2016.09.14.
Bodosi Balázs
AZ EMBERI TEST VÁZIZOMZATA
Az emberi test 40-45%-a izom.
1
2016.09.14.
A FELKAR ÉS A VÁLLÖV HÁTULNÉZETBEN scapulacsúcs
deltoideus
Caput longus Caput lateralis
Caput medialis brachioradialis Extensor carpi radialis longus
AZ ALKAR HAJLÍTÁSA ÉS FESZÍTÉSE eredés
A vázizom elsődleges feladata a csontok egymáshoz képest való elmozdítása. (kivételek: záróizmok, rekeszizom, szemizmok, etc.)
ín
Izomerő: 30-40 N/cm2
Biceps brachii ín
10/2=5
HAJLÍTÁS
terület=r2Π 5*5*3.14 =78cm2
= 234Kg ???
78*30 = 2340N
FESZÍTÉS
Triceps brachii
tapadás
2
2016.09.14.
csont
A VÁZIZOM RÉSZLETES FELÉPÍTÉSE
ín ér izom
epimysium (az egész izmot veszi körül)
perimysium (az izomköteget veszi körül)
izomköteg
Izomszál (izomsejt) plazmamembrán
epimysium (az egész izmot veszi körül)
A VÁZIZOM RÉSZLETES FELÉPÍTÉSE
perimysium (az izomköteget veszi körül)
erek
izomköteg
izomszál (izomsejt)
sejtmembrán
3
2016.09.14.
A HARÁNTCSÍKOLAT MIKROSZKÓPOS KÉPE
anizotrop
sejtmag
izotrop
AZ IZOMSEJT FELÉPÍTÉSE
Myofibrillum
sejtmembrán
transzverzális tubulus I csík
Z lemez terminális ciszterna
A sáv
I csík
H zóna
Z lemez
a sarcoplazmás reticulum csövecskéi
4
2016.09.14.
SARCOMER
vékony filamentum AKTIN
vastag filamentum MYOSIN
elernyedés
összehúzódás
A-csík
Z lemez
I-csík
A VÉKONY FILAMENTUM FELÉPÍTÉSE
Troponin C
(Ca2+)
Troponin I
Troponin T (Tropomyosin)
(Inhibition)
AKTIN TROPOMYOSIN Fej-farok átfedés
5
2016.09.14.
A TRIÁD SZERKEZETE ÉS A CALCIUM ÚTJA akciós potenciál
sarcolemma
sarcoplazma
Ca2+
rianodinreceptor
Ca2+ Ca2+
Ca2+ Ca2+
Dihidropiridin receptor
Ca2+ Ca2+
„láb” transzverzális tubulus
ATP Ca2+
Ca2+
Ca2+ Ca2+
Ca2+
A Ca2+ eltávolítása a sarcoplazmából:
calciumcsatorna
Ca2+ Ca2+
terminális ciszterna
Ca-pumpa
Ca2+
troponin
a) aktív visszapumpálás a sarcoplazmás reticulumba b) Na-Ca cserélő a sejtmembránban c) Ca-pumpa a sejtmembránban
Elernyedt
myosinfej
Vastag filamentum
Vékony filamentum
H-csík A-sáv I-csík
I-csík
Összehúzódott
A-sáv
6
2016.09.14.
A CSÚSZÓFILAMENTUMCSÚSZÓFILAMENTUM-TEÓRIA LÉNYEGE:
egyik filamentum hossza sem változik, csak a köztük levő távolság rövidül
A myosin mintegy ‘végiglépeget’ az aktin felszínén
7
2016.09.14.
AZ IZOM BEIDEGZÉSE A NEUROMUSCULARIS JUNCTIO
A motoneuront és az általa beidegzett izomrostok összességét motoros egységnek nevezzük.
8
2016.09.14.
A neuromuscularis junctio Ranvier-féle befűződés Schwann-sejt myelinhüvely axon dendrit
szinaptikus végkészülék szinaptikus vezikulum neurotranszmitter
sarcoplazmás reticulum T-tubulus myofibrillum
Idegimpulzus hatására a végkészülék feszültségfüggő csatornái Ca-t engednek be, ami felszabadítja a transzmittert, ez ligandfüggő Na-csatornákat nyit, amely depolarizálja a membránt, majd egy küszöb felett nyílnak a feszültségfüggő Na-csatornák, ez akciós potenciált generál, mely végigterjedve az izomsejt membránján, elér a T-tubulusokba, ott Rianodinreceptorokon át nyitja a SR Cacsatornáit, ez elárasztja a sarcoplazmát Ca ionokkal.
