hjärtmuskeln ditt hjärta slår ungefär en gång i sekunden för hela ditt liv, och naturligtvis har ingen möjlighet att vila. Dess produktion måste anpassas snabbt för att möta kroppens behov och kan öka från cirka 5 liter blod/min i vila till mer än 25 liter/min vid tung träning. De speciella kraven i hjärtat kräver en speciell typ av muskel, hjärtmuskel, som inte finns någon annanstans i kroppen. Hjärtmuskeln är på vissa sätt liknar skelett och glatt muskulatur. Till exempel, alla tre kontrakt när en ökning av kalcium inuti muskelcellen möjliggör interaktion mellan aktin och myosinfilament. Hjärtmuskeln har emellertid en unik struktur och skiljer sig åt på det sätt som sammandragning initieras och regleras.Under mikroskopet ses hjärtmuskeln bestå av interlacing buntar av hjärtmyocyter (muskelceller). Liksom skelettmuskel är den strimmad med smala mörka och ljusa band på grund av det parallella arrangemanget av aktin-och myosinfilament som sträcker sig från ände till ände av varje myocyt. Hjärtmyocyter är emellertid smalare och mycket kortare än skelettmuskelceller, är cirka 0,02 mm breda och 0,1 mm långa och är mer rektangulära än glatta muskelceller, som normalt är spindelformade. De är ofta grenade och innehåller en kärna men många mitokondrier, som ger den energi som krävs för sammandragning. En framträdande och unik egenskap hos hjärtmuskeln är närvaron av oregelbundet åtskilda mörka band mellan myocyter. Dessa är kända som interkalerade skivor och beror på områden där membranen hos intilliggande myocyter kommer mycket nära varandra. De interkalerade skivorna har två viktiga funktioner: en är att ’limma’ myocyterna så att de inte drar isär när hjärtat dras samman; den andra är att tillåta en elektrisk anslutning mellan cellerna, vilket, som vi kommer att se, är avgörande för hjärtets funktion som helhet. Den elektriska anslutningen görs via speciella korsningar (gapkorsningar) mellan angränsande myocyter, innehållande porer genom vilka små joner och därför elektrisk ström kan passera. Eftersom myocyterna är elektriskt anslutna kallas hjärtmuskeln ofta som ett funktionellt syncytium (kontinuerligt cellulärt material).
kontraktionsmekanism
hjärtmyocyter dras samman när spänningen över membranet, vilande membranpotential, reduceras tillräckligt för att initiera en åtgärdspotential. I de flesta delar av hjärtat orsakas detta av en åtgärdspotential i en intilliggande myocyt som överförs genom gapkorsningarna. Åtgärdspotentialen börjar med en mycket snabb minskning av spänningen mot noll, vilket beror på att natriumjoner kommer in i myocyten. Denna fas av åtgärdspotentialen ses också i skelettmuskler och nerver. I hjärtmuskeln förblir emellertid membranpotentialen nära noll i cirka 0,3 sek-platåfasen, vilket till stor del beror på inträde av kalciumjoner. Det är denna inträde av kalcium som leder till sammandragning. Vid slutet av platåfasen återgår membranpotentialen till vilande nivåer. Platån innebär att hjärtmuskulaturens handlingspotentialer varar mycket längre än i skelettmuskel eller nerver, där kalcium inte kommer in i cellen och det därför inte finns någon platåfas.
när en åtgärdspotential initieras i en myocyt får den en elektrisk ström att passera genom gapkorsningar i de interkalerade skivorna till sina grannar. Denna ström initierar åtgärdspotentialer i dessa celler, vilket i sin tur stimulerar sina grannar. Som ett resultat passerar en våg av aktivering, och därför sammandragning, genom hjärtat. Denna process möjliggör synkronisering av sammandragning i hela hjärtat och är avgörande för korrekt funktion. När det störs, som i vissa typer av hjärtsjukdomar, kan myocyterna förlora synkronisering. I svåra fall, såsom ventrikelflimmer, kan hjärtat inte pumpa alls och sägs se ut som en ’påse med (vridande) maskar’.
mängden kalcium som kommer in i myocyten under en åtgärdspotential räcker inte för att orsaka sammandragning. Emellertid orsakar dess inträde att mer kalcium frigörs från butiker i sarkoplasmatisk retikulum, en membranstruktur i myocyten. Detta är känt som kalciuminducerad kalciumfrisättning. Mängden kalcium som frigörs beror på mängden som kommer in under åtgärdspotentialen, så att kontraktil kraft därför kan regleras genom att kontrollera kalciuminträde. Detta ökar med adrenalin och det autonoma nervsystemet. I slutet av takten tas kalcium snabbt tillbaka i sarkoplasmatisk retikulum, vilket orsakar avkoppling. Överskott av kalcium — den mängd som kom in under åtgärdspotentialen-utvisas från myocyten under intervallet mellan slag av pumpar i membranet. Om hjärtfrekvensen ökar är det mindre tid att ta bort detta kalcium. Som ett resultat finns det mer kalcium i myocyten för nästa takt, och så ökar den utvecklade kraften. Denna trappeffekt gör att hjärtat kan utvisa blod snabbare när hjärtfrekvensen ökar. Läkemedel som hämmar avlägsnande av kalcium från myocyten kan på liknande sätt öka hjärtmuskelkraften. Ett exempel är digitalis, som ursprungligen härleddes från rävklöver och har använts för behandling av hjärtsjukdomar i århundraden.
speciella typer av hjärtmuskeln
vissa delar av hjärtat innehåller myocyter som har specialiserade funktioner. Den ena är den sino-atriella noden eller pacemakerregionen i det högra atriumet, där modifierade myocyter genererar åtgärdspotentialer automatiskt och ansvarar för att initiera hjärtslaget. Även om nervös aktivitet inte krävs för att hjärtat ska slå, kan det autonoma nervsystemet modulera pacemakerns aktivitet och därmed hjärtfrekvensen. Atrierna och ventriklarna separeras av ett icke-ledande band utom vid den atrio-ventrikulära noden. Denna nod består av små myocyter som utför, men fördröjer impulsen från pacemakern, vilket gör att atrierna kan komma i kontakt före ventriklerna. Härifrån distribueras impulsen snabbt runt ventriklarna via buntar av specialiserade stora myocyter som kallas Purkinje-fibrer. Defekter i någon del av detta ledningssystem kan leda till en störd hjärtslag.
Jeremy Ward
Se även hjärta; pacemaker.