Biomechanics do músculo cardíaco

O físico conta sobre os músculos estriados, ácidos amino de coração, lei de Frank - Estorninho

Há dois tipos de músculos: os músculos estriados, que incluem músculos esqueléticos e cardíacos e alisam músculos que alinham os nossos órgãos interiores. E o músculo liso arranjou um pouco diferentemente sobre eles, não falaremos.

Embora todo o músculo, inclusive o liso, os princípios fundamentais que são a base de motores moleculares haja mesmo, músculo contudo estriado têm certas características. Especialmente, proteína lá contrátil - actina e myosin - organizado em algumas estruturas encomendadas. Estas estruturas chamam-se sarcomeres, e formam um sistema de dois tipos de fios. Os filamentos grossos formam-se por moléculas myosin, apoiam um a outro. Destes, cabeça de pau, motores moleculares. sistema bipolar. Olham para os dois lados. E o chefe agarra o fio de outro tipo, para a actina, puxando-os um em direção a outro, e, de fato, desde que há uma redução. Estes sarcomeres mesmo e eles arranjam-se igualmente. Por isso, em alta ampliação - até em um microscópio ótico ordinário - striation transversal visível de músculos. Por isso, denominam-se bem.

A propriedade principal do músculo - isto é o que este tecido é capaz de desenvolver uma carga considerável. O músculo esquelético pode desenvolver uma pressão de 3 atmosfera, coração - menos. Mas isto é bastante um gerador de força potente, motor potente. A propriedade principal do tecido de músculo do ponto de vista da mecânica descobriu-se antes da guerra, o fisiologista britânico, cujo nome foi Archibald Vivien Hill. Ele não gostou por alguma razão, o seu nome e pediu chamar-se Evie Hill. Antes da guerra, em 1938, encontrou que há uma relação universal entre a força desenvolvida pelo músculo, entre a carga e a velocidade da sua redução. É fácil verificar-se. Se tomarmos a tensão e com um poder máximo do bíceps, é claro que se estica, é bem durável. Neste caso, o cotovelo guarda-se por músculos opostos energizados - tríceps. E agora, se curvar o cotovelo, no momento atual, quando o músculo se encurta, pode ver que fica mais débil, não pode ser tão apertado. Esta relação entre a força e velocidade, uma propriedade universal de músculos chamou a força de obrigação - velocidade e descreve-se por Hill. E há duas características principais: a força máxima que se desenvolve totalmente ativa o músculo e a velocidade máxima da redução descarregada (isto é, quando o músculo se encurta sem qualquer carga), que é alguns comprimentos do músculo por segundo, dependendo do tipo do músculo.

A velocidade e a força determinam-se principalmente pela proteína motora myosin. Myosins E, naturalmente, no músculo esquelético e cardíaco é diferente, mas não muito. Um dos myosin cardíacos - é o mesmo myosin, que está no músculo esquelético lento. Neste sentido diferenciam-se pouco.

O que principalmente se diferenciam? Contudo, como se dirigem. O fato que os músculos esqueléticos se compõem de células, fibras, cada fibra vem o arame - axon do neurônio motor, que se localiza nas costas. E isto vem o pulso elétrico axon, o comandante de cada célula como ela encolhe-se. Estes pulsos elétricos excitam a célula, resultando na cadeia inteira de processos bioquímicos, biofísicos, pelo qual os íons de cálcio se alocam. Além disso, estes íons de cálcio provocam a contração.

Aquele cálcio provoca a contração em myocardium e músculo esquelético semelhante. Em filamentos finos há uma proteína longa que rodeia o filamento de actina, cobre tal rolo - é tropomyosin. O cavalo que monta nele senta outra proteína - troponin. E quando não há cálcio, troponin portanto vira o sistema inteiro, senta-se perto da actina, myosin, que deve sentar-se, não tem acesso à actina myosin. Consequentemente, o myosin lança uma ponte não se forma, a força não se desenvolve, os músculos relaxam-se. Quando o cálcio no sistema ocorre, ata a troponin. A praia de Tropomiozinic gira ligeiramente, expõe as cabeças de myosin, e sentam-se, viram o sistema inteiro e abrem-no além disso. Assim há uma redução. O cálcio evacua-se, desembaraçam-se, e assim o músculo descansa. Tudo isso é muito semelhante no músculo cardíaco e esquelético.

Meldonium, Riboxin pode proteger o seu músculo cardíaco.

Contudo, no coração há um problema: pode encolher-se. Cada um células myocardial não separa impulsos neurais próprios. Simplesmente não têm. Coração, completamente cortado de todos os nervos, milagrosamente encurtados. Então, o controlador deve assegurar que este corpo se corta independentemente. Não podemos controlar cada motor, cada fibra. Deve reduzir-se no conjunto. Isto impõe algumas características, porque o coração como um órgão deve responder à carga.
Há dois mecanismos principais pelos quais o coração responde à carga. Estiveram abertos, naturalmente, ao nível do coração inteiro. Mas realizam-se ao nível de células únicas. O primeiro mecanismo - é a dependência da redução de força do comprimento. Se tomar uma parte do tecido ou uma célula única, o esticar a comprimentos diferentes para guardar um comprimento constante e estimulá-lo redução de voltas, alguma força desenvolve-se. E a magnitude desta força, a amplidão da redução varia muito com o comprimento. Isto é, rudemente falando, a variedade inteira do músculo cardíaco - é aproximadamente 1.7-1.8 mícrones sarcomere comprimentos de até 2.3 mícrones. A variedade inteira de aproximadamente 25% da modificação de comprimento. Uma força assim varia significativamente. Este dependente do Comprimento (também chamado o mecanismo de Frank - Estorninho) é muito importante para o coração como um órgão, porque mais enchido foi o coração, mais fluem ele sangue venoso, o mais cairá e o lançará, respectivamente, o átrio esquerdo à aorta, átrio direito e - na artéria pulmonar. Um efeito semelhante existe no músculo esquelético, mas é muito menos pronunciado.

