Uyarım-Kasılma Eşleşmesi
Uyarım-kasılma eşleşmesi, bir kalp hücresinin elektriksel aksiyon potansiyelini mekanik kasılmasına bağlayan süreçtir. Kalp kasında anahtar aracı kalsiyumdur: depolarizasyon, hücre zarı boyunca az miktarda kalsiyumun içeri girmesine izin vermektedir; bu durum, sarkoplazmik retikulumdan daha büyük bir kalsiyum deposunun salınımını tetiklemekte ve hücre içi kalsiyumdaki bu artış kasılma mekanizmasını aktive etmektedir.
Tanım
Kalpteki uyarım-kasılma eşleşmesi, kardiyak aksiyon potansiyelinin, kasılma proteinlerini aktive eden hücre içi kalsiyum artışını tetiklediği olaylar zinciridir; bu durum başlıca, sarkoplazmik retikulumdan kalsiyum kaynaklı kalsiyum salınımını uyaran L-tipi kalsiyum kanalları aracılığıyla kalsiyum giriş yoluyla gerçekleşmektedir.
Kapsam
Bu madde, membran depolarizasyonundan miyofilament aktivasyonuna kadar olan diziyi, kalsiyum kaynaklı kalsiyum salınımının merkezi rolünü, ilgili yapıları (t-tübülleri, L-tipi kalsiyum kanalları, riyanodin reseptörleri, sarkoplazmik retikulum) ve gevşeme için kalsiyumu geri kazandıran mekanizmaları kapsamaktadır. Bu bir fizyoloji referansıdır ve kasılma disfonksiyonunu klinik bir konu olarak ele almamaktadır.
Temel sorular
- Elektriksel bir aksiyon potansiyeli kas kasılmasına nasıl yol açar?
- Kalsiyum kaynaklı kalsiyum salınımı nedir?
- Hangi yapılar ve proteinler kalsiyum sinyalini taşır?
- Hücrenin gevşeyebilmesi için kalsiyum nasıl uzaklaştırılır?
Anahtar kavramlar
- Kalsiyum kaynaklı kalsiyum salınımı
- L-tipi kalsiyum kanalları
- Riyanodin reseptörleri
- Sarkoplazmik retikulum ve kalsiyum deposu
- T-tübülleri ve dyadik yarık (dyadic cleft)
- SERCA kalsiyum geri alımı
- Sodyum-kalsiyum değiştiricisi (sodium-calcium exchanger)
- Kalsiyum geçişi (calcium transient)
Temel kuramlar
- Kalsiyum kaynaklı kalsiyum salınımı
- Aksiyon potansiyeli sırasında L-tipi kalsiyum kanalları aracılığıyla küçük bir kalsiyum akışı, riyanodin reseptörleri vasıtasıyla sarkoplazmik retikulumdan çok daha büyük bir kalsiyum salınımını tetikleyerek, kasılmayı aktive eden sinyali yükseltmektedir.
Mekanizmalar
Aksiyon potansiyeli membranı depolarize ettiğinde, t-tübüllerdeki voltaj kapılı L-tipi kalsiyum kanalları açılmakta ve küçük bir içe doğru kalsiyum akımına izin vermektedir. Dar dyadik yarıkta (dyadic cleft) bu tetikleyici kalsiyum, bitişik sarkoplazmik retikulumdaki riyanodin reseptörlerini aktive etmekte ve bu reseptörler, depolanmış kalsiyumun çok daha büyük bir miktarını sitozole salmaktadır; bu sürece kalsiyum kaynaklı kalsiyum salınımı adı verilmektedir. Ortaya çıkan kalsiyum geçişi (calcium transient), kalsiyumun ince filamentler üzerindeki troponin C'ye bağlanmasına olanak tanımakta, böylece inhibisyonu ortadan kaldırmakta ve aktin-miyozin çapraz köprü döngüsünü ve kasılmayı mümkün kılmaktadır. Gevşeme, kalsiyumun sitozolden uzaklaştırılmasıyla gerçekleşmektedir: çoğu SERCA pompası tarafından sarkoplazmik retikuluma geri pompalanırken, geri kalanı esas olarak sodyum-kalsiyum değiştiricisi (sodium-calcium exchanger) tarafından hücre zarı boyunca dışarı atılmakta ve bir sonraki atım için düşük dinlenme kalsiyum seviyesini geri kazandırmaktadır. Salınan kalsiyum miktarı ve dolayısıyla kasılma gücü modüle edilebilmekte, böylece elektriksel aktivite dereceli mekanik çıktıya bağlanmaktadır.
Klinik önem
Uyarım-kasılma eşleşmesinin kalsiyum işleme adımları, kardiyak kasılmanın fizyolojisinin temelini oluşturmakta ve kasılma gücünün nasıl düzenlendiğini anlamak için bir çerçeve sunmaktadır. Bu madde, normal hücresel fizyolojiyi tanımlamakta olup, bireysel tanı veya tedavi için bir temel değil, eğitsel bir arka plan niteliğindedir.
Tarihçe
Hücre içinde salınan kalsiyumun uyarımı kasılmaya bağladığı fikri, yirminci yüzyıl kas fizyolojisi aracılığıyla gelişmiş ve kalsiyum kaynaklı kalsiyum salınımının spesifik kavramı, küçük tetikleyici kalsiyum akışını yükselten mekanizma olarak kalp kası için belirlenmiştir. Sonraki çalışmalar, L-tipi kalsiyum kanalı, riyanodin reseptörü, sarkoplazmik retikulum ve kalsiyum uzaklaştırma yollarını, modern derlemelerde özetlenen güncel standart tanıma entegre etmiştir.
Öne çıkan isimler
- Donald Bers
- David Eisner
- Andrew Trafford
- Edward Lakatta
İlgili konular
Temel eserler
- bers-2002
- eisner-2017
Sıkça sorulan sorular
- Kalsiyum kaynaklı kalsiyum salınımı nedir?
- Aksiyon potansiyeli sırasında L-tipi kanallar aracılığıyla giren az miktardaki kalsiyumun, riyanodin reseptörlerini sarkoplazmik retikulumdan çok daha büyük bir kalsiyum deposunu serbest bırakmaya tetiklediği ve bunun da kasılmayı aktive ettiği süreçtir.
- Hücre kasıldıktan sonra nasıl gevşer?
- Kalsiyum, sitozolden uzaklaştırılmaktadır; başlıca SERCA pompası tarafından sarkoplazmik retikuluma geri pompalanmakta ve kısmen sodyum-kalsiyum değiştiricisi tarafından dışarı atılmaktadır, böylece kalsiyum artık kasılma proteinlerini aktive edememektedir.