© Copyright by $taś
1
Fizjologia ogólna
1.
Pomiar objętości płynów ustrojowych
2.
3.
Rola płynu zewnątrz i wewnątrzkomórkowego w
homeostazie
4.
Wymiana wody pomiędzy ustrojem a
otoczeniem
5.
Receptory i transdukcja sygnału
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Transport aktywny pierwotny i wtórny
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
Regulacja osmolarności płynów ustrojowych
24.
25.
26.
27.
Skurcz tężcowy a skurcz pojedynczy
28.
Napięcie spoczynkowe i czynne a długość
mięśnia
29.
Rola i pochodzenie Ca2+ w skurczu mięśni
gładkich, szkieletowych i mięśnia sercowego
30.
Potencjał spoczynkowy i jego geneza
31.
Powstawanie prądów elektrotonicznych
32.
Rodzaje skurczów pojedynczych mięśnia
szkieletowego
33.
Przewodzenie potencjałów czynnościowych we
włóknach mielinowych i bezmielinowych
34.
Przewodzenie potencjałów czynnościowych w
włóknie nerwowym i podział włókien
nerwowych
35.
Mechanizm powstawania potencjału
czynnościowego i jego charakterystyka
36.
Teoria ślizgowego skurczu mięśniowego
37.
Złącze nerwowo-mięśniowe (płytka motoryczna)
38.
39.
40.
Regulacja siły skurczu mięśnia
41.
42.
Mięśnie gładkie - charakterystyka
43.
Mięśnie gładkie i szkieletowe - różnice
44.
Transmisja nerwowo-mięśniowa w mięśniach gładkich
45.
Sposoby aktywacji mięśni gładkich do skurczu
46.
Mechanizm skurczu mięśni gładkich
47.
Rodzaje skurczów mięśni gładkich
48.
Potencjał komórki nerwowej, mięśnia szkieletowego,
gładkiego i serca
49.
50.
51.
52.
Pierwotna i wtórna odpowiedź w reakcji humoralnej
53.
Mechanizm odpowiedzi humoralnej i komórkowej
54.
55.
56.
57.
58.
Interakcja między trombocytami i śródbłonkiem
59.
60.
61.
62.
63.
64.
Erytropoeza – etapy i regulacja
65.
Płytki krwi – powstawanie i rola
66.
Metabolizm energetyczny mieśni
67.
68.
Grupy krwi, zasady przetaczania krwi
69.
Mięsień sercowy - charakterystyka
70.
71.
72.
73.
© Copyright by $taś
2
Pomiar objętości płynów ustrojowych
Podstawą pomiaru objętości płynów ustrojowych jest zasada rozcieńczania pewnych substancji w poszczególnych
przedziałach płynów ustrojowych.
Substancje te nie mogą być:
-
toksyczne
-
syntetyzowane lub metabolizowane w ustroju
-
nie mogą zmieniać dystrybucji płynów ustrojowych pomiędzy przedziałami
Jeżeli ilość substancji jest znana i stężenie w danych przedziałach może być zmierzone, to objętość (V) tego przedziału
może być obliczona przez podzielenie ilości użytej substancji (Q) przez jego stężenie (C) czyli:
V= Q/C (bo stężenie to ilość przez objętość C=Q/V J)
Badanie objętości krwi
Objętość osocza (PV – Plasma Volume) można zmierzyć wstrzykując dożylnie barwniki, które wiążą się z białkami osocza,
zwłaszcza zaś błękit Evansa (T-1824) lub indygokarmin, błękit Chicaga, czerwień Kongo, można też zastosować metodę
radioizotopową, podając albuminę surowiczo znakowaną
125
I.
Po jego wymieszaniu pobiera się próbkę krwi. W ten sposób można wyznaczyć jej stężenie w osoczu. Ponieważ ilość
substancji i jej stężenie są znane (stężenie można łatwo zmierzyć), to objętość tego przedziału może być obliczona przez
podzielenie ilości użytej substancji przez jej stężenie.
U mężczyzny (70kg) jest około 3000-3500 ml osocza
Natomiast jeżeli znany jest też wskaźnik hematokrytu (Hct) ( w poniższych obliczeniach Hct nie podany w procentach
tylko w liczbie rzecz. Czyli np. 0.43), to można również obliczyć całkowitą objętość krwi (TBV) :
Ponieważ PV = (1-Hct) x TBV to z przekształcenia wynika że:
TBV = PV/ (1-Hct)
TBV = 3.5/(1- 0.45)
TBV = 6.4
Całkowitą objętość krwi (BV –Blood Volume lub TBV-Total Blood Volume) oblicza się ze wzoru:
TBV = PV + RCV
Jeżeli znana jest tylko objętość osocza (PV) lub tylko objętość krwinek (RCV) i wskaźnik hematokrytu), wówczas objętość
krwi można obliczyć (wykorzystując definicje hematokrytu Hct = (RCV/TBV) x 100%, czyli nie licząc w procentach
Hct=RCV/TBV, oraz to, że RCV=TBV-PV) według wzoru:
RCV/TBV = Hct (liczba nie procent) à TBV = RCV / Hct à TBV = (TBV-PV)/Hct à TBV = PV/(1-Hct)
TBV:
-
M = 5l
-
K = 4,5l
Objętość krwinek czerwonych (RCV – Erytrocyte Volume) oznacza się stosując substancje wiążące się z krwinkami
czerwonymi, takie jak radioizotopy np. radioaktywnym chromem
51
Cr.
Pomiar TBW (Total Body Water)
Do pomiaru wody całkowitej organizmu stosuje się substancje swobodnie dyfundujące przez wszystkie błony komórkowe
i równomiernie rozcieńczające się w wodzie całkowitej, takie jak: antypiryna, mocznik, ciężka woda, wodorotlenek trytu
(THO)
Pomiar ECF
Stosuje się radioizotopy niektórych pierwiastków np.
22
Na,
24
Na,
36
Cl oraz związki takie jak inulina, tiosiarczan sodu
© Copyright by $taś
3
Sprzężenie zwrotne
Mówi się o nim gdy obiekt kontrolowany w tych mechanizmach kontroluje z kolei obiekt kontrolujący i występuje
pomiędzy nimi oddziaływanie;
-
jeżeli sprzężenie zwrotne pociąga za sobą narastające oddziaływanie obu obiektów i dochodzi do
wytrącenia obu układów ze stanu równowagi, to sprzężenie to ma charakter dodatni
np.
·
akcja porodowa ( skurcze macicy à wzrost ciśnienia à ucisk główki płodu à
pobudzenie mechanoreceptorów à impulsacje nerwowe do podwzgórza à wyrzut
OXY à a ta pobudza znów skurcze macicy itd.)
·
aktywacja sodowa w czasie szybkiej depolaryzacji (ilekroć błona ulegnie
depolaryzacji, zwiększa się jej przewodność dla jonów Na+. Jest to wynik otwierania
licznych kanałów Na+ bramkowanych potencjałem (depolaryzacją), przez co jony
wnikają lawinowo do komórki, a to prowadzi do dalszej depolaryzacji błony, a co
za tym idzie do otwierania jeszcze większej liczby kanałów Na+, co jeszcze bardziej
zwiększa przewodność dla Na+)
·
·
mikcja – oddawanie moczu
·
ejakulacja
-
jeżeli sprzężenie zwrotne zmniejsza wielkość wyjściową układu kontrolującego, czyli stabilizuje ten układ i
niweluje jego przypadkowe zmiany, to ma ono charakter sprzężenia zwrotnego ujemnego.
§
Wzrost poziomu ciśnienia krwi à wykrywają to baroreceptory łuku aorty i tętnic szyjnych à
ośrodek sercowy w RP i naczynioruchowy (twór siatkowaty RP) à spadek pracy serca i
rozszerzenie naczyń à spadek ciśnienia krwi
§
Jedzenie à wzrost glukozy we krwi à wyspy Langerhansa à wzrost wydzielania insuliny à
pobór glukozy przez komórki à spadek glukozy w krwi
W skład tych układów można zaliczyć:
-
detektory (czujniki, sensory) umożliwiają pomiar sygnału odchylenia od wartości punktu nastawczego
-
centrum integrujące (komparator) – zbiera informacje z różnych sensorów i porównuje z wielkością
optymalną na którą nastawiony jest homeostat
o
homeostat (regulator) to układ stabilizujący wielkość regulowaną
(wyjściową), który utrzymuje ją we względnie stałych granicach
-
efektory – czyli np. mięśnie czy gruczoły
Współczynnik sprzężenia zwrotnego, albo inaczej wskaźnik homeostazy jest to stosunek odpowiedzi jaka zachodziłaby
gdyby układ nie był kontrolowany na zasadzie sprzężenia zwrotnego, do odpowiedzi układu kontrolowanego
Składowe homeostatycznego systemu kontrolnego:
a) łuki odruchowe
b) hormony i neuromediatory
c) śródkomórkowe komunikacje poprzez ścisłe złącza
d) eikozanoidy, czyli pochodne kwasu arachidonowego
e) inne przekaźniki, takie jak NO
© Copyright by $taś
4
Rola płynu zewnątrz i wewnątrzkomórkowego w homeostazie
Woda całkowita organizmu (TBW –Total Body Water) stanowi u człowieka o wadze 70 kg około 45-65% masy ciała
(średnio 60%).
Ilość ta wykazuje duże różnice indywidualne, zależnie od:
a) zawartości tkanki tłuszczowej
a. Tkanka tłuszczowa zawiera zaledwie około 10% wody dlatego przy jej nadmiarze w organizmie ,maleje
odpowiednio woda całkowita.
b. U ludzi otyłych zawartość wody całkowitej może stanowić zaledwie 45% masy ciała.
b) Płci
a. Zawartość wody u kobiet jest niższa niż u mężczyzn głównie z powodu większej zawartości tkanki
tłuszczowej
c) wieku.
a. ilość wody zmniejsza się z wiekiem.
-
Woda jest najłatwiej dyfundującym składnikiem płynów ustrojowych i na zasadzie osmozy z dużą prędkością
przemieszcza się z jednej przestrzeni do drugiej
a) płyn wewnątrzkomórkowy (ICF) – 40% ciężaru ciała à 60% TBW
b) płyn zewnątrzkomórkowy (ECF) – 20% (osocze + ISF àECF) ciężaru ciała à 40% TBW
i. 15% ciężaru ciała- to płyn tkankowy + chłonka (12l)
ii. 5% ciężaru ciała- to osocze – 3 lity (stanowi około 55% objętości krwi)
Wszystkie składniki osocza z wyjątkiem białek ulegają ustawicznej wymianie ze składnikami
płynu tkankowego (wymiana przez śródbłonek kapilar)
-
w PRZESTRZENI ZEWNĄTRZKOMÓRKOWEJ
(ECF)
wyodrębnia się :
§
przestrzeń wewnątrznaczyniową (osocze krwi) – 7,5%
§
przestrzeń zewnątrznaczyniową (płyn śródmiąższowy lub płyn tkankowy + limfa) – 17% + 3% =
20% TBW
§
płyn uwięziony w tkance łącznej zbitej, chrzęstej (7,5%)
§
płyn uwięziony w tkance kostnej (7,5%)
§
przestrzeń transkomórkową transcelularną. 2,5%
o
przestrzeń zewnątrzkomórkowa nie tworzy ciągłej fazy płynnej jak przestrzeń wewnątrzkomórkowa, ale
jest zbiorem przestrzeni, z których największą jest zewnątrznaczyniowa, czyli płyn śródmiąższowy
(tkankowy) (17%). Łącznie z limfą (3%) stanowi on około 20% wody całkowitej organizmu. Płyn ten
tworzy bezpośrednie otoczenie komórek i jest środowiskiem pośredniczącym w wymianie materiałowej
pomiędzy komórką a jej otoczeniem.
o
Do płynów zewnątrzkomórkowych należy także przestrzeń wewnątrznaczyniowa, czyli osocze krwi
(7,5%) oraz płyn „uwięziony” w tkance łącznej zbitej, chrzęstnej (7,5%) i kościach (7,5% wody
całkowitej).
§
W odróżnieniu od osocza i płynu śródmiąższowego, które pozostają w stanie szybkiej wzajemnej
wymiany poprzez ściany kapilarów i przez to tworzą przestrzeń szybkiej dyfuzji, płyny
zewnątrzkomórkowe w zbitej tkance łącznej chrzęstnej i kostnej stanowią przestrzeń powolnej
dyfuzji
.
o
Stosunkowo mniejszy odsetek ECF (2,5%) stanowi woda transcelularna.
§
Głównymi jej komponentami są płyny zawarte w przewodzie pokarmowym, układzie
moczowymi, oddechowym, płynie mózgowo-rdzeniowym, płynie maziowym torebek
stawowych, gałce ocznej i płynach surowiczych jamy opłucnej i otrzewnej
.
o
Łącznie płyny zewnątrzkomórkowe stanowią około 40-45% objętości płynów ustrojowych. (20% ciężaru
ciała)
© Copyright by $taś
5
-
PRZESTRZEŃ WEWNĄTRZKOMÓRKOWA stanowi około 35-45 (średnio 40%) masy ciała lub 55-60% całkowitej
objętości płynów i jest oddzielona błoną komórkową od pozostałych przestrzeni wodnych
Skład płynów ustrojowych
-
głównymi pod względem masy składnikami płynów ustrojowych są białka i inne substancje organiczne.
Stanowią one około 90% składników stałych płynu śródmiąższowego i 97% ICF. Główne różnice w składzie
substancji organicznych pomiędzy osoczem, płynem śródmiąższowym i śródkomórkowym dotyczą stężenia
białka.
o
Na skutek prawie 4-krotnie większego stężenia białka w osoczu niż w płynie śródmiąższowym ciśnienie
osmotyczne osocza (28 mmHg) zwane onkotycznym, jest około 25 mmHg wyższe od ciśnienia
onkotycznego płynu śródmiąższowego (4,5 mmHg). Dzięki tej różnicy ciśnień onkotycznych objętość
osocza utrzymuje się w łożysku naczyniowym na stałym poziomie
-
skład elektrolitowy płynów przestrzeni zewnątrzkomórkowych jest bardzo podobny
o
cechuje się dużą zawartością jonów Na+ (142 mmol/L), Cl- (103 mmol/L) i HCO3- (26 mmol/L), oraz
niewielkimi ilościami jonów K+, Ca2+, Mg2+, HPO42- i SO42-
o
Obecność większej ilości białka w osoczu w stosunku do płynu śródmiąższowego powoduję że skład
jonowy obu tych płynów jest nieco odmienny.
§
Nierównomierność rozmieszczenia jonów po obu stronach ściany kapilarnej, będąca wynikiem
niedyfuzyjności białek, osocza, znana jest jako równowaga Gibbsa-Donnana.
§
Przeciętnie stężenie kationów (Na+) w płynie śródmiąższowym jest około 5% niższe niż w osoczu,
natomiast anionów (Cl-) około 5% wyższe.
-
płyn wewnątrzkomórkowy zawiera duże stężenie jonów K+ (145 mmol/L), Mg2+ (54 mmol/L) i HPO- (75 mmol/L).
Inne jony, jak: Na+, Ca2+, Cl- znajdują się w stosunkowo niewielkim stężeniu
-
Różnice w składzie elektrolitowym pomiędzy płynem wewnątrz i zewnątrzkomórkowym utrzymują się na skutek
działania pompy Na+-K+-ATP-azowej, znajdującej się w błonie komórkowej, zapewniającej komórkom duże
stężenie K+, i niskie Na+.
Główne organy zapewniające kontakt między ECF i środowiskiem zewnętrznym:
-
skóra
-
przewód pokarmowy
-
płuca
-
nerki
Woda pozyskiwana z:
-
wody z płynów
-
wody z pokarmów
-
metabolizmu tlenowego
Woda tracona z:
-
kałem (100-200ml)
-
odparowywana ze skóry i układu oddechowego (900ml w tym płuca 600ml i skóra 300ml)
-
moczem (1250ml)
© Copyright by $taś
6
Wymiana wody pomiędzy ustrojem a otoczeniem
-
objętość wody całkowitej w organizmie zależy od prędkości jej wymiany z otoczeniem, za pośrednictwem
różnych kanałów zewnętrznych i wewnętrznych.
-
Woda dostarczana jest do ustroju wyłącznie przez przewód pokarmowy, a wydalana z niego przez nerki, płuca,
skórę i przewód pokarmowy
.
-
Dostarczanie wody – prawidłowo ok. 2,5 L/doba
o
W postaci płynów ok. 1200 ml/dzień
o
W pokarmach 1000 ml/dzień
o
Po wchłonięciu z jelit składniki pokarmowe ulegają metabolizacji wyzwalając przy tym przeciętnie około
300 ml wody na dobę (woda wytwarzana endogennie)
o
Wchłanianie wody z przewodu pokarmowego odbywa się głównie w jelicie cienkim dokąd dostaje się
zarówno woda dostarczana z zewnątrz z płynami i pokarmami, jak i woda wydzielana tam z sokami
trawiennymi (ze śliną około 1500 ml/doba, z sokiem żołądkowym 2000-2500 ml/doba, z sokiem
trzustkowym 1500-2000 ml/doba, z żółcią 500 ml/doba, z sokiem jelitowym 1500 ml/doba
§
Z całej ilości płynu przepływającego przez jelita i wynoszącego łącznie 8-10 litrów na dobę
prawie 85% ulega wchłonięciu w obrębie jelita cienkiego (głównie w czczym) à tylko około 1%
wody ulega wydaleniu z kałem (ok. 100ml/doba)
-
Wymiana wody i elektrolitów w jelitach częściowo podlega regulacji hormonalnej:
o
Aldosteron wzmaga wchłanianie Na+ i wydalanie K+ w początkowym odcinku jelita grubego
o
Parathormon nasila wchłanianie wody
o
Sekretyna i glukagon hamują wchłanianie wody i Na+ z jelita krętego
-
Główną drogą wydalania wody z organizmu stanowią nerki
o
Wydalanie to zależy od objętości, osmolarności i składu elektrolitowego płynów ustrojowych oraz od
działania takich hormonów jak
§
ADH
§
Angiotensyna II
§
Aldosteron
§
ANP
o
Objętość moczu przeciętnie 1500 ml/doba
§
Ale w tym ok. 500ml wody/ doba
-
Wydalanie wody przez płuca i skórę odbywa się stale i jest zjawiskiem czysto fizycznym à
o
odparowywanie wody zależne od temperatury i wilgotności otaczającego powietrza (zwiększa się w
wyższej temperaturze i suchym powietrzu)
o
proporcjonalne do intensywności metabolizmu
o
To parowanie lub przeziew niewidoczny
o
W sumie 900ml/doba
§
600 ml/doba - płuca
§
300 ml/doba – skóra
o
oprócz tego biernego mechanizmu również aktywnie z wydzieliną gruczołów potowych à w spoczynku
ok. 50 ml wody
-
czyli w spoczynku organizm traci około 1400 ml wody dobowo (900 ml odparowanie niewidoczne + 500 ml
wydalanie z moczem) i stanowi to wydalanie obligatoryjne
© Copyright by $taś
7
Receptory i transdukcja sygnału
Receptory w postaci białek lub glikoprotein powstają w ER i następnie zostają wbudowane do błony komórkowej.
Wystając na zewnątrz błony swoją domeną zewnątrzkomórkową. Cząsteczki chemiczne (ligandy) wiążą się z tymi
receptorami na zasadzie swoistości, nasycenia i współzawodnictwa.
Wiązanie przekaźnika z receptorem prowadzi do aktywacji receptora i odpowiedzi komórki w postaci:
-
zmian przepuszczalności błony komórkowej lub jej właściwości
-
zmian metabolizmu komórki
-
zmian aktywności wydzielniczej komórki
-
zmian w kurczliwości komórki
Lokalizacja w błonie komórkowej dotyczy receptorów tych hormonów, które ze względu na duże rozmiary cząsteczek
lub posiadany ładunek nie przechodzą przez błony (hormony białkowe, glikoproteidowe, peptydowe, aminowe)
Przyłączenie hormonu do receptora powoduje zmianę konformacyjną receptora, która przeniesiona zostaje na efektor,
wyzwalający odpowiedź komórki
Sposób przekazania sygnału na efektor (transdukcja) może być różny i w zależności od niego wyróżnia się następujące
grupy receptorów błonowych:
A) RECEPTORY ZWIĄZANE Z BIAŁKAMI G
a. Pod wpływem reakcji z receptorem podjednostka alfa białka G przyłącza GTP, co jest równoznaczne z
jej aktywacją i umożliwia jej odłączenie od pozostałych dwóch podjednostek (β i gamma) oraz reakcje
z efektorem
b. Efektor odpowiada za przetłumaczenie informacji o przyłączeniu się ligandu do receptora na jeden z
sygnałów zrozumiałych dla komórki, który stanowi tzw. wtórny przekaźnik. Efektorem receptorów
sprzężonych z białkami G bywa enzym (np. cyklaza adenylowa, fosfolipaza C) lub transbłonowy kanał
dla jonów (np. Na+ lub Ca2+).
c. Wynikiem aktywacji efektora jest zmiana poziomu wtórnych przekaźników, do których należą:
i. cAMP wytwarzany z ATP przy udziale cyklazy adenylowej
ii. trójfosforan inozytolu (IP3) oraz dwuacyloglicerol(DAG), powstające równocześnie w wyniku
działania fosfolipazy C na fosfatydyloinozytol
iii. jony Ca2+ uwalniane z kalciosomów działaniem IP3
iv. wtórnym przekaźnikiem może być także cGMP wytwarzany z GTP pod wpływem cyklazy
guanylowej, z tym że enzym ten nie podlega regulacji przez białka G
© Copyright by $taś
8
d. Wzrost poziomu określonego przekaźnika wtórnego w cytoplazmie powoduje aktywacje zależnej od
niego kinazy (lub kilku kinaz)
i. Kinazy A – zależnej od cAMP
ii. Kinaz CaM – tj. zależnych od kalmoduliny (kalmodulina stanowi cytoplazmatyczne białko, które
wychwytuje jony Ca2+ i zależnie od ilości przyłączonych jonów Ca2+ zmienia swoją formę
przestrzenną)
iii. Kinazy C zależnej od DAG
iv. Kinazy G zależnej od cGMP
na uwagę zasługuje sposób działanie IP3, który bezpośrednio nie aktywuje żadnej kinazy lecz
działa poprzez uwolnienie jonów Ca2+ z kalciosomów, Jony te stanowią właściwy przekaźnik
aktywujący kalmodulinę i zależne od niej kinazy (CaM J)
e. Zaktywowane kinazy katalizują reakcje fosforylacji, tj. przyłączania grup PO4 do seryny i/lub treoniny w
różnych substratach białkowych.
f. Proces fosforylacji powoduje zmianę właściwości białek i związane z tym przestrojenie procesów
komórkowych (np. białka enzymatyczne podlegają aktywacji lub dezaktywacji, białka chromatyny
zmieniają swoje powinowactwo do DNA, tubulina zmniejsza swą zdolność do polimeryzacji)
B) RECEPTORY O FUNKCJI ENZYMATYCZNEJ
a. To białka błonowe, które zawierają w swojej cząsteczce zarówno (1) obszar wiążący ligand, jak i (2)
obszar o charakterze enzymu. Najczęściej enzymem tym jest kinaza tyrozynowa, która katalizuje
fosforylacje białek przy tyrozynie.
b. W wyniku przyłączenia ligandu dochodzi do uaktywnienia enzymu i autofosforylacji receptora w jego
odcinku cytoplazmatycznym.
c. Ufosforylowane reszty tyrozynowe w receptorze rozpoznawane są przez specyficzne domeny (obszary)
oznaczane symbolem SH2 (nic wspólnego z wiązaniami siarczkowymi) obecnymi w określonych
białkach cytoplazmatycznych
d. Przyłączenia się białek z domenami SH2 zapoczątkowuje przyłączanie się do receptora kolejnych grup
białek o charakterze kinaz, które ulegają wzajemnej kaskadowej fosforylacji (uaktywnieniu). Ponieważ
różne receptorowe kinazy tyrozynowe grupują wokół siebie różnorodne wewnątrzkomórkowe białka
sygnalizacyjne, stąd powstawać mogą różnorodne efekty.
i. Najczęściej do ufosforylowanego receptora przyłączają się następujące białka-efektory
1. fosfolipaza C (to izoforma tej fosfolipazy związanej z białkami G)
2. kinaza 3-fosfatydyloinozytoli
3. białko Ras (to GTP-aza, po jej aktywacji następuje kaskada fosforylacji kinaz
aktywujących podziały komórkowe, tzw. MAPK)
© Copyright by $taś
9
Receptory związane z kinazą tyrozynową uczestniczą głównie w reakcjach komórek na czynniki wzrostowe
oraz cytokiny. Spośród klasycznych hormonów jedynie hormon wzrostu i prolaktyna wykorzystują ten szlak
sygnalizacji.
