กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดและโทนของหลอดเลือด

เซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดเป็นส่วนประกอบของชั้นกล้ามเนื้อของหลอดเลือดแดงและหลอดเลือดดำ และการหดตัวบางส่วนอย่างต่อเนื่องของเซลล์เหล่านี้ ซึ่งเรียกว่าโทนของหลอดเลือด (vascular tone) เป็นตัวกำหนดขนาดของหลอดเลือด และด้วยเหตุนี้จึงเป็นตัวกำหนดความต้านทานต่อการไหลเวียนของเลือดและการกระจายตัวของเลือด แตกต่างจากการกระตุกสั้นๆ ของกล้ามเนื้อโครงร่าง กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดมีการหดตัวแบบมีระดับและประหยัดพลังงานเป็นระยะเวลานาน ภายใต้การควบคุมร่วมกันของระบบประสาท ฮอร์โมน เซลล์บุผนังหลอดเลือด และการควบคุมเมตาบอลิซึมเฉพาะที่

Definition

กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดเป็นกล้ามเนื้อที่ทำงานนอกอำนาจจิตใจของผนังหลอดเลือด ซึ่งการหดตัวแบบมีระดับและต่อเนื่อง (โทนของหลอดเลือด) ควบคุมขนาดของหลอดเลือด; โทนของหลอดเลือดคือระดับของการหดตัวที่คงอยู่เมื่อเทียบกับสภาวะที่คลายตัวเต็มที่

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงกลไกการหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือด, กลไกที่ขึ้นกับแคลเซียมและการเพิ่มความไวต่อแคลเซียมที่ควบคุมการหดตัวและการคลายตัว, การรักษาระดับโทนของหลอดเลือดขณะพัก (basal tone), และความยืดหยุ่นของฟีโนไทป์ของกล้ามเนื้อเรียบ หัวข้อนี้ไม่ครอบคลุมถึงการใช้ยาขยายหลอดเลือดหรือยาหดหลอดเลือดโดยเฉพาะ

Core questions

• แคลเซียมกระตุ้นและควบคุมการหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดได้อย่างไร?
• การเพิ่มความไวต่อแคลเซียมคืออะไร และรักษาระดับโทนได้อย่างประหยัดได้อย่างไร?
• สัญญาณจากระบบประสาท ฮอร์โมน เซลล์บุผนังหลอดเลือด และเมตาบอลิซึมกำหนดโทนขณะพักได้อย่างไร?
• ฟีโนไทป์ของกล้ามเนื้อเรียบเปลี่ยนระหว่างสถานะหดตัวและสังเคราะห์ได้อย่างไร?

Key concepts

• การฟอสฟอริเลชันของไมโอซินไลต์เชน
• วิถีแคลเซียม-คาลโมดูลิน-ไมโอซินไลต์เชนไคเนส
• การเพิ่มความไวต่อแคลเซียมและไมโอซินไลต์เชนฟอสฟาเทส
• การส่งสัญญาณ RhoA/Rho-kinase
• โทนของหลอดเลือดขณะพัก (basal vascular tone)
• การตอบสนองแบบไมโอเจนิก
• การเปลี่ยนฟีโนไทป์ระหว่างแบบหดตัวและแบบสังเคราะห์

Key theories

การเพิ่มความไวต่อแคลเซียมของกลไกการหดตัว

นอกเหนือจากการเพิ่มแคลเซียมภายในเซลล์แล้ว สารกระตุ้นยังปรับความไวของกลไกการหดตัวต่อแคลเซียมโดยการควบคุมไมโอซินไลต์เชนฟอสฟาเทส ซึ่งส่วนใหญ่ผ่านวิถี RhoA/Rho-kinase ทำให้สามารถรักษากำลังการหดตัวได้ที่ระดับแคลเซียมที่กำหนด และรักษาระดับโทนได้อย่างประหยัด