SARCOPLAZMÁS RETICULUM
IZOMSEJT
9
2016.09.14.
serkenti: Ach Nikotin
Acetil-kolin-kötőhely pórus
gátolja: Curare Szukcinil-kolin Extracelluláris tér M2 α-helix sejtmembrán
Intracelluláris tér kapu
A VÁZIZOM ENERGIAFORRÁSAI A VÁZIZOM TÍPUSAI
ATP kreatinfoszfát (ATP regenerálás) szénhidrát- (aerob/anaerob-tejsav) és zsírsav-felhasználás
fehér izmok (gyors, de fáradékony) vörös izmok (lassúbb,de kitartó, myoglobin)
A VÁZIZOM AKTIVÁLÓDÁSA ÉS A SZERVEZET EGÉSZE Kontrakcióerősség befolyásolása: a) akciós pot frekv emeléssel b) több izomrost aktivációjával c) motoneuronok aszinkron tüzelése
Oxigénigény kielégítése Anyagcseretermék elszállítása Hőháztartás egyensúlya Fáradás („izomláz”)
A VÁZIZOM HŐTERMELÉSE nyugalmi hő anyagcsere
aktivációs hő Ca-felszabadulás
rövidülési hő kereszthíd-aktivitás
relaxációs hő pumpa
regenerációs hő raktárak feltöltése
10
2016.09.14.
A KONTRAKCIÓTÍPUSOK MYOGRAMJAI
látens periódus kontrakció relaxáció akciós potenciál
A B
C
D
idő
stimulus
kontrakciószummáció
rángás
inkomplett tetanusz
komplett tetanusz
A VÁZIZOMROST HOSSZHOSSZ-FESZÜLÉS ÖSSZEFÜGGÉSE relatív feszülés (%) 150
teljes feszülés
100
passzív feszülés
aktív (izometriás) feszülés
50
0
0.5
1.5
2.5
3.5
sarcomerhossz (µm)
11
2016.09.14.
AZ IZOM KONTRAKCIÓTÍPUSAI kontraktilis rész
soros viszkoelasztikus elem
mozgás
párhuzamos viszkoelasztikus elem rögzítési pont
Izometriás Izotóniás Auxotóniás
IZOMTÍPUSOK MIKROSZKÓPOS HOSSZMETSZETI KÉPEI harántcsíkolt izom
simaizom
szívizom
12
2016.09.14.
Vázizom
a)
b)
Simaizom
izomszál (izomsejt)
myofibrillum
izomsejt
sötét testecskék
sejtmembrán
hatszögletű elrendezés sejtmag
véletlenszerű elrendezés
Sarcomer vastag réskapcsolat vékony filamentumok filamentumok I csík
H zóna
Z lemez
A sáv
A VÁZIZOM ÉS A SIMAIZOM ÖSSZEHASONLÍTÁSA SIMAIZOM nincs csíkolat autonom módon működik idegi vagy kémiai vagy mechanikai stimulusra húzódik össze izomrostok közt gap junction van izomrostok közt nincs anatómiai kapcsolat
VÁZIZOM harántcsíkolat akaratlagosan működtethető idegi stimulusra húzódik össze
FELÉPÍTÉSE FELÉPÍTÉSE ‘Kontraktilis’ elemek ‘Kontraktilis’ elemek AKTIN+tropomyosin AKTIN+tropomyosin MYOSIN (nehéz/könnyű lánc) MYOSIN (nehéz/könnyű lánc) Regulátorfehérjék Regulátorfehérjék Kalmodulin Troponin Miozin-könnyűlánc-kináz Foszfatázok Foszfatázok Struktúrfehérjék Struktúrfehérjék Aktinin Aktinin Dezmin Dezmin Vimentin Vimentin MŰKÖDÉSE MŰKÖDÉSE lassú összehúzódás gyors összehúzódás
13
2016.09.14.
A simaizom fehérjéinek molekuláris felépítése caldesmon
tropomyosin
nélkülözhetetlen könnyűlánc
actin
calponin
szabályozó könnyűlánc
myosin
A SIMAIZOM ÖSSZEHÚZÓDÁSÁNAK BIOKÉMIÁJA
Feszültségfüggő Ca-csatorna
IP3 receptor
14
2016.09.14.