Czynniki wzrostu takie jak:
-
epidermalny czynnik wzrostu (EGF)
-
transformujący czynnik wzrostu (TGFalfa)
-
insulinopodobny czynnik wzrostu (IGF-1)
-
fibroblastyczny czynnik wzrostu (FGF)
-
płytkowy czynnik wzrostu (PDGF)
-
hepatocytarny czynnik wzrostu (HGF)
wiążą się one z receptorami błony komórkowej, prowadząc do fosforylacji reszt tyrozynowych samego białka
receptorowego. Tak ufosforylowany receptor wraz z czynnikiem wzrostu ulega endocytozie i działając jako kinaza
wywołuje fosforylowanie białek cytoplazmatycznych i wzrost fosfoprotein warunkujących ostateczną odpowiedź
komórkową
C) RECEPTOR JEST JEDNOCZEŚNIE KANAŁEM BIAŁKOWYM, LUB JEST Z NIM SPRZĘŻONY
a. Przyłączenie ligandu powoduje otwarcie kanału i zmianę potencjału
b. Np. otwarcie kanału wapniowego w wyniku przyłączenia receptora à powoduje to wzrost stężenia
cytozolowego Ca2+ à to wystarcza żeby mówić o cytoplazmatycznej odpowiedzi; front wapniowy
stanowi o zmianie
Mechanizm działania hormonów poprzez receptory wewnątrzkomórkowe:
© Copyright by $taś
10
Hormony steroidowe (glikokortykoidy, mineralokortykoidy i estrogeny) przenikają przez błonę komórkową (dzięki swej
lipofilności), tam wiążą się z receptorami w cytoplazmie à kompleks hormon-receptor
Kompleks hormon-receptor przenika do jądra
Połączenie ze swoistym segmentem DNA
Stymulacja procesu transkrypcji mRNA
Synteza odpowiednich białek
Odpowiedź komórki
Odpowiedź na działanie hormonów sterydowych polega na produkcji określonych białek, przy czym możliwa jest
odpowiedź wczesna (której wyrazem jest synteza białka oparta na pierwszym transkrypcie z aktywowanej chromatyny)
lub też odpowiedź późna, w której pierwsze wyprodukowane białko wywołuje derepresję innego odcinka chromatyny,
wskutek czego dochodzi do wytwarzania białek następnych. Odpowiedź komórek na działanie hormonów sterydowych
wymaga w związku z tym dłuższego czasu niż odpowiedź na hormony białkowe.
Receptory dla hormonów tarczycy
Hormony tarczycy mają podobny mechanizm działania z tym że są one zlokalizowane raczej w obrębie jądra
komórkowego oraz w błonie wewnętrznej mitochondriów. Przyłączenie się hormonów do receptorów jądrowych
indukuje proces transkrypcji, natomiast przyłączenie hormonów do receptorów mitochondrialnych prowadzi do
rozprzężenia procesu transportu elektronów i produkcji ATP, w związku z czym wytworzona energia zostaje zamieniona
na ciepło
© Copyright by $taś
11
Białka osocza
Stężenie białka w osoczu wynosi ok. 7g% i jest ok. 4 razy większe niż w płynie śródmiąższowym (1.8g%)
-
Białka osocza stanowią ilościowo główny składnik osocza
-
Dzielą się na:
o
albuminy – 4-5 g% (55,2%)
o
globuliny – 2,6-3 g% (38.3%)
§
alfa1-globulina
§
alfa2-globulina
§
beta-globulina
§
gamma-globulina
o
fibrynogen – 0,3-0,5g% (6,5%)
-
do rozdziału białek osocza na frakcje stosuje się elektroforezę
-
współczynnik albuminowo-globulinowy stanowi 1,5:1 – 2:1
-
rola:
o
fibrynogen – krzepnięcie
o
albuminy – utrzymanie ciśnienia onkotycznego osocza
o
utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej krwi
o
globuliny tworzą ciała odpornościowe (zwłaszcza gamma) – Ig M,A,G,D,E
o
alfa I gamma globuliny pełnią rolę transportową (ceruloplazmina I transferryna)
o
to substraty subst. biologicznie czynnych
o
stanowią wiele enzymów krwi
Składniki nieorganiczne krwi:
-
osocze bogate w Na+ i Ca2+ a ubogie w K+ i Mg2+
-
krwinki czerwone bogate w K+ i Mg2+ a ubogie w Na+
Lipidy osocza
- stanowią 5-9 g/l osocza
-
cholesterol – 3,9 mmol/l
o
występuje w postaci wolnej (30%) oraz w postaci związanej z kwasami tłuszczowymi (70%)
-
fosfolipidy – 3g/l
-
trójglicerydy 1,5 g/l
-
wit. ADEK
-
hormony sterydowe
-
FFA – wolne kwasy tłuszczowe
Większość lipidów związana jest z białkami osocza i tworzy lipoproteiny:
-
VLDL – o bardzo niskiej gęstości (dużo trójglicerydów, umiarkowana ilość cholesterolu i fosfolipidów)
-
IDL – o pośredniej gęstości
-
LDL – o niskiej gęstości (mało trójglicerydów, dużo cholesterolu)
-
HDL – o wysokiej gęstości (50% ich składu stanowią białka)
-
Ich funkcją jest transport cholesterolu, fosfolipidów, triacylogliceroli, witamin, hormonów sterydowych
W komórkach enterocytów następuje resynteza lipidów à powstawanie chylomikronów à dostają się do
krążenia limfatycznego jelit à do krwi à hydroliza lub wchłonięcie przez komórki gł. wątroby i tkanki
tłuszczowej
© Copyright by $taś
12
Hematokryt
1) wskaźnik hematokrytu – Hct
2) prawdziwy wskaźnik hematokrytu - H
3) wskaźnik hematokrytu ciała – H
0
-
wskaźnik hematokrytu (Hct) = (objętość krwinek/ objętość krwi) x 100%
o
objętość krwinek to głównie oznacza erytrocytów, bo na leukocyty i trombocyty stanowią ok. 1%
masy krwinek
o
norma
§
M = 42
§
K = 38
-
Prawdziwy wskaźnik hematokrytu (H) = 96% Hct
o
Niweluje on błąd Hct w związku z obecnością osocza między odwirowanymi krwinkami
o
Norma
§
M = 40
§
K = 36
-
Wskaźnik hematokrytu ciała (H
0
)
o
To średni wskaźnik hematokrytu uwzględniający zarówno duże jak i małe naczynia krwionośne
H
0
= 0.91H = 0,87Hct
Zmiany hematokrytu występują w zależności od:
-
wysiłku fizycznego
-
stanów emocjonalnych
-
a także stanów patologicznych
o
zmniejszenie
§
w niedokrwistości
§
w ciąży
§
w przewodnieniu ustroju
§
w chorobach serca, wątroby, nerki
o
zwiększenie
§
w nadkrwistości
§
we wstrząsie z odwodnienia organizmu
Oznaczenie hematokrytu polega na wirowaniu krwi pełnej wraz ze środkiem przeciwkrzepliwym w specjalnym przyrządzie
zwanym hematokrytem. Zasada tej metody polega na tym. Aby erytrocyty zajęły możliwie najmniejszą objętość a ilość
osocza uwięzionego między nimi nie przekraczała 1%. Objętość krwinek w pobranej porcji krwi odczytuje się wprost na
skali kalibrowanej rurki hematokrytu.
© Copyright by $taś
13
Odczyn Biernackiego (OB)
Odczyn Biernackiego, czyli odczyn „opadanie krwinek”
-
gdy krążenie krwi ustaje a jej krzepnięcie zostaje powstrzymane
-
stosowany jako test diagnostyczny w różnych stanach chorobowych
-
OB zależy od:
o
Stosunku albumin do globulin (odwrotnie proporcjonalnie) – jeżeli stężenie albumin spada a globulin
wzrasta to szybkość opadania wzrasta (im mniejszy ten stosunek tym większa szybkość opadania)
o
Zmiana kształtu krwinek i ich zagęszczenie zwalnia opadanie
o
Rozcieńczenie krwinek przyspiesza opadanie
o
Zmniejszenie ładunku ujemnego krwinek przyspiesza opadanie, zwiększenie ładunku ujemnego
zwalnia opadanie
o
Podwyższenie temperatury hamuje opadanie krwinek
o
Stosunku lecytyny do cholesterolu (proporcjonalnie) - zmniejszenie stosunku lecytyna/cholesterol
hamuje szybkość opadania krwinek
-
Do oznaczania OB stosuje się metodę Westergrena
o
Pobraną krew miesza się w stosunku 4:1 z 3,8% roztworem cytrynianu sodu i umieszcza w rurce
szklanej
o
Po godzinie:
§
M: spadek 6mm
§
K: spadek 8 mm
-
Zwiększenie OB. gdy:
o
Ciąża (a hematokryt zmniejsza się w czasie ciąży)
o
Obfity posiłek
o
Intensywny wysiłek fizyczny
o
Stany emocjonalne
o
Stany patologiczne
§
Gruźlica
§
Choroby reumatyczne
§
Nowotwory złośliwe
§
Ostre stany zapalne
Synapsa pobudzająca
Ogólny mechanizm w synapsie:
-
fuzja pęcherzyków z błoną presynaptyczną
-
uwalnianie neuromediatora do szczeliny
-
wiązanie z receptorem błony postynaptycznej
-
degradacja neuromediatora
-
wychwyt zwrotny neuromediatora przez zakończenia presynaptyczne
Mechanizm uwalniania neuromediatora
1) pęcherzyk synaptyczny jest umocowany przez synapsynę do filamentów aktynowych tworzących cytoszkielet
kolbki synaptycznej
2) potencjał czynnościowy powoduje napływ Ca2+ przez napięciowo-zależne kanały Ca2+
3) Ca2+ wiąże się z kalmoduliną i pęcherzyk synaptyczny odłącza się od synapsyny
4) Egzocytoza neuromediatora do szczeliny synaptycznej
Synapsy pobudzające to synapsy wywołujące depolaryzacje błony postsynaptycznej.
© Copyright by $taś
14
Neurotransmittery synaps pobudzających:
-
w CSN
o
serotonina, dopamina, histamina, SP, kwas glutaminowy, kwas asparaginowy, noradrenalina,
acetylocholina
-
w obwodowym UN
o
noradrenalina i acetylocholina
EPSP to postsynaptyczny potencjał pobudzający o typie depolaryzacji – występuje w synapsie pobudzającej
-
pod wpływem transmittera, który pośredniczy w przewodzeniu przez synapsę impulsów pobudzających, jony
Na+ wnikają do wnętrza neuronu odbierającego impuls nerwowy. Tej wędrówce jonów Na+ przez błonę
postsynaptyczną towarzyszy zmniejszanie spoczynkowego potencjału ujemnego wewnątrz komórki. Właśnie
to zmniejszanie się ujemnego potencjału powodujące depolaryzacje nazywa się postsynaptycznym
potencjałem pobudzającym.
-
W przypadku synapsy pobudzającej z udziałem np. acetylocholiny jako neurotransmittera, dochodzi do
otwierania kanałów dla Na+ i wpływu jonów Na+ do komórki postsynaptycznej. Im więcej na komórce jest
takich synaps pobudzających, tym więcej jonów Na+ wpływa do komórki i tym większa zachodzi
depolaryzacja jej błony. W czasie trwania tej depolaryzacji pobudliwość neuronu na inne bodźce jest
wzmożona (a zmiana potencjałów nosi nazwę właśnie EPSP)
-
Zmiany potencjału błonowego EPSP są wywołane zwiększoną przepuszczalnością i przewodnością błony
dla jonów Na+ lub rzadziej Na+ i w niewielkim stopniu także K+. W tym ostatnim (Na+ i K+) depolaryzacja jest
słabsza niż w pierwszym
-
EPSP zależy od (1) liczby cząsteczek wydzielanych na poszczególnych synapsach (sumowanie czasowe)
oraz od (2) liczby synaps, na których jednocześnie wydziela się neurotransmitter (sumowanie przestrzenne)
-
Miejscem o najniższym progu pobudliwości, czyli tam gdzie najłatwiej osiąga się potencjał progowy i w
którym następuje wyładowanie jest wzgórek i początkowy segment aksonu.
-
Aktywacja jednej synapsy pobudzeniowej zwykle nie wystarcza do depolaryzacji całego neuronu i na ogół
na powierzchni komórki znajdują się tysiące synaps pobudzających i hamujących tworzących rodzaj
mozaiki. Przewaga aktywności synaps pobudzających może prowadzić ostatecznie do zmiany potencjału
spoczynkowego neuronu (zwłaszcza wzgórka i odcinka początkowego aksonu) do wartości potencjału
progowego, a następnie do wyładowania potencjału czynnościowego.
-
Potencjał przemieszcza się następnie z miejsca swego powstania w obu kierunkach, tj. wstecznie obejmując
ciało komórki i obwodowo biegnąc wzdłuż aksonu co prowadzi do depolaryzacji zakończeń neuronu.
Sumacja czasowa i przestrzenna potencjałów postsynaptycznych:
-
przestrzenna sumacja:
o
Jeżeli znaczna liczba synaps pobudzających ulega aktywacji wówczas potencjał błonowy w
wyniku sumujących się EPSP ulega obniżeniu do wartości progowej i powstaje potencjał
czynnościowy. Gdyby neuroprzekaźnik uwalniany był tylko z jednej synapsy, nie byłby w stanie tak
zdepolaryzować błony aby osiągnąć potencjał progowy.
o
Wzrastanie postsynaptycznego potencjału pobudzającego (EPSP) w miarę zwiększania się liczby
synaps przekazujących pobudzenie wskazuje na zjawisko sumowania się przestrzennego impulsacji
w obrębie neuronu
© Copyright by $taś
15
-
sumacja czasowa
o
impulsy nerwowe są przewodzone przez komórki nerwowe nie pojedynczo, lecz zazwyczaj w postaci
salw. W każdej salwie odstępy pomiędzy impulsami mogą się zmniejszać, dochodzi wtedy do
przyspieszenia częstotliwości przewodzonych impulsów, lub zwiększać i następuje wówczas
zwalnianie częstotliwości przewodzenia impulsów.
o
Impulsy nerwowe przewodzone przez synapsy w odstępach czasu krótszych niż 5 ms, trafiają na
resztki depolaryzacji wywołanej poprzednim impulsem. Kolejne występujące po sobie EPSP
częściowo nakładają się na siebie i coraz bardziej depolaryzują błonę komórkową.
o
w odstępie czasu 5 ms nie powoduje sumacji
o
w odstępie 3 ms powoduje sumacje
Transmisja w synapsie cholinergicznej:
a) Ach wiąże się w błonie postynaptycznej z receptorem muskarynowym (M) lub nikotynowym (N) a nadmiar
niezwiązanej z receptorem Ach jest hydrolizowany do choliny i kwasu octowego przez acetylocholinesterazę (AchE)
- Budowa receptora nikotynowego
(i) Zbudowany z 5 podjednostek tworzących jonowy kanał Na+ (2 podjednostki alfa, które
posiadają miejsce wiązania Ach, i 3 pojedyncze podjednostki alfa, β i gamma)
(ii) Gdy oba miejsca na podjednostce alfa są związane przez ligand (Ach) kanał zostaje otwarty i
dochodzi do wpływu Na+ do komórki postsynaptycznej i wypływu K+ z tej komórki à
depolaryzacja tej komórki
b) Cholina jest transportowana zwrotnie do zakończenia presynaptycznego na drodze wysokospecyficznego
transportu i jest wykorzystywana do resyntezy Ach przy udziale acetylotransferazy cholinowej (ten wychwyt zwrotny
choliny przez transportery cholinowe z komórek glejowych i z krwi krążącej w naczyniach krwionośnych
© Copyright by $taś
16
Blokery:
-
M – atropina
-
M1 – pirenzepina
-
N (płytki) – kurara
-
N (zwojów) - deksamethonium
Synapsa adrenergiczna i synteza katecholamin
1) z tyrozyny powstaje dopamina, która jest transportowana do pęcherzyków synaptycznych i przekształcana do
NA przez β-hydroksylazę dopaminy
2) NA wiąże się z postsynaptycznymi receptorami alfa1-adrenergicznymi i presynaptycznymi receptorami alfa2-
adrenergicznymi. Wychwyt NA w zakończeniu presynaptycznym (wychwyt1) pozwala zakończyć transmisje
synaptyczną
a. Receptory β1 przeważają w sercu i wiążą się zarówno z A jak i z NA
b. Receptory β2 przeważają w mięśniach gładkich naczyń i oskrzeli i mają większe powinowactwo do A niż
NA
3) NA jest transportowana do zakończeń postsynaptycznych przez mało specyficzny proces (wychwyt 2) gdzie
podlega deaminacji przez monoaminooksydazę (MAO) i katechol-O-metylotransferazę (COMT)
Degradacja neuromediatorów w synapsie adrenergicznej:
-
2 enzymy odpowiedzialne za degradacje amin katecholowych:
MAO i COMT
o
MAO – w mitochondriach w zakończeniach post i
presynaptycznych
o
COMT – w cytoplazmie zakończeń postsynaptycznych
Blokery:
-
Alfa - fentolamina, fenoksybenzamina
-
alfa1 - prazosyna
-
β
- propranolol
-
β1 - metoprolol
-
alfa, β - labetalol
© Copyright by $taś
17
Synapsa serotoninergiczna
1) tryptofan podlega hydroksylacji do 5-hydroksytryptofanu (5-HTP)
przy udziale hydroksylazy tryptofanowej
2) w wyniku dekarboksylacji 5-HTP powstaje 5-hydroksytryptamina (5-
HT)
3) 5-HT wykazuje powinowactwo do receptorów serotoninergicznych
zlokalizowanych w błonie postsynaptycznej
4) serotonina również podlega procesowi wychwytu zwrotnego do
elementu presynaptycznego
Bloker: metysergid
Istnieją 2 typy wychwytu zwrotnego:
-
neuronalny
– umożliwia powtórne upakowanie
neuroprzekaźnika do pęcherzyka i uwalnianie do szczeliny pod
wpływem depolaryzacji
-
kom. gleju posiadają zdolność do aktywnego transportu
glutaminianu z synapsy i resyntezy glutaminy
Konwergencja i dywegencja
-
konwergencja
o
wiele presynaptycznych neuronów tworzy synapsy z coraz mniejszą ilością neuronów, a nawet z
błonę pojedynczej kom. postsynaptycznej
o
czyli inaczej jest to występowanie na błonie pojedynczej komórki postsynaptycznej tysięcy synaps
pochodzących z kolbek od wielu różnych neuronów presynaptycznych
-
dywegencja
o
akson łączy się rozbieżnie z sąsiednimi neuronami przesyłając impulsacje do wielu neuronów
postsynaptycznych i zwiększając ich pobudliwość
Hamowanie synaptyczne
-
aktywacja synapsy hamującej powoduje zmiany w błonie postsynaptycznej, polegające na otwieraniu
kanałów Cl- i zwiększaniu przepuszczalności dla Cl-, a nie dla Na+
-
wpływ jonów Cl- do komórki wzmaga elektronegatywność po stronie wewnętrznej błony postsynaptycznej,
czyli prowadzi do hiperpolaryzacji, zwiększając jej potencjał spoczynkowy (np. z –70 mV do –90mV)
-
może powstać też w wyniku otwarcia kanałów K+ (jony K+ wypływają z komórki) lub zamykania kanałów
Na+ i K+
-
ta hiperpolaryzacja nosi nazwę postsynaptycznego potencjału hamującego (IPSP), a synapsy wywołujące
hiperpolaryzacje błony postynaptycznej to synapsy hamujące
© Copyright by $taś
18
-
do neuromediatorów uwalnianych w synapsach hamujących należą:
o
zarówno w CSN jak i w obwodowym:
§
kwas gamma-aminomasłowy (GABA), alanina, glicyna, tauryna, somatostatyna,
prostaglandyny, enkefaliny
Hamowanie synaptyczne:
a) bezpośrednie
¨ poprzez synapsy hamujące (IPSP)
§
np. GABA, Ala, Gly
§
Neurony GABA-ergiczne stanowią główną pulę neuronów hamujących w CSN
·
Synteza GABA zachodzi w neuronie w wyniku dekarboksylacji glutaminianu przez dekarboksylazę kwasu
glutaminowego
·
Neuroprzekaźnik GABA łączy się z receptorami GABAa lub GABAb
(i) Receptor GABAa – kanał Cl- bramkowany ligandem i jego pobudzenie wywołuje IPSP (wzrost
przewodności dla Cl- do komórki)
(ii) Receptor GABAb – wywołuje potencjał IPSP, który jest wynikiem wzrostu przewodności K+
poprzez aktywacje białka G
·
Wychwyt zwrotny GABA przez transport do komórek glejowych
·
Zahamowanie jakie powstaje w błonie postsynaptycznej w wyniku IPSP nosi nazwę hamowania
bezpośredniego, ponieważ nie jest poprzedzone wyładowaniami (w postaci potencjału
czynnościowego) neuronu postsynaptycznego
b) Pośrednie
¨ Presynaptyczne
·
Zachodzi tylko w synapsach akso-aksonalnych
·
Jest szczególnym rodzajem hamowania pośredniego będącego wynikiem depolaryzacji zakończenia
nerwowego, które z kolei powoduje obniżenie amplitudy potencjału czynnościowego wędrującego
przez to zakończenie i w efekcie zmniejszenie uwalniania neurotransmittera przez jego kolbki
synaptyczne
·
Impulsy nerwowe przewodzone przez akson hamujący drugi do zakończenia należącego do
pobudzającego neuronu pierwszego, powoduje w nim zmniejszenie amplitudy potencjału
czynnościowego, a następnie zmniejszenia wyrzutu neurotransmittera z zakończenia pierwszego przez
wędrujący tym zakończeniem potencjał czynnościowy
·
Tym samym impulsy przewodzone przez ten akson nie spowodują depolaryzacji błony postsynaptycznej
© Copyright by $taś
19
·
Mechanizm:
- Aktywacja kanałów i przewodności dla Cl- w presynaptycznym zakończeniu 1, a to obniża
amplitudę potencjału czynnościowego, docierającego do tego zakończenia
- Zmniejsza się też przenikanie jonów Ca2+ i przewodność dla tego jonu w zakończeniu 1, prowadząc
do zmniejszenia uwalniania z niego neurotransmittera.
- Ponadto otwierają się bramkowane potencjałem kanały dla K+ i zwiększa się wypływ K+, co
również obniża napływ jonów Ca2+ i uwalnianie transmittera z zakończenia 1
- Hamowanie depolaryzacji w neuronie postsynaptycznym
·
Pierwszym przekaźnikiem uczestniczącym w hamowaniu presynaptycznym okazał się GABA. Działa on
przez receptory GABAa i wzmaga przepuszczalność dla jonów Cl- co obniża potencjał błonowy i tym
samym prowadzi do redukcji potencjału czynnościowego i uwalniania z zakończenia 1
neurotransmittera pobudzającego
·
W odróżnieniu od hamowania postsynaptycznego, które hamuje przewodnictwo synaptyczne
wszystkich impulsów, hamowanie presynaptyczne powoduje bardziej wybiórcze blokowanie i dotyczy
tylko niektórych impulsów.
·
Neurotransmitterem hamowania presynaptycznego są najczęściej
GABA i enkefaliny
¨ Bez pośrednictwa neuronów wstawkowych
·
Pojawia się gdy kolejny impuls trafi na neuron postynaptyczny w okresie jego refrakcji bezwzględnej lub
potencjałów następczych, po uprzednim pobudzeniu tego neuronu
·
Ponadto powtarzające się , długotrwałe pobudzenie danego łańcucha nauronalnego może
doprowadzić do:
- Wyczerpania naurotransmittera w błonie presynaptycznej
- Zmniejszonej wrażliwości na ten mediator błony postsynaptycznej
¨ Przez neurony wstawkowe
§
Neurony wstawkowe to krótkie neurony z bogato rozgałęzioną wypustką dendrytyczną i krótkim aksonem.
Odznaczają się one zdolnością do wielokrotnych wyładowań, które w neuronie postsynaptycznym
powodują długotrwałą i silną hiperpolaryzację, czyli stan zahamowania
§
Hamowanie to jest wyzwalane głównie przez neurotransmitter w postaci glicyny
§
Wyróżnia się:
·
Hamowanie zwrotne
- Zachodzi gdy neuron wstawkowy znajduje się w obwodzie równoległym względem hamowanej
komórki nerwowej
- Np. hamowanie na drodze ujemnego sprzężenia zwrotnego motoneuronów rdzeniowych za
pośrednictwem interneuronów hamujących
(i) Alfa-motoneurony rdzeniowe regularnie oddają kolaterale tworzące styki z hamującymi,
równolegle ułożonymi do tych motoneuronów, neuronami wstawkowymi rdzenia. Neurony
wstawkowe z kolei (interneurony hamujące) tworzą synapsy z motoneuronami i uwalniają na
© Copyright by $taś
20
swych zakończeniach neurotransmitter hamujący (głównie glicynę), który hamuje
wyładowanie tych motoneuronów. Tak więc aktywacja alfa-motoneuronów prowadzi także do
pobudzenia hamujących neuronów wstawkowych, które z kolei zwrotnie hamują te
motoneurony
·
Podawanie naprzód (autogenne)
- Gdy neuron wstawkowy łączy się szeregowo z neuronem hamowanym
- Dotyczy również sieci neuronalnych rdzenia kręgowego
·
Reciprokalne (antagonistyczne)
- Typowo w odruchu rozciągowym (hamowanie mięśni antagonistycznych w odpowiedzi na
rozciąganie)
- Kiedy mięśnie agonistyczne kurczą się, a mięśnie antagonistyczne ulegają rozkurczowi na skutek
jednoczesnego zahamowania recyprokalnego motoneuronów tych drugich mięśni w obrębie
rdzenia kręgowego.
