Khớp nối kích thích-co cơ

Khớp nối kích thích-co cơ là quá trình liên kết điện thế hoạt động điện của tế bào tim với sự co cơ học của nó. Trong cơ tim, chất trung gian quan trọng là canxi: sự khử cực cho phép một lượng nhỏ canxi đi qua màng tế bào, điều này kích hoạt giải phóng một lượng lớn canxi dự trữ từ lưới nội chất cơ (sarcoplasmic reticulum), và sự tăng canxi nội bào này kích hoạt bộ máy co cơ.

Definition

Khớp nối kích thích-co cơ trong tim là chuỗi các sự kiện mà điện thế hoạt động của tim kích hoạt sự tăng canxi nội bào, từ đó kích hoạt các protein co cơ, chủ yếu thông qua sự xâm nhập của canxi qua các kênh canxi loại L, gây ra sự giải phóng canxi do canxi gây ra từ lưới nội chất cơ.

Scope

Mục này bao gồm trình tự từ khử cực màng đến kích hoạt sợi cơ, vai trò trung tâm của giải phóng canxi do canxi gây ra, các cấu trúc liên quan (ống T, kênh canxi loại L, thụ thể ryanodine, lưới nội chất cơ), và các cơ chế phục hồi canxi để thư giãn. Đây là một tài liệu tham khảo về sinh lý học và không đề cập đến rối loạn chức năng co cơ như một vấn đề lâm sàng.

Core questions

• Điện thế hoạt động điện dẫn đến co cơ như thế nào?
• Giải phóng canxi do canxi gây ra là gì?
• Những cấu trúc và protein nào mang tín hiệu canxi?
• Canxi được loại bỏ như thế nào để tế bào có thể thư giãn?

Key concepts

• Giải phóng canxi do canxi gây ra
• Kênh canxi loại L
• Thụ thể ryanodine
• Lưới nội chất cơ và kho dự trữ canxi
• Ống T và khe dyadic
• Tái hấp thu canxi SERCA
• Bộ trao đổi natri-canxi
• Tăng canxi tạm thời

Key theories

Giải phóng canxi do canxi gây ra

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

Mechanisms

Khi điện thế hoạt động khử cực màng, các kênh canxi loại L phụ thuộc điện áp trong ống T mở ra và cho phép một dòng canxi nhỏ đi vào. Trong khe dyadic hẹp, canxi kích hoạt này kích hoạt các thụ thể ryanodine trên lưới nội chất cơ liền kề, giải phóng một lượng canxi dự trữ lớn hơn nhiều vào bào tương, quá trình này được gọi là giải phóng canxi do canxi gây ra. Sự tăng canxi tạm thời sau đó cho phép canxi liên kết với troponin C trên các sợi mỏng, giải phóng sự ức chế và cho phép chu trình cầu nối actin-myosin và co cơ. Sự thư giãn xảy ra khi canxi được loại bỏ khỏi bào tương: phần lớn được bơm trở lại lưới nội chất cơ bởi bơm SERCA, trong khi phần còn lại được đẩy ra ngoài qua màng tế bào chủ yếu bởi bộ trao đổi natri-canxi, phục hồi mức canxi thấp khi nghỉ ngơi cho nhịp đập tiếp theo. Lượng canxi được giải phóng, và do đó cường độ co cơ, có thể được điều chỉnh, liên kết hoạt động điện với đầu ra cơ học theo cấp độ.

Clinical relevance

Các bước xử lý canxi của khớp nối kích thích-co cơ là nền tảng cho sinh lý học của khả năng co bóp của tim và cung cấp khuôn khổ để hiểu cách lực co bóp được điều hòa. Mục này mô tả sinh lý tế bào bình thường và là kiến thức nền tảng mang tính giáo dục, không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

History

Ý tưởng rằng canxi được giải phóng bên trong tế bào liên kết kích thích với co cơ đã phát triển qua sinh lý học cơ thế kỷ XX, và khái niệm cụ thể về giải phóng canxi do canxi gây ra đã được thiết lập cho cơ tim như cơ chế khuếch đại dòng canxi kích hoạt nhỏ. Các công trình tiếp theo đã tích hợp kênh canxi loại L, thụ thể ryanodine, lưới nội chất cơ và các con đường loại bỏ canxi vào mô tả tiêu chuẩn hiện nay được tóm tắt trong các bài đánh giá hiện đại.

Key figures

• Donald Bers
• David Eisner
• Andrew Trafford
• Edward Lakatta

Seminal works

• bers-2002
• eisner-2017

Frequently asked questions

Giải phóng canxi do canxi gây ra là gì?

Đó là quá trình mà một lượng nhỏ canxi đi vào qua các kênh loại L trong quá trình điện thế hoạt động kích hoạt các thụ thể ryanodine giải phóng một lượng lớn canxi dự trữ từ lưới nội chất cơ, sau đó kích hoạt sự co cơ.

Tế bào thư giãn như thế nào sau khi co cơ?

Canxi được loại bỏ khỏi bào tương, chủ yếu được bơm trở lại lưới nội chất cơ bởi bơm SERCA và một phần được đẩy ra ngoài bởi bộ trao đổi natri-canxi, do đó canxi không còn có thể kích hoạt các protein co cơ.