плотные тельца и косую сократительную решетку — вместе с общим описанием того, как ее сокращение регулируется через кальций и фосфорилирование легких цепей миозина. Она описывает молекулярно-регуляторную логику для ориентации; она не содержит фармакологических дозировок или рекомендаций по лечению.

Core questions

• Как организована клетка гладкой мышцы внутри без саркомеров?
• Что такое плотные тельца и плотные бляшки, и что они закрепляют?
• Как включается и выключается сокращение гладкой мышцы?
• Как сенсибилизация к кальцию модулирует силу гладкой мышцы?

Key concepts

• Веретеновидная одноядерная клетка
• Отсутствие исчерченности и саркомеров
• Плотные тельца и мембранные плотные бляшки
• Косая актин-миозиновая решетка
• Кальций-кальмодулиновая активация
• Киназа легких цепей миозина (MLCK)
• Фосфатаза легких цепей миозина (MLCP)
• Сенсибилизация к кальцию (путь Rho-киназы)
• Одноюнитная против многоюнитной гладкой мышцы
• Кавеолы и плотные полосы

Mechanisms

Клетки гладких мышц малы и веретеновидны, каждая с одним центральным ядром. Их тонкие (актиновые) и толстые (миозиновые) нити не выстроены в саркомеры, а проходят косо через клетку и вставляются в цитоплазматические плотные тельца и связанные с мембраной плотные бляшки, что позволяет клетке значительно укорачиваться. Сокращение инициируется повышением цитозольного кальция, который связывает кальмодулин и активирует киназу легких цепей миозина (MLCK); MLCK фосфорилирует регуляторную легкую цепь миозина, позволяя циклическое образование актин-миозиновых поперечных мостиков (Webb, 2003). Расслабление следует за дефосфорилированием фосфатазой легких цепей миозина (MLCP). Важно отметить, что сила, генерируемая при данном уровне кальция, может быть модулирована путем смещения баланса MLCK-MLCP: сигнализация через G-белки и Rho-киназу может ингибировать MLCP и тем самым сенсибилизировать мышцу к кальцию, поддерживая сокращение (Somlyo & Somlyo, 2003). Гладкая мышца функционально делится на одноюнитную (висцеральную) ткань, электрически связанную щелевыми контактами и сокращающуюся как единое целое, и многоюнитную ткань, в которой клетки более независимо реагируют на иннервацию.

Clinical relevance

Нормальная организация гладких мышц и их регуляторные пути являются эталоном для понимания тонуса сосудов, дыхательных путей и стенки кишечника, и многие классы лекарств действуют на описанные здесь пути кальция и фосфорилирования миозина. Эта запись объясняет структуру и регуляцию только для образовательной ориентации и не рекомендует никаких конкретных лекарств, доз или методов лечения.

Evidence & guidelines

Описания основаны на физиологических обзорах регуляции гладких мышц (Somlyo & Somlyo, 2003; Webb, 2003) и на стандартных учебниках по гистологии (Mescher, 2018). Никакие клинические рекомендации не регулируют это описательное содержание.

History

Гладкая мышца была гистологически отделена от поперечнополосатой мышцы в девятнадцатом веке из-за отсутствия поперечной исчерченности и наличия одного центрального ядра. В двадцатом веке была уточнена ее косая организация нитей и закрепление плотных телец, а также установлено фосфорилирование легких цепей миозина как центральный регуляторный переключатель; более поздние работы определили сенсибилизацию к кальцию через Rho-киназу и миозиновую фосфатазу как второй уровень контроля (Somlyo & Somlyo, 2003).

Seminal works

• somlyo-2003
• webb-2003

Frequently asked questions

Почему гладкая мышца не выглядит полосатой под микроскопом?

Ее актиновые и миозиновые нити не расположены в регулярно повторяющиеся саркомеры, как это видно в поперечнополосатой мышце; они проходят косо и прикрепляются к плотным тельцам, поэтому полосатые поперечные исчерченности не образуются.

Как включается сокращение гладкой мышцы?

Повышение внутриклеточного кальция связывает кальмодулин и активирует киназу легких цепей миозина, которая фосфорилирует легкую цепь миозина и позволяет циклическое образование поперечных мостиков; расслабление наступает, когда фосфатаза легких цепей миозина удаляет этот фосфат.