© Copyright by $taś
21
Sygnalizacja międzykomórkowa
-
endokrynna
o
działanie na oddalone komórki organizmu poprzez układ
krwionośny
o
hormon dociera do narządu docelowego przez krew
(dociera do krwi i jest dostarczany wraz z nią do narządu)
-
neuroendokrynna
o
hormon uwolniony z zakończeń nerwowych do naczynia i stąd do narządu
o
np. hormony podwzgórzowe
-
parakrynna
o
działanie na inną komórkę w pobliżu
o
komórka uwalnia hormon (ale może to być też związek
parakrynny)
o
np. gastryna, somatostatyna
-
autokrynna
o
działanie na komórkę wytwarzającą
o
albo pobudzająca albo nie
o
receptor dla tego oddziaływania jest na tej samej komórce
o
np. prostaglandyna
-
neurokrynna
o
z pominięciem krążenia
o
neuroprzekaźniki oddziałują w docelowym organie
-
bezpośrednia (koneksony)
© Copyright by $taś
22
Transport aktywny pierwotny i wtórny
§
Wymaga energii
§
Umożliwia przechodzenie substancji przez błonę komórkową przeciwko gradientowi stężeń
§
Nie ustaje nawet gdy stężenie transportowanej substancji jest większe po stronie w kierunku której transport
się odbywa
§
Może być pierwotny i dotyczy jednego typu substancji lub może to być transport aktywny wtórny, gdy
transport aktywny jednej substancji stwarza niezbędny gradient chemiczny lub elektryczny do transportu
drugiej substancji
b) PIERWOTNY
¨ Np. Na+-K+-ATP-aza,
¨ K+,H+ -ATP-aza, (w kom. okładzinowych)
¨ SERCA Ca2+ - ATPaza (sarkoplazmatyczne i endoplazmatyczne retikulum Ca2+ ATPazy w mięśniach
szkieletowych)
¨ H+ -ATP-aza – w błonie plazmatycznej, błonie wewnętrznej mitochondriów i błonie lizosomów
¨ Cl- - ATP-aza – w kom okładzinowych
¨ Pompa wodorowęglanowa – w hepatocytach i drogach żółciowych
¨ Pompa jodkowa w tarczycy
c) wtórny
¨ np. cukry i aminokwasy wchłaniają się w jelitach i kanalikach nerkowych na drodze wtórnego transportu
aktywnego i przeciwko gradientowi stężeń
¨ energia pochodzi nie bezpośrednio z ATP, tylko pośrednio z gradientu stężeń jonów Na+
¨ białko nośnikowe ma dodatkowe miejsce wiązania dla jonu Na+
¨ po połączeniu z jonem następuje zmiana powinowactwa miejsca wiązania dla substancji transportowanej
¨ zmiana konformacyjna nośnika i przetransportowanie substancji na drugą stronę
§
substancja jest transportowana wbrew gradientowi stężeń, zgodnie z kierunkiem transportu jonów Na+
¨ Transport glukozy ze światła jelita do krwi wrotnej
·
Glukoza wchłania się ze światła jelita na zasadzie transportu aktywnego przeciwko gradientowi stężeń
·
Proces wchłaniania wymaga obecności Na+ w środowisku wypełniającym jelita
Pompa Na+-K+ usuwa Na+ z wnętrza kom. nabł jelitowego
wzrost gradientu stężeń Na+ miedzy cytoplazmą komórek a jelit
przyłączenie Na+ z jelita do nośnika błonowego
aktywacja nośnika
przyłączenie glukozy do aktywnego nośnika
przejście kompleksu przez błonę
uwolnienie do cytoplazmy
sód usuwany z powrotem przez pompę Na+-K+ a glukoza poprzez dyfuzje ułatwioną (poprzez GLUT2 ???)
przechodzi do światła naczynia żylnego
·
trójprzedziałowy model wchłaniania Currana i McIntosha dla glukozy
- I – wnętrze komórki
- II – przestrzeń międzykomórkowa
- III - przestrzeń okołonaczyniowa
© Copyright by $taś
23
Pompa sodowo-potasowa
§
Cechy
·
Struktura
1) miejsce wiązania Na+
2) miejsce wiązania K+
3) miejsce wiążące ouabainę
4) miejsce fosforylacji
5) miejsce wiązania ATP
·
pompa jest tetramerem: 2 większe podjednostki katalityczne i 2 mniejsze o nieznanej jeszcze funkcji
·
Wymaga nakładu energii
·
zawiera ATP-azę typu P
·
asymetria 3Na+/2K+ - przesuwa 3 jony Na+ na zewn błony i 2 jony K+ do wewnątrz kom, na 1
cząsteczkę hydrolizowanego ATP
·
Cykl pracy:
- Przyłączenie 3Na+
- Aktywacja ATP-azy
- Fosforylacja białka alfa
- Zmiana konformacji białka alfa
© Copyright by $taś
24
- Wyrzucenia Na+ na zewnątrz
- Przyłączenie 2K+
- Defosforylacja białka alfa
- Zmiana konformacji (do wyjściowej)
- Wrzucenie 2K+ do wnętrza komórki
·
ATP-aza jest zależna od stężenia Na+ i K+. Im więcej jest Na+ wewnątrz a K+ na zewnątrz tym
intensywniej działa.
·
można ją blokować
- bezpośrednio
(i) ouabaina
(ii) strofantozyd G
- pośrednio
(i) nitrofenole
·
optymalna praca pompy i związana z tym optymalna pobudliwość komórek wymagają:
- stałego dopływu tlenu i substancji energetycznych do komórki oraz odpływu CO2 z komórek
- stałej resyntezy ATP i produktów rozpadu tego związku, ADP i fosforanów w procesie fosforylacji
oksydacyjnej
- odpowiedniego stosunku stężeń Na+ i K+ w ECF i ICF
- stałej i optymalnej temp. 37C
·
znaczenie pompy:
- utrzymuje różnicę stężeń Na+ i K+ (wysokie stężenie K+ wewnątrz komórki i niskie stężenie Na+
wewnątrz komórki, a na zewnątrz wysokie stężenie Na+ i niskie K+)
- przyczynia się do powstania potencjału błonowego i utrzymuje go
(i) utrzymuje ujemny potencjał wewnątrzkomórkowy. Wzrost jej aktywności powoduje
hiperpolaryzację , a zahamowanie aktywności –depolaryzację komórki
- utrzymuje pobudliwość komórki
- utrzymuje stałą osmolarność i objętość a tym samym kształt komórki
(i) udział w regulacji objętości komórki polega na transporcie cząsteczek wody związanymi z
jonami sodu i potasu. Liczba cząsteczek wody opłaszczających jony sodu przewyższa liczbę
cząsteczek wody związanych z jonami potasu. Zahamowanie aktywności pompy prowadzi do
zwiększenia w komórce zawartości wody związanej z jonami sodu.
- udział w regulacji napięcia mięśni (gładkich) związany z regulacją wymiany sód/wapń
(i) zwiększenie aktywności pompy prowadzi do zmniejszenia stężenia sodu w komórce nasilając
wtórnie energię dokomórkowej dyfuzji dla tego jonu oraz transportów wtórnie aktywnych
sprzężonych z transportem sodu. Należy do nic m.in. wymiana sód/wapń która usuwa jony
wapnia z komórki w wymianie na jony Na+. Zmniejszenie stężenia wapnia w cytoplazmie
powoduje zmniejszenie napięcia mięśni gładkich. A przy zahamowaniu pompy à wzrost
napięcia mięśni gładkich
- umożliwia wtórny transport czynny glukozy i aminokwasów w nabłonku jelitowym lub nerkowym
© Copyright by $taś
25
Dyfuzja
-
PROSTA
-
bez nakładu energii
-
zgodnie z gradientem stężeń (zachodzi w kierunku od wyższego do niższego stężenia)
-
dyfuzja netto zanika przy braku różnicy stężeń (dąży do ustalenia symetrii)
-
występuje na zasadzie ruchów Browna
-
efektywna na małych odległościach
-
nie ma progu wysycenia i nie występuje zjawisko konkurencji
-
w zależności od budowy substancji i ich dyfuzji przez błonę komórkową:
o
I Prawo Overtona – dotyczy substancji apolarnych
§
Ich dyfuzja jest wprost proporcjonalna do ich rozpuszczalności lipidowej
§
NH3, O2, CO2, cholesterol, FFA, alkohol
o
II Prawo Overtona – dotyczy substancji polarnych
§
Szybkość jest odwrotnie proporcjonalna do wielkości cząsteczki, ładunku, ciśnienia
hydrostatycznego
§
Przykłady: Woda, elektrolity i niektóre hormony
-
Dyfuzja substancji rozpuszczalnych posiadających ładunek elektryczny, takich jak jony jest postawą
potencjału błonowego. Potencjał błonowy większości żyjących komórek jest ujemny wewnątrz komórki
w stosunku do zewnątrz
·
Prawo Ficka dla dyfuzji – szybkość dyfuzji jest wprost proporcjonalna do różnicy
stężeń pomiędzy dwoma przedziałami, a odwrotnie proporcjonalna do masy
cząsteczkowej.
F = Kd (C1-C2)
Gdzie F=dyfuzja, Kd=stała proporcjonalności zależna od masy cząsteczkowej,
zwana współczynnikiem dyfuzji (d),a C1 i C2 oznaczają stężenia danej substancji w
przedziale pierwszym i drugim
Wartość dyfuzji netto z jednego przedziału do drugiego zależy od następujących czynników:
1) temperatury – im wyższa, tym większa szybkość ruchu cząsteczek
2) masy cząsteczkowej – cząstki o większej masie wolniej dyfundują
3) powierzchni przekroju poprzecznego przez który przebiega dyfuzja
4) środowiska – w środowisku gazowym cząstki dyfundują szybciej niż w wodnym
Np. w przypadku dyfuzji glukozy z przedziału (1) o stężeniu 20 mmol/l do przedziału (2), gdzie brak jest początkowo
glukozy. Po okresie wzmożonej dyfuzji z przedziału 1 do przedziału 2, ustala się stan równowagi, przy którym stężenie
glukozy w obu przedziałach (C1 i C2) ulega wyrównaniu i osiągnięta zostaje równowaga dyfuzyjna, a stężenie
glukozy w naczyniu 2 osiągnie wartość 10 mmol/l
© Copyright by $taś
26
-
UŁATWIONA (NOSNIKOWA)
o
Białko nośnikowe, które jest białkiem integralnym, łączy się z substancją transportowaną po jednej
stronie błony komórkowej i oddaje ją po stronie przeciwnej
§
Substancja transportowana oddziela się od białka nośnikowego dzięki niskiemu jej stężeniu
wewnątrz komórki.
§
Po ukończeniu transportu białko nośnikowe powraca do wyjściowej konformacji
o
Transport ten nie wymaga nakładu energii (to transport bierny)
o
Przebiega zgodnie z gradientem stężeń
o
Działa do chwili wyrównania stężeń
o
Szybkość dyfuzji jest większa w porównaniu do dyfuzji prostej.
o
Przy całkowitym wysyceniu nośnika osiągana jest maksymalna szybkość transportu (Vmax), która nie
może ulec już zwiększeniu
o
Typowe cechy transportu nośnikowego
§
Stereospecyficzność(swoistość)
·
Zdolność wiązania się swoistego tylko określonej substancji z nośnikiem
·
Np. transport L-izomeru i D-izomeru aminokwasu przez błonę
·
Formy L-izomeryczne przenikają do komórki szybko i sprawnie (L – largo J à dużo
ich wnika J)
·
Formy D-izomeryczne powoli i z trudnością
·
Czyli przechodzenie L-izomeru przez błonę jest znacznie szybsze i jego stężenie
wewnątrzkomórkowe jest wyższe niż D-izomeru
§
Wysycalność
·
W układach transportowych z udziałem nośników, wnikanie cząsteczek do komórki
zwiększa się proporcjonalnie do ich zewnątrzekomórkowego stężenia tylko do
pewnych granic, tzn. do momentu gdy zostaje osiągnięte maksimum transportu
(Tmax).
·
Wtedy wszystkie dostępne nośniki zostały wykorzystane i wzrost stężenia na zewnątrz
substratu nie powoduje zmian szybkości transportu
§
Współzawodnictwo
·
Współzawodnictwo pomiędzy dwiema cząsteczkami A i B na zewnątrz komórki o
wspólny nośnik transportu błonowego prowadzi do zmniejszenia wchłaniania i
stężenia wewnątrzkomórkowego substancji A
·
Jeżeli odbywałoby się to na zasadzie zwykłej dyfuzji to obecność cząsteczki B nie
miałaby wpływu na transport A
© Copyright by $taś
27
o
Przykładem transportu ułatwionego w organizmie jest przenoszenie cząsteczek glukozy poprzez
błonę większości komórek. Spolaryzowane cząsteczki glukozy o średnicy przekraczającej szerokość
porów błonowych nie mogą przenikać do komórki na drodze dyfuzji prostej i korzystają głównie z
transportu ułatwionego. Transport ułatwiony glukozy wykorzystuje co najmniej 5 różnych białek
nośnikowych, określanych jako GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT4, GLUT5
Wymienniki jonowe
a) 3Na+/Ca2+
¨ w kardiomiocytach: usuwa Ca2+ z sarkoplazmy kardiomiocyta podczas fazy rozkurczowej pracy serca
¨ wykorzystują energie z różnicy stężeń Na+, aby zapewnić wypływ jonów Ca2+ z komórki
¨ wymiana 3 Na+ za 1 Ca2+
¨ wszelkie zaburzenia funkcji pompy sodowo-potasowej powodujące spadek gradientu sodowego muszą odbić
się ujemnie na odkomórkowym transporcie Ca2+ przez wymiennik Na/Ca
b) Na+/H+
¨ W komórkach okładzinowych
¨ W komórkach o pH około 7 rola:
§
Ochrona przed zakwaszeniem (bo usuwanie H+ z komórki kosztem Na+, który wnika do komórki)
§
Mitogeny à pobudzenie procesów dojrzewania
¨ W cewce proksymalnej dystalnej i zbiorczej, rola:
§
Zakwaszenie moczu
§
Cykl izohydryczny – resorpcja HCO3-
§
Kompensacja nerkowa kwasicy
c) CL-/HCO3-
¨ Reguluje wewnątrzkomórkowy pH, bo odpowiada za alkalizację cytozolu
¨ Odpowiada za transport CO2 z tkanek do płuc i jego wymianę w płucach
¨ To źródło powstawania wodorowęglanów osoczowych
d) Na+/K+/2Cl- kotransport
¨ Transport jonów Na+ zgodnie z gradientem elektrochemicznym (do komórki) zapewnia energię dla
jednoczesnego transportu jonów K+ i Cl- do wnętrza komórki
¨ Pełni funkcje w regulacji objętości
¨ Jest aktywowany przez spadek objętości komórki, napływ Na+, K+ i Cl- przywraca prawidłową objętość
komórce
e) K+/H+ - W enterocycie
f) Ca2+/H+
© Copyright by $taś
28
Kanały błonowe
a) stale otwarte – niebramkowane
¨ dzięki stałemu otwarciu umożliwiają swobodne przenikanie substancji
¨ np. kanały wodne (akwaporyny)
b) bramkowane
¨ potencjałem
§
zmiany w potencjale błonowym warunkujące bramkowanie napięciem elektrycznym kanałów
§
napięciowo-zależne kanały są zamknięte do czasu zmiany potencjału błonowego
§
np. szybki kanał sodowy
¨ ligandem
§
otwarcie lub zamknięcie w zależności od swoistych przekaźników chemicznych wiążących się z receptorami
błony
§
konały bramkowane przez ligandy są zarazem ich receptorami. Przyłączenie ligandu powoduje otwarcie
kanału przepływ jonów
§
np. receptor nikotynowy płytki motorycznej
¨ mechanicznie
§
(czyli rozciąganie fizyczne błony)
§
np. kanały wapniowe miocytów gładkich
§
(wg histologii: kanały Ca2+ w błonie siateczki śródplazmatycznej w mięśniach prążkowanych oraz kanały K+
w błonie komórkowej w receptorach słuchowych)
Homeostat temperatury
Spadek lub wzrost temperatury wywołuje reakcje homeostatyczne w kierunku przeciwnym do zmian wyjściowych
Współczynnik homeostazy = odpowiedź niekontrolowana/odpowiedź kontrolowana
Temp 2C Temp 40C
Człowiek
36,2
36,8
Ciało fizyczne
2
40
Czyli współczynnik homeostazy = (40-2)/(36.8-36.2) = 63
Czyli że wysoka wydajność homeostatyczna
Gdy wartość >1 to współczynnik sprzężenia zwrotnego ujemnego
Ośrodki efektorowe
utraty ciepła,
termogenezy
(podwzgórze)
Efektory
Zmiana regulowana
Receptor temperatury
Sygnał
receptora
Komparator
Sygnał
odchylenia
© Copyright by $taś
29
Odruch minimalizujący skutki obniżenia temperatury ciała po narażeniu na zimno składa się z:
a) receptorów skórnych odbierających wrażenie zimna
b) aferentnej drogi nerwowej
c) wyspecjalizowanego ośrodka integracyjnego w podwzgórzu
d) eferentnej drogi nerwowej
e) narządów efektorowych, w tym głównie mięśni gładkich, naczyń skórnych (skurcz), mięśni szkieletowych
(drżenie) zapobiegających utracie ciepła i odpowiednio zwiększających produkcję ciepła
Spadek temp ciała powoduje skurcz naczyń krwionośnych i drżenie mięśniowe
Wzrost temp. Ciała powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych i zwiększoną efektywność gruczołów potowych
Barostat
Współczynnik homeostazy = (100mmHg-40mmHg)/(100mmHg-80mmHg) = 3
Wartość > 1 czyli jest to sprzężenie zwrotne ujemne, ale ma niską wartość, co świadczy o niewielkiej wydajności
homeostatycznej
-
Wielkością regulowaną jest tutaj ciśnienie tętnicze krwi, które wchodzi do pętli regulacyjnej działając na
baroreceptory.
-
z tych baroreceptorów zlokalizowanych w łuku aorty i zatokach szyjnych informacja przekazywana jest
nerwami dośrodkowymi do układu nastawczego (czyli komparatora)
-
komparatorem są
ośrodki opuszki rdzenia (czyli rdzenia przedłużonego) tworzące ośrodek
naczynioworuchowy, a także neurony przedzwojowe współczulne w rogach bocznych rdzenia kręgowego
-
komparator działa na układ współczulny i gdy sygnałem odchylenia jest wyjściowy wzrost ciśnień w aorcie i
tętnicach szyjnych, wówczas układ sympatyczny ulega zahamowaniu, czego efektem jest rozszerzenie
naczyń i zmniejszenie akcji serca tłoczącej krew do aorty, z następowym zmniejszeniem ciśnienia tętniczego
w kierunku wartości prawidłowej. Natomiast w wyniku redukcji objętości krwi a przez to jego ciśnienia,
wówczas występują odwrotne reakcje (przyspieszenie akcji serca, obkurczenie naczyń).
Redukcja objętości krwi pobudza także stymulacje ośrodków podwzgórzowych, prowadząc (w przypadku spadku
ciśnienia krwi) do (1) wzrostu pragnienia i przyjmowania wody oraz (2) do zwiększenia wydzielania wazopresyny (ADH) z
następową redukcją produkcji moczu. Zjawiska te uczestniczą w przywracaniu pierwotnych objętości i ciśnienia krwi.
Regulacja objętości krwi
Utrzymanie względnie stałej objętości krwi, pomimo wahań dobowej podaży płynów, podlega kontroli opartej
na zasadzie mechanizmu zwrotnego sprzężenia, w którym poszczególnymi ogniwami są: wyrzut sercowy, ciśnienie
tętnicze, średnie ciśnienie, wypełnienie łożyska żylnego i powrót żylny krwi do serca oraz wydalanie wody i elektrolitów
przez nerki
Wzrost objętości krwi prowadzi do zwiększenia wyrzutu sercowego à to prowadzi do zwiększenia ciśnienia tętniczego,
które z kolei zwiększa wydalanie nadmiaru wody z moczem (diureza ciśnieniowa) i elektrolitów, szczególnie NaCl
(natriureza ciśnieniowa) przez nerki. Zmiany te potęgują się...
Mechanizmy zwrotnego sprzężenia pomiędzy nerkami a płynem ustrojowym są nastawione na utrzymanie
stałych objętości i stężenia soli w płynach ustrojowych i na zapobieganie zmianom tych parametrów w warunkach
fizjologicznych. Jak długo nerki funkcjonują prawidłowo, tak długo wykazują ciśnieniową diurezę i natriurezą i to
niezależnie od unerwienia autonomicznego lub działania hormonów na te nerki. Tak więc przy zatrzymaniu wody i soli,
gdy następuje wzrost ciśnienie tętniczego, dochodzi wówczas do automatycznego wzrostu produkcji moczu i
zwiększonego wydalania soli.
Mechanizmy nerwowe (pobudzenie układu współczulnego + odruchy z baroreceptorów naczyniowych
receptorów objętościowych w przedsionkach serca i żyłach płucnych) oraz hormonalne (angiotensyna II, aldosteron,
© Copyright by $taś
30
wazopresyna, ANP) zostają włączone po wyczerpaniu tych automatycznych mechanizmów nerkowych, kontrujących
objętość płynów zewnątrzkomórkowych i zawartość w nich soli
Gdy pobudzenie receptorów naczyniowych, wskutek wzrostu objętości krwi
-
odruchowe zahamowanie układu współczulnego nerek à rozszerzenie tętnic nerkowych à zwiększenie
przepływu krwi przez nerki i filtracji à zmniejszenie wchłaniania zwrotnego à zwiększenie wydalania moczu
-
odruchowe (z receptorów objętościowych i naczyniowych) zahamowanie wydzielania ADH à zmniejszona
resorpcja wody à zwiększone wydalanie moczu
-
wzrost wydzielania ANP z powodu rozciągania przedsionka
-
odruchowe zahamowanie sekrecji reniny i tworzenia angiotensyny II i aldosteronu à zmniejszenie resorpcji wody
i elektrolitów w kanalikach nerkowych, zwiększenie wydalania sodu i wody z moczem
-
odruchowe rozszerzenie tętniczek w krążeniu dużym à czasowe zmagazynowanie nadmiaru krwi w tkankach
Regulacja objętości płynu zewnątrzkomórkowego
Podstawowe mechanizmy regulacji objętości krwi kontrolują jednocześnie objętość płynu zewnątrzkomórkowego. Bo
dostające się do organizmu płynu zostają wchłonięte z jelit do krwi, a przez nią do przestrzeni zewnątrzkomórkowej,
zwiększają (tylko przejściowo) objętość płynu w naczyniach uruchamiając jednocześnie podstawowe mechanizmu
regulujące stała objętość krwi
W regulacji neurohormonalnej objętości ECF uczestniczą na zasadzie współdziałania wspomniany już układ współczulny
i takie hormony, jak angiotensyna II, wazopresyna, aldosteron i ANP.
Zwiększenie objętości ECF
Wzrost objętości krwi i ECF prowadzi do zwiększenia ciśnienia w tętniczej części dużego krążenia i wtórnie
(odruchowo przez pobudzenie baroreceptorów naczyniowych) do zmniejszenia aktywności układu współczulnego i do
odruchowego zahamowania wydzielania wazopresyny i układu renina- angiotensyna, zwiększa się wydzielania ANP
Kontrola objętości ECF których głównym czynnikiem osmotycznie czynnym jest NaCl sprowadza się w zasadzie też do
precyzyjnej regulacji ilości i stężenia Na+ w tych płynach, a więc jego wydalania, jeśli znajduje się w nadmiarze i grozi
wzrostem objętości płynu zewnątrzkomórkowego lub do jego zatrzymania jeśli niedobór w organizmie prowadzi do
redukcji objętości ECF.
Gdy zmniejszenie objętości ECF
-
Uaktywnieniu ulega układ współczulny i w jego następstwie układ renina-angiotensyna,
-
zwiększa się wytwarzanie angiotensyny II, która pobudza uwalnianie aldosteronu i prowadzi przez to do
zatrzymania NaCl na drodze zwiększonej reabsorpcji w kanalikach dalszych nerek.
-
Zmniejsza się wydalanie ANP.
-
Mniejsze wypełnienie łożyska naczyniowego i pobudzenie odruchowe układu współczulnego prowadzą do
redystrybucji krwi w nerkach, z nefronów korowych do przyrdzeniowych, co wywołuje większą filtrację w tych
kłębuszkach o długich pętlach Henlego i zwiększenie zdolności zagęszczającej nerek
-
W wyniku pobudzenia układu współczulnego oraz aktywności układu R-A zwiększa się uwalnianie wazopresyny.
© Copyright by $taś
31
Regulacja osmolarności płynów ustrojowych
Osmolarność ECF i pośrednio także pozostającego z nim w równowadze osmotycznej płynu
wewnątrzkomórkowego zależy głównie od stężenia jonów Na+ (to główny kation ECF decydujący w 90-95% o
efektywnym ciśnieniu osmotycznym)
Kontrola osmolarności ECF jest ściśle związana z kontrolą stężenia Na+ w tych płynach i zależy w głównej mierze od
układu osmoreceptor-ADH-pragnienie
Regulacja osmolarności płynów zależy od dwu związanych ze sobą układów:
-
układu osmoreceptor-wazopresyna
-
mechanizmu pragnienia
Układ osmoreceptor – ADH
-
receptory wrażliwe na zmiany Na+ są w obszarze podwzgórza, gdzie znajdują się specjalne neurony jąder
nadwzrokowych
-
gdy zmniejszenie zawartości wody i wzrost stężenia Na+ à zwiększenie częstości wyładowań potencjałów
czynnościowych w szlaku podwzgórzowo-przysadkowym à uwalnianie z zakończeń w tylnym płacie przysadki
zgromadzonej w ich ziarnistościach wazopresyny à zwiększenie zwrotnej resorpcji wody w kanalikach dystalnych
à
zmniejszenie objętości moczu à zatrzymanie wody w organizmie à wzrost ciśnienia tętniczego à zaczyna się
diureza ciśnieniowa, pozwalająca jednocześnie na wydalanie z moczem nadmiaru składników osmotycznie
czynnych (Na+) à zatrzymanie wody przy jednoczesnej utracie substancji osmotycznie czynnych prowadzi do
rozcieńczenia pozostałych w ECF substancji osmotycznie czynnych i w ten sposób zostaje przywrócona do
normy osmolarność ECF
(ADH powoduje też obkurczenie naczyń prostych (vasa recta) spadek przepływu krwi w tych naczyniach i wzrost
hiperosmolarności rdzenia nerki (?))
Pragnienie
-
wzrost osmolarności i zmniejszenie objętości ECF, zwłaszcza osocza krwi , wywołuje silne pragnienie
-
redukcja ECF a zwłaszcza osocza, zmniejsza wypełnianie niskociśnieniowej części układu krążenia i prowadzi do
zmniejszenia hamującej impulsacji aferentnej z receptorów objętościowych i odruchowo do zwiększenia
aktywności neuronów podwzgórzowego
ośrodka pragnienia (mieszczącego się w bocznej części
przedzatokowej podwzgórza w pobliżu jądra nawzrokowego). Jednak to nie wystarcza do pełnej aktywacji
mechanizmu pragnienia, w stopniu dostatecznym do wywołania reakcji picia. Zmniejsza to jednak próg
wrażliwości mechanizmu pragnienia na wzrost osmolarności płynu zewnątrzkomórkowego, tak że już niewielki
jego wzrost, jaki zwykle towarzyszy redukcji ECF wywołuje pragnienie i reakcję picia
© Copyright by $taś
32
-
Próg pragnienia, czyli przyrost osmolarności osocza aktywujący mechanizm pragnienia, występuje przy wzroście
tej osmolarności o 2-3% Tal więc pierwotnym bodźcem pobudzającym ośrodek pragnienia jest wzrost
osmolarności ECF w ośrodku pragnienia podwzgórza i innych strukturach ośrodkowego układu nerwowego.
