Cơ trơn mạch máu và trương lực mạch

Các tế bào cơ trơn mạch máu tạo thành lớp cơ của động mạch và tĩnh mạch, và sự co thắt một phần liên tục của chúng — trương lực mạch — quyết định đường kính của mạch máu và do đó là sức cản đối với dòng chảy và sự phân bố máu. Không giống như những cơn co giật ngắn của cơ xương, cơ trơn mạch máu duy trì các cơn co thắt có cấp độ, tiết kiệm trong thời gian dài dưới sự kiểm soát tổng hợp của thần kinh, nội tiết, nội mô và chuyển hóa cục bộ.

Definition

Cơ trơn mạch máu là cơ không tự chủ của thành mạch máu mà sự co thắt có cấp độ, liên tục (trương lực mạch) điều hòa đường kính mạch máu; trương lực mạch là mức độ co thắt được duy trì so với trạng thái giãn hoàn toàn.

Scope

Chủ đề này bao gồm bộ máy co bóp của cơ trơn mạch máu, các con đường phụ thuộc canxi và nhạy cảm canxi điều hòa sự co và giãn, duy trì trương lực nghỉ (cơ bản), và tính dẻo của kiểu hình cơ trơn. Nó không đề cập đến các phác đồ thuốc giãn mạch hoặc co mạch cụ thể.

Core questions

• Canxi kích hoạt và điều hòa sự co cơ trơn mạch máu như thế nào?
• Sự nhạy cảm canxi là gì và làm thế nào nó duy trì trương lực một cách tiết kiệm?
• Các tín hiệu thần kinh, nội tiết, nội mô và chuyển hóa thiết lập trương lực nghỉ như thế nào?
• Kiểu hình cơ trơn chuyển đổi giữa trạng thái co bóp và tổng hợp như thế nào?

Key concepts

• Phosphoryl hóa chuỗi nhẹ myosin
• Con đường kinase chuỗi nhẹ myosin-canxi-calmodulin
• Sự nhạy cảm canxi và myosin light-chain phosphatase
• Tín hiệu RhoA/Rho-kinase
• Trương lực mạch cơ bản (nghỉ)
• Phản ứng cơ học
• Chuyển đổi kiểu hình co bóp so với tổng hợp

Key theories

Sự nhạy cảm canxi của bộ máy co bóp

Ngoài việc tăng canxi nội bào, các chất chủ vận điều hòa độ nhạy của bộ máy co bóp đối với canxi bằng cách điều hòa myosin light-chain phosphatase, chủ yếu thông qua con đường RhoA/Rho-kinase, cho phép duy trì lực liên tục ở một mức canxi nhất định và duy trì trương lực một cách tiết kiệm.

Mechanisms

Sự co thắt bắt đầu khi nồng độ canxi nội bào tăng lên liên kết với calmodulin, kích hoạt myosin light-chain kinase, enzyme này phosphoryl hóa chuỗi nhẹ điều hòa của myosin và cho phép chu trình cầu nối chéo. Sự giãn theo sau quá trình khử phosphoryl bởi myosin light-chain phosphatase. Điều quan trọng là, các chất chủ vận có thể thay đổi độ nhạy của hệ thống này đối với canxi: tín hiệu thông qua RhoA và Rho-kinase ức chế phosphatase, do đó lực được duy trì ở một nồng độ canxi nhất định — sự nhạy cảm canxi — cho phép các mạch máu duy trì trương lực một cách tiết kiệm (Somlyo & Somlyo, 2003; Somlyo & Somlyo, 1994; Loirand et al., 2006). Trương lực nghỉ phản ánh sự cân bằng của các yếu tố đầu vào gây co và giãn, bao gồm hoạt động giao cảm, các chất trung gian tuần hoàn và cục bộ, tín hiệu nội mô và phản ứng cơ học của các động mạch nhỏ với áp lực (Mulvany & Aalkjaer, 1990). Các tế bào cơ trơn mạch máu cũng có tính dẻo, chuyển đổi giữa kiểu hình co bóp và tổng hợp trong quá trình tăng trưởng và bệnh tật (Owens et al., 2004).

Clinical relevance

Trương lực mạch là yếu tố quyết định trực tiếp sức cản mạch máu, và các con đường được mô tả ở đây là mục tiêu của nhiều tác động vận mạch. Mục này giải thích sinh lý học như tài liệu tham khảo và không mô tả liều lượng thuốc hoặc điều trị cá nhân hóa.

Evidence & guidelines

Các cơ chế co bóp và nhạy cảm canxi dựa trên sinh lý học cơ trơn cổ điển (Somlyo & Somlyo, 1994, 2003) và các đánh giá về tín hiệu Rho-kinase (Loirand et al., 2006); tính dẻo của kiểu hình được tổng hợp trong Owens et al. (2004), và cấu trúc-chức năng động mạch nhỏ trong Mulvany & Aalkjaer (1990).

History

Sinh lý học cơ trơn ban đầu đã xác định quá trình phosphoryl hóa chuỗi nhẹ myosin phụ thuộc canxi-calmodulin là yếu tố kích hoạt co bóp. Việc nhận ra vào những năm 1990 rằng các chất chủ vận cũng điều hòa độ nhạy canxi thông qua myosin phosphatase, và sau đó là việc xác định con đường RhoA/Rho-kinase, đã định hình lại cách duy trì trương lực mạch máu liên tục (Somlyo & Somlyo, 1994, 2003; Loirand et al., 2006). Các công trình song song đã xác định rằng các tế bào cơ trơn mạch máu không cố định vĩnh viễn mà thay đổi kiểu hình trong quá trình phát triển và bệnh tật (Owens et al., 2004).

Key figures

• Andrew P. Somlyo
• Avril V. Somlyo
• Gary K. Owens
• Michael J. Mulvany

Seminal works

• somlyo-somlyo-2003
• owens-2004
• mulvany-aalkjaer-1990

Frequently asked questions

Trương lực mạch là gì?

Đó là mức độ co thắt một phần liên tục mà cơ trơn mạch máu duy trì, điều này thiết lập đường kính của mạch máu so với trạng thái giãn hoàn toàn và do đó là sức cản đối với dòng chảy.

Sự nhạy cảm canxi là gì?

Đó là quá trình mà các con đường tín hiệu làm tăng phản ứng của bộ máy co bóp đối với một lượng canxi nhất định, chủ yếu bằng cách ức chế myosin light-chain phosphatase, cho phép duy trì trương lực một cách tiết kiệm.