ENDOTHELIUM EREDETŰ RELAXÁLÓ FAKTOR (EDRF) Acetilkolin
Acetilkolin
Teljes érfal (endothel ép)
Érfal-símaizom (endothel hiányzik)
Kontrakció
Relaxáció
A LEGHATÉKONYABB EDRF: A NITROGÉN MONOXID Sildenafil citrát
Receptor
NO
PLC
Gqα
GTP
IP3 Calmodulin Arg
NOS
cGMP
PKG
Ca Citrullin +
Guanililcikláz
NO
Ca-csökkenés
Foszfodiészteráz
Inaktiváció
RELAXÁCIÓ L-NAME
Endothelsejt
Simaizomsejt
15
2016.09.14.
NO NOS: NOS-1 (nNOS): neurális NOS-2 (iNOS): phagocyták (nem Ca, hanem cytokin-indukált NOS) NOS-3 (konstitucionális): endothelsejt NO-t aktiválnak: acetilkolin hisztamin (H1) bradykinin VIP (vazoaktív intesztinális peptid) SP (substance P = P anyag) NA (csökkenti az NA-okozta vazokonstrikciót) nyírófeszültség
SIMAIZOMRA HATÓ ANYAGOK ET-A TP IP3/Ca 5HT2a B1 Kontrakció NK2 M1 α1 H1 NK1 Kontrakció α2 cAMP↓ A1 H2 ? Relaxáció ? A2 cAMP↑ EP1-4 IP
NO
ENDOTHEL Endothelin-1 TXA2 Szerotonin Bradykinin Neurokinin A Acetilkolin Noradrenalin Hisztamin Substance P CGRP VIP Adenozin PGE2 PGI2
5HT2a B1 NK2 M1 α1 H1 NK1 ? ?
IP3/Ca
IZOM
NO
16
2016.09.14.
IDEG
Egyegységes simaizom
SIMAIZOMSEJT
RELAXÁCIÓ
KONTRAKCIÓ Többegységes: Egyegységes:
KONTRAKCIÓ
I
Többegységes simaizom
idegi hatás miogén idegi humorális
SZÍVIZOM
17
2016.09.14.
A sinuscsomó pacemaker működése „nincs nyugalmi potenciál” spontán diasztolés depolarizáció (pacemaker potenciál) „nyugalmi” Na+ vezetőképesség az AP-t Ca2+ ionok beáramlása okozza feszültségfüggő kalciumcsatornákon keresztül lassú AP, kis amplitúdó túl magas K+ szint depolarizál és gátol túl alacsony K+ ektopiás ingereket okoz pl. a Purkinje-rostokban
szimpatikus ingerlés
vagusingerlés
Acetilkolin
18
2016.09.14.
Ca++ csatornák serkentése és gátlása
beta1 receptor
muscarinerg receptor
serkentő G protein
Ca csatorna megnyílik
gátló G protein
sejtmembrán
SZÍVIZOMSEJT
Szívizom sajátosságai •sarcomerek (2 µm), 30-60 sarcomer = rost •intercalaris lemezek •gap junctions (connexon, 6 alegység) •gyors hosszanti vezetés •functionális syncytium •sok mitochondrium •kapillárisok (4000/mm3) •szarkoplazmás retikulum
A szívizomsejtek gap junctionökkel vanak összekapcsolva, ami lehetővé teszi az akciós potenciál gyors sejtről-sejtre terjedését. A myocardium specializált izomsejteket is tartalmaz, melyek a szív ingerületvezető rendszerének alapját képezik, képesek akciós potenciál generálására, majd annak gyorsan az izomsejtekhez való juttatására.
19
2016.09.14.
A platófázisos akciós potenciál Stabil nyugalmi membránpotenciál A depolarizációt az ingerületvezető rendszer által továbbított inger váltja ki „két akciós potenciál egyben” gyors depolarizáció: gyors feszültségfüggő Na+ csatornák platófázis: lassú feszültségfüggő Ca2+ csatornák repolarizáció késői feszültségfüggő K+ csatornák
IK I Cl
A platófázis haszna A hosszú refrakter (ingerelhetetlen) periódus véd a nagy frekvenciájú ingerképzés káros hatásától (szisztémás- és koszorúér keringés) Az akciós potenciál platófázisa során jelentős mennyiségű Ca2+ áramlik a sejtekbe (kontrakció szabályozás)
20
2016.09.14.
Sarcoplasmás reticulum
T-tubulus
Nyitott Ca-csatorna
Na-Ca cserélő !!
Ha az extracelluláris Ca2+ szint túl magas, az ion kipumpálása nehezített!!!