-
Picie dużej ilości samej wody nie zapobiega pragnieniu bo woda chwilowo rozcieńcza krew i ECF ale nie
zatrzymuje się tam dłużej i jest szybko wydalana lub przechodzi do wnętrza komórek – dopiero dodanie NaCl do
przyjmowanych płynów przywraca objętość ECF i osocza do normy i gasi pragnienie
Osmolarność regulowana jest również hormonalnie przez aldosteron i ANP
-
aldosteron (z kory nadnerczy) – wzmaga zwrotną resorpcje Na+ w dystalnych kanalikach nerkowych
-
ANP – przedsionkowy peptyd natriuretyczny (z miocytów przedsionków sercowych w wyniku ich rozciągania
przez zwiększony powrót krwi żylnej do prawego przedsionka))
o
Hamuje zwrotną resorpcje Na+ w kanalikach nerkowych
o
Hamuje wydzielanie ADH
o
Zwiększone wydzielanie H2O i Na+
© Copyright by $taś
33
Ciśnienie osmotyczne
Osmolarność – to liczba miliosmoli w 1 litrze wody
1 osmol to ciśnienie wywierane przez 1 mol substancji rozpuszczonej w 1 litrze wody.
Ciśnienie osmotyczne jest wprost proporcjonalne do liczby cząsteczek rozpuszczonych w jednostce objętości roztworu.
Zależy od liczby wszystkich swobodnie poruszających się cząsteczek, ale głównym czynnikiem odpowiedzialnym za
wartość ciśnienia osmotycznego płynów ustrojowych są elektrolity.
Szczególny udział w osmolarności odgrywają jony Na+ i K+. Jony Na+ decydują w ok. 90% o wartości ciśnienia płynu
zewnątrzkomórkowego, a wielkocząsteczkowe składniki krwi jak np. białka odgrywają małą rolę.
Jeżeli w roztworze są substancje dysocjujące to liczba wolnych, czynnych osmotycznie cząsteczek jest na skutek
dysocjacji większa niż w roztworze subst. niedysocjującej o tym samym stężeniu molarnym, więc ciśnienie osmotyczne
tego roztworu będzie odpowiednio wyższe.
Objętość wody w ICF i ECF uzależniona jest od zawartości substancji osmotycznie aktywnych w każdej z nich. Woda na
zasadzie osmozy z łatwością dyfunduje przez błonę komórkową z przestrzeni o niższym ciśnieniu do przestrzeni o wyższym
ciśnieniu osmotycznym.
Woda zawsze dyfunduje z przedziału o mniejszym stężeniu składników niedyfundujących do przedziału o większym
stężeniu tych składników. Tak więc, ruch wody przez błony półprzepuszczalne (osmoza) zachodzi zgodnie z gradientem
stężeń cząsteczek wody.
Osmotycznemu ruchowi wody można zapobiec przez przyłożenie odpowiedniego ciśnienia po stronie roztworu
zawierającego więcej składników niedyfundujących, a równoważące osmozę ciśnienie nosi nazwę ciśnienia
osmotycznego albo onkotycznego (jeśli składnikiem niedyfundującym są koloidy, np. białka)
Ciśnienie osmotyczne (osmolarność) płynów niemal wszystkich przestrzeni wodnych ustroju utrzymuje się na poziomie
około 300 mOsm/L. Wyjątek stanowi osocze, którego ciśnienie osmotyczne, z powodu większej zawartości białka, jest o
1,3 mOsm/L wyższe niż płynu śródmiąższowego.
Ciśnienie osmotyczne płynów zawierających związki o nieznanej liczbie swobodnie rozpuszczonych cząsteczek można
ustalić:
-
klasycznym osmometrem
-
metodą krioskopową
-
termometrem rtęciowym Beckmana
-
na podstawie pomiaru obniżenia punktu krzepnięcia (zamarzania) roztworu.
o
Obniżenie punktu zamarzania roztworu w stosunku do punktu zamarzania wody destylowanej jest
proporcjonalne do ilości czynnych osmotycznie cząsteczek, czyli jest pośrednio miarą jego ciśnienia
osmotycznego.
o
Osmolarność obliczamy dzieląc wielkość obniżenia punktu zamarzania przez 0.00186.
Osmolarność osocza wynosi około 300 mOsm/l
© Copyright by $taś
34
Pobudliwość żywej komórki
-
czyli zdolność żywej komórki do reagowania na bodźce, co prowadzi do powstawania czynnościowych
potencjałów bioelektrycznych lub do zmian metabolizmu komórki dzięki aktywacji bądź inaktywacji
enzymów.
-
Od czego zależy:
o
Wzrost K+ w ECF powoduje wzrost pobudliwości
§
Bo spadek gradientu stężeń dla K+ poprzez błonę pobudliwą à spadek potencjału
błonowego à wzrost pobudliwości błony (bodziec o mniejszej sile może prowadzić do
powstania potencjału czynnościowego)
o
Spadek Ca2+ w ECF à wzrost pobudliwości
o
Środki znieczulające (np. nowokaina – środek przeciwbólowy) à spadek pobudliwości
§
Środki te blokują produkcje i przewodzenie potencjału czynnościowego wzdłuż włókna
(wpływ na przepuszczalność błon wypustek nerwowych)
o
Hipotermia à spadek pobudliwości
o
Hipertermia à wzrost pobudliwości
o
Blokowanie pompy NA+-K+ à zanik pobudliwości
-
Wielkości charakteryzujące pobudliwość:
o
Czas użyteczny– jest to najkrótszy czas potrzebny do pobudzenia komórki za pomocą
maksymalnego bodźca
o
Reobaza – to najmniejsze napięcie potrzebne do pobudzenia komórki (w nieskończenie długim
czasie)
o
Chronaksja – to czas potrzebny do pobudzenia komórki bodźcem o sile podwójnej reobazy
§
Wartości chronaksji dla komórek pobudliwych
·
Neurony
o
A – 0,1–0,2 ms
o
B – 0,3-0,4 ms
o
C – 0,5 ms
·
Mięśnie szkieletowe - 0,25-1 ms
·
Mięsień sercowy – 1-3 ms
© Copyright by $taś
35
Hemoglobina
-
Średnia masa hemoglobiny w erytrocycie (MCH)
o
27,5-33,2 pg
-
Średnia koncentracja hemoglobiny w erytrocycie (MCHC)
o
334-355 g/L
-
Prawidłowo hemoglobina
o
M: 140-175 g/L
o
K: 123-153 g/L
-
Wskaźnik barwny – to stosunek zawartości Hb do krwinek czerwonych à około 1
-
Hb zbudowana jest z globiny i barwnika – hemu
o
Globina składa się z 4 łańcuchów polipeptydowych, z których każdy jest połączony z grupą hemu
zbudowanego z 4 pierścieni pirolowych powiązanych ze sobą w większy układ pierścieniowy zwany
porfiryną
o
Synteza hemu w mitochondriach a globuliny w obrębie rybosomów
-
Łańcuchy polipeptydowe globiny posiadają odcinki o strukturze alfa-helix i tworzą całość cząsteczki Hb w
ten sposób że cząsteczki hemu znajdują się z pobliżu powierzchni w zagłębieniach łańcucha
polipeptydowego, co zapewnia im dużą łatwość wiązania się z Fe2+ układu hemowego
-
Żelazo każdej cząsteczki hemu ma zdolność do nietrwałego, luźnego przyłączenia do jednej cząsteczki
tlenu, która z drugiej strony łączy się z resztą histydyny zawartej w łańcuchu peptydowym
-
Hemoglobina jest białkiem allosterycznym i przyłączenie cząsteczki tlenu jest regulowane na zasadzie
interakcji allosterycznej tzn. interakcji jakie zachodzą pomiędzy przestrzennie różnymi ugrupowaniami
poprzez zmiany konformacyjne globiny; wiązanie tlenu do Hb wzmaga jej powinowactwo do wiązania
dalszych cząsteczek tlenu do tej samej cząsteczki
-
Powinowactwo Hb do tlenu zależy od
o
Prężności CO2
o
pH
o
Stężenia pewnych organicznych fosforanów (2,3-BPG)
-
Rodzaje Hb u dorosłych
o
97% stanowi HbA1 (2 łańcuchy alfa i 2 łańcuchy β)
o
2,5% stanowi HbA2 (2 łańcuchy alfa i 2 łańcuchy delta)
o
0,5% stanowi HbF (2 łańcuchy alfa i 2 łańcuchy gamma)
-
metody oznaczania Hb
o
w spektrofotometrze
o
przez określenie pojemności tlenowej krwi
o
metoda Sahliego – porównanie próbek rozcieńczonej krwi z serią wzorców stałych barw
-
główną funkcją Hb jest transport tlenu z płuc do tkanek i CO2 z tkanek do płuc. Hb jako bufor białkowy
spełnia rolę w utrzymaniu pH osocza
© Copyright by $taś
36
Skurcz tężcowy a skurcz pojedynczy
Napięcie skurczowe zależy od:
1) stężenia Ca2+ w sarkoplazmie
2) ilości połączeń aktyna-miozyna
3) stopnia rozciągnięcia komponenty elastycznej
4) pobudliwości
Skurcz tężcowy
Skurcz pojedynczy
Stężenie Ca2+ w
sarkoplazmie
1. duża częstość pobudzeń i ciągłe uwalnianie
Ca2+ z retikulum do sarkoplazmy
2. pompa wapniowa nie nadąża z
wpompowywaniem wapnia z powrotem do
retikulum
3. wzrost Ca2+ w sarkoplazmie w czasie skurczu do
10
-4
1.
poziom wapnia w czasie
skurczu pojedynczego jest
mniejszy niż w skurczu tężcowym
2.
pompa Ca2+ skutecznie
wpompowuje Ca2+ z
powrotem do retikulum –
obniżając stężenie wapnia w
sarkoplazmie
Ilość połączeń
aktyna – miozyna
4. wzrost połączeń Ca2+ podjednostki C troponiny
5. odblokowywanie większej ilości miejsc
aktywnych aktyny
6. wzrost ilości połączeń aktyna-miozyna
3.
mniej połączeń aktyna -
miozyna
Stopień
rozciągnięcia
komponenty
elastycznej
7. w fazie plateau elementy elastyczne tracą
swoją elastyczność i zachowują się jak
elementy sztywne
8.
całość energii generowanej przez sarkomer jest
przekazywana na zakończenia mięśnia
4.
część energii generowanej
przez sarkomer jest pochłaniana
na rozciągnięcie elementów
elastycznych
pobudliwość
9. pobudliwość rośnie (bo jest funkcją ilości
potencjałów czynnościowych)
Siła skurczu tężcowego jest dużo większa, bo
schodkowe nakładanie się kolejnych skurczów i
wzrost pobudliwości mięśnia na kolejne
potencjały czynnościowe
Pobudliwość – to funkcja ilości potencjałów
czynnościowych !!!
5. pojedyncze pobudzenia
wywołują mniejszą
pobudliwość komórek niż salwa
pobudzeń
© Copyright by $taś
37
Napięcie spoczynkowe i czynne mięśnia a długość mięśnia
Napięcie skurczowe mięśnia jest wypadkową:
-
napięcia generowanego przez sarkomer (napięcie czynne)
-
stopnia rozciągnięcia komponenty elastycznej (napięcie bierne)
1) napięcia generowanego przez sarkomer (napięcie czynne)
a. zależy od:
-
ilości możliwych interakcji aktyna – miozyna
-
przestrzeni, na której może zachodzić ślizganie aktyny i miozyny
§
gdy długość wyjściowa mięśnia jest jego długością optymalną (100% długości
mięśnia)
-
wzajemny układ między ilością połączeń a przestrzenią na której może
zachodzić interakcja jest optymalny, dlatego napięcie skurczowe sarkomeru
jest maksymalne
§
gdy długość (początkowa) mięśnia jest mniejsza od połowy długości optymalnej to:
-
ilość połączeń między aktyną i miozyną jest maksymalna, ale nie ma przestrzeni
na której mogłoby swobodnie zachodzić ślizganie aktyny i miozyny (nitki cienkie
są daleko wsunięte w nitki grube, a przez to możliwość powstawania między
tymi nićmi nowych połączeń jest znikoma)à dlatego napięcie skurczowe dąży
do minimum
§
gdy długość (początkowa) mięśnia jest większa od podwojonej długości optymalnej
włókna to:
-
ilość możliwych interakcji między aktyną i miozyną spada do 0, bo zbytnie
rozciągnięcie mięśnia zmniejsza stopień nakładania się nitek miofibryli (co
zmniejsza możliwość powstawania połączeń aktyna-miozyna (mostków)), a
tym samym zmniejsza napięcie skurczowe. Napięcie to spada do zera, jeśli
mięsień jest pobudzony do skurczu w chwili, gdy jest on tak rozciągnięty, że nitki
cienki i grube w ogóle na siebie nie zachodzą i gdy brak jest łączących je
mostków i interakcji między nimi.
© Copyright by $taś
38
2) stopnia rozciągnięcia komponenty elastycznej (napięcie bierne)
-
przy długości wyjściowej mniejszej lub równej długości optymalnej (l
opt
) napięcie elementów
elastycznych (napięcie bierne) jest równe 0. Powyżej długości optymalnej napięcie rośnie i jest
funkcją długości wyjściowej
Całkowite napięcie rozwijane przez mięsień jest sumą napięcia czynnego i napięcia biernego spowodowanego
zwykłym rozciąganiem mięśnia. Odejmując napięcie bierne od całkowitego, można oznaczyć napięcie czynne,
rozwijane przez ten mięsień w czasie skurczu izometrycznego, przy różnych wyjściowych długościach tego mięśnia.
-
I – w zakresie od ½ - l
opt
– napięcie skurczowe mięśnia całkowicie zależy od napięcia
sarkomeru
-
II – w zakresie od l
opt
- 2 l
opt
– napięcie skurczowe mięśnia jest wypadkową malejącego
napięcia sarkomeru a rosnącego elementów elastycznych
-
III – powyżej 2l
opt -
napięcie mięśnia zależy już tylko od napięcia elementów elastycznych (bo
wtedy już nie ma napięcia czynnego – filamenty grube i cienkie są tak rozciągnięte że nie
tworzą się między nimi mostki)
© Copyright by $taś
39
Rola i pochodzenie Ca2+ w skurczu mięśni gładkich, szkieletowych i mięśnia
sercowego
Mięsień szkieletowy
Mięsień sercowy
Mięsień gładki
Ca2+ z retikulum sarkoplazmatycznego w
100%
Ca2+ z 75% z siateczki sarkoplazmatycznej
Ca2+ w 25% z płynu pozakomórkowego
(w fazie platau)
Ca2+ w 70-100% z przestrzeni
pozakomórkowej
Sarkoplazma
Łączy się z odcinkiem C troponiny
Zniesienie hamującego działania układu
troponina – tropomiozyna
skurcz
Sarkoplazma
Łączy się z odcinkiem C troponiny
Zniesienie hamującego działania układu
troponina – tropomiozyna
skurcz
Ca2+ łączy się z kalmoduliną
Utworzenie kompleksu Ca2+ -
kalmodulina
Aktywacja kinazy-L-miozyny
Fosforylacja p-lekkiego
łańcucha miozyny
Skurcz
Zależność rozwijanej siły od stężenia Ca2+ w mioplazmie:
-
stężenie progowe = 10
-7
mmol/l
-
stężenie optymalne = 10
-5
mmol/l
Fizjologiczne stężenie wapnia = 2-3 mmol/l (we krwi)
W stanach takich jak: krzywica, wycięcie przytarczyc dochodzi do spadku [Ca2+], co wpływa na pobudliwość:
-
ze strony mięśni szkieletowych dochodzi do samoistnych skurczów
-
atonia (rozkurcz) mięśni gładkich (zahamowanie perystaltyki jelit)
-
osłabienie siły skurczy mięśnia sercowego i zatrzymanie akcji serca
Ilość Ca2+ w cytoplazmie, szczególnie w mięśniu sercowym i gładkim, można zmniejszyć poprzez stosowanie blokerów
kanałów wapniowych np. VERAPAMIL i NIFEDYPINA
© Copyright by $taś
40
Potencjał spoczynkowy i jego geneza
·
występuje w każdej żywej komórce
·
wszystkie komórki w organizmie są spolaryzowane, tzn. istnieje różnica pomiędzy stroną zewnętrzną a
wewnętrzną bony komórkowej.
·
Fosfolipidy w błonie komórkowej stanowią izolator umożliwiający nagromadzenie ładunków po obu stronach
błony.
·
Ta różnica potencjału elektrycznego zwana krótko potencjałem błonowym występuje we wszystkich
komórkach, a w komórkach nerwowych i mięśniowych, określanych mianem komórek pobudliwych, jest
podstawą ich własności fizjologicznych, tzn. zdolności generowania potencjałów miejscowych, czyli
elektrotonicznych, i wytwarzania oraz przewodzenia potencjałów czynnościowych, czyli impulsów nerwowych.
·
Umownie przyjmuje się że potencjał strony zewnętrznej błony jest zerowy i w stosunku do niego określa się
potencjał strony wewnętrznej błony
·
Potencjał błonowy w poprzek błony. W warunkach spoczynku dodatni na zewnątrz a ujemny wewnątrz
·
Potencjał spoczynkowy (potencjał błonowy, membranowy) to stała różnica potencjału elektrycznego
stwierdzana w komórkach pomiędzy wnętrzem a otaczającym środowiskiem zewnątrzkomórkowym w czasie
spoczynku
a. Jest to ujemny potencjał wnętrza komórki o wartości około –65 - -95 mV, który istnieje między
elektrodami: wprowadzoną d wnętrza komórki i umieszczoną na błonie komórkowej lub w środowisku
zewnątrzkomórkowym
Geneza potencjału spoczynkowego:
-
różnica stężeń jonów poprzez błonę
-
dyfuzja jonów zgodnie z gradientem stężeń przez stale otwarte kanały (potencjał błonowy to
potencjał dyfuzyjny)
-
różna przepuszczalność błony dla jonów (selektywność)
§
reguła Goldmana:
Potencjał błonowy jest najbardziej zbliżony do potencjału równowagi tego jonu, dla
którego błona jest najbardziej przepuszczalna
Potencjał równowagi dla danego jonu to potencjał przy którym gradient chemiczny jest
zrównoważony przez gradient elektryczny. Wówczas siła dyfuzji jonów powstała w wyniku
różnicy stężeń tych jonów po obu stronach błony zostaje zrównoważona przez powstającą
różnicę potencjału elektrycznego danego jonu. Potencjał równowagi oznacza, że bilans
ruchu jonów jest równy zero.
Potencjały równowagi
-
E
j
K+ = -90mV
-
E
j
Na+ = +65mV
-
E
j
Cl- = od –34 do +9 mV
-
A ponieważ przepuszczalność błonowa pK+:pNa+:pCl- = 10 : 1 : 4 to potencjał
spoczynkowy jest najbardziej zbliżony do Ek K+
-
Pompa Na+/K+
§
Utrzymuje stałą różnicę stężeń jonów poprzez błonę przeciwdziałając tym samym
dyfuzji tych jonów
§
Jej blokada modyfikuje potencjał błonowy
Na+
K+
Cl-
wewnątrz 15 mmol/l 140 mmol/l 3 mmol/l
zewnątrz 140 mmol/l 5 mmol/l
103 mmol/l
© Copyright by $taś
41
Powstawanie prądów elektrotonicznych
Są to zmiany czysto fizyczne i lokalne, polegają na lokalnych zmianach przepuszczalności i przewodności elektrycznej
błony dla jonów Na+. Przewodzone biernie z dekrementem (zmniejszenie amplitudy wraz z odległością od ich miejsca
powstawania)
Są to lokalne zmiany potencjału błonowego, związane ze zmianami fizycznymi przepuszczalności błonowej na danym
odcinku
Umożliwiają przewodzenie potencjału czynnościowego wzdłuż komórki pobudliwej
Są wynikiem ograniczonych w czasie, niewielkich zmian polaryzacji błony komórkowej ,w wyniku nieznacznych zmian w
kanałach jonowych i przepuszczalności błony dla tych jonów
2 Rodzaje:
-
Katelektrotoniczne – o typie depolaryzacji
-
Anelektrotoniczne – o typie hiperpolaryzacji
Mogą ulec sumowaniu czasowemu i przestrzennemu
Rodzaje skurczów pojedynczych mięśnia szkieletowego
Skurcz – to aktywny proces, w trakcie którego w mięśniu wytwarza się siła, która działa równolegle do długości włókna
mięśniowego powodując albo jego skrócenie albo zmianę napięcia
Po zadziałaniu podniety na nerw ruchowy, upływa pewien czas zanim zacznie wzrastać napięcie mięśnia lub zanim
mięsień się skróci. Ten okres nosi nazwę okresu utajonego pobudzenia (latencji) i trwa on w większości mięśni ok. 5ms
Okres latencji w skurczu izotonicznym jest znacznie dłuższy niż w skurczu izometrycznym.
Czas trwania skurczu izotonicznego jest nieco krótszy niż skurczu izometrycznego.
