hjerte muskel hjertet ditt slår om en gang i sekundet for hele livet ditt, og selvfølgelig har ingen mulighet til å hvile. Produksjonen må justeres raskt for å møte kroppens behov, og kan øke fra ca 5 liter blod/min i ro til mer enn 25 liter / min i tung trening. De spesielle kravene til hjertet krever en spesiell type muskel, hjertemuskulatur, som ikke finnes andre steder i kroppen. Hjerte muskel er på noen måter lik skjelett og glatt muskel. For eksempel, alle tre kontrakt når en økning i kalsium inne i muskelcellen tillater interaksjon mellom aktin og myosinfilamenter. Hjertemuskelen har imidlertid en unik struktur, og varierer i måten sammentrekningen initieres og reguleres på.Under mikroskopet er hjertemuskelen sett å bestå av interlacing bunter av hjerte myocytter (muskelceller). Som skjelettmuskulatur er det striated med smale mørke og lyse band, på grunn av det parallelle arrangementet av aktin – og myosinfilamenter som strekker seg fra ende til ende av hver myocyt. Imidlertid er hjertemyocytter smalere og mye kortere enn skjelettmuskelceller, omtrent 0, 02 mm brede og 0, 1 mm lange, og er mer rektangulære enn glatte muskelceller, som normalt er spindelformede. De er ofte forgrenet, og inneholder en kjerne, men mange mitokondrier, som gir den energien som kreves for sammentrekning. Et fremtredende og unikt trekk ved hjertemuskelen er tilstedeværelsen av uregelmessig adskilte mørke bånd mellom myocytter. Disse er kjent som interkalerte plater, og skyldes områder hvor membranene i tilstøtende myocytter kommer svært tett sammen. De interkalerte platene har to viktige funksjoner: den ene er å ‘lim’ myocyttene sammen slik at de ikke trekker seg fra hverandre når hjertet trekker seg sammen; den andre er å tillate en elektrisk forbindelse mellom cellene, som, som vi vil se, er avgjørende for hjertefunksjonen som helhet. Den elektriske forbindelsen er laget via spesielle veikryss (gapkryss) mellom tilstøtende myocytter, som inneholder porer gjennom hvilke små ioner og derfor elektrisk strøm kan passere. Ettersom myocyttene er elektrisk forbundet, blir hjertemuskelen ofte referert til som et funksjonelt syncytium (kontinuerlig cellemateriale).
kontraksjonsmekanisme
Hjertemyocytter trekker seg sammen når spenningen over membranen, hvilemembranpotensialet, reduseres tilstrekkelig til å initiere et handlingspotensial. I de fleste deler av hjertet er dette forårsaket av et handlingspotensial i en tilstøtende myocyt som overføres gjennom gapkryssene. Handlingspotensialet starter med en svært rask reduksjon i spenning mot null, noe som skyldes natriumioner som kommer inn i myocytten. Denne fasen av handlingspotensialet ses også i skjelettmuskulatur og nerver. I hjertemuskelen forblir imidlertid membranpotensialet nær null i ca 0,3 sek-platåfasen — som i stor grad skyldes inntak av kalsiumioner. Det er denne innføringen av kalsium som fører til sammentrekning. På slutten av platåfasen går membranpotensialet tilbake til hvilenivåer. Platået betyr at hjertemuskelvirkningspotensialene varer mye lenger enn de i skjelettmuskulatur eller nerver, hvor kalsium ikke kommer inn i cellen og det er derfor ingen platåfase.
når et handlingspotensial initieres i en myocyt, fører det til at en elektrisk strøm passerer gjennom gapskryss i de interkalerte skivene til naboene. Denne nåværende initierer handlingspotensialer i disse cellene, som igjen stimulerer sine naboer. Som et resultat går en bølge av aktivering, og derfor sammentrekning, gjennom hjertet. Denne prosessen tillater synkronisering av sammentrekning gjennom hele hjertet, og er viktig for riktig funksjon. Når det er forstyrret, som i noen typer hjertesykdom, kan myocytene miste synkronisering. I alvorlige tilfeller, for eksempel ventrikkelflimmer, hjertet kan ikke pumpe i det hele tatt, og sies å se ut som en ‘pose med (vred) ormer’.
mengden kalsium som kommer inn i myocytten under et handlingspotensial er ikke nok til å forårsake sammentrekning. Imidlertid fører inngangen til at mer kalsium frigjøres fra butikker i sarcoplasmic reticulum, en membranøs struktur i myocyten. Dette er kjent som kalsium-indusert kalsium utgivelse. Mengden kalsium som frigjøres avhenger av mengden som kommer inn under handlingspotensialet, slik at kontraktil kraft derfor kan reguleres ved å kontrollere kalsiuminngang. Dette økes av adrenalin og det autonome nervesystemet. På slutten av rytmen blir kalsium raskt tatt tilbake i sarkoplasmatisk retikulum, noe som forårsaker avslapping. Overflødig kalsium-mengden som kom inn under handlingspotensialet-utvises fra myocytten i intervallet mellom beats av pumper i membranen. Hvis hjertefrekvensen øker, er det mindre tid å fjerne dette kalsiumet. Som et resultat er det mer kalsium i myocyten for neste takt, og så øker kraften utviklet. Denne trappeffekten gjør at hjertet kan utvise blod raskere når hjertefrekvensen økes. Legemidler som hemmer fjerning av kalsium fra myocytten, kan på samme måte øke hjertemuskelstyrken. Et eksempel er digitalis, som opprinnelig ble avledet fra foxglove og har blitt brukt til behandling av hjertesykdom i århundrer.
spesielle typer hjertemuskulatur
Noen områder av hjertet inneholder myocytter som har spesialiserte funksjoner. Den ene er den sino-atriale noden eller pacemakerregionen i høyre atrium, hvor modifiserte myocytter genererer handlingspotensialer automatisk, og er ansvarlige for å starte hjerteslag. Selv om nervøs aktivitet ikke er nødvendig for hjertet å slå, kan det autonome nervesystemet modulere aktiviteten til pacemakeren, og dermed hjertefrekvens. Atriene og ventriklene er adskilt av et ikke-ledende bånd unntatt ved atrio-ventrikulær knutepunkt. Denne noden består av små myocytter som utfører, men forsinker impulsen fra pacemakeren, slik at atriene kan kontrakt før ventriklene. Herfra distribueres impulsen raskt rundt ventriklene via bunter av spesialiserte store myocytter kalt Purkinje-fibre. Feil i noen del av dette ledningssystemet kan føre til uordnet hjerteslag.
Jeremy Ward
Se også hjerte; pacemaker.