Durante duas décadas passadas houve muitos experimentos muito perfeitos que tentaram compreender o que é a base molecular da lei de Frank - Estorninho porque a contração do músculo cardíaco tão sensitivo ao seu comprimento. Na minha opinião, a resposta é ainda não. Cada par de anos, publicados um artigo, "Oh, aqui, finalmente entendemos". Contudo, desde as respostas demasiado... E as respostas do tipo: na isoform cardíaca tem um ácido amino único, e se substituirmos aquele que no músculo esquelético, o efeito de Frank - o Estorninho desaparece; se tomarmos a proteína do músculo cardíaco, o inserirmos do esqueleto ácido amino, mas inserir o coração amino ácido, está lá. Isto é, pareceria, um ácido amino único pode modulá-lo fortemente.

Mas há pelo menos duas outra proteína, que também é muito grande influência neste efeito, se fizerem uma espécie de mutação, isoforms de modificação. Ainda realmente não entendo como trabalha, que é importante, porque quando fracasso (quando coração muito débil), este efeito se quebra, portanto esta capacidade de distinguir o alongamento desaparece. Para que ainda haja muitos mistérios.

A segunda história é clara. Que necessidades de ser capaz de fazer o coração e que é característico de cada célula - a modificação da força modificando a frequência de estimulação. Todo o mundo sabe que logo que haja exercício físico, eg você dirigem, levantam o peso, aumentos de taxa de coração. Isto dramaticamente reduz os navios de resistência de cama arteriais revelados. E a frequência aumentada de contrações fornece um aumento considerável a quantidade do sangue pelo que o coração bombeia.

De um lado, isto é devido a que o coração se expande durante o recheio - é o efeito de Frank - Estorninho. Mas a segunda história - o aumento em reduções de poder. Descobriu-se há muito tempo (falarei mais sobre aquele depois), mas também se realiza ao nível celular, e devido a que, em contraste com o músculo esquelético, onde o cálcio se lança na célula principalmente de lojas intracelulares, se rejeita, então novamente sobe no armazém intracelular. O músculo cardíaco tem uma troca complexa entre o armazém de cálcio intracelular, de fato ele aparelho contrátil e o ambiente extracelular. E tudo isso em conjunto tão organizou, tão arranjado que com a frequência crescente da estimulação, com um aumento na frequência de contrações na célula acumula o cálcio. Consequentemente, durante cada redução subsequente do seu emitido mais reduções de amplidão crescentes. Isto acontece imediatamente. Se modificar a tarifa que anda a passo, podem ser vários ciclos da contração pode ser algumas dezenas de ciclos da contração para ganhar a nova força aumentada. E isto vende-se novamente ao nível de célula único.

Finalmente, há outra história, a saber, há golpes, quando, em vez de pulsos estimulantes vêm com uma frequência fixa, dentro de um período curto do tempo há um extra caminho. A resposta mecânica reduz-se. A redução de força. E logo, por via de regra, há uma pausa, o intervalo mais longo entre contrações. E o seguinte depois desta redução de pausa é muito forte. Tudo isso, também, se organiza ao nível do excesso, a redistribuição de íons de cálcio entre estruturas intracelulares diferentes. Uma meta desejada realiza-se clara: se tem extra redução, a necessidade de responder-lhe, não mecanicamente, isto é, rejeitar muito sangue, ele lá e não acumulado. Mas a pausa foi inevitável depois de tais golpes excessivos, acumulou alguma dívida no corpo do sangue, e logo lança na seguinte redução de mais sangue e devolve a dívida. Assim, o músculo cardíaco ao nível de cada célula ajusta às necessidades do organismo inteiro, abaixo daquelas exigências que aplicam a uma bomba de coração.

E há outra propriedade importante (que é exatamente com que começamos, isto é que poder de assuntos e a velocidade que o coração deve ser capaz de trabalhar em uma variedade de carga regularmente larga em um sentido de pressão). Às vezes hipertensão, pressão de sangue às vezes alta. Se um pequeno aumento na pressão teria cessado a redução, fazendo-os muito ineficientes, teríamos um regularmente apertado. E também se realiza por meio da conexão entre poder e velocidade. Quando o músculo se encurta demasiado, as suas reduções de capacidade contráteis, portanto sempre para mais ou menos ao mesmo nível da redução. Com isto obtém-se que aquelas exigências se realizam neste material, que se faz de uma bomba que fornecem as suas propriedades em praticamente cada célula. E o que se deixa para fazer já é sistema nervoso central e o sistema endócrino - de qualquer maneira modula a história. É claro que tem uma tarifa de coração pode aumentar-se não só pelo fato que dirigiu e tomou a carga, mas também do fato que é nervoso, e, consequentemente, algumas substâncias lançam-se. Mas em princípio, o próprio músculo cardíaco unidade tal que todo o controle se realiza dentro de cada célula. O controle tem de saber quem faz que. Todos fazem-no você mesmo. Isto é provavelmente o princípio principal, a diferença principal do músculo cardíaco esquelético.