Mięśnie szkieletowe w ustroju nigdy nie wykonują skurczów całkowicie izotonicznych I raczej rzadko wykonują skurcze
całkowicie izometryczne (usiłowanie podniesienia ciężaru przekraczającego możliwości mięśnia, utrzymania pozycji
ciała przez napięcie statyczne mięśni)
a) izometryczny
§
gdy oba przyczepy mięśnia są tak umocowane, że nie może on skrócić się w czasie pobudzenia
§
w czasie takiego skurczu sarkomery skracają się kosztem rozciągania szeregowego komponentów
sprężystych, w których powstaje napięcie
- stała długość
- wzrasta napięcie
§
krótki okres latencji
§
dłuższy czas trwania
§
duża amplituda
§
mięsień nie wykonuje pracy mechanicznej, a cała
energia idzie na ciepło
§
występuje gdy siła zewnętrzna (obciążenie) przewyższa
siłę skurczu mięśniowego, albo przy utrzymywaniu pozycji
ciała przez napięcie statyczne
© Copyright by $taś
42
b) izotoniczny
§
w czasie skracania mięśnia jego napięcie (siła) nie ulega zmianie, następuje skrócenie mięśnia
§
jeżeli mięsień skraca się bez obciążenia, nie generuje on żadnego napięcia, gdyż jego elementy sprężyste
nie są rozciągnięte à skurcz izotoniczny nie obciążony
§
długi okres latencji
§
krótki czas trwania
§
część energii na ciepło a część na pracę
§
wartość pracy proporcjonalna do obciążenia i skrócenia mięśnia
§
gdy wzrost obciążenia, to:
- wydłużenie latencji
- skrócenie skurczu
- mniejsza siła skurczu
- a gdy obciążenie przekroczy siłę skurczu mięśniowego to mięsień przestanie się skracać, a skurcz
przyjmuje charakter izometryczny
c) auksotoniczny
§
wtórnie obciążony
§
początkowo izometryczny
§
następnie izotoniczny
§
gdy napięcie elementów sprężystych zrównoważy obciążenie to izometryczny przechodzi w izotoniczny
© Copyright by $taś
43
Przewodzenie potencjałów czynnościowych we włóknach mielinowych i
bezmielinowych
a) bezmielinowe
¨ przewodzenie ciągłe
¨ depolaryzacja depolaryzuje przyległą część błony
¨ powstawanie potencjału w jednym segmencie powoduje depolaryzacje następnego
¨ przewodzenie potencjału spowodowane jest okrężnym napływem prądów elektrotonicznych które mogą się
sumować w czasie trwania potencjału czynnościowego
¨ polaryzacja spoczynkowa jest odwrócona i przez krótki czas następuje odwrócenie (rewersja) potencjałów
¨ mała prędkość przewodzenia
b) mielinowe
¨ przewodnictwo nieciągłe
¨ depolaryzacja zachodzi tylko w obrębie cieśni i węzłów (tylko tu wartość progowa)
¨ depolaryzacja depolaryzuje następne przewężenie
¨ duża prędkość przewodzenia (50 razy szybciej niż bezmielinowe)
¨ przewodzenie skokowe
¨ potencjał odnawiany w następnym przewężeniu
¨ występowanie osłonki mielinowej powoduje przepływ silniejszego prądu na większą odległość, umożliwiające
skokowe przechodzenie potencjału czynnościowego o wyższej amplitudzie z jednej cieśni na drugą
Szybkość przewodzenia potencjału czynnościowego:
-
może wahać się w dużych granicach o dochodzić nawet do 120 m/s
-
proporcjonalna do grubości włókien nerwowych
-
zależy od stopnia ich izolacji od zewnątrz przez osłonkę mielinową
© Copyright by $taś
44
Przewodzenie potencjału czynnościowego we włóknie mięśniowym i podział
włókien
Szybkość rozchodzenia się potencjału czynnościowego zależy od:
1) grubości włókna
a) im większa jest średnica włókna, tym mniejszy jest opór elektryczny i tym szybciej
mogą rozchodzić się prądy jonowe i przebiegać bodziec
2) stopnia izolacji włókna
a) im osłonka grubsza tym większa szybkość – izolacja umożliwia szybsze
przewodzenie. Osłonka mielinowa ma duży opór elektryczny, a małą pojemność,
Przewężenia są jedynymi miejscami we włóknie, gdzie może być wywołana
depolaryzacja. Dlatego przepływ prądu występuje pomiędzy przewężeniami à
jest to tzw. przewodnictwo skokowe, a szybkość tego przewodzenia to około
120m/s
3) odległość pomiędzy przewężeniami Ranviera
a) średnio to 1mm
b) ale im odległości większe tym szybsze przewodnictwo
4) szerokość szczelin
a) im szczelina węższa, tym szybsze przewodnictwo
b) bo łatwiej ją zdepolaryzować i szybciej powstaje potencjał
Podział włókien nerwowych:
A. czuciowe
-
Ia – czuciowe – śr=12-22, v=70-120 m/s
-
Ib – czuciowe – śr=5-15, v=30-70 m/s
-
II – czuciowe – śr=6-12, v=36-72 m/s
-
III – czucie (temp, ból) – śr=1-6, v=3-36 m/s
B. włókna układu autonomicznego przedzwojowe z osłonkami
-
średnica 1-3 nm
-
prędkość przewodzenia = 3-15 m/s
C. włókna układu autonomicznego pozazwojowe, bez osłonek
-
średnica 0,5-2
-
prędkość przewodzenia = 0,5 – 3 m/s
© Copyright by $taś
45
Mechanizm powstawania potencjału czynnościowego i charakterystyka
potencjału czynnościowego
Charakterystyka:
§
powstaje w obszarze wzgórka aksonu
§
nagła, krótkotrwała zmiana potencjału błonowego – bez względu na okres bodźca wyzwala się
taki sam potencjał czynnościowy (wynik zmiany przepuszczalności błony dla Na+ (wzrost 600x),
zmiana jest rzędu kilkudziesięciu mV
§
odbywa się na zasadzie „wszystko albo nic” – aby wyzwolił się potencjał musi zostać przekroczony
próg (potencjał progowy) i cała komórka ulega depolaryzacji
·
czyli potencjał albo występuje w całości, albo nie pojawia się w ogóle
·
Jeżeli potencjał czynnościowy zostanie już wyzwolony, to jego amplituda, kształt i czas
trwania nie zależą dalej od siły bodźca
§
potencjał czynnościowy przesuwa się od miejsca powstania na dalsze części błony
§
szerzy się bez dekrementu
·
potencjały czynnościowe są przewodzone wzdłuż całego włókna nerwowego ze stałą
szybkością i bez zmiany swej amplitudy, czyli bez dekrementu)
§
w momencie istnienia potencjału czynnościowego zanika pobudliwość błony (występuje refrakcja)
§
wywołuje zmiany metabolizmu komórki
Wyzwalanie potencjału czynnościowego:
-
I faza – wznosząca się (depolaryzacja)
1) Bodziec
2) Depolaryzacja przekracza próg
3) Aktywacja szybkich kanałów sodowych
4) Wzrost przepuszczalności dla sodu
5) Na+ wnikają do wnętrza
6) Dalsza depolaryzacja błony (tu sprzężenie zwrotne dodatnie)
7) Potencjał wzrasta do +30mV
8) Zamknięcie szybkich kanałów sodowych (inaktywacja)
9) Spadek przepuszczalności Na+
-
II faza – opadająca (repolaryzacja)
10) Otwarcie kanałów K+ (30x wzrost przepuszczalności)
11) Wypływ K+ na zewnątrz
12) Repolaryzacja
13) Przywrócenie spoczynkowej wartości potencjału błonowego
Teoria ślizgowego skurczu mięśniowego (teoria Huxleya)
-
proces skracania się elementów kurczliwych w mięśniu szkieletowym polega na ślizganiu się grubych nitek
miozyny na cienkich nitkach aktyny
-
długość miofilamentów jak i szerokość prążków A jest stała, ale szerokość prążków I się zmienia
-
do wystąpienia skurczu mięśnia szkieletowego niezbędne:
a. miozyna – (filamenty grube): zawiera łańcuchy lekkie i ciężkie, głowa miozyny zawiera (1) łańcuch lekki i
(2) aminokwasowy fragment łańcucha ciężkiego, (3) miejsce wiążące aktynę i (4) obszar hydrolizujący
ATP
b. aktyna (filamenty cienkie): zawiera tropomiozynę i troponiną (I, T, C)
-
troponina I – hamuje interakcje miozyny z aktyną
-
troponina T – służy do wiązania z tropomiozyną
-
troponina C – wiąże jony Ca2+
c. ATP
d. Ca2+
e. Inne białka
-
Aktynina – łączy aktynę z linią Z
-
Titina (konektyna) – łączy linię Z z linią M – odpowiada za elastyczność mięśnia
1) potencjał czynnościowy rozchodzi się wzdłuż miocytu
2) depolaryzacja kanalików T i pobudzenie napięciowozależnych kanałów dihydroksypirydynowych (DHPR)
© Copyright by $taś
46
a. to kanały wapniowe cewek (kanalików) T
b. pod wpływem depolaryzacji zmieniają one swoją konformację à powoduje to zmianę koformacji
białka wiążącego stopki (urządzenie stopowe), a ta powoduje aktywacje kanałów wapniowych
siateczki sarkoplazmatycznej (kanałów ryanodinowych)
c. Kanały wapniowe kanalików T reagują na zmianę potencjału elektrycznego błony komórkowej
-
(a w sercu aktywatorem kanałów wapniowych siateczki są jony Ca2+ dyfundujące do
szczeliny pomiędzy zbiornikami końcowymi a kanalikami T przez aktywowane kanały wapniowe
sarkolemy)
3) Ca2+ wypływa poprzez kanały ryanodinowe z siateczki do mioplazmy
4) Gdy stężenie Ca2+ wrośnie do 10
-5
mM to wiąże się on z troponiną C (w obecności Mg2+)
5) Połączenie aktyny z troponiną I ulega osłabieniu, pozwalając na przemieszczenie do boku cząsteczek
tropomiozyny i odsłaniając miejsca aktywne na aktynie do interakcji z miozyną
6) Przyłączenie głowy miozyny do aktyny
7) Głowa miozyny przesuwa się o kilka nm (10nm) wzdłuż nici aktynowej i przyczepia się ponownie
8) ATP-aza na tych głowach katalizuje rozpad ATP i uwalnia energię niezbędną do skurczu a część jako ciepło
(miejsce wiążąca ATP znajduje się 3,5nm) za miejscem wiążącym aktynę na głowie miozyny)
9) Ta hydroliza ATP powoduje przemieszczenie się części głowy, która odchyla się i stanowi siłę uderzeniową
przesuwającą nitkę miozyny na nitce aktyny
10) Resynteza ATP i w wyniku tego zmniejsza się powinowactwo miozyny do aktyny i rozpada się ich połączenie
umożliwiając powrót mostku poprzecznego do pozycji wyjściowej
11) Cykliczne ruchy mostków poprzecznych utrzymują się przez cały okres wysokiego stężenia jonów Ca2+ w
sarkoplazmie, prowadząc do wsuwania się nitek cienkich aktyny pomiędzy nitki grube miozyny
12) Po skurczu w czasie rozkurczu, Ca2+-ATP-aza pompuje Ca2+ do SR gdzie łączy się on z białkiem
(CaBP)(kalsekwestryna?J?) białka regulatorowe wracają do pozycji wyjściowej (spoczynkowej) i zasłaniają
miejsca aktywne na cząsteczkach aktyny, warunkując rozsunięcie i powrót do pozycji wyjściowej nitek aktyny i
miozyny (bo w sarkoplazmie odłączają się jony Ca2+ od troponiny i przywrócone zostaje działanie hamujące
układu troponina-tropomiozyna)
Mówi się tu też o sprzężeniu pobudzeniowo-skurczowym mięśnia, które dzieli się na:
-
sprzężenie elektryczno-chemiczne – od wniknięcia potencjału czynnościowego w głąb
kanalika T do wzrostu stężenia wapnia w cytoplazmie do 10
-5
M
-
sprzężenie chemiczno-mechaniczne – od wzrostu [Ca2+] w cytoplazmie do cyklu mostków
poprzecznych i skurczu
Złącze nerwowo-mięśniowe (Płytka motoryczna)
-
skurcz mięśnia szkieletowego następuje po przejściu przez błonę komórki mięśniowej (miocytu) potencjału
czynnościowego.
-
Potencjał ten powstaje w wyniku depolaryzacji błony miocytu w obrębie płytki motorycznej końcowej i nosi
nazwę potencjału płytki końcowej (EPP)
-
Funkcjonowanie złącza nerwowo-mięśniowego
1) Transmisja w złączu rozpoczyna się gdy potencjał czynnościowy jest przewodzony wzdłuż aksonu
neuronu motorycznego do zakończenia presynaptycznego
2) Depolaryzacja błony komórkowej zakończenia
presynaptycznego powoduje
otwarcie
napięciowozależnych kanałów Ca2+ I wniknięcie wapnia, co uwalnia pęcherzyk z neurotransmitterem
3) Uwolnienie Ach z części presynaptycznej złącza
4) Ach łączy się z receptorami nikotynowymi w części postsynaptycznej powodując powstanie potencjału
płytki końcowej (EPP). Związanie Ach z receptorami (nikotynowymi) powoduje zwiększenie
przepuszczalności błony postsynaptycznej dla jonów Na+ i K+, co prowadzi do depolaryzacji. Bo
receptory są sprzężone z białkowymi kanałami dla jonów Na+ i K+, które otwierają się w momencie
interakcji Ach z tymi receptorami
© Copyright by $taś
47
-
Z tym że na początku aktywacji kanałów gradient elektrochemiczny jonów Na+ skierowany
jest dokomórkowo: ich stężenie na zewnątrz jest około 10 razy większe niż w sarkoplazmie, a
ujemny potencjał wnętrza przyciąga je do środka.
-
Gradient elektrochemiczny jonów K+ jest w tej fazie zbliżony do 0, gdyż siła ich dyfuzji ku
zewnątrz równoważona jest przez elektrostatyczne przyciąganie ujemnego wnętrza. Ale później
odkomórkowy prąd potasowy coraz silniej równoważy wobec tego dokomórkowy prąd sodowy
5) EPP wyzwala potencjał czynnościowy w mięśniu
-
Potencjał błony postsynaptycznej startując z wartości –90—80 mV osiąga wartość od –40 do –
5 mV. I to przesunięcie nosi nazwę postsynaptycznego potencjału pobudzającego. Wystarcza
on z nawiązką do aktywacji kanałów sodowych błony postsynaptycznej których potencjał
progowy leży na poziomie około –65 mV à aktywacja tych kanałów powoduje powstanie
pełnego potencjału czynnościowego
6) Nadmiar Ach jest rozkładany w szczelinie synaptycznej przez esterazę acetylocholinową (AchE)
zlokalizowaną na powierzchni błony postsynaptycznej, do choliny i kwasu octowego
-
EPP – potencjał płytki końcowej
§
To czynnik generujący potencjał czynnościowy w mięśniu w otoczeniu płytki końcowej, który to
potencjał (czynnościowy ??, czy ten EPP) jest utworzony w połowie długości miocytu i przemieszcza
się spontanicznie depolaryzując dalsze obszary błony komórkowej (po obu stronach miocytu)
§
Posiada znacznie większą amplitudę niż EPSP (bo gdzieś startuje od –90mV I dochodzi nawet do –5
mV, co wystarcza z nawiązką do aktywacji kanałów sodowych I powstanie pełnego potencjału
czynnościowego)
§
Przewodzony jest z dekrementem
§
Wywołuje potencjał czynnościowy w stosunku 1:1, czyli że każdy potencjał czynnościowy
dochodzący do złącza prowadzi do wytworzenia potencjału czynnościowego we włóknie
mięśniowym
§
EPP ma zasięg lokalny
-
Potencjał spoczynkowy płytki końcowej wynosi około: -90mV
-
Złącze nerwowo-mięśniowe znajduje się w połowie długości włókna mięśniowego, więc utworzony potencjał
czynnościowy przesuwa się równocześnie w kierunku obu tych końców miocytu, wnikając po drodze kanalikami
poprzecznymi T do sarkoplazmy.
-
Blokery:
§
Receptora nikotynowego
·
Odwracalne np. kuraropodobne ( np. Pavulon)
·
Nieodwracalne np. bungarotoksyna
© Copyright by $taś
48
§
Acetylocholinesterazy
·
Odwracalne np. fizostygmina, neostygmina, prostygmina
·
Nieodwracalne np. estry kwasu ortofosforowego
§
Uwalniania Ach
·
Botulina
§
Wychwytu choliny
·
hemicholina
Typy włókien szkieletowych
-
I – wolno kurczące się – czerwone
§
Przewaga metabolizmu tlenowego i fosforylacji oksydatywnej
§
Ich skurcze pojedyncze cechują się powolnym narastaniem siły, a skurcze tężcowe mogą się
bardzo długo utrzymywać bez występowania zmęczenia
§
Komórki te intensywnie wytwarzają ATP w toku oksydatywnych fosforylacji
§
Powoli rozwijające się skurcze I intensywne wytwarzanie ATP na drodze oksydatywnych fosforylacji
chronią ten typ komórek przed szybkim zmęczeniem (dostatek ATP I mała produkcja kwasu
mlekowego)
§
Średnia aktywność Ca2+-ATP-azy
§
Dostawa tlenu do tych komórek jest utrzymywana przez gęstą sieć naczyń włosowatych I dużą
zawartość mioglobyny, wiążącej duże ilości tlenu
·
Przez mioglobinę komórki te mają żywoczerwoną barwę
§
Posiadają dużą liczbę mitochondriów
§
Przeważają one w mięśniach zaangażowanych w utrzymaniu postawy ciała które wykonują
długotrwałe skurcze tężcowe (mięśnie grzbietu, mięśnie prostowniki kończyn dolnych)
-
IIB – czyli mięśnie białe – o szybkim metabolizmie glikolitycznym
(wg Konturek…. wg Traczyk à wprost odwrotnie)
§
To mięśnie szybko kurczące się z przewagą procesów glikolitycznych jako źródła ATP
§
Zachodzi w nich szybki rozpad i zużywanie ATP oraz szybkie jego generowanie głównie na drodze
glikolizy beztlenowej
§
Dużo glikogenu
§
Mało mioglobiny I mało mitochondriów
§
Zdolne do krótkotrwałych i błyskawicznych skurczów, ale szybko się męczą (bo intensywny przebieg
beztlenowej glikolizy prowadzącej do kumulacji kwasu mlekowego)
§
To np. mięśnie gałki ocznej i palców ręki
§
Duża średnica
§
Wysoka zdolność stężania jonów wapniowych w siateczce sarkoplazmatycznej
-
IIA – mięśnie białe – o szybkim metabolizmie tlenowym
(wg Konturek…. wg Traczyk à wprost odwrotnie)
§
Rzadko występują u człowieka
§
Zawierają miocyty czerwone o szybkim metabolizmie tlenowym (przewaga) I jednocześnie dużej
wydajności glikolitycznej
§
Niska aktywność utleniająca
o
Komórki typu II przeważają w mięśniach np. Ramienia, wykonujących szybkie, ale krótkotrwałe skurcze
o
Przesunięcia ilościowego stosunku włókien białych I czerwonych zachodzą pod wpływem różnego typu
treningu. Sprinterzy cechują się przewagą włokien białych, maratończycy – włókien czerwonych
Cechy
Typ I
Typ IIB
Zdolność ATP-azowa, szybkość syntezy ATP
Mała
Duża
Zdolność wiązania Ca2+ w SR
Umiarkowana
Duża
Zależność od korzystania z glikolizy
Znikoma
Duża
Zależność od Hb i ilości mitochondriów
Duża
Mała
Ilość kapilar
Duża
Mała
Szybkość skurczu i rozkurczu
Mała
Duża
Zmęczenie
Powolne
Szybkie
© Copyright by $taś
49
Sumowanie skurczów
a) sumowanie skurczów pojedynczych
a. czas trwania skurczu jest dużo większy niż czas trwania potencjału Okres refrakcji trwa tak długo, jak
długo trwa depolaryzacja, wobec czego on również kończy się w czasie ramienia wstępującego
skurczu. W czasie dalszych faz skurczu mięsień staje się ponownie pobudliwy, a więc może zostać
pobudzony.
b. sumowanie występuje, gdy pobudzenie trafia na ramie zstępujące
c. zsumowany skurcz uzyskuje się przez stosowanie bodźców w czasie krótszym niż czas trwania skurczu
pojedynczego (następna porcja Ca2+ zostaje dodana do Ca2+, który jeszcze pozostał nie usunięty po
poprzednim pobudzeniu. Wobec tego aktywowany przez niego skurcz rozpoczyna się na ramieniu
zstępującym poprzedniego I jest od niego silniejszy)
b) skurcz tężcowy niezupełny
a. występują okresy rozkurczu
b. wzrost siły skurczu
c. jeżeli przerwy pomiędzy pobudzeniami sarkolemy są krótsze od czasu trwania pojedynczego skurczu, to
każde następne pobudzenie podtrzymuje aktywacje układów kurczliwych wywołaną pobudzeniem
poprzedzającym. W rezultacie skurcz wywołany pierwszym pobudzeniem jest podtrzymywany tak długo,
jak długo mięsień jest pobudzany przez następne bodźce.
d. pobudzenie mięśnia w odstępach czasu dłuższych niż czas trwania fazy skurczowej skurczu
pojedynczego – pobudzenie zachodzi w momencie gdy mięsień zaczął się rozkurczać
e. bodziec działa na mięsień w jego fazie rozkurczowej
c) skurcz tężcowy zupełny
a. maksymalna siła skurczu
b. siła 3-5x większa niż w normalnym skurczu.
i. (Maksymalna siła, jaką mięsień rozwija w czasie skurczu tężcowego jest wprost proporcjonalna
do częstotliwości pobudzeń=
c. występuje gdy wzrost częstości działania bodźca
d. pobudzenia w odstępach krótszych niż faza skurczowa
e. bodziec działa na mięsień w jego fazie skurczowej, przez to mięsień w ogóle nie może zacząć się
rozkurczać
© Copyright by $taś
50
d) rekrutacja jednostek motorycznych
a. odgałęzienia każdego aksonu neuronu ruchowego przednich rogów istoty szare rdzenia kręgowego
unerwiają kilka do kilkuset komórek mięśniowych à grupę komórek mięśniowych oraz unerwiający je
neuron nazywa się jednostką motoryczną
b. pomiędzy poszczególnymi komórkami mięśniowymi nie ma żadnych połączeń umożliwiających
przekazywanie pomiędzy nimi stanu czynnego, Są one od siebie całkowicie izolowane. Wobec tego
stan czynny powstający w jednostce motorycznej na skutek pobudzenia jej motoneuronu ogranicza się
do niej I nie jest przekazywany na inne jednostki.
c. W czasie fizjologicznego skurczu tylko część jednostek motorycznych zostaje aktywowana. Wobec tego
istnieje możliwość regulacji siły skurczu przez zmianę liczby (rekrutacji) aktywowanych jednostek
Regulacja siły skurczu mięśnia
Istnieje trzy mechanizmy regulacji siły skurczu mięśni:
1) przez zmianę stopnia wstępnego rozciągnięcia.
2) przez zmianę częstotliwości pobudzeń.
Patrz..
3) na drodze rekrutacji jednostek motorycznych.
Choroby mięśni szkieletowych
-
Myasthenia gravis
o
jest postępującą choroba autoimmunologiczną, w której produkowane są przeciwciała przeciwko własnym
receptorom cholinergicznym w płytce nerwowo-mięśniowej
o
Leczy się poprzez podawanie inhibitorów AchE, które powodują zwiększenie stężenia Ach w szczelinie
synaptycznej
o
Choroby nerwowo-mięśniowe są zagrożeniem dla życia, gdy blokują transmisję synaptyczną w przeponie i
innych mięśniach oddechowych
-
Tężyczka
o
Po usunięciu przytarczyc, w alkalozie metabolicznej i oddechowej oraz w krzywicy
o
Normalnie większe jony blokują dostęp do szybkich kanałów sodowych
o
w tężyczce gdy ilość jonów wapniowych spada, kanały sodowe są niejako odsłonięte i zbyt dużo Na+ wnika
do komórek
-
Myotonia congenitalis (miotonia wrodzona)
o
Błona mięśniowa wykazuje nadmierną przepuszczalność dla jonów zwł. Na+ i K+
o
W związku z tym proces polaryzacji błony mięśniowej jest upośledzony i pojawiają się spontaniczne
wyładowania w postaci potencjałów czynnościowych wywołując utrzymujący się przykurcz mięśniowy
© Copyright by $taś
51
Mięśnie gładkie – charakterystyka
-
brak sarkomerów, linii Z – ich odpowiednikiem są ciałka gęste
§
końce cienkich filamentów aktyny przytwierdzone są do wewnętrznej powierzchni błony
komórkowej za pośrednictwem białek winkuliny I desminy w miejscach zwanych ciałkami gęstymi.
-
90-95% Ca2+ pochodzi z ECF
-
obecność aktyny i miozyny (10% w stosunku do mięśni szkieletowych)
o
wszystkie boczne łańcuchy miozyny zwrócone są w stronę aktyn. I dlatego, choć zawartość miozyny w
mięśniach gładkich jest pięciokrotnie mniejsza niż w poprzecznie prążkowanych, maksymalne napięcie
skurczowe rozwijane przez mięśnie gładkie w przeliczeniu na powierzchnię przekroju nie różni się od
napięcia wytwarzanego przez mięśnie poprzecznie prążkowane, ale przy zużyciu energii mniejszym od 100
do 1000 razy
-
mniejsza siła skurczu:
o
mniejsza ilość ATP
o
mniejsza ilość fosfokreatyny
o
mniejsza aktywność ATP-azowa
§
częstotliwość rozpadu ATP ok. 50 razy wolniejsza w mięśniach gładkich niż szkieletowych
-
długość optymalna znacznie dłuższa niż w szkieletowym
-
brak troponiny C, występuje kalmodulina
-
-
typy mięśni gładkich
o
JEDNOSTKOWE
§
unerwienie mięśni gładkich trzewnych (jednostkowych) jest ograniczone do zakończeń nerwów
współczulnych lub przywspółczulnych z żylakowatościami na przebiegu aksonu, zawierającymi
ziarnistości z neurotransmitterem wywołującym zmiany polaryzacji błony, przenoszące się z jednego
miocytu na następny poprzez niskooporowe połączenia szczelinowate
§
tworzą syncytium – bo pobudzenia w mięśniach gładkich trzewnych z łatwością przewodzone są z
jednej komórki na następne. Dotyczy to szczególnie fal wolnych które łatwo przechodzą przez
szczelinowate połączenia i niskooporowe mostki łączące miocyty. Również potencjały
czynnościowe łatwo szerzą się tą drogą w mięśniach trzewnych, aktywując znaczne ilości
zespolonych z sobą miocytów, które zachowują się jak syncytium czynnościowe.
§
Unerwienie to jest jednak skąpe, odległości między komórkami mięśniowymi a żylakowatościami
zakończeń współczulnych są duże.
§
połączenia koneksonowe
§
niektóre komórki pełnią funkcję rozruszników dla pozostałych miocytów
·
mięśnie jednostkowe (trzewne) są pobudzane głównie dzięki spontanicznym i rytmicznym
cyklom depolaryzacji i repolaryzacji błony komórkowej niektórych miocytów, działających
jako komórki rozrusznikowe
·
charakter rozruszników z powolną spoczynkową depolaryzacją (podobną do węzła SA
serca) – powoduje ją dokomórkowy prąd wapniowy. Z chwilą osiągnięcia potencjału
progowego następuje otwarcie zależnych od potencjału kanałów wapniowych i szybkich
kanałów sodowych i do cytoplazmy miocytu napływa dokomórkowy prąd niesiony przez
ładunki Ca2+ i Na+, powodując typowy potencjał czynnościowy. Ten automatyzm
miocytów jest źródłem pobudzeń które rozchodzą się na komórki sąsiednie przez
niskooporowe złącza szczelinowe. To szerzenie potencjału jest z dekrementem
·
te rytmiczne wahania potencjału błonowego noszą nazwę fal wolnych i jeżeli fala wolna
prowadzi do depolaryzacji sięgającej wartości progowej, wtedy może powstać potencjał
© Copyright by $taś
52
czynnościowy i następuje skurcz mięśnia (przeciętnie 40-60% fal wolnych wytwarza
potencjały czynnościowe)
§
brak typowych synaps à żylakowatości aksonalne
§
duża wrażliwość na mediatory krążące
§
pobudzenie miogenne
§
występują w:
·
przewodzie pokarmowym
·
macicy
·
pęcherzu moczowym
o
WIELOJEDNOSTKOWE
§
są przeważnie typu neurogennego, a więc ulegają pobudzeniu przez impulsy w nerwach
autonomicznych
§
każda komórka pobudzana przez zakończenia nerwu autonomicznego
§
TWORZĄ ONE JEDNOSTKI MOTORYCZNE OBEJMUJĄCE KILKA LUB KILKANAŚCIE MIOCYTÓW
,
Z KTÓRYCH KAŻDA UNERWIONA JEST
PRZEZ OSOBNY NEURON AUTONOMICZNY
§
cały mięsień gładki typu neurogennego składa się z wielu takich jednostek motorycznych i dlatego
mówi się o mięśniu wielojednostkowym
§
duża precyzja skurczu
§
szybkie zmęczenie
§
pobudzenie neurogenne
§
występują w:
·
tęczówce
·
ciałku rzęskowym
·
mięśniach wyprostnych włosów
·
ścianach naczyń krwionośnych
o
TYP MIESZANY
(
POŚREDNI
)
§
unerwienie asymetryczne
§
wiele miocytów znajduje się stosunkowo blisko żylakowatości i są unerwione, inne położone są poza
obszarem działania NA, uwalnianej z zakończeń, ale pobudzenie dociera tam przez koneksony lub
od komórek rozrusznikowych.
