Sự co cơ tim

Sự co cơ tim là quá trình trong đó sự kích thích điện của tế bào cơ tim được chuyển đổi thành lực cơ học. Một làn sóng khử cực kích hoạt sự gia tăng canxi nội bào, canxi liên kết với các protein co cơ, và các sarcomere rút ngắn – các sự kiện phân tử được gọi là khớp nối kích thích-co cơ mà cuối cùng tạo ra mỗi nhịp tim.

Definition

Sự co cơ tim là sự rút ngắn phụ thuộc canxi của các sarcomere tế bào cơ tim để đáp ứng với sự khử cực màng, cơ chế mà tim tạo ra lực và tống máu.

Scope

Chủ đề này bao gồm cơ sở tế bào và phân tử về cách cơ tim co lại: điện thế hoạt động, giải phóng canxi do canxi gây ra, chu kỳ cầu nối trong sarcomere, và các yếu tố quyết định lực tạo ra. Nó đề cập đến sự co cơ ở cấp độ tế bào cơ và sarcomere; hiệu suất toàn bộ buồng tim được đề cập trong chức năng tâm thất và cung lượng tim.

Core questions

• Sự khử cực màng dẫn đến sự gia tăng canxi nội bào như thế nào?
• Giải phóng canxi do canxi gây ra là gì và nó xảy ra ở đâu?
• Canxi liên kết với troponin cho phép chu kỳ cầu nối như thế nào?
• Điều gì quyết định lực và tốc độ của một lần co cơ?
• Cơ được thư giãn và canxi được phục hồi giữa các nhịp đập như thế nào?

Key concepts

• Điện thế hoạt động của tim
• Giải phóng canxi do canxi gây ra
• Lưới nội chất cơ và thụ thể ryanodine
• Điều hòa troponin-tropomyosin
• Chu kỳ cầu nối
• Lusitropy (thư giãn) và tái hấp thu canxi qua trung gian SERCA

Key theories

Lý thuyết sợi trượt và cầu nối

Cơ rút ngắn không phải do bản thân các sợi co lại mà do các sợi actin và myosin trượt qua nhau khi các đầu myosin hình thành, kéo và giải phóng các cầu nối trong một chu kỳ được điều hòa bằng canxi.

Giải phóng canxi do canxi gây ra

Một lượng nhỏ canxi đi vào qua các kênh loại L trong quá trình điện thế hoạt động kích hoạt một lượng lớn canxi được giải phóng từ lưới nội chất cơ thông qua các thụ thể ryanodine, khuếch đại tín hiệu kích hoạt các sợi cơ.

Mechanisms

Khi điện thế hoạt động khử cực tế bào cơ, các kênh canxi loại L cổng điện áp trong màng và ống T mở ra và cho phép một dòng canxi kích hoạt đi vào. Như Bers mô tả, dòng kích hoạt này mở các thụ thể ryanodine trên lưới nội chất cơ, giải phóng một lượng lớn canxi (giải phóng canxi do canxi gây ra). Canxi liên kết với troponin C, dịch chuyển tropomyosin ra khỏi các vị trí liên kết actin để các cầu nối myosin có thể chu kỳ và sarcomere rút ngắn, theo logic sợi trượt được Huxley trình bày. Sự giãn cơ xảy ra khi canxi được bơm trở lại lưới nội chất cơ bởi SERCA và được đẩy ra ngoài bởi bộ trao đổi natri-canxi, cho phép các sợi tách rời.

Clinical relevance

Hiểu biết về khớp nối kích thích-co cơ làm rõ cách khả năng co bóp có thể được tăng cường hoặc suy giảm và là cơ sở cho khái niệm inotropy trong suy tim và trong dược lý học. Nội dung này là một tài liệu giáo dục về cơ chế tế bào bình thường và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Tài liệu về cơ chế dựa trên đánh giá có thẩm quyền của Bers về khớp nối kích thích-co cơ tim, công trình nền tảng của Huxley về cơ chế co cơ, và các sách giáo khoa sinh lý học tiêu chuẩn. Đây là các nguồn nền tảng và tổng quan hơn là bằng chứng can thiệp.

History

Việc nhận ra rằng canxi là yếu tố thiết yếu đối với nhịp tim có từ các thí nghiệm của Sidney Ringer vào thế kỷ XIX, và các khái niệm sợi trượt và cầu nối xuất hiện từ công trình của Andrew và Hugh Huxley vào những năm 1950. Cơ chế cụ thể của giải phóng canxi do canxi gây ra và sự tích hợp của nó vào một mô hình mạch lạc về khớp nối kích thích-co cơ tim đã được tổng hợp trong các thập kỷ sau đó, với Bers cung cấp một tài liệu được trích dẫn rộng rãi.

Key figures

• Andrew Huxley
• Hugh Huxley
• Donald Bers
• Sidney Ringer

Seminal works

• huxley-1957
• bers-2002
• sarnoff-1955

Frequently asked questions

Khớp nối kích thích-co cơ là gì?

Đó là trình tự liên kết điện thế hoạt động của một tế bào tim với sự co cơ học của nó: khử cực cho phép canxi kích hoạt đi vào, giải phóng thêm canxi từ các kho dự trữ bên trong, và canxi đó kích hoạt các protein co cơ.

Tại sao canxi lại quan trọng đối với sự co cơ tim?

Canxi là công tắc bật sự co cơ. Nếu không có sự gia tăng canxi nội bào, phức hợp troponin-tropomyosin sẽ chặn tương tác actin-myosin, do đó cơ không thể tạo ra lực; lượng canxi được giải phóng phần lớn quyết định sức mạnh của mỗi nhịp đập.