Khớp nối kích thích-co cơ xương

Khớp nối kích thích-co cơ là chuỗi các sự kiện liên kết điện thế hoạt động điện tại màng cơ với sự kiện cơ học của sự co cơ. Trong cơ xương, tín hiệu truyền dọc theo màng bề mặt và vào các ống ngang, kích hoạt giải phóng canxi từ lưới nội chất cơ (sarcoplasmic reticulum), và canxi đó sẽ khởi động bộ máy co cơ.

Definition

Khớp nối kích thích-co cơ là quá trình sinh lý trong đó điện thế hoạt động trong màng cơ xương được chuyển đổi, thông qua cảm biến điện áp tại ống ngang và giải phóng canxi từ lưới nội chất cơ, thành sự kích hoạt bộ máy co cơ.

Scope

Chủ đề này bao gồm cách điện thế hoạt động của cơ xương được cảm nhận tại bộ ba (triad), cách canxi được giải phóng và thu hồi bởi lưới nội chất cơ, và cách canxi điều hòa sợi mỏng để khởi đầu và kết thúc sự co cơ. Đây là một tài liệu tham khảo và giáo dục về quá trình khớp nối trong cơ xương, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Điện thế hoạt động bề mặt đến bên trong sợi cơ bằng cách nào?
• Sự khử cực màng được chuyển thành sự giải phóng canxi trong cơ xương như thế nào?
• Canxi bật và tắt bộ máy co cơ như thế nào?
• Canxi được loại bỏ như thế nào để cho phép giãn cơ?

Key concepts

• Ống ngang (ống T)
• Lưới nội chất cơ (Sarcoplasmic reticulum)
• Mối nối bộ ba (Triad junction)
• Thụ thể dihydropyridine (cảm biến điện áp)
• Thụ thể ryanodine (kênh giải phóng canxi)
• Điều hòa troponin-tropomyosin
• Tái hấp thu canxi SERCA và giãn cơ

Key theories

Điều hòa canxi của sợi mỏng

Canxi được giải phóng vào tế bào chất liên kết với troponin C, di chuyển tropomyosin ra khỏi các vị trí liên kết myosin trên actin và do đó cho phép chu trình cầu nối; việc giảm canxi sẽ đảo ngược công tắc và tạo ra sự giãn cơ.

Khớp nối cảm biến điện áp / giải phóng canxi tại bộ ba

Sự khử cực của ống ngang được cảm nhận bởi thụ thể dihydropyridine, mà trong cơ xương được liên kết cơ học với thụ thể ryanodine trên lưới nội chất cơ, kích hoạt giải phóng canxi tại mối nối bộ ba.

Mechanisms

Khi một điện thế hoạt động đến sợi cơ xương, nó lan truyền dọc theo màng bề mặt và vào bên trong dọc theo các ống ngang, chạy gần các bể chứa tận cùng của lưới nội chất cơ tại các cấu trúc gọi là bộ ba. Sự khử cực được phát hiện bởi các thụ thể dihydropyridine cảm biến điện áp trong màng ống T, mà trong cơ xương được liên kết cơ học với các thụ thể ryanodine trên lưới nội chất cơ; điều này mở các thụ thể ryanodine và giải phóng canxi dự trữ vào tế bào chất. Canxi liên kết với troponin C, đẩy tropomyosin ra khỏi các vị trí liên kết myosin của actin và cho phép chu trình cầu nối và sự co cơ. Sự giãn cơ xảy ra khi canxi được bơm trở lại lưới nội chất cơ bởi ATPase canxi SERCA, làm giảm canxi trong tế bào chất để tropomyosin lại chặn sự hình thành cầu nối.

Clinical relevance

Vì khớp nối phụ thuộc vào các kênh màng cụ thể và các protein xử lý canxi, việc hiểu rõ nó cung cấp nền tảng cho các rối loạn giải phóng canxi và cho các tình trạng ảnh hưởng đến bộ ba, cũng như để giải thích cách mệt mỏi làm thay đổi quá trình xử lý canxi. Nó được trình bày như sinh lý học tham khảo, không phải là tiêu chí chẩn đoán hoặc lời khuyên điều trị.

Evidence & guidelines

Tài liệu này dựa trên các nghiên cứu cấu trúc và sinh lý học về bộ ba và về quá trình xử lý canxi, cũng như các đánh giá có thẩm quyền như của Franzini-Armstrong và Jorgensen (1994) và Gordon và cộng sự (2000). Đây là khoa học cơ bản về cơ chế hơn là bằng chứng lâm sàng được điều chỉnh bởi hướng dẫn; một số nguồn cơ bản được trích dẫn bằng tham chiếu khi không có DOI đã xác minh.

History

Vai trò của canxi như là yếu tố kích hoạt các protein co cơ đã được thiết lập bởi công trình của Ebashi và Endo vào những năm 1960 về hệ thống troponin-tropomyosin. Cơ sở cấu trúc của khớp nối tại bộ ba, và sự hợp tác giữa cảm biến điện áp ống T (thụ thể dihydropyridine) và kênh giải phóng canxi của lưới nội chất cơ (thụ thể ryanodine), đã được làm rõ thông qua các nghiên cứu cấu trúc của Franzini-Armstrong và các nghiên cứu sinh lý học của Rios và những người khác, mang lại bức tranh hiện đại về khớp nối kích thích-co cơ xương.

Debates

Cảm biến điện áp được khớp nối với sự giải phóng canxi như thế nào?

Liệu sự giải phóng trong cơ xương chủ yếu được thúc đẩy bởi khớp nối cơ học trực tiếp giữa các thụ thể dihydropyridine và ryanodine, so với sự giải phóng canxi do canxi gây ra như trong cơ tim, là một câu hỏi trung tâm đã được giải quyết phần lớn ủng hộ khớp nối cơ học cho các sợi cơ xương.

Key figures

• Clara Franzini-Armstrong
• Setsuro Ebashi
• Makoto Endo
• Eduardo Rios
• Andrew Gordon

Seminal works

• ebashi-endo-1968
• franzini-armstrong-1994
• gordon-2000

Frequently asked questions

Khớp nối kích thích-co cơ làm gì?

Nó kết nối điện thế hoạt động điện của màng cơ với sự co cơ học, bằng cách kích hoạt giải phóng canxi từ lưới nội chất cơ để kích hoạt các protein co cơ.

Tại sao canxi lại trung tâm đối với sự co cơ?

Canxi liên kết với troponin và di chuyển tropomyosin ra khỏi các vị trí liên kết actin, cho phép các cầu nối myosin chu trình. Việc loại bỏ canxi trở lại lưới nội chất cơ sẽ dừng chu trình và cho phép cơ giãn ra.