Mechanisms

การหดตัวเริ่มต้นเมื่อระดับแคลเซียมภายในเซลล์เพิ่มขึ้นและจับกับคาลโมดูลิน ซึ่งกระตุ้นไมโอซินไลต์เชนไคเนส (myosin light-chain kinase) ซึ่งจะฟอสฟอริเลตไมโอซินไลต์เชนควบคุม (regulatory myosin light chain) และทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของสะพานเชื่อม (cross-bridge cycling) การคลายตัวเกิดขึ้นตามมาจากการดีฟอสฟอริเลชันโดยไมโอซินไลต์เชนฟอสฟาเทส (myosin light-chain phosphatase) ที่สำคัญคือ สารกระตุ้นสามารถเปลี่ยนแปลงความไวของระบบนี้ต่อแคลเซียมได้: การส่งสัญญาณผ่าน RhoA และ Rho-kinase จะยับยั้งฟอสฟาเทส ดังนั้นแรงจึงคงอยู่ได้ที่ความเข้มข้นของแคลเซียมที่กำหนด — การเพิ่มความไวต่อแคลเซียม (calcium sensitization) — ซึ่งช่วยให้หลอดเลือดรักษาระดับโทนได้อย่างประหยัด (Somlyo & Somlyo, 2003; Somlyo & Somlyo, 1994; Loirand et al., 2006) โทนของหลอดเลือดขณะพักสะท้อนถึงความสมดุลของปัจจัยที่ทำให้เกิดการหดตัวและขยายตัว รวมถึงกิจกรรมของระบบประสาทซิมพาเทติก สารสื่อประสาทที่ไหลเวียนและเฉพาะที่ สัญญาณจากเซลล์บุผนังหลอดเลือด และการตอบสนองแบบไมโอเจนิก (myogenic response) ของหลอดเลือดแดงขนาดเล็กต่อความดัน (Mulvany & Aalkjaer, 1990) เซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดมีความยืดหยุ่นสูง โดยสามารถเปลี่ยนระหว่างฟีโนไทป์แบบหดตัวและแบบสังเคราะห์ได้ในระหว่างการเจริญเติบโตและโรค (Owens et al., 2004)

Clinical relevance

โทนของหลอดเลือดเป็นปัจจัยกำหนดโดยตรงของความต้านทานของหลอดเลือด และกลไกที่อธิบายไว้ในที่นี้เป็นเป้าหมายของอิทธิพลที่ออกฤทธิ์ต่อหลอดเลือดหลายชนิด บทความนี้อธิบายสรีรวิทยาเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง และไม่ได้อธิบายถึงขนาดยาหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

กลไกการหดตัวและการเพิ่มความไวต่อแคลเซียมอ้างอิงจากสรีรวิทยาของกล้ามเนื้อเรียบแบบคลาสสิก (Somlyo & Somlyo, 1994, 2003) และจากการทบทวนการส่งสัญญาณของ Rho-kinase (Loirand et al., 2006); ความยืดหยุ่นของฟีโนไทป์ถูกสังเคราะห์ใน Owens et al. (2004) และโครงสร้าง-หน้าที่ของหลอดเลือดแดงขนาดเล็กใน Mulvany & Aalkjaer (1990)

History

สรีรวิทยาของกล้ามเนื้อเรียบในยุคแรกได้กำหนดให้การฟอสฟอริเลชันของไมโอซินไลต์เชนที่ขึ้นกับแคลเซียม-คาลโมดูลินเป็นตัวกระตุ้นการหดตัว การรับรู้ในช่วงทศวรรษ 1990 ว่าสารกระตุ้นยังปรับความไวของแคลเซียมผ่านไมโอซินฟอสฟาเทส และการระบุเส้นทาง RhoA/Rho-kinase ในภายหลัง ได้ปรับเปลี่ยนความเข้าใจว่าโทนของหลอดเลือดที่คงอยู่ถูกรักษาไว้อย่างไร (Somlyo & Somlyo, 1994, 2003; Loirand et al., 2006) งานวิจัยคู่ขนานได้ยืนยันว่าเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดไม่ได้ถูกกำหนดตายตัว แต่จะเปลี่ยนฟีโนไทป์ในระหว่างการพัฒนาและโรค (Owens et al., 2004)

Key figures

• Andrew P. Somlyo
• Avril V. Somlyo
• Gary K. Owens
• Michael J. Mulvany

Seminal works

• somlyo-somlyo-2003
• owens-2004
• mulvany-aalkjaer-1990

Frequently asked questions

โทนของหลอดเลือดคืออะไร?

คือระดับของการหดตัวบางส่วนอย่างต่อเนื่องที่กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดรักษาไว้ ซึ่งกำหนดขนาดของหลอดเลือดเมื่อเทียบกับสภาวะที่คลายตัวเต็มที่ และด้วยเหตุนี้จึงเป็นตัวกำหนดความต้านทานต่อการไหลเวียนของเลือด

การเพิ่มความไวต่อแคลเซียมคืออะไร?

คือกระบวนการที่วิถีการส่งสัญญาณเพิ่มการตอบสนองของกลไกการหดตัวต่อปริมาณแคลเซียมที่กำหนด โดยส่วนใหญ่โดยการยับยั้งไมโอซินไลต์เชนฟอสฟาเทส ทำให้สามารถรักษาระดับโทนได้อย่างประหยัด