§
Np. mięśnie oskrzeli, pęcherza moczowego
Mięśnie gładkie i szkieletowe – różnice
CECHA
MIĘŚNIE GŁADKIE
MIĘŚNIE SZKIELETOWE
P
OBUDZENIE DO SKURCZU
Neuro i miogenne
Neurogenne
U
KŁAD TROPONIN
Brak (kalmodulina)
Obecny
K
INAZA LEKKICH ŁAŃCUCHÓW MIOZYNOWYCH
Obecna
Brak
C
EWKI
T
Brak
Obecne
M
ECHANIZM RYGLOWANIA
Obecny
Brak
R
ODZAJE SKURCZU
Fazowe i toniczne
Pojedyncze i złożone
H
AMOWANIE INTERAKCJI
A-M
Defosforylacja łańc. lekkich miozyny Układ troponina - tropomiozyna
Transmisja nerwowo-mięśniowa w mięśniach gładkich
Transmisja nerwowa w mięśniach gładkich jest zależna w mniejszym stopniu od potencjału postsynaptycznego niż w
mięśniach szkieletowych.
© Copyright by $taś
53
·
W mięśniach gładkich transmittery działają bowiem także na drodze sprzężenia farmakomechanicznego, nie
wymagającego zmian potencjału dla zapoczątkowania skurczu miocyta. (Istnieje również sprzężenie
farmakowydzielnicze).
o
Oba te sprzężenia powodują, że
TRANSMITTERY UKŁADU AUTONOMICZNEGO MOGĄ POBUDZAĆ LUB HAMOWAĆ
KOMÓRKĘ MIĘŚNI GŁADKICH LUB WYDZIELNICZĄ BEZ UPRZEDNIEGO POTENCJAŁU POSTSYNAPTYCZNEGO
o
Pobudzenie włókien współczulnych powoduje dwufazowy potencjał postsynaptyczny
§
Pierwsza faza, tzw. pobudzający potencjał złącza (EJP – excitatory junctional potential), jest
krótkotrwałą depolaryzacją ulegającą sumowaniu à po przekroczeniu potencjału progowego
EJP wyzwala pełny potencjał czynnościowy
·
EJP wyzwala się również spontanicznie pod wpływem kwantowego spoczynkowego
wydzielania transmittera z żylakowatości
·
Transmitterem powodującym wczesny EJP jest ATP à otwiera on kanały Na+, K+, Ca2+
§
W drugiej fazie potencjału postsynaptycznego pojawia się wolna depolaryzacja utrzymująca
się przez kilka sekund po pobudzeniu włókien współczulnych (powoduje ją NA)
·
A ta długa depolaryzacja bo musi być aktywowane wcześniej białko G i drugi
przekaźnik – IP3, który uwalnia Ca2+ z siateczki à a to powoduje wtórne zwiększenie
przewodności kanałów wapniowych à i pod wpływem tego pochodzącego z
siateczki wapnia następuje wzrost stężenia Ca2+ i skurcz
o
Natomiast drażnienie nerwów współczulnych hamujących czynność mięśni gładkich wyzwala
hamujące potencjały złącza (IJP – inhitory junctional potential) o charakterz miejscowej hiperpolaryzacji
Sposoby aktywacji mięśni gładkich do skurczu
Do fizjologicznych czynników wywołujących pobudzenie mięśni gładkich do skurczu należą:
1) aktywność komórek rozrusznikowych
2) neurotransmittery uwalniane na zakończeniach nerwów autonomicznych
3) działanie czynnika miejscowego, chemicznego (hormony)
1. PGE2 – kurczy mięśnie macicy
2. PGI2 – rozkurcza miocytu macicy
4) mechaniczne rozciągnięcie mięśnia
1. w bliżej nieznany sposób depolaryzuje miocyty i prowadzi do ich skurczu
-
aktywność elektryczna mięśni, zarówno wielojednostkowych, jak i jednostkowych, jest modyfikowana przez
nerwy autonomiczne i uwalniane na ich zakończeniach neurotransmittery, takie jak acetylocholina i
noradrenalina. Zakończenia tych nerwów tworzą typowe złącza nerwowo-mięśniowe z włóknami mięśni
wielojednostkowych, natomiast w mięśniach jednostkowych przechodzą między komórkami mięśniowymi,
tworząc liczne zgrubienia (żylakowatości) na przebiegu aksonu, zawierające pęcherzyki z neurotransmitterem
o
A i NA poza układem współczulnym uwalniają się tez w rdzeniu nadnerczy i drogą krwi docierają do
receptorów mięśni gładkich
o
W mięśniach gładkich 2 typy receptorów związanych z działaniem neurotransmitterów uwalnianych przez
zakończenia autonomiczne
§
Receptory adrenergiczne (alfa (alfa1 i alfa2) i β(beta1, beta2)) – w mięśniach gładkich tylko alfa1 i
beta2
§
Receptory cholinergiczne są receptorami typu M (muskarynowe) – zróżnicowane na M1 i M2
·
Atropina blokuje M1 i M2
·
Pirenzepina blokuje M1
o
Działanie noradrenaliny (NA)
§
Efekt jej działania zależy od przewagi w danym miocycie receptorów alfa lub β, z tym że
noradrenalina ma większe powinowactwo do receptorów alfa
, a
adrenalina do receptorów β
·
Gdy przewaga receptorów alfa à depolaryzacja komórek miocytu à skurcz
·
Gdy przewaga receptorów β àhiperpolaryzacja błony à rozkurcz mięśnia gładkiego
·
Receptory alfa przeważają w:
o
Miocytach naczyń skórnych, wieńcowych, mięśniowych,
nerkowych i trzewnych, tęczówki, ciałka rzęskowego,
mięśniówki żołądka i jelit oraz zwieraczy przewodu
pokarmowego, moczowodu i zwieracza pęcherza i
macicy
© Copyright by $taś
54
o
Pod wpływem NA następuje ich skurcz
·
Receptory beta2 przeważają w:
o
Miocytach mięśnia rzęskowego, tętnic wieńcowych,
mięśniowych, drzewa oskrzelowego, ścian przewodu
pokarmowego, pęcherza moczowego i macicy
o
Dlatego pod wpływem NA następuje ich rozkurcz
§
W miocytach serca występują głównie receptory β2, ale są także β1
·
Pobudzenie beta1 przyspiesza częstość skurczów i przewodnictwo
w układzie bodźcotwórczym oraz pobudza skurcze mięśnia
sercowego.
·
Pobudzenie beta2 (głównie w przedsionkach) słabiej pobudza
skurcze miocytów niż beta1
o
Neuromediatorem zakończeń układu przywspółczulnego jest acetylocholina, działająca na miocyty za
pośrednictwem receptorów cholinergicznych M
·
W wyniku działania Ach dochodzi, zależnie od efektora, do depolaryzacji lub
hiperpolaryzacji i odpowiednio do skurczów lub rozkurczów miocytów zaopatrzonych w ten
receptor
§
Pod wpływem Ach
o
Skurcz zwieracza źrenicy i m. rzęskowego (do bliskiego
widzenia)
o
Zwężenie oskrzeli
o
Rozkurcz wszystkich naczyń krwionośnych
o
Skurcze żołądka i jelit i rozkurcz ich zwieraczy
o
Skurcz pęcherza moczowego i rozkurcz jego zwieracza
o
Skurcz macicy
o
Wzrost wydzielania amin katecholowych z nadnerczy
o
Wzrost wydzielania trzustkowego
o
Wzrost wydzielania śliny
o
Wzrost wydzielania soku żołądkowego
o
Poza neurotransmitterami układu autonomicznego skurcze mięśni gładkich mogą być wynikiem działania
czynnika miejscowego:
§
Chemicznego – np. prostaglandyn (PG) z których PGE2 kurczy np. mięśnie gładkie macicy, a PGI2
rozkurcza te miocyty
§
Mechanicznego – poprzez rozciąganie, które w bliżej nieznany sposób depolaryzuje miocyty i
prowadzi do ich skurczu
Mechanizm skurczu mięśni gładkich
Kolejne etapy w mechanizmie skurczu i rozkurczu mięśni gładkich unerwionych przez nerwy cholinergiczne:
1. wiązanie neurotransmittera acetylocholiny do receptorów muskarynowych (nie nikotynowych, bo
nikotynowe w mięśniach szkieletowych J) w błonie miocytów
2. Otwieranie kanałów wapniowych bramkowanych napięciem i prąd jonów Ca2+ do miocytów
Pobudzenie skurczowe mięśni gładkich jest wynikiem nagłego wzrostu stężenia jonów Ca2+ w sarkoplazmie.
Ponieważ brak w mięśniach gładkich złożonego układu siateczki sarkoplazmatycznej i układu białek
regulatorowych troponina-tropomiozyna, więc
jony Ca2+ pochodzą głównie ze środowiska
zewnątrzkomórkowego i przenikają do sarkoplazmy w chwili depolaryzacji błony poprzez bramkowane
potencjałem kanały dla Ca2+ (głównie typu L)
3. Mięśnie gładkie nie posiadają troponiny i roę receptora dla Ca2+ odgrywa kalmodulina oraz białko
regulacyjne kaldesmon à gdy niskie stężenie wapnia w komórce to blokują one aktynę i uniemożliwiając
skurcz
4. Pod wpływem wapnia kaldesmon oddziela się od aktyny i zwalnia punkt uchwytu dla łańcuchów bocznych
miozyny
5. Jony Ca2+ uruchamiają proces skurczu gdyż łącząc się z kalmoduliną, aktywują kinazę lekkich łańcuchów
miozynowych (MLCK)
6. Kinaza katalizuje fosforylacje lekkich łańcuchów miozyny miozyny
© Copyright by $taś
55
7. Fosforylowana miozyna wykazuje działanie ATP-azowe i rozkłada ATP oraz tworzy mostki poprzeczne z
aktyną, dzięki czemu aktyna ślizga się po miozynie
8. Skurcz mięśnia gładkiego
ROZKURCZ
9. Spadek [Ca2+] w cytoplazmie
10. Pobudzenie fosfatazy lekkich łańcuchów miozynowych
11. Defosforylacja (przez fosfatazę) a przez to zahamowanie interakcji cząsteczek aktyny i miozyny
12. Rozkurcz lub utrzymujący się skurcz, dzięki mechanizmowi „ryglowania” mostków poprzecznych
(hamowanie procesu defosforylacji), czyli utrzymywania się przez pewien czas połączeń aktyny z miozyną,
pomimo spadku stężenia Ca2+ w sarkoplazmie
a. Dzięki temu miesień gładki może utrzymać bardzo długi, nieprzerwany skurcz, kosztem 3-4 razy
mniejszego zużycia ATP niż w skurczach częstych i naprzemiennych. Ten rodzaj długotrwałego
napięcia charakteryzuje tylko niektóre mięśnie gładkie i określany jest jako zatrzask. W mechanizmie
zatrzasku uczestniczy kalponina (odpowiedzialna za hamowanie aktywności ATP-azy miozynowo-
aktynowej)
Rodzaje skurczów mięśni gładkich
a) Fazowe
a. Rytmiczne
b. Krótkotrwały napływ Ca2+
c. Skurcz + rozkurcz
d. Skurcz trwa 2-20 sekund
e. Możliwość sumowania
f. Występowanie
i. Żołądek
ii. Jelito
iii. Moczowód
b) Toniczne
a. Długotrwały przykurcz
b. Całkowity tonus zależy od liczby miocytów będących w stanie przykurczu
c. Tonus może być podtrzymywany przez naprzemiennie kurczące się grupy komórek mięśniowych
d. Mechanizm ryglowania mostków
e. Poziom Ca2+ utrzymuje się na nieco podwyższonym poziomie
f. Występowanie
i. Zwieracz przewodu pokarmowego
ii. Pęcherz moczowy
iii. macica
© Copyright by $taś
56
Potencjał komórki nerwowej, mięśnia szkieletowego,
gładkiego, serca
Potencjał progowy większości błon pobudliwych jest o 5-15 mV mniejszy od potencjału spoczynkowego
a) komórka nerwowa
a. wartość spoczynkowa to –70mV
b. wahnięcie potencjału błonowego sięga od wartości spoczynkowej, tj. około –70mV, do wartości
szczytowej +35mV, maksymalnie do +60mV i potem następuje szybki powrót potencjału do wartości
wyjściowej
c. potencjał iglicowy
d. krótki czas trwania (ok. 1ms)
e. szybka depolaryzacja
f. nadstrzał
b) komórka mięśnia szkieletowego
a. od –80 mV do ok. +30mV
b. potencjał iglicowy
c. krótki czas trwania około 5ms
d. szybka depolaryzacja + repolaryzacja
e. nadstrzał
c) komórka mięśnia sercowego
© Copyright by $taś
57
a. potencjał spoczynkowy kardiomiocytu wynosi około –90mV
b. w okresie pobudzenia następuje szybka depolaryzacja (faza 0) z nadstrzałem ,po której rozpoczyna się
wstępna, szybka i częściowa repolaryzacja (faza 1) do plateau (faza 2) trwającego przez cały okres
skurczu. Dopiero pod koniec skurczu rozpoczyna się repolaryzacja ostateczna (faza 3), przywracająca
potencjał błonowy do wartości spoczynkowej (faza 4)
c. mięsień sercowy wykazuje potencjał czynnościowy trwający około 150 ms w przedsionkach i 300 ms w
komórkach komór
d. długa refrakcja
e. ta charakterystyczna krzywa potencjału z typowym plateau występuje w komórkach mięśnia
przedsionków i komór oraz we włóknach Purkiniego
f. fazy:
i. 0 – aktywacja sodowa – szybka depolaryzacja z nadstrzałem – wzrost przepuszczalności dla Na+
(Na+ do środka)
ii. 1-inaktywacja sodowa – wstępna, szybka repolaryzacja (częściowa) – Cl do środka, zamknięcie
kanałów Na+
iii. 2 – plateau – przez cały skurcz (Ca2+ do środka i równoważący go K+ na zewnątrz)
iv. 3 – inaktywacja wapniowa – repolaryzacja ostateczna – K+ na zewnątrz i zamknięcie kanałów
wapniowych
v. 4 – przywrócenie potencjału błonowego (-90mV)
d) komórka węzła SA (zatokowo-przedsionkowego)
a. w krzywej potencjału brak typowej fazy 0, a fazy 1 i 2 są połączone z fazą 3 i nie ma
charakterystycznego plateau
b. natomiast komórki te cechuje powolna spoczynkowa depolaryzacja pomiędzy potencjałami
czynnościowymi (depolaryzacja rozkurczowa), czyli tzw. potencjał rozrusznika (prepotencjał). Dzięki tej
depolaryzacji potencjał błonowy szybko osiąga wartość progową i szybciej wyzwala się potencjał
czynnościowy w węźle SA niż w innych częściach serca. Dlatego właśnie komórki węzła SA generują
impuls skurczowy dla pozostałych komórek serca
e) komórka mięśnia gładkiego
a. spoczynkowy potencjał błonowy mięśni gładkich wynosi średnio około –50mV i wykazuje wahania od –
40mV do –60mV (jest więc znacznie niższy niż w komórkach mięśni szkieletowych – gdzie potencjał ten
waha się od –80 mV do –90mV)
b. wzrost pobudliwości wyraża się powolnym spadkiem potencjału błonowego, który zależy nie tyle od
wnikania jonów Na+, ile raczej jonów Ca2+ do wnętrza miocytu
c. prąd jonowy (Ca2+), poprzez błonę komórkową w okresie depolaryzcji, prowadzi do powstania
potencjału czynnościowego, który trwa dłużej (zwykle od 50 do 500ms) i wolniej się rozprzestrzenia
wzdłuż włókien mięśni gładkich (2-60mm/s), niż w przypadku mięśni szkieletowych
d. potencjały czynnościowe w różnych typach mięśni gładkich mogą wykazywać znaczne zróżnicowanie i
przybierać typowy kształt iglicy, trwającej około 50 ms lub iglicy przechodzącej w plateau, utrzymującej
się przez okres od 100 do 1000ms.
e. w komórkach mięśni gładkich czas trwania potencjału czynnościowego może wynosić nawet 5-10s
i. w komórkach rozrusznikowych
1. iglice
2. salwy iglic
3. fale wolne
ii. w trzewiach, macicy
1. 50-500 ms
2. o charakterze plateau
3. bez nadstrzału
Alergia
Alergia to nabyta nadwrażliwość na określoną substancję – reakcja immunologiczna uszkadza tkanki. W reakcjach
alergicznych biorą udział albo przeciwciała (reakcja alergen-przeciwciało; w typie I, II, III), albo uczulone limfocyty
(reakcja alergen-uczulony limfocyt; w typie IV)
-
Typ I – anafilaktyczny reaginowy
§
Przeciwciała IgE uczulają mastocyty i bazofile do uwalniania histaminy, serotoniny, limfokinin itp.
© Copyright by $taś
58
§
Przy ponowm wprowadzeniu antygenu reakcja antygen-przeciwciało zachodzi na powierzchni
uczulonej komórki co prowadzi do uwalniania szeregu substancji biologicznie czynnych: histaminy,
serotoniny, bradykininy, substancji wolno działającej (SRS-A), acetylocholiny
§
Efektem jest:
·
obrzęk spowodowany rozszerzeniem i zwiększeniem przepuszczalności naczyń i
przesączaniem osocza przez kapilary do tkanek
·
skurcz mięśni gładkich (skurcz oskrzeli)
·
zwiększona sekrecja błon śluzowych
·
może wystąpić szok anafilaktyczny prowadzący do śmierci lub w przypadku reakcji
miejscowej – pokrzywki, katar sienny
-
Typ II – cytotoksyczny
§
Powstałe przeciwciała reagują z antygenem na powierzchni komórki, co prowadzi do
cytotoksycznego uszkodzenia komórki
§
W obecności dopełniacza lub bez
§
Np. choroba hemolityczna noworodków
-
Typ III – typ choroby posurowiczej
§
Tylko w obecności dopełniacza
§
Przeciwciała reagują z nadmiarem antygenu, tworząc kompleksy immunologiczne, które w
obecności dopełniacza są toksyczne dla komórek, gdyż prowadzą do uwalniania substancji
biologicznie czynnych, jak histamina, acetylocholina, kininy (np. bradykinina), oraz działają
chemotaktycznie na granulocyty, uwalniające przy swym rozpadzie enzymy lizosomalne
§
Przeciwciała reagują z nadmiarem antygenu tworząc kompleksy immunologiczne (A-P), które
osadzają się w ściance naczynia. Następnie dołącza się dopełniacz. Kompleks A-P-D działa
cytotoksycznie na krwinki białe i płytki krwi prowadząc do zapalenia
§
Wolniejsza niż anafilaksja i mniej nasilona ale podobna
§
Występuje po 7-12 dniach
-
Typ IV – nadwrażliwość typu późnego
§
W odpowiedzi na substancje chemiczne, leki lub zakażenia np. gruźlicę
§
Uczulone limfocyty T reagują z antygenem a następnie uwalniają limfokiny
§
Reakcja po kilkunastu, kilkudziesięciu dniach
o
Leczenie I, II, III
·
Odczulanie (podawanie wzrastających dawek antygenu)
·
Glikokortykoidy (działanie przeciwzapalne)
·
Noradrenalina (przeciwdziała rozszerzeniu naczyń)
·
Leki przeciwhistaminowe (blokują działanie histaminy na naczynia krwionośne
·
Sole wapniowe (uszczelniają kapilary)
o
Leczenie IV
·
Glikokortykoidy – najlepsze !!! (efekt przeciwzapalny i bezpośredni wpływ toksyczny na
uczulone limfocyty)
Funkcje przeciwciał
-
neutralizacja – inaktywacja toksyn bakteryjnych i wirusów przez przestrzenne zablokowanie ich grupy toksycznej
przez swoiste przeciwciała
-
precypitacja – wytrącanie antygenów w wyniku łączenia z przeciwciałami w coraz to większe kompleksy, które
następnie zostają wchłonięte i strawione przez makrofagi
-
aglutynacja – jest rodzajem reakcji immunologicznej, w której antygenami są cząsteczki elementów
upostaciowionych, a więc bakterii, komórek, krwinek czerwonych itd. Przeciwciała powstające w odpowiedzi na
te antygeny są skierowane przeciwko cząsteczkom wchodzącym w skład otoczki lub błony komórkowej.
Podczas reakcji antygen-przeciwciało dochodzi do aglutynacji, czyli zlepiania komórek czy bakterii i wytrącania
ich z roztworu.
-
Liza – to reakcja w której biorą udział: (1) antygen, będący częścią błony komórkowej lub otoczki bakteryjnej, (2)
swoiste przeciwciało i (3) dopełniacz
© Copyright by $taś
59
§
kom. bakteryjna à pokrycie przeciwciałami à rozpad komórki (z udziałem dopełniacza)
-
opsonizacja – jest typem reakcji immunologicznej, w której przeciwciała (lizyna), z dopełniaczem lub bez niego,
przyczepiają się do powierzchni bakterii czy innej obcej komórki i ułatwiają ich fagocytozę. Przeciwciała te
zwane opsoninami zwiększają szybkość fagocytozy o 5-100 razy
Odporność
a) nieswoista
¨ tworzą ją
§
skóra
·
złuszczanie naskórka
·
skóra ma odczyn kwaśny
·
wydzielina gruczołów łojowych zawiera kwas mlekowy, nienasycone kwasy tłuszczowe
§
układ oddechowy
·
śluz pokrywający błonę śluzową dróg oddechowych – przylepiają się do niego obce ciała – zostają
usunięte przy kaszlu, kichaniu, albo unieszkodliwione przez lizozym
·
makrofagi pęcherzyków płucnych zjadają bakterie
§
przewód pokarmowy
·
lizozym zawarty w ślinie
·
kwas solny żołądka (pH 1-2)
·
śluz, lizozym, złuszczanie nabłonka jelitowego
§
układ moczopłciowy
·
śluz, lizozym
·
niskie pH
¨ nieswoiste substancje bakteriobójcze
§
lizozym
·
to enzym obecny w fagocytach i wydzielinach, rozkładający wiązania kwasu neuraminowego z
acetyloglukozą, które wchodzą w skład błon komórkowych bakterii
§
polipeptydy zasadowe
·
tj. leukina (w neutrofilach) i plakina (w płytkach krwi)
§
interferon
·
białko wytwarzane przez komórki zarażone wirusem i indukujące w tej komórce produkcję białka
hamującego namnażanie wirusa
§
inhibitory wirusowe
§
przeciwciała naturalne (IgM)
·
pojawiają się w osoczu jako reakcja na antygeny bakteryjne flory jelitowej
¨ komórkowy układ odporności nieswoistej tworzą najpierw granulocyty (głównie neutrofile) a potem układ
makrofagów
Pierwotna i wtórna odpowiedź w reakcji humoralnej
Reakcja pierwotna – jest wynikiem kontaktu organizmu z antygenem po raz pierwszy. Charakteryzuje się ona:
-
długim okresem utajenia
-
niewielką dynamiką (powoli narastają przeciwciała)
-
niskim poziomem przeciwciał
Reakcja wtórna
-
krótki okres utajenia
-
wysoka dynamika narastania poziomu przeciwciał
-
wysoki poziom przeciwciał
Obraz reakcji wtórnej jest spowodowany powstaniem w czasie reakcji pierwotnej komórek pamięci immunologicznej.
© Copyright by $taś
60
Mechanizm odpowiedzi humoralnej i komórkowej na
antygen
W wyniku działania antygenu na ustrój aktywowane zostają limfocyty B (odpowiedź humoralna) i limfocyty T (odpowiedź
komórkowa)
-
odpowiedź humoralna
o
limfocyt B à transformacja blastyczna à proliferacja à limfoblasty à plazmoblasty komórki pamięci à
proplazmoblasty à plazmocyty à przeciwciała
§
a przeciwciała powodują
·
inaktywacje toksyn bakteryjnych i wirusów
·
precypitacje
·
aglutynacje
·
opsonizacje
·
lize drobnoustrojów
-
odpowiedź komórkowa
o
limfocyt T à transformacja blastyczna à proliferacja à dojrzewanie à uczulone kom T à komórki pamięci i
komórki efektorowe à limfokininy
§
cytotoksyczność
§
chemotaksja
§
aktywacja makrofagów
§
interferon
§
pobudzanie transformacji blastycznej limfocytów B
§
zahamowanie migracji komórek zawierających antygen
© Copyright by $taś
61
Hemostaza
Hemostaza to zespół mechanizmów homeostatycznych przeciwdziałających krwawieniu spowodowanemu urazowym
lub chorobowym uszkodzeniem ściany naczyniowej. Obejmuje wiele wzajemnie nakładających się I uzależnionych
reakcji, których końcowym wynikiem jest utworzenie nierozpuszczalnego skrzepu – włóknika.
Układ hemostatyczny:
a) krew = płytki i ich czynniki + czynniki osoczowe
b) naczynia krwionośne
c) dynamika krążenia ogólnego i miejscowego
d) narządy krwiotwórcze i krwiogubne
e) nadrzędne układy regulacyjne – nerwowy i hormonalny
Przebieg hemostazy miejscowej:
I.
FAZA
NACZYNIOWA
a. Bezpośrednio po przerwaniu naczynia następuje jego skurcz. Odruchowy skurcz
naczynia jest wynikiem zadrażnienia nerwowych zakończeń bólowych przez
uraz i odruchowego pobudzenia układu współczulnego. Skurcz miogenny
spowodowany zadrażnieniem przez uraz mięśniówki gładkiej ściany naczynia
oraz działanie uwalnianej przez płytki serotoniny
i. Tętnice kurczą się zupełnie
ii. żyły kurczą się do połowy pierwotnych rozmiarów
iii. kapilary nie mają elementów kurczliwych à początkowo się rozszerzają
pod wpływem histaminy, potem dzięki skurczowi arterioli i serotoninie
ich światło się zwęża
b. Skurcz naczynia (1)ułatwia zlepianie się śródbłonków kapilar i (2) powoduje
skierowanie duże ilości krwi do naczyń sąsiednich
c. Miejscowe zwolnienie przepływu krwi i spadek ciśnienia ułatwiają aglutynacje
płytek
II. FAZA
PŁYTKOWA
a. Płytki przechodzą w formę wypustkową (2-5x większą), która ma zdolność
zlepiania się
b. Płytki agregując tworzą sieć płytkową przylegającą do śródbłonka naczynia
zwłaszcza do włókien kolagenowych
c. Agregacji sprzyjają: TXA2, cyklooksygenaza (COX), ADP, NA, serotonina
d. Agregacja początkowo jest odwracalna, ale w miarę wzrostu [ADP] zaczyna
działać fibryna à proces nieodwracalny. Pod wpływem trombosteniny płytki
uwalniają różne subst. biologicznie czynne: ADP, serotoninę, TXA2, enzymy
lizosomalne, Ca2+, aminy katecholowe, czynniki płytkowe 3 i 4
e. Po upływie 30-60 minut sieć płytkowo-włóknikowa ulega obkurczeniu = retrakcji
na skutek skurczu białka płytkowego = trombosteniny
skurcz ten konsoliduje czop i zbliża do siebie brzegi uszkodzonego naczynia
III.
