mięsień sercowy Twoje serce bije raz na sekundę przez całe życie i oczywiście nie ma możliwości odpoczynku. Jego wydajność musi szybko dostosować się do potrzeb organizmu i może wzrosnąć z około 5 litrów krwi/min w spoczynku do ponad 25 litrów / min w ciężkich wysiłkach. Specjalne wymagania serca wymagają specjalnego rodzaju mięśnia, mięśnia sercowego, którego nie ma nigdzie indziej w ciele. Mięsień sercowy jest pod pewnymi względami podobny do mięśni szkieletowych i gładkich. Na przykład, wszystkie trzy umowy, gdy wzrost wapnia wewnątrz komórki mięśniowej umożliwia interakcję między aktyną i włókien miozyny. Jednak mięsień sercowy ma unikalną strukturę i różni się sposobem inicjowania i regulowania skurczu.Pod mikroskopem widać, że mięsień sercowy składa się z przeplatających się wiązek miocytów serca (komórek mięśniowych). Podobnie jak mięsień szkieletowy jest Prążkowany wąskimi ciemnymi i jasnymi pasmami, dzięki równoległemu ułożeniu włókien aktyny i miozyny, które rozciągają się od końca do końca każdego miocytów. Jednak miocyty serca są węższe i znacznie krótsze niż komórki mięśni szkieletowych, mają około 0,02 mm szerokości i 0,1 mm długości i są bardziej prostokątne niż komórki mięśni gładkich, które są zwykle wrzecionowate. Często są rozgałęzione i zawierają jedno jądro, ale wiele mitochondriów, które dostarczają energii potrzebnej do skurczu. Charakterystyczną i unikalną cechą mięśnia sercowego jest obecność nieregularnie rozmieszczonych ciemnych pasm między miocytami. Są one znane jako międzykalowane dyski i wynikają z obszarów, w których błony sąsiednich miocytów są bardzo blisko siebie. Międzykalowane dyski pełnią dwie ważne funkcje: jedna polega na „sklejaniu” miocytów tak, aby nie rozsuwały się, gdy serce się kurczy; druga polega na umożliwieniu połączenia elektrycznego między komórkami, co, jak zobaczymy, jest niezbędne do funkcjonowania serca jako całości. Połączenie elektryczne odbywa się poprzez specjalne złącza (szczeliny) między sąsiednimi miocytami, zawierające pory, przez które mogą przepływać małe jony, a tym samym prąd elektryczny. Ponieważ miocyty są połączone elektrycznie, mięsień sercowy jest często określany jako syncytium funkcjonalne (ciągły materiał komórkowy).
Mechanizm skurczu
miocyty serca kurczą się, gdy napięcie w błonie, potencjał błony spoczynkowej, jest zmniejszone na tyle, aby zainicjować potencjał czynnościowy. W większości części serca jest to spowodowane potencjałem czynnościowym w sąsiednich miocytach przenoszonym przez złącza szczelinowe. Potencjał czynnościowy zaczyna się od bardzo szybkiego spadku napięcia w kierunku zera, co jest spowodowane przedostawaniem się jonów sodu do miocytów. Ta faza potencjału czynnościowego jest również obserwowana w mięśniach szkieletowych i nerwach. W mięśniu sercowym potencjał błonowy pozostaje jednak bliski zeru przez około 0,3 s-fazę plateau, co w dużej mierze wynika z wejścia jonów wapnia. To właśnie wejście wapnia prowadzi do skurczu. Pod koniec fazy plateau potencjał membrany powraca do poziomu spoczynkowego. Plateau oznacza, że potencjały działania mięśnia sercowego trwają znacznie dłużej niż w mięśniach szkieletowych lub nerwach, gdzie wapń nie dostaje się do komórki i dlatego nie ma fazy plateau.
kiedy w jednym miocycie inicjowany jest potencjał czynnościowy, powoduje on, że prąd elektryczny przechodzi przez szczeliny w krążkach międzykomórkowych do sąsiadów. Prąd ten inicjuje w tych komórkach potencjały działania, które z kolei stymulują ich sąsiadów. W rezultacie fala aktywacji, a tym samym skurcz, przechodzi przez serce. Proces ten umożliwia synchronizację skurczu w całym sercu i jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania. Gdy jest zakłócony, jak w niektórych rodzajach chorób serca, miocyty mogą stracić synchronizacji. W ciężkich przypadkach, takich jak migotanie komór, serce nie może pompować w ogóle, i mówi się, że wygląda jak „worek (wije) robaki”.
ilość wapnia wchodzącego do miocytów w okresie potencjału czynnościowego nie jest wystarczająca do wywołania skurczu. Jednak jego wejście powoduje uwolnienie większej ilości wapnia z zapasów w siateczce sarkoplazmatycznej, błoniastej strukturze w obrębie miocytów. Jest to znane jako indukowane wapniem uwalnianie wapnia. Ilość uwalnianego wapnia zależy od ilości, która wchodzi podczas potencjału czynnościowego, dzięki czemu siła skurczu może być regulowana przez kontrolowanie wejścia wapnia. Zwiększa to adrenalina i autonomiczny układ nerwowy. Pod koniec rytmu wapń jest szybko pobierany z powrotem do retikulum sarkoplazmatycznego, powodując relaksację. Nadmiar wapnia-ilość wprowadzana podczas potencjału czynnościowego-jest wydalany z miocytów w odstępie między uderzeniami przez pompy w błonie. Jeśli częstość akcji serca wzrasta, jest mniej czasu na usunięcie tego wapnia. W rezultacie w miocytach jest więcej wapnia w następnym uderzeniu, a więc siła rozwijająca się wzrasta. Ten efekt klatki schodowej pozwala sercu szybciej wydalać krew, gdy częstość akcji serca jest zwiększona. Leki hamujące usuwanie wapnia z miocytów mogą podobnie zwiększyć siłę mięśnia sercowego. Przykładem jest naparstnica, która pierwotnie pochodziła z naparstnicy i była stosowana w leczeniu chorób serca od wieków.
specjalne typy mięśnia sercowego
niektóre obszary serca zawierają miocyty, które mają wyspecjalizowane funkcje. Jednym z nich jest węzeł chińsko-przedsionkowy lub region rozrusznika serca w prawym przedsionku, gdzie zmodyfikowane miocyty automatycznie generują potencjały działania i są odpowiedzialne za inicjowanie bicia serca. Chociaż aktywność nerwowa nie jest wymagana, aby serce biło, autonomiczny układ nerwowy może modulować aktywność rozrusznika serca, a tym samym tętno. Przedsionki i komory są oddzielone pasmem nieprzewodzącym, z wyjątkiem węzła przedsionkowo-komorowego. Węzeł ten składa się z małych miocytów, które prowadzą, ale opóźniają impuls z rozrusznika serca, umożliwiając w ten sposób skurcz przedsionków przed komorami. Stąd impuls jest szybko rozprowadzany wokół komór poprzez wiązki wyspecjalizowanych dużych miocytów zwanych włóknami Purkinjego. Wady w dowolnej części tego układu przewodzenia mogą prowadzić do zaburzeń rytmu serca.
Jeremy Ward
Zobacz też: serce; rozrusznik serca.