การจัดระเบียบและการควบคุมกล้ามเนื้อเรียบ
กล้ามเนื้อเรียบเป็นกล้ามเนื้อที่ไม่มีลายและอยู่นอกอำนาจจิตใจ ประกอบด้วยเซลล์ขนาดเล็ก รูปกระสวย มีนิวเคลียสเดียว ไม่มีซาร์โคเมียร์ที่เป็นระเบียบเหมือนกล้ามเนื้อลาย แต่มีเส้นใยแอคตินและไมโอซินทอดตัวในแนวเฉียงและยึดติดกับเดนส์บอดีและเยื่อหุ้มเซลล์ การหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบเป็นการหดตัวแบบไล่ระดับและต่อเนื่อง ซึ่งส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยสถานะการฟอสโฟรีเลชันของไมโอซินมากกว่าการทำงานของโทรโปนินสวิตช์
Definition
กล้ามเนื้อเรียบเป็นกล้ามเนื้อที่ไม่มีลายและอยู่นอกอำนาจจิตใจ ประกอบด้วยเซลล์รูปกระสวยขนาดเล็กที่มีนิวเคลียสกลางเพียงอันเดียว ซึ่งเส้นใยแอคตินและไมโอซินยึดติดกับเดนส์บอดีในไซโตพลาสซึมและเดนส์พลาคบนเยื่อหุ้มเซลล์ แทนที่จะเป็นซาร์โคเมียร์ที่เป็นระเบียบ และการหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบถูกควบคุมโดยหลักผ่านการฟอสโฟรีเลชันของสายโซ่เบาไมโอซินที่ขึ้นกับแคลเซียม
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการจัดระเบียบทางเนื้อเยื่อวิทยาของกล้ามเนื้อเรียบ ได้แก่ เซลล์รูปกระสวย นิวเคลียสกลาง เดนส์บอดี และโครงข่ายการหดตัวแบบเฉียง พร้อมทั้งโครงร่างกว้างๆ ของวิธีการควบคุมการหดตัวผ่านแคลเซียมและการฟอสโฟรีเลชันของสายโซ่เบาไมโอซิน อธิบายตรรกะการควบคุมระดับโมเลกุลสำหรับการวางแนว แต่ไม่ได้ให้ข้อมูลการให้ยาทางเภสัชวิทยาหรือคำแนะนำในการรักษา
Core questions
- เซลล์กล้ามเนื้อเรียบมีการจัดระเบียบภายในอย่างไรโดยไม่มีซาร์โคเมียร์?
- เดนส์บอดีและเดนส์พลาคคืออะไร และพวกมันยึดติดกับอะไร?
- การหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบถูกเปิดและปิดอย่างไร?
- การเพิ่มความไวต่อแคลเซียมปรับเปลี่ยนแรงของกล้ามเนื้อเรียบได้อย่างไร?
Key concepts
- เซลล์รูปกระสวยมีนิวเคลียสเดียว
- ไม่มีลายและซาร์โคเมียร์
- เดนส์บอดีและเดนส์พลาคบนเยื่อหุ้มเซลล์
- โครงข่ายแอคติน-ไมโอซินแบบเฉียง
- การกระตุ้นด้วยแคลเซียม-คาลโมดูลิน
- ไมโอซินไลต์เชนไคเนส (MLCK)
- ไมโอซินไลต์เชนฟอสฟาเทส (MLCP)
- การเพิ่มความไวต่อแคลเซียม (วิถี Rho-kinase)
- กล้ามเนื้อเรียบแบบหน่วยเดียวเทียบกับแบบหลายหน่วย
- คาเวโอเลและแถบหนาแน่น
Mechanisms
เซลล์กล้ามเนื้อเรียบมีขนาดเล็กและมีรูปร่างคล้ายกระสวย แต่ละเซลล์มีนิวเคลียสกลางหนึ่งอัน เส้นใยบาง (แอคติน) และเส้นใยหนา (ไมโอซิน) ของเซลล์เหล่านี้ไม่ได้เรียงตัวเป็นซาร์โคเมียร์ แต่ทอดตัวในแนวเฉียงทั่วทั้งเซลล์และสอดเข้าไปในเดนส์บอดีในไซโตพลาสซึมและเดนส์พลาคที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งการจัดเรียงนี้ช่วยให้เซลล์สามารถหดสั้นลงได้อย่างมาก การหดตัวเริ่มต้นโดยการเพิ่มขึ้นของแคลเซียมในไซโตซอล