Gyűszűvirágok Gyapjas gyűszűvirág (Digitalis lanata), Piros gyűszűvirág (Digitalis purpurea) Minkét faj egyedei erősen mérgezőek. Nálunk vadon csak a gyapjas gyűszűvirág fordul elő, a piros gyűszűvirág elsősorban dísznövényként ismert. Digitalis lanata Származás: DK-Európa A tátogatófélék (Scrophulariaceae) családjába tartozó, fokozottan védett növényfaj. Nevét onnan kapta, hogy virágzati tengelye és csészelevelei szőrösek, gyapjasmolyhosak. A virágai dús füzért alkotnak, a virágok pártája fehér vagy sárgásfehér színű, vörösbarnán erezett. Magassága 50–80 cm, a szár alján nagy, hosszúnyelű, lándzsa alakú tőlevelei vannak. Erősen mérgező növény, levelei gyógyhatású anyagokat tartalmaznak, ezért a növényt termesztik is. Szárított leveléért termesztik. Szívelégtelenség kezeléséhez fontos gyógyszeralapanyag (pl. Digoxin, Isolanid, Neoadigan). Csak orvosi ellenőrzés mellett használható!
Digoxin
Digitalis purpurea
Ouabain Na-K pumpa bénító
21
2016.09.14.
Honnan fedezi a szívizomsejt az energiaszükségletét ?
piruvát, ketontestek, aminosavak
glükóz
szabad zsírsavak
glükóz szabad zsírsavak
tejsav
tejsav
nyugalomban
fizikai munka alatt (200 W folyamatos)
szabad zsírsavak
lipidek
szabad zsírsavak tejsav
lipidek
tejsav citrátciklus NAD FAD NADP
glükóz
glükóz elektrontranszport
glikogén
glikogén
normál kontrakció
interstitium
citoplazma
gyengébb kontrakció
mitokondriumok
Normál anyagcsere
Anaerob anyagcsere
22
2016.09.14.
szinaptikus végkészülék szinaptikus vezikulumok
1. Az akciós potenciál eléri a végkészüléket. 2. Calciumionok a végkészülékbe diffundálnak.
4. ACh a sarcolemmában lévő receptorokhoz kötődik.
3. A szinaptikus vezikulumok acetilkolint (ACh) szabadítanak fel.
5. Az ACh receptorokban lévő ioncsatornák megnyílnak. A Na+ belép és K+ hagyja el a sarcoplasmát egyazon csatornán, létrehozva a véglemez-potenciált (EPP)
6. Az EPP depolarizálja a membránt és feszültségfüggő ioncsatornákat nyit. Na+ és K+ áramlik a megfelelő csatornákon és létrehozza az izomsejt akciós potenciálját.
7. Az akciós potenciál végigterjed a membránon és a T-tubulusok révén az izomsejt ‘belsejéig’ is elhatol.
8. A SR terminális ciszternája Ca2+ ionokat szabadít fel a sarcoplasmában.
9. Calcium ionok a troponin C-hez kötődnek.
23
2016.09.14.
10. A troponin-tropomiozin complex elmozdul és felfedi a kötőhelyet. troponin tropomiozin
Aktiváció aktív helyek
miozin
11. Egy ATP molekula kötődik a miozinfejhez, mely elbomlik ADP-re és Pi- -re, ám a miozinhoz kötve marad egyelőre. Erőgenerálás
Kereszthíd-kötések kialakulása
12. Aktivált miozin immáron képes lesz az aktinmonomerhez kötődni.
13. A miozin elengedi az ADP-t és a Pi-t, a fej meghajlik és magával húzza a vékony filamentumot.
14. A miozinfej behajlítva és az aktinhoz kötve marad egészen egy újabb ATP kötődéséig. 15. Egy új ATP hozzákötődésének hatására a miozin elengedi az aktint és visszatér a korábbi helyzetébe egy újabb ciklusra készen.
16. A motoneuron beszünteti a tüzelést. 17. Acetilkolin (ACh) felszabadulás megszűnik.
18. ACh disszociál a receptorról.
24
2016.09.14.
20. Calcium ionok visszavételre kerülnek a sarcoplasmás reticulumba.
19. A szabad ACh-t a kolinészteráz-enzim bontja, a kolin visszavételre kerül a végkészülék. Az izom ingerlése megszűnik.
21. Calcium ionok disszociálnak a troponinról.
22. A troponin blokkolja az aktin kötőhelyeit, ezzel a kereszthíd-kötések lehetőségét megszünteti.
Köszönöm a figyelmet!
VÉGE 25