FAZA OSOCZOWA – TWORZENIE SKRZEPU
a. Rozpoczyna się w 15-20 s od skaleczenia, jeśli uraz naczyniowy jest duży, lub w
1-2 minuty gdy niewielkie uszkodzenie
b. Jej podstawą jej skrzep włóknika, którego nitki osadzają się na agregujących
płytkach. W ten sposób nitki włóknika wzmacniają pierwotny czop płytkowy i
tworzą razem z krwinkami czerwonymi i białymi tzw. ostateczny skrzep krwi, który
może zamknąć naczynie na pewnej długości lub dalej narastać, lub oderwać
się i popłynąć z prądem krwi, do odległych narządów, będąc przyczyną np.
płucnych zatorów naczyniowych. Zwykle jednak utrzymuje się w miejscu
powstania i powoli ulega samoograniczeniu, dzięki retrackcji oraz równocześnie
rozpoczynającemu się rozpuszczaniu włóknika (fibrynolizie)
c. Po 3-6 minutach od uszkodzenia czop wypełnia naczynia, a po dalszych 30-60
minutach gdy skrzep się obkurcza, zupełnie zamyka uszkodzone naczynie
d. W następnych kilku godzinach lub dniach od powstania skrzepu makrofagi z
otaczającej tkanki łącznej wnikają do niego i fagocytują krwinki uwalniając
hemoglobinę oraz ulegając stopniowo zamianie na fibroblasty. W ten sposób
skrzep ulega organizacji łącznotkankowej w ciągu 7-11 dni, zamieniając się na
postronkowate zgrubienie..
e.
© Copyright by $taś
62
i. Wytworzenie aktywnego czynnika X
ii. Pod wpływem tego czynnika (Xa), protrombina à trombina
iii. Trombina zamienia fibrynogen na nitki włóknika, które odkładają się na
czopie tworząc skrzep
Czynniki hemostatyczne:
-
Osoczowe
§
I – fibrynogen
§
II – protrombina
§
IV – jony Ca2+
§
V –czynnik labilny (proakceleryna)
§
VII – czynnik stabilny (akcelerator konwersji protrombiny)
§
VIII – czynnik przeciwkrwawiączkowy A
§
IX – czynnik przeciwkrwawiączkowy B
§
X- czynnik Stuart-Prower
§
XI – czynnik Rosenthala
§
XII – czynnik kontaktu
§
XIII – stabilizator włóknika (czynnik stabilizujący fibrynę)
-
Płytkowe
o
Występują one w granulomerze lub hialomerze płytek (a czynniki I –XIII są w otoczeniu płytek)
o
To czynniki wytwarzane przez płytki które pobudzają proces krzepnięcia
§
Czynnik 1 – zewnątrzpłytkowy – jest zaadsorbowanym czynnikiem V osocza
§
Czynnik 2 – wewnątrzpłytkowy – działa proteolitycznie na fibrynogen uczulając go na działanie
trombiny
§
Czynnik 3 – wewnątrzpłytkowy – jest fosfolipidem, bierze udział w syntezie czynnika II
§
Czynnik 4 – wewnątrzpłytkowy – działanie przeciwheparynowe, ułatwia agregację płytek
§
Czynnik 5 – identyczny z serotoniną i wzmaga napięcie i skurcz naczyń
spośród wymienionych czynników uwalnianych z płytek podczas ich agregacji najważniejszą rolę w
procesie krzepnięcia krwi odgrywa czynnik 3 (fosfolipid). On to właśnie, wspólnie z czynnikiem VIII i IXa,
aktywuje czynnik X i razem z nim, przy udziale czynnika V, wpływa na wytwarzanie aktywatora
protrombiny.
-
Naczyniowe
(? Nie wiem czy to ma być tu)
Udział płytek w procesie krzepnięcia wiąże się z PG i TXA2, produktami metabolizmu kwasu arachidonowego
(poprzez COX).
§
PGE są , po części, odpowiedzialne za odkształcenie płytek w czasie przejścia w postać czynną.
§
TXA2 uwalniany przez płytki powoduje agregację płytek i skurcz naczyń krwionośnych.
§
Ponadto, płytki w zetknięciu z śródbłonkiem naczyń krwionośnych, powodują wytwarzanie PGI2,
działającej antagonistycznie do TXA2, a więc zapobiegającej agregacji płytek i rozszerzającej
naczynia krwionośne
-
tkankowe
o
w ścianie naczyń oraz we wszystkich tkankach znajduje się czynnik tkankowy (czynnik III – tromoplastyna
tkankowa). Występuje on w tkankach w postaci nieczynnej i uwalnia się dopiero po ich uszkodzeniu, aby
połączyć się z czynnikiem VII i w obecności jonów wapnia aktywować czynnik X, który następnie łączy się z
fosfolipidem tkankowym (płytkowy czynnik III) i czynnikiem V, biorąc udział w tworzeniu aktywatora
protrombiny, ważnego etapy krzepnięcia, wspólnego dla procesów zewnątrz i wewnątrzpochodnych.
© Copyright by $taś
63
Mechanizm krzepnięcia krwi
-
czynnik Xa jest enzymem powodującym przejście protrombiny w trombinę, a kofaktorem jest tu czynnik V
-
czynnik Xa może postać w układzie zewnątrzpochodnym lub wewnątrzpochodnym
uraz tkanek powoduje uruchomienie obu mechanizmów (zewnątrzkomórkowego i wewnątrzkomórkowego z tym, że
zewnątrzpochodny przebiega znacznie szybciej).
Uszkodzenie naczynia uruchamia kolejno oba układy:
§
najpierw zewnątrzpochodny (szybki) à krew krzepnie po 10-15 s
§
później wewnątrzepochodny (wolny) à krew krzepnie po 2-5 minutach
o
ZEWNĄTRZPOCHODNY MECHANIZM KRZEPNIĘCIA KRWI
§
gdy zetknięcie krwi, wypływającej z naczyń krwionośnych, z uszkodzonymi tkankami
§
reakcja czynnika tkankowego (tromboplastyny tkankowej) z czynnikiem VIIa w obecności Ca2+
powoduje aktywacje czynnika X (powstaje Xa)
o
WEWNĄTRZPOCHODNY MECHANIZM KRZEPNIĘCIA
§
mechanizmem zapłonowym jest kontakt czynnika XII z obcymi powierzchniami (np. z uszkodzoną
ścianą naczynia)
zmiana konformacji XII
odsłonięcie jego centrum aktywnego i pod wpływem kalikreiny i HMWK powstaje XIIa
XIIa aktywuje XI i powstaje XIa
XIa aktywuje IX i powstaje IXa
IXa aktywuje czynnik X (odbywa się to w kompleksie: fosfolipidy płytkowe - czynnik X -czynnik IXa -
czynnik VIII (III ??) - jony Ca2+)
powstaje Xa
Począwszy od aktywacji czynnika X do Xa, wewnątrzpochodny i zewnątrzpochodny mechanizm aktywacji protrombiny i
krzepnięcia przebiegają jednakowo:
czynnik Xa przekształca protrombinę (czynnik II) w trombinę (czynnik IIa)
Trombina powoduje odczepienie 2 par fibrynopeptydów z fibrynogenu (czynnik I)
Z fibrynogenu (czynnik I) powstaje monomer fibryny
Polimeryzacja monomerów fibryny
Powstaje fibryna labilna (Ia)
Z fibryny labilnej (Ia) pod wpływem czynnika XIIIa i jonów Ca2+ powstaje fibryna stabilna (Ib)
© Copyright by $taś
64
Czyli że proces krzepnięcia krwi można podzielić na 3 fazy:
I faza – aktywacja wszystkich czynników niezbędnych do zamiany X na Xa
II faza – zamiana protrombiny (II) na trombinę (IIa)
III faza – powstanie fibryny stabilnej (Ib) z fibrynogenu (I)
Czynniki antykrzepliwe
1) endogenne mechanizmy
a. ciągłość śródbłonka ściany naczyń krwionośnych
b. warstwa białkowa naładowana ujemnie zaadsorbowana na powierzchni śródbłonka
c. efekt antytrombinowy I
i. 90% wytworzonej trombiny ulega adsorbcji i dezaktywacji na nitkach powstałego włóknika à
ograniczenie rozprzestrzeniania się skrzepu
d. antytrombina III (i jej kofaktor – heparyna)
i. hamuje głównie czynnik IIa (trombinę) oraz czynnik Xa, a w mniejszym stopniu też czynniki IXa,
Xa, XIa, XIIa
ii. leczenie heparyną jest związane z obecnością AT-III, która w kompleksie heparyna + AT-III
zwiększa swoją aktywność antykoagulacyjną
1. aktywność heparyny zależy od stężenia AT-III we krwi
iii. endogenne heparyny
1. te heparyny to wytwór bazofili i mastocytów
2. działanie:
a. heparyna łączy się z osoczowym kofaktorem przeciwtrombinowym w kompleks
antytrombina-heparyna, który z kolei hamuje działanie trombiny na fibrynogen
utrudniając jego przejście w fibrynę
b. w kompleksie z antytrombiną reaguje z czynnikami IX, X, XI, XII hamując
kaskadę krzepnięcie
c. zwiększa adsorpcje trombiny na nitkach włóknika przez co przyczynia się do jej
usuwania z ustroju
e. białko C oraz białko S
i. dezaktywują one czynnik VIIIa oraz czynnik Va
ii. inaktywują także ‘inhibitory tkankowego aktywatora plazminogenu 1,2’ (czyli PAI-1 i PAI-2) à
czyli ‘tkankowy aktywator plazminogenu’ (t-PA) nie jest hamowany à plazminogen przechodzi
w plazminę à plazmina wywołuje fibrynolizę (rozkład stabilnego fibrynogenu budującego
skrzep). Plazmina normalnie występuje w postaci nieczynnego proenzymu, którego przejście w
aktywny enzym aktywowane plazminogenem (którego aktywatorami są t-PA i u-PA, a
inhibitorami PAI-1 i PAI-2)
iii. białko C
1. hamuje głównie tworzenie trombiny
2. inaktywuje czynnik Va oraz VIIIa
3. aby osiągnąć aktywność antykoagulacyjną, białko V powinno być aktywowane
kompleksem trombina + tromboglobulina. Ponadto wymaga współdziałania z białkiem
S, które spełnia rolę kofaktora.
iv. Białko S
1. inaktywuje czynnik V i VIII
2. synteza białka S zależna jest od witaminy K
f. PGI2 + NO + t-PA - są produkowane fizjologicznie przez śródbłonek
i. t-PA powoduje fibrynolizę (aktywacja plazminy)
ii. PGI2 i NO mają działanie antyagregacyjne
g. alfa2-makroglobulina
i. inaktywuje trombinę, kalikreinę i plazminę
ii. jego stężenie zwiększa się podczas ciąży i stosowania środków antykoncepcyjnych
© Copyright by $taś
65
h. alfa1-antytrypsyna
i. inaktywuje trombinę, kalikreinę i czynnik XIa
2) Egzogenne mechanizmy
a. Heparyny
b. Antywitaminy K – kumaryna hamuje dojrzewanie czynników II, VII, IX, X
i. bo niedobór witaminy K hamuje syntezę w wątrobie protrombiny (II), hamuje też syntezę VII, IX, X
oraz białka C i białka S
c. Przeciwpłytkowe (antyagregacyjne) – np. aspiryna i tiklopidyna
i. Aspiryna blokuje cyklooksygenazę 1 (COX-1), prowadząc do zahamowania syntezy labilnych
endoperoksydaz – prekursorów tromboksanu (TXA2) (TXA2 to najsilniejszy stymulator agregacji
trombocytów i zwężenia naczyń).
1. Cyklooksygenaza 1 jest enzymem obecnym prawie we wszystkich tkankach i ma
właściwości ochronne w stosunku do błony śluzowej żołądka.
a. Blokowanie jej w żołądku jest powodem zapalenia i owrzodzenia żołądka.
2. Cyklooksygenaza 1 jest także obecna w komórkach śródbłonka, w których pod jej
wpływem z kwasu arachidonowego powstają labilne endoperoksydazy podobnie jak
w trombocytach. Jednakże pod wpływem syntetazy prostacykliny powstaje
prostacyklina o przeciwstawnym wpływie na naczynia i agregację trombocytów w
porównaniu z tromboksanem
3. obok opisanej wyżej COX1 wykryto istnienie drugiej formy cyklooksygenazy 2 (COX-2)
indukowanej w warunkach patologicznych (np. w procesie zapalnym). Ponieważ
niesteroidowe leki przeciwzapalne hamują w jednakowym stopniu COX-1 i COX-2,
dlatego duże znaczenie miało wyprodukowanie leków przeciwzapalnych o
preferencyjnym hamowaniu COX-2. leki te nie hamują COX-1, nie zmniejszają
wytwarzania tromboksanu i nie powodują stanu zapalnego błony śluzowej żołądka
Rola śródbłonka w hemostazie
Śródbłonek naczyń zawiera i uwalnia czynniki odgrywające ważną rolę w procesie krzepnięcia i fibrynolizy oraz w
aktywacji białka C (naturalnego inhibitora krzepnięcia). Diżeki powierzchniowym receptorom dla czynnika IX i IXa
uczestniczy w procesie osoczowego krzepnięcia. Kolagen znajdujący się w warstwie środkowej po uszkodzeniu
śródbłonka naczyń, wchodzi w kontakt z trombocytami, powodując ich adhezje czyli przyleganie do siebie (do
kolagenu). Jest to reakcja zapoczątkowująca powstawanie czopu hemostatycznego. Ponadto aktywuje czynnik XII,
który zapoczątkowuje reakcje krzepnięcia i fibrynolizy.
Czynniki uwalniane przez komórki śródbłonka i ich znaczenie:
-
prostacyklina (w tym PGI2) –najsilniejszy inhibitor agregacji trombocytów i czynnik rozkurczu naczyń
-
tromboplastyna tkankowa – aktywuje czynnik VII układu zewnętrznego, a także plazminogen
-
fibronektyna – ułatwia adjezje trombocytów
-
czynnik von Willebranda – wiąże się z receptorami trombocytów lub z fibronektyną i ułatwia proces adhezji i
agregacji
-
ADP i ATP – aktywuje proces uwalniania
-
Tromboglobulina - aktywuje białko C, które jest inhibitorem procesu krzepnięcia
-
Endoteliny – wywołują skurcz naczyń i wzrost ciśnienia tętniczego
-
Immunoglobilina G – uczestniczy w procesach odporności humoralnej
-
Białko S – inaktywuje czynnik V i VIIIC
-
Czynnik Fitzgeralda – stymuluje proces krzepnięcia i powstawania plazminy
-
Plazminogen – prekursor plazminy, rozpuszczającej włóknik
-
T-PA i u-PA – aktywatory fibrynolizy
-
Interleukina 1 – powoduje reakcje ostrej fazy
-
PAF – czynnik aktywujący trombocyty
-
Kolagen – stymuluje adhezje trombocytów do śródbłonka
-
Elastyna – bierze udział w adhezji trombocytów
-
Witronektyna - bierze udział w adhezji trombocytów
© Copyright by $taś
66
Interakcja między trombocytami i śródbłonkiem naczyń
Metabolizm fosfolipidów otoczki trombocytów i śródbłonka naczyń jest
jednakowy do momentu powstania cyklicznych endoperoksydaz.
Endoperoksydazy przechodzą:
-
w śródbłonku w prostacyklinę pod wpływem enzymu –
syntetazy porstacykliny,
-
w trombocycie – w tromboksan pod wpływem syntetazy
tromboksanu.
Tromboksan i prostacyklina mają przeciwstawne działanie:
-
tromboksan to najsilniejszy stymulator agregacji trombocytów i
zwężenia naczyń
-
prostacyklina to najsilniejszy inhibitor agregacji trombocytów i
czynnik rozkurczu naczyń
Niedobór prostacykliny jest najprawdopodobniej przyczyną zwiększonej
agregacji trombocytów i zwieszonej tendencji do zakrzepów.
Stosowanie leków hamujących powstawanie tromboksanu, takich jak
aspiryna, wykorzystywane jest w profilaktyce zakrzepów
Fibrynoliza
·
Jest to mechanizm fizjologiczny, który nie tylko prowadzi do rozpuszczania i likwidacji skrzepów włóknika
powstających w związku z uszkodzeniem naczyń, ale także uczestniczy w wielu innych procesach , jak
krwawienie miesiączkowe i porodowe, stany zapalne, proces nowotworowy itd.
·
Fibrynoliza odbywa się przy udziale enzymu plazminy, który powstaje z białka prekursorowego – plazminogenu
pod wpływem aktywatorów
·
Plazmina rozpuszcza złogi włóknika w świetle naczyń i zapewnia swobodne krążenie krwi
·
Plamina rozszczepia też inne białka osocza uczestniczące w procesie krzepnięcia, tj. fibrynogen, czynnik XI, IX,
VIII, V, a także jest ważnym aktywatorem układu dopełniacza (rozszczepia C3 do C3a i C3b)
·
Prekursor plazminy à plazminogen jest wytwarzany głównie przez komórki wątroby, nerki oraz przez eozynofile.
Jego aktywacja odbywa się poprzez:
o
aktywatory naczyniowe (aktywacja drogą wewnętrzną)
§
przy udziale czynników XII, XI, PK, HK (kininogen) i kalikreiny
o
aktywatory tkankowe (aktywacja drogą zewnętrzną).
§
za pośrednictwem tkankowych aktywatorów plazminy – t-PA.
·
Ten tkankowy aktywator uwalniany jest przez śródbłonek naczyń krwionośnych. Kiedy
plazminogen i t-PA połączą się z fibryną dochodzi do aktywacji plazminogenu w
plazminę à a powstała plazmina trawi włóknik.
·
W procesie trawienia fibryny i fibrynogenu powstają pierwsze produkty rozszczepienia
tych białek, które w połączeniu z innym aktywatorem plazminogenu – urokinazą (u-PA)
dodatkowo aktywują proces przejścia plazminogenu w plazminę
·
Głównym inhibitorem plazminy jest α2-antyplazmina syntetyzowana w wątrobie. Unieczynnia ona plazminę
krążącą, zapewniając tym samym kontrolę nad jej powstawaniem.
·
Kontrolę fibrynolizy sprawują również inhibitory aktywacji plazminogenu – PAI
© Copyright by $taś
67
§
PAI-1- produkowany m.in. przez śródbłonek, magazynowany w trombocytach w postaci
nieaktywnej, zapobiega przedwczesnemu rozpuszczaniu włóknika à hamuje powstawanie t-PA
§
PAI-2 – główny inhibitor u-PA
·
Zachowanie równowagi między procesami krzepnięcia i fibrynolizy wynika z tego że niektóre czynniki uczestniczą
w obu procesach. Niektóre czynniki uwalniane na początku procesu krzepnięcia ,zapoczątkowują go i
jednocześnie aktywują plazminogen (np. tromboplastyna tkankowa). Podobną rolę odgrywa kalikreina,
trombina oraz czynnik Fitzgeralda (HWMK chyba).
o
Kalikreina powstaje z prekalikreiny pod wpływem czynnika Hagemana (czynnik XII) i plazminy. Czynnik
ten poza stymulacją plazminogenu aktywuje proces przejścia czynnika XII w aktywną postać XIIa.
o
Trombina jest konieczna do tworzenia fibryny, z drugiej zaś strony aktywuje plazminogen, pobudzając
uszkodzony śródbłonek do uwalniania kinin tkankowych
o
Czynnik Fitzgeralda stymuluje zarówno proces krzepnięcia, jak i powstawania plazminy.
Krew – ogólnie
Wg Histologii
-
erytrocyty: 4,5-5 mln/mm3 (do 5,4 u mężczyzn)
-
trombocyty: 200-300 tys/mm3
-
leukocyty: 5-8 tys/mm3
o
neutrofile – 55-65%
o
eozynofile 2-4%
o
bazofile – 0,5-1%
o
limfocyty – 25-35%
o
monocyty – 4-8%
© Copyright by $taś
68
Limfocyty – powstawanie, rodzaje, funkcja
a) Limfocyty B
¨ Powstawanie
§
STEM-CELL (szpik) à progenitorowa komórka limfoidalna (szpik) à limfocyty PRE-B à (szpik) à limfocyt B à
plazmocyt
¨ Cechy
§
Stanowią około 15%
§
Szpikozależne
§
Wytwarzają immunoglobuliny (IgM,A,G,D,E)
§
Odpowiedź humoralna
§
Po uwolnieniu ze szpiku nie przechodzą przez grasicę
§
Zdolność do reakcji odpornościowej zyskują w układzie limfatycznym przewodu pokarmowego (migdałki,
kępki Peyera, wyrostek robaczkowy)
b) Limfocyty T
¨ Powstawanie
§
STEM-CELL à Progenitorowa komórka limfoidalna à limfocyty PRE – T à (grasica) à limfocyt T à CD4 (Th),
CD8 (Tc), CD3 (Ts)
¨ Cechy
§
Stanowią 70%
§
CD4 (Th) – pomagające (4-h)
·
Stanowią 40% limfocytów T
·
Głównym zadaniem limfocytów T CD4 jest wydzielanie polipeptydowych przekaźników humoralnych
zwanych cytokininami lub interleukinami (IL). Cytokiny wydzielane są w odpowiedzi na działanie
swoistych substancji immunologicznych lub nieswoistych mitogenów i można je podzielić na prozapalne
(IL-1beta, IL-8, TNF-alfa), antyzapalne (IL-4, IL-6, IL-8)
·
Produkują: IL-2,4,5,6,10, TNF, IFN-gamma
·
Aktywują limfocyty B lub Tc
§
CD8 (Tc) - cytotoksyczne
·
Stanowią 30% limfocytów T
·
Bezpośrednio cytotoksyczne
·
Produkują perforynę i granzymy
·
Odpowiedzialne za odrzucanie przeszczepu i reakcje późnej nadwrażliwości
c) Limfocyty NK
¨ Powstawanie
§
STEM-CELL à progenitorowa komórka limfoidalna à limfocyty NK
¨ Cechy
§
„naturalni zabójcy”
§
Stanowią 16%
§
Silna aktywność cytotoksyczna
§
Niszczenie przez wytworzone przez siebie białka (np. perforyna uszkadzająca błonę komórkową)
§
Niszczą komórki nowotworowe
§
Niszczą komórki zakażone wirusem
§
Ekspresja cząstek różnicujących CD16 i CD56
§
Nie podlegają dojrzewaniu w obwodowych tkankach limfoidalnych
© Copyright by $taś
69
Monocyty i makrofagi
-
powstawanie:
o
STEM-CELL à CFU-GEMMà CFU-GM à CFU-M à((+) CSF-GM, CSF-1, IL-6) à monoblast à promonocyt à
monocyt
-
Ze szpiku kostnego czerwonego
-
We krwi pozostają od 8 do 72 godzin (około 14h)
-
3x więcej monocytów krwi osadzonych na śródbłonku naczyń krwionośnych (monocyty przyścienne) w stosunku
do monocytów wolno krążących
-
po przejściu z krwi do tkanek: monocyty à makrofagi tkankowe (do układu siateczkowo-śródbłonkowego)
o
w płucach
o
mikroglej w mózgu
o
kom siateczk-śródbłonk gwiaździste w wątrobie (komórki
Browicza-Kupffera)
o
k. kościogubne (osteoklasty)
o
makrofagi w jamie otrzewnowej
o
makrofagi w torebkach stawowych
-
makrofagi wykazują właściwości żerne bo mają liczne enzymy proteolityczne, enzymy lipolityczne, lizozym
procesy monocytów i makrofagów
§
regulacja biosyntezy immunoglobulin
§
reakcje przeciwbakteryjne, przeciwpasożytnicze, przeciwgrzybicze, przeciwwirusowe
§
usuwanie uszkodzonych tkanek
§
kierowanie czynnością fibroblastów i komórek tkanki łącznej
§
angiogeneza
§
wytwarzanie czynników wzrostowych
§
uczestniczą w transporcie żelaza do różnych tkanek np. do szpiku
§
makrofagi uwalniają czynniki niezbędne do przebiegu podstawowych procesów (krzepnięcia,
fibrynolizy, odporności immunologicnej, hemopoezy)
-
aktywność makrofagów podlega wpływom hormonalnym
o
pobudzają je:
§
estrogeny
§
hormony tarczycy
§
hormon wzrostu
§
małe dawki glikokortykoidów
o
hamują
§
duże dawki glikokortykoidów
Granulocyty i granulopoeza
a) Neutrofile
¨ Powstawanie
§
STEM CELL àCFU-GEMMà CFU-G à ((+)CSF-G, CSF-GM, CSF-1) à mieloblast à promielocyt à mielocyt
obojętnochłonny à metamielocyt obojętnochłonny à neutrofil (pałeczka) à neutrofil (segmentowany)
¨ 30-70% leukocytów
¨ 1,3,5 - segmentów jądra
¨ 2 pule: krążąca i przyścienna
¨ Cechy:
§
T
1/2
= 7 dni
§
Diapedeza
§
Chemotaksja
§
Adhezja
§
Fagocytoza (opsoniny)
© Copyright by $taś
70
§
Degranulacja
§
Oddychanie wybuchowe (powstaje H
2
O
2
, i OH-)
§
Produkuje IL-1, IL-6, IL-8, TNF alfa, CSF-6
b) Eozynofil
¨ Powstawanie
§
STEM-CELL à CFU-GEMM (komórki macierzyste nieukierunkowane) à CFU-Eos à ( (+) CSF-G, CSF-GM, IL-3,
IL-5) à mieloblast àpromielocyt à mielocyt kwasochłonny à metamielocyt kwasochłonny à eozynofil
(pałeczka) à eozynofil (segmentowany)
¨ 2-4% leukocytów
¨ 2 segmenty jądra
¨ ziarnistości kwasochłonne
¨ cechy:
§
diapedeza
§
chemotakcja
§
inaktywacja
§
fagocytoza + niszczenie kompleksów immunologicznych
§
produkuje leukotrieny (LTB4, LTC4), PAF, i transformujący czynnik wzrostu (TGF alfa i β)
§
mogą atakować organizmy pasożytnicze
§
usuwają czynniki biorące udział w reakcjach immunologicznych, a także substancje powstające w toku
tych reakcji
c) bazofile
¨ powstawanie:
§
STEM-CELL à CFU-GEMM à CFU-Bas à ((+) SCF, NGF, IL-3, IL-4, IL-10) à mieloblast à promielocyt à
mielocyt zasadochłonny
à
metamielocyt zasadochłonny
à
bazofil (pałeczka) à bazofil
¨ 0-1% leukocytów
¨ niesegmentowane
¨ ziarnistości zasadochłonne
¨ zawierają ziarnistości spiętrzające heparynę (która hamuje krzepnięcie krwi i zwiększa aktywność lipazy
lipoproteinowej)
¨ uwalniają ze swoich ziarnistości histaminę, serotoninę i bradykininę
¨ posiadają receptory dla interleukin
¨ mogą gromadzić na swojej powierzchni cząsteczki IgE powodując ich degranulacje
¨ udział w reakcjach alergicznych bezpośredniej nadwrażliwości i anafilaksji
¨ cechy:
§
diapedeza
§
chemotaksja
§
degranulacja
Erytropoeza – etapy, regulacja
1) Etapy erytropoezy:
¨ STEM-CELL à (erytropoetyna, IL-3, IL-9, IL-11, CSF-GM)à BFU-E (komórki ukierunkowane linii erytrocytów
wczesnego stadium) à CFU –E (komórka macierzysta erytrocytów) à proerytroblast à erytroblast
zasadochłonny à erytroblast polichromatofilny à erytroblast kwasochłonny à (przekroczenie bariery
szpikowej)à retikulocyt à erytrocyt
¨ Miejsca erytropoezy
§
I – pęcherzyk żółtkowy
§
II – śledziona
§
III – wątroba
§
IV – szpik
2) Regulacja
¨ Proces erytropoezy zachodzi przy udziale:
© Copyright by $taś
71
§
czynników wzrostowych
-
czynnik wzrostowy komórek prekursorowych granulocytów i monocytów (CSF-GM)
§
interleukin
-
IL-3
-
IL-9
-
IL-11
§
Erytropoetyny
-
Jest głównym humoralnym regulatorem wytwarzania erytrocytów
-
Jej stymulujące działanie na erytropoezę zaczyna się na szczeblu komórek
progenitorowych, takich jak komórka krwiotwórcza ukierunkowana linii erytrocytów
wczesnego stadium (BFU-E), i komórka krwiotwórcza ukierunkowana linii erytrocytów
późnego stadium (CFU-E), które mają receptory wrażliwe na erytropotynę
-
To białko wytwarzane u ludzi dorosłych w 90-95% w nerkach i w 5-10% w wątrobie
-
Zmniejszenie prężności tlenu w nerkach jest zasadniczym czynnikiem zwiększającym
wydzielanie EPO do krwi
-
Miejscem wytwarzania EPO, która jest jednym z czynników wzrostowych, są komórki
śródbłonka naczyń włosowatych otaczających kanaliki nerkowe w korze nerek
-
Mechanizm ten zachodzi poprzez uwalnianie białka erytrogeniny z komórek kanalików
nerkowych.