ซึ่งจะจับกับคาลโมดูลินและกระตุ้นไมโอซินไลต์เชนไคเนส (MLCK); MLCK จะฟอสโฟรีเลตสายโซ่เบาไมโอซินควบคุม ซึ่งช่วยให้เกิดการหมุนเวียนของสะพานเชื่อมแอคติน-ไมโอซิน (Webb, 2003) การคลายตัวเกิดขึ้นหลังจากการดีฟอสโฟรีเลชันโดยไมโอซินไลต์เชนฟอสฟาเทส (MLCP) ที่สำคัญคือ แรงที่เกิดขึ้นสำหรับระดับแคลเซียมที่กำหนดสามารถปรับเปลี่ยนได้โดยการเปลี่ยนสมดุลของ MLCK-to-MLCP: การส่งสัญญาณผ่านโปรตีน G และ Rho-kinase สามารถยับยั้ง MLCP และทำให้กล้ามเนื้อไวต่อแคลเซียมมากขึ้น ซึ่งคงการหดตัวไว้ (Somlyo & Somlyo, 2003) กล้ามเนื้อเรียบแบ่งออกเป็นเนื้อเยื่อแบบหน่วยเดียว (visceral) ซึ่งเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้าด้วยแกปจังก์ชันและหดตัวเป็นแผ่น และเนื้อเยื่อแบบหลายหน่วย ซึ่งเซลล์ตอบสนองต่อการกระตุ้นเส้นประสาทได้อย่างอิสระมากขึ้น
Clinical relevance
การจัดระเบียบของกล้ามเนื้อเรียบปกติและวิถีการควบคุมของมันเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการทำความเข้าใจโทนของหลอดเลือด ทางเดินหายใจ และผนังลำไส้ และยาหลายชนิดออกฤทธิ์ต่อวิถีแคลเซียมและการฟอสโฟรีเลชันของไมโอซินที่อธิบายไว้ในที่นี้ ข้อมูลนี้อธิบายโครงสร้างและการควบคุมเพื่อการศึกษาเท่านั้น และไม่แนะนำยา ปริมาณ หรือการรักษาใดๆ โดยเฉพาะ
Evidence & guidelines
คำอธิบายเหล่านี้อ้างอิงจากการทบทวนทางสรีรวิทยาของการควบคุมกล้ามเนื้อเรียบ (Somlyo & Somlyo, 2003; Webb, 2003) และตำราเนื้อเยื่อวิทยามาตรฐาน (Mescher, 2018) ไม่มีแนวทางปฏิบัติทางคลินิกที่ควบคุมเนื้อหาเชิงพรรณนานี้
History
กล้ามเนื้อเรียบถูกแยกแยะทางเนื้อเยื่อวิทยาจากกล้ามเนื้อลายในศตวรรษที่สิบเก้าโดยการไม่มีลายขวางและมีนิวเคลียสกลางเดียว ศตวรรษที่ยี่สิบได้ชี้แจงการจัดเรียงเส้นใยแบบเฉียงและการยึดเกาะของเดนส์บอดี และได้กำหนดให้การฟอสโฟรีเลชันของสายโซ่เบาไมโอซินเป็นสวิตช์ควบคุมหลัก; งานวิจัยต่อมาได้กำหนดการเพิ่มความไวต่อแคลเซียมผ่าน Rho-kinase และไมโอซินฟอสฟาเทสเป็นระดับที่สองของการควบคุม (Somlyo & Somlyo, 2003)
Related topics
Seminal works
- somlyo-2003
- webb-2003
Frequently asked questions
- ทำไมกล้ามเนื้อเรียบจึงไม่ปรากฏเป็นลายใต้กล้องจุลทรรศน์?
- เส้นใยแอคตินและไมโอซินของมันไม่ได้จัดเรียงเป็นซาร์โคเมียร์ที่ซ้ำกันอย่างสม่ำเสมอเหมือนที่เห็นในกล้ามเนื้อลาย แต่พวกมันทอดตัวในแนวเฉียงและยึดติดกับเดนส์บอดี ดังนั้นจึงไม่มีลายขวางที่เป็นแถบเกิดขึ้น
- การหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบถูกเปิดใช้งานอย่างไร?
- การเพิ่มขึ้นของแคลเซียมภายในเซลล์จะจับกับคาลโมดูลินและกระตุ้นไมโอซินไลต์เชนไคเนส ซึ่งจะฟอสโฟรีเลตสายโซ่เบาไมโอซินและช่วยให้เกิดการหมุนเวียนของสะพานเชื่อม; การคลายตัวจะเกิดขึ้นเมื่อไมโอซินไลต์เชนฟอสฟาเทสกำจัดหมู่ฟอสเฟตนั้นออกไป