Tổ chức và Điều hòa Cơ trơn

Cơ trơn là loại cơ không vân, hoạt động không theo ý muốn, được cấu tạo từ các tế bào nhỏ, hình thoi, có một nhân. Nó thiếu các sarcomere có trật tự như cơ vân; thay vào đó, các sợi actin và myosin của nó chạy xiên và gắn vào các thể đặc (dense bodies) và màng tế bào, và sự co cơ của nó được phân cấp và duy trì, chủ yếu được thiết lập bởi trạng thái phosphoryl hóa của myosin chứ không phải bởi một công tắc troponin.

Definition

Cơ trơn là cơ không vân, hoạt động không theo ý muốn, bao gồm các tế bào hình thoi nhỏ với một nhân trung tâm duy nhất, trong đó các sợi actin và myosin neo vào các thể đặc trong bào tương và các mảng đặc trên màng tế bào chứ không phải vào các sarcomere có trật tự, và sự co cơ của nó được điều hòa chủ yếu bởi sự phosphoryl hóa chuỗi nhẹ myosin phụ thuộc canxi.

Scope

Chủ đề này bao gồm tổ chức mô học của cơ trơn — tế bào hình thoi, nhân trung tâm, thể đặc và mạng lưới co cơ xiên — cùng với phác thảo rộng về cách sự co cơ của nó được điều hòa thông qua canxi và phosphoryl hóa chuỗi nhẹ myosin. Nó mô tả logic điều hòa phân tử để định hướng; nó không đưa ra liều lượng dược lý hoặc lời khuyên điều trị.

Core questions

• Tế bào cơ trơn được tổ chức bên trong như thế nào mà không có sarcomere?
• Thể đặc và mảng đặc là gì, và chúng neo giữ cái gì?
• Sự co cơ trơn được bật và tắt như thế nào?
• Sự nhạy cảm với canxi điều hòa lực của cơ trơn như thế nào?

Key concepts

• Tế bào hình thoi có một nhân
• Không có vân và sarcomere
• Thể đặc và mảng đặc trên màng
• Mạng lưới actin-myosin xiên
• Hoạt hóa canxi-calmodulin
• Myosin light-chain kinase (MLCK)
• Myosin light-chain phosphatase (MLCP)
• Nhạy cảm với canxi (con đường Rho-kinase)
• Cơ trơn đơn vị so với đa đơn vị
• Caveolae và dải đặc

Mechanisms

Các tế bào cơ trơn nhỏ và hình thoi, mỗi tế bào có một nhân trung tâm. Các sợi mỏng (actin) và dày (myosin) của chúng không được sắp xếp thành sarcomere mà chạy xiên qua tế bào và gắn vào các thể đặc trong bào tương và các mảng đặc liên kết với màng, một sự sắp xếp cho phép tế bào rút ngắn đáng kể. Sự co cơ được khởi đầu bởi sự tăng canxi trong bào tương, canxi này liên kết với calmodulin và hoạt hóa myosin light-chain kinase (MLCK); MLCK phosphoryl hóa chuỗi nhẹ điều hòa của myosin, cho phép chu trình cầu nối actin-myosin (Webb, 2003). Sự giãn cơ xảy ra sau khi myosin light-chain phosphatase (MLCP) khử phosphoryl. Điều quan trọng là, lực tạo ra ở một mức canxi nhất định có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi cân bằng MLCK-to-MLCP: tín hiệu thông qua protein G và Rho-kinase có thể ức chế MLCP và do đó làm tăng độ nhạy của cơ với canxi, duy trì sự co cơ (Somlyo & Somlyo, 2003). Cơ trơn được chia chức năng thành mô đơn vị (nội tạng), được ghép nối điện bởi các mối nối khe và co lại như một tấm, và mô đa đơn vị, trong đó các tế bào phản ứng độc lập hơn với sự chi phối thần kinh.

Clinical relevance

Tổ chức cơ trơn bình thường và các con đường điều hòa của nó là cơ sở để hiểu trương lực của mạch máu, đường thở và thành ruột, và nhiều nhóm thuốc tác động lên các con đường canxi và phosphoryl hóa myosin được mô tả ở đây. Mục này giải thích cấu trúc và điều hòa chỉ để định hướng giáo dục và không khuyến nghị bất kỳ loại thuốc, liều lượng hoặc phương pháp điều trị cụ thể nào.

Evidence & guidelines

Các mô tả dựa trên các đánh giá sinh lý về điều hòa cơ trơn (Somlyo & Somlyo, 2003; Webb, 2003) và trên các sách giáo khoa mô học tiêu chuẩn (Mescher, 2018). Không có hướng dẫn lâm sàng nào điều chỉnh nội dung mô tả này.

History

Cơ trơn được phân biệt về mặt mô học với cơ vân vào thế kỷ XIX bởi sự thiếu vắng các vân ngang và nhân trung tâm đơn. Thế kỷ XX đã làm rõ tổ chức sợi xiên và sự neo giữ thể đặc của nó, và thiết lập phosphoryl hóa chuỗi nhẹ myosin như là công tắc điều hòa trung tâm; công trình sau này đã xác định sự nhạy cảm với canxi thông qua Rho-kinase và myosin phosphatase như một cấp độ kiểm soát thứ hai (Somlyo & Somlyo, 2003).

Seminal works

• somlyo-2003
• webb-2003

Frequently asked questions

Tại sao cơ trơn không có vẻ sọc dưới kính hiển vi?

Các sợi actin và myosin của nó không được sắp xếp thành các sarcomere lặp lại đều đặn như thấy ở cơ vân; chúng chạy xiên và gắn vào các thể đặc, vì vậy không hình thành các vân ngang có dải.

Sự co cơ trơn được bật như thế nào?

Sự tăng canxi nội bào liên kết với calmodulin và hoạt hóa myosin light-chain kinase, chất này phosphoryl hóa chuỗi nhẹ myosin và cho phép chu trình cầu nối; sự giãn cơ xảy ra khi myosin light-chain phosphatase loại bỏ nhóm phosphate đó.