Erytrogenina powoduje przekształcenie nieczynnego
proerytropoetynogenu, będącego alfa2-globuliną produkowaną w wątrobie, w
uczynnioną postać EPO
§
Czyli EPO powstaje przy udziale
i. Nerkowego czynnika erytropoetycznego zwanego erytrogeniną
ii. Alfa2-globuliny osocza, produkowanej przez wątrobę i zwanej
erytropoetynogenem
§
EPO działa na komórki pnia i erytroblasty za pośrednictwem swoistego
receptora komórkowego. Po związaniu EPO z receptorem następują zmiany
konformacyjne białka receptorowego, które przekazuje informacje do jądra
komórki pnia, prowadząc do represji genu operatorowego dla syntezy
swoistego informacyjnego RNA (mRNA) i dalej do wzmożonej produkcji Hb
§
Aminy katecholowe zwiększają jej wydzielanie
§
Witaminy
-
Najważniejszą rolę w erytropoezie, poza EPO, odgrywa cyjanokobalamina, czyli
witamina B12, Jest ona niezbędnym czynnikiem dla wszystkich komórek i jej brak w
organizmie upośledza rozplem i wzrost komórek. Wynika to z faktu że jest ona niezbędna
do zmiany nukleotydów rybozowych na nukleotydy zawierające dezoksyrybozę, co ma
zasadnicze znaczenie w procesie syntezy DNA
-
Brak kobalaminy upośledza dojrzewanie i podział jądra, a ponieważ tkanka
krwiotwórcza należy do najszybciej rozmnażających się, wiec brak kobalaminy
prowadzi przede wszystkim do zahamowania wytwarzania krwinek czerwonych.
-
Poza tym witaminy B1, B2, B6, C, kwas foliowy (odgrywa ważną rolę w syntezie DNA w
komórkach szpiku – przy jego braku zmiany podobne do niedokrwistości złośliwej
§
Pierwiastki
-
Fe2+, Mn, Mb, Co, Ni, Zn
§
Hormony
-
Aminy katecholowe poprzez receptory β-adrenergiczne zwiększają wydzielanie EPO
-
Pobudzająco na erytropoezę wpływają m.in.
§
Androgeny
§
Hormony gruczołu tarczowego (T3, T4)
§
Hormon wzrostu
§
Prolaktyna
-
Hamująco
§
Estrogeny
-
Czynniki naczyniowe, jak angiotensyna, serotonina, noradrenalina, prostaglandyny
(zwłaszcza serii F), wzmagają erytropoezę, prawdopodobnie na skutek zmniejszania
przepływu krwi przez nerki
© Copyright by $taś
72
Płytki krwi, ich powstawanie i rola
-
jest ich około 150-400 tys/mm3 krwi
-
powstawanie w szpiku czerwonym
¨ STEM-CELL à CFU-Meg à ((+) IL-3, CSF-GM) à megakarioblast à ((+) IL-3, IL-6) à megakariocyt à
płytki
-
Funkcja – hemostatyczna
¨ Adhezja – zdolność przylegania do fibryny, fibronektyny, lamininy, trombospondyny, kolagenu
¨ Agregacja – zlepianie się płytek, tworzenie agregatów
¨ Uwolnienie czynników proagregacyjnych
§
ADP, ATP, serotonina, Ca2+, PDGF, PAF, TXA2, TXB2, fosfolipidy płytkowe, LT B
¨ Czynniki płytkowe
§
Zewnątrzpłytkowy – zaadsorbowany czynnik V osocza
§
Wewnątrzpłytkowy – proteoliza fibrynogenu + uczulenie na trombinę
§
Wewnątrzpłytkowy – fosfolipid płytkowy
§
Wewnątrzpłytkowy – działanie przeciwheparynowe
§
Wewnątrzpłytkowy – serotonina
Metabolizm energetyczny mięśni
Źródłem energii niezbędnej do skurczu i rozkurczu mięśnia jest ATP, które spełnia potrójną funkcję:
1) energia uwolniona z ATP jest zużywana bezpośrednio do ruchów mostków poprzecznych miozyny i ślizgania się
nitek aktynowych względem nitek miozynowych
2) przyłączenie nowych cząsteczek ATP do głowy cząsteczki miozyny jest warunkiem oddzielenia głowy mostka
poprzecznego miozyny od cząsteczki aktyny i cyklicznych ruchów mostków poprzecznych
3) energia uwolniona z rozpadu ATP jest zużywana przez siateczkę sarkoplazmatyczną do napędzania pompy
Ca2+ i wychwytu jonów Ca2+, prowadząc do rozluźnienia mięśnia
Głównym, bezpośrednim źródłem energii dla skurczów jest hydroliza ATP do ADP i fosforanu, ale obok ATP w mięśniach
istnieje drugi wysokoenergetyczny związek, tj. fosforylokreatyna (CP),
-
CP ulega hydrolizie do kreatyny (C) i grupy fosforanowej z uwalnianiem znacznej ilości energii (podobna
ilość jak z przy rozkładzie ATP do ADP) .
-
CP i ADP mogą reagować z sobą, przy czym energia zmagazynowana w CP zostaje przeniesiona na
ADP, tworząc ATP i kreatynę, Reakcja te jest odwracalna i CP może powstawać z kreatyny i ATP.
CP + ADP
C + ATP
-
W czasie spoczynku część ATP powstającego w mitochondriach oddaje grupy fosforanowe kreatynie i
wtedy następuje odbudowa zapasów fosforylokreatyny.
-
Podczas pracy fosforylokreatyna ulega hydrolizie w miejscu łączenia się aktyny z głowami miozyny i oddaje
grupę fosforanową miozynie, zmieniając ADP na ATP. Pozwala to na przedłużenie skurczów, do których
niezbędny jest stały dopływ ATP.
-
W ten sposób kosztem CP następuje częściowe uzupełnianie ATP w miarę jak ta substancja jest zużywana na
pokrycie kosztów energetycznych skurczu. Dzięki tym przemianom, dopóki tylko CP jest obecna w komórce
mięśniowej, obniżenie stężenia ATP jest stosunkowo niewielkie
© Copyright by $taś
73
-
Ilość CP w komórkach mięśniowych jest jednak ograniczona. Gdy aktywność skurczowa mięśni jest
intensywna i przedłuża się, ATP musi być regenerowane w procesach glikolizy beztlenowej lub tlenowej.
Najbardziej ekonomicznym źródłem ATP jest fosforylacja oksydacyjna, produkująca 36 z 38 ATP z każdej cząsteczki
glukozy. To źródło ATP wymaga jednak odpowiedniej dostawy tlenu, glukozy i czasu niezbędnego do uruchomienia
złożonego, wieloczłonowego układu enzymatycznego.
(1)Jeśli mięsień jest pobudzony przez bodźce o małej częstotliwości, to może wykazywać zdolność do długotrwałego
kurczenia się, bez wyraźnych objawów zmęczenia. Warunkiem utrzymania zdolności mięśni do skurczów jest
dostateczna ilość tlenu i materiałów energetycznych, zwłaszcza glukozy i kwasów tłuszczowych w mięśniu. Rozpad ATP
jest wtedy wyrównywany przez jego równoczesną syntezę.
(2) W czasie długotrwałych wysiłków mięśniowych glikoliza (rozkład glukozy do kwasu pirogronowego, który później
zostaje zamieniony na kwas mlekowy) staje się jednak głównym źródłem ATP nawet w obecności tlenu bo:
-
szlak bardzo wydajny (w krótszym czasie może np. postać 64 cząsteczki ATP w drodze glikolitycznego
rozkładu 32 cząsteczek glukozy do kwasu mlekowego niż 32 cząsteczki ATP drogą fosforylacji oksydacyjnej z
1 cząsteczki glukozy) choć mało ekonomiczny
-
nie wymaga tlenu (a warunki beztlenowe towarzyszą długotrwałym skurczom mięśniowym)
Jednak powoduje to:
-
bardzo szybkie znikanie zapasu glikogenu z miocytów (bo mała wydajność glikolizy)
-
skurcze szybko słabną i wcześnie rozwija się zmęczenie mięśniowe
-
nadmierna produkcja mleczanu à zaciągnięcie długu tlenowego à zmęczenie mięśniowe
Ilość nagromadzonego kwasu mlekowego we krwi i w mięśniach jest marą zaciągniętego przez mięśnie „długu
tlenowego”. Dług tlenowy można określić doświadczalnie przez pomiar zużycia tlenu po wysiłku fizycznym, aż do chwili
osiągnięcia stałego, podstawowego poboru tlenu. Odejmując ten podstawowy pobór tlenu od jego całkowitego
zużycia określa się wielkość długu tlenowego (może sięgać ok. 20 litrów tlenu)
Losy kwasu mlekowego wytworzonego podczas wysiłku fizycznego:
-
kwas mlekowy może być zamieniony do kwasu pirogronowego i utleniony w cyklu kwasu cytrynowego w
mięśniach typu I, w mózgu, sercu à powstaje ATP i CO2
-
może być też w wątrobie zamieniony do glukozy, aby następnie służyć jako źródło energii skurczowej (cykl
Coriego)
© Copyright by $taś
74
Poza glukozą źródłem energii w mięśniach są dostające się do miocytów wolne kwasy tłuszczowe (FFA), które podobnie
jak glukoza również utleniają się do CO2 i H2O, uwalniając duże ilości energii w postaci ATP. Ta energia jest zużywana do
podtrzymania pracy mięśni, głównie w spoczynku i w okresie odnowy po skurczu
Konflikt serologiczny
To zaburzenia wynikające z niezgodności antygenowej np. zaburzenia poprzetoczeniowe, konflikty serologiczne w
przebiegu ciąży (choroba hemolityczna noworodka)
-
w wypadku przetaczania krwi niezgodnej grupowo występuje aglutynacja i hemoliza krwinek. Jest to wynikiem
działania odpowiednich aglutynin, skierowanych przeciwko przetoczonym krwinkom. Nadmierny rozpad krwinek
blokuje cewki nerkowe poprzez wytrącającą się Hb. Dochodzi do upośledzenia produkcji moczu, anemii i śmierci
-
choroba hemolityczna noworodków występuje w wypadki odziedziczenia przez płód czynnika Rh+ po ojcu,
podczas gdy matka należy do Rh-
Aglutyniny anty-D wytwarzane w organizmie matki pod wpływem antygenu Rh+ płodu przechodzą przez łożysko
i zlepiają jego krwinki. Matka uczula się na czynniki Rh+ na skutek przechodzenia do jej krążenia przez łożysko
antygenu Rh+ z produktami rozpadu komórek płodu. Ponadto w czasie porodu nieznaczna ilość krwinek płodu
przechodzi z łożyska do krążenia matki. W wyniku uczulenia w organizmie matki rozwijają się przeciwciała anty-D,
których miano wzrasta z każdą kolejną ciążą
·
Choroba hemolityczna noworodka może pojawić się niekiedy w trakcie trwania pierwszej ciąży (np: jako
powikłanie zabiegów wewnątrzmacicznych). Ze względu na szeroko stosowaną profilaktykę są to przypadki
sporadyczne a większość ciąż "konfliktowych" kończy się urodzeniem zdrowego dziecka.
·
Konfliktowi serologicznemu zapobiega się podając zaraz po porodzie, poronieniu, zabiegach, w których może
dojść do transfuzji krwi płód-matka, immunoglobulinę anty-D, która niszczy erytrocyty Rh (+), zanim układ
immunologiczny matki zdąży zareagować.
© Copyright by $taś
75
Grupy krwi, zasady przetaczania krwi
Wyróżnia się 6 zasadniczych grup krwi: A1, A2, B, A1B,A2B, 0.
Przynależność do określonej grupy krwi jest uwarunkowana genetycznie
Substancja grupowa 0 – jest słabym antygenem, natomiast substancja grupowa A i B są silnymi antygenami
(aglutynogenami). Są przyczyną występowania aglutynacji i hemolizy po przetoczeniu niezgodnej grupowo krwi.
Osocze poszczególnych grup układu AB0 wykazuje obecność aglutynin zawsze skierowanych przeciwko aglutynogenom
nieobecnym w krwinkach danej grupy.
Układ Rh jest uwarunkowany obecnością antygenów D, C, E. Cechą charakterystyczną układu Rh jest pojawienie się
aglutynin anty-D dopiero po zadziałaniu antygenu Rh, czyli po przetoczeniu osobnikowi Rh- krwi pochodzącej od dawcy
Rh+
W układzie AB0 aglutyniny są przeciwciałami naturalnymi, natomiast w układzie Rh aglutyniny anty-D są wynikiem
uczulenia na wprowadzony antygen Rh
Przetaczanie krwi musi być zgodne grupowo w układzie AB0 jak i Rh
Mięsień sercowy – charakterystyka
-
bardzo podobny do szkieletowego
-
taki sam układ miozyny i aktyny
-
białka układu troponina – tropomiozyna
-
sarkomer
-
dobrze rozwinięty układ siateczki sarkoplazmatycznej tworzy diady, złożone z kanalika T i cysterny brzeżnej
-
miocyty sercowe tworzą mocne, wzajemne połączenia przez niskooporowe złącza szczelinowe (syncytium
czynnościowe) – aby wszystkie miocyty kurczyły się w tym samym czasie à miocyty ściśle do siebie przylegają i
tworzą między sobą mostki dzięki czemu pobudzenie w krótkim czasie całą masę mięśniową syncytium
-
czas trwania potencjału czynnościowego – 200-300ms
-
potencjał czynnościowy trwa dłużej niż okres szerzenia się impulsu skurczowego à impulsy ulegają depolaryzacji
prawie w tym samym czasie
-
mięsień sercowy rozpoczyna skurcz przy długości mniejszej (rozkurczowe rozciągnięcie przez wypełniającą
komory krew) niż optymalna à zachowanie pewnej rezerwy
¨ optymalne wypełnienie jam serca à skurcz maksymalny – zgodnie z prawem Franka - Starlinga
§
energia skurczu jest funkcją początkowej długości miocytów sercowych
§
w miarę wzrostu początkowej długości miocytów zwiększa się także energia skurczów
-
udział jonów Ca2+ w sprzężeniu pobudzeniowo-skurczowym mięśnia sercowego
¨ 25% Ca2+ pochodzi z ECF a 75% z siateczki sarkoplazmatycznej
¨ podobieństwo sercowego i obserwowanego w mm. szkieletowych mechanizmu spustu Ca2+
¨ depolaryzacja receptorów dihydroksypirydynowych (DHP-R) i napływ zewnątrzkomórkowego Ca2+
poprzez bramkowane napięciem kanały wapniowe typu L powoduje opróżnienie Ca2+ z siateczki
sarkoplazmatycznej poprzez aktywacje receptorów ryanodynowych (kanały wapniowe siateczki)
-
blokowanie kanału Ca2+ przez zastosowanie antagonisty tych kanałów, związku Diltiazen, podawanego w
dawkach wzrastających, obniża potencjał fazy platau i skraca czas trwania fazy 2
Żelazo
-
Zapotrzebowanie dobowe – 0,5 do 3.0 mg
-
w organizmie około 4g
¨ 65% w erytrocytach w postaci związanej z Hb
¨ 20% w wątrobie jako ferrytyna i hemosyderyna
¨ 4% w mioglobinie
¨ 1% w komórkach jako składnik enzymów oddechowych
¨ 0,1% w połączeniu z transferryną
© Copyright by $taś
76
-
organizm traci żelazo w ilości około 1 mg na dobę ze złuszczającymi się nabłonkiem i naskórkiem, z włosami, a u
kobiet z krwawieniami miesiączkowymi.
-
w żołądku żelazo nie podlega wchłanianiu
¨ wchłania się w jelicie (w kompleksie z gastroferrytyną) do krwi
¨ wchłanianie żelaza jest powolne, gdyż jest kontrolowane na drodze ujemnego sprzężenia zwrotnego
¨ żelazo może być wchłonięte z jelit jedynie w postaci jonu żelazawego (Fe2+)
-
wchłanianie żelaza z jelit wzmagają czynniki obecne w sokach trawiennych, zwłaszcza w soku żołądkowym.
Znany jest wpływ pobudzający kwasu solnego, czynnika wewnętrznego i specjalnego czynnika stabilizującego,
zawartego w soku żołądkowym. Ten ostatni chroni sole żelazawe przed przejściem w żelazowe i wytrąceniem w
nierozpuszczalne kompleksy. Podobne pobudzająco na wchłanianie działają enzymy trzustkowe i jelitowe,
sprzężone sole żółciowe i niektóre witaminy zwłaszcza kwas askorbinowy
-
wchłaniane w jelitach sole żelazawe łączą się w błonie śluzowej jelita z apoferrytyną – białkiem, które wiąże
żelazo w postaci ferrytyny
¨ żelazo może być również magazynowane w postaci hemosyderyny
-
żelazo w postaci ferrytyny zostaje zmagazynowane w wątrobie, śledzionie i jelitach a szczególnie w
makrofagach tych narządów
-
gdy trzeba (np. do syntezy Hb) ulega łatwo uwolnieniu z ferrytyny i przechodzi do osocza gdzie łączy się z
białkiem transportowym, należącym do frakcji β-globuliny tworząc transferrynę, a ta transportuje go do
mitochondriów gdzie syntetyzowany jest hem
-
zawartość żelaza w komórce regulowana jest na zasadzie sprzężenia zwrotnego między ilością komórkowego
żelaza a aktywnością komórkowych elementów białka nazwanego IRE-BP (Iron responsive element binding
protein).
¨ Mechanizm regulacji polega na tym, że ilość żelaza w komórce warunkuje aktywność IRE-BP, czego
następstwem jest zwiększenie wytwarzania ferrytyny i zmniejszona ekspresja receptora transferryny.
¨ Zmniejszenie zaś ilości żelaza w komórce powoduje aktywacje IRE-BP, a w ślad za nią następuje
zwiększona ekspresja receptora transferrynowego i zmniejszenie wytwarzania ferrytyny.
-
po rozpadzie krwinek haptoglobina silnie wiąże wolną hemoglobinę, a hemopeksyna tworzy kompleksy z
hemem, Połączenia z białkami sprawiają że żelazo może być odzyskiwane z rozpadu hemu i Hb dopiero po
zakończeniu biologicznego życia krwinki czerwonej
wówczas żelazo jest przekazywane transferrynie i zostaje w ten sposób transportowane do wątroby, albo wykorzystane w
erytropoezie
Hemoliza krwinek czerwonych
-
czas przeżycia krwinek czerwonych wynosi około 120 dni
-
rozpad krwinek głównie w makrofagach (układ siateczkowo-śródbłonkowy), głównie śledziony i częściowo
wątroby oraz szpiku kostnego
-
rozpadające się krwinki uwalniają Hb, która szybko zostaje wchłonięta przez makrofagi wątroby, śledziony i szpiku
-
Hb uwolniona z rozpadłych erytrocytów i sfagocytowana przez makrofagi ulega następnie rozpadowi na
globinę i hem
-
Równocześnie uwalnia się żelazo, które łączy się w osoczu z transferryną, dostając się następnie albo do szpiku,
gdzie zostaje zużyte w procesie erytropoezy, albo ulegając odłożeniu w postaci ferrytyny, głównie w wątrobie
-
Pierścień hemu pęka w alfa-metylenowym mostku tworząc biliwerdynę
-
Ta z kolei zamienia się na bilirubinę uwalnianą do osocza
-
Bilirubina transportowana w osoczu w połączeniu z albuminami
-
Wychwycona przez hepatocyty
-
W hepatocycie ulega sprzężeniu z kwasem glukuronowym lub kwasem siarkowym tworząc odpowiednio
glukuronian i siarczan bilirubiny
-
W tej postaci wydzielana do żółci à do przewodu pokarmowego
·
Bilirubina sprzężona z kwasem glukuronowym nie wchłania się z jelit i jest wydalona z kałem.
o
Pewna jej ilość podlega w jelitach dekoniugacji bakteryjnej i redukcji pod wpływem enzymów
bakteryjnych do urobilinogenu, zwanego także sterkobilinogenem i dalej jako sterkobilina zostaje
wydalona z kałem nadając mu brunatne zabarwienie.
o
Urobilinogen wchłania się częściowo w jelitach i krążeniem jelitowo-wątrobowym przedostaje się do
wątroby, aby z powrotem wydalić się z żółcią do jelit.
© Copyright by $taś
77
o
Nieznaczna jego ilość przenika do krążenia ogólnego i dalej przechodzi do moczu, w którym zamienia
się urobilinę
-
Nagromadzenie bilirubiny w osoczu w ilościach większych niż 2mg% prowadzi do żółtawego zabarwienia skóry i
błon śluzowych à żółtaczki
Witamina B12 (cyjanokobalamina)
-
witamina B12 nie jest wytwarzana w organizmie i musi być dostarczana z pokarmem w ilościach pokrywających
jej zapotrzebowanie czyli około 1-5 mikrogramów na dobę
-
ETAPY wchłaniania
¨ Związanie z białkiem R ze śliny
¨ Trawienie białka przez trypsynę
¨ Związanie z IF w dwunastnicy
§
Czynnik wewnętrzny (IF) to mukoproteid wytwarzany przez komórki okładzinowe gruczołów
właściwych żołądka
¨ Stabilny kompleks IF – B12 i przejście do jelita krętego
¨ Wchłanianie w dystalnym odcinku jelita krętego do krążenia wrotnego
¨ Transport we krwi
¨ Magazynowane w wątrobie
z wątroby witamina ta jest stopniowo uwalniana do krążenia i dociera do szpiku i innych tkanek
Biosynteza hemu
-
miejsce: mitochondria
-
etapy:
¨ kondensacja 8 glicyn z 8 cząsteczkami uaktywnionego przez koenzym A bursztynianu
¨ utworzenie kwasu alfa-amino-β-ketodipinowego
¨ dekarboksylacja tego kwasu
¨ powstaje kwas alfa-aminolewulinowy (ALA)
¨ 2 cząsteczki kwasu ALA kondensują i powstaje porfobilinogen
¨ 4 porfobilinogeny kondensują i powstaje uroporfirynogen
¨ uroporfirynogen ulega utlenianiu i dekarboksylacji
¨ powstaje protoporfiryna, która przyłącza Fe2+ dając hem
-
równocześnie z syntezą hemu w krwinkach czerwonych odbywa się synteza globiny w obrębie rybosomów