Войти
| Гладкие мышечные ткани | |
|---|---|
 Слои стенки пищевода:
| |
| Подробнее | |
| Идентификаторы | |
| Латинский | textus muscularis levis; textus muscularis nonstriatus |
| MeSH | D009130 |
| TH | H2.00.05.1.00001 |
| FMA | 14070 |
| Анатомическая терминология [редактировать в Викиданных ] | |
Гладкая мышечная ткань с выделением внутреннего кругового слоя (ядра, затем остальные клетки розового цвета), внешний продольный слой (ядра, затем остальные клетки), затем серозная оболочка, обращенная к просвету брюшной полости Гладкая мышца - это непроизвольная непроизвольно поперечнополосатая мышца. Он разделен на две подгруппы; одноблочная (унитарная) и многоэлементная гладкая мышца. Внутри единичных клеток весь пучок или лист сжимается, поскольку синцитий.
Гладкомышечные клетки обнаруживаются в стенках полых органов, включая желудок, кишечник, мочевой пузырь и матка, а также в стенках проходов, таких как артерии и вены системы кровообращения и тракты дыхательной, мочевой и репродуктивной систем. В глазах, ресничная мышца, тип гладкой мускулатуры, расширяет и сокращает радужную оболочку и изменяет форму линзы. В коже клетки гладких мышц заставляют волосы встать дыбом в ответ на холод температуру или страх.
Плотные тела и промежуточные волокна связаны через саркоплазму, что вызывает сокращение мышечного волокна. 
Серия аксоноподобный отек, называемый варикозным расширением нс », из вегетативных нейронов образуют двигательные единицы через гладкую мышцу. Большая часть гладких мышц состоит из отдельных единиц, то есть либо сокращается вся мышца, либо вся мышца расслабляется, но в гладких мышцах есть многоединичные гладкие мышцы. трахея, большие эластические артерии и радужная оболочка глаза. Однако чаще всего встречается единичная гладкая мышца, выстилающая кровеносные сосуды (за исключением крупных эластичных артерий), мочевыводящие пути и пищеварительный тракт.
. Однако термины одно- и многоаспектные. единица гладкой мускулатуры представляет собой упрощение. Это связано с тем, что гладкие мышцы по большей части контролируются и находятся под влиянием комбинации различных нервных элементов. Кроме того, было замечено, что большую часть времени будет происходить некоторая межклеточная коммуникация и активаторы / ингибиторы вырабатываются локально. Это приводит к несколько скоординированной реакции даже в гладких мышцах, состоящих из нескольких единиц.
Гладкая мышца фундаментально отличается от скелетной мышцы и сердечной мышцы с точки зрения структуры, функции, регуляции сжатия и сцепления возбуждения-сжатия.
Клетки гладких мышц, известные как миоциты, имеют веретенообразную форму и, как поперечно-полосатая мышца, могут напрягаться и расслабляться. Однако гладкая мышечная ткань имеет тенденцию демонстрировать большую эластичность и функцию в пределах большей кривой длины-напряжения, чем поперечно-полосатая мышца. Эта способность растягиваться и при этом сохранять сократимость важна для таких органов, как кишечник и мочевой пузырь. В расслабленном состоянии каждая ячейка имеет веретенообразную форму длиной 20–500 мкм.
Значительную часть объема цитоплазмы гладкомышечных клеток занимают молекулы миозина и актина, которые вместе обладают способностью сокращаться и, через цепочку растягивающих структур, заставляют сокращаться вместе с ними всю гладкомышечную ткань.
Миозин в основном относится к классу II в гладких мышцах.
Различные комбинации тяжелых и легких цепей все для сотен различных типов миозиновых структур, но маловероятно, что более чем несколько таких комбинаций действительно используются или разрешаются в конкретном гладкомышечном ложе. Было высказано предположение, что в матке сдвиг в экспрессии миозина способствует изменению направлений сокращений матки, которые наблюдаются во время менструального цикла.
тонкие филаменты, которые являются частью сократительного аппарата, преимущественно состоят из α- и γ-актина. Α-актин гладких мышц (альфа-актин) является преобладающей изоформой в гладких мышцах. Также имеется много актина (в основном β-актина), который не участвует в сокращении, но полимеризуется чуть ниже плазматической мембраны в присутствии стимулятора сократимости и, таким образом, может способствовать механическому напряжению. Альфа-актин также экспрессируется в виде отдельных генетических изоформ, таких как специфические изоформы альфа-актина для гладких мышц, сердечных мышц и скелетных мышц.
Отношение актина к миозину составляет от 2: 1 до 10: 1 в гладких мышцах. Напротив, с точки зрения массового соотношения (в отличие от молярного отношения) миозин является доминирующим белком в поперечно-полосатых скелетных мышцах с отношением актина к миозину в диапазоне от 1: 2 до 1: 3. Типичное значение для здоровых молодых людей составляет 1: 2,2.
Гладкая мышца не содержит белок тропонин ; вместо этого кальмодулин (который берет на себя регулирующую роль в гладких мышцах), кальдесмон и кальпонин являются важными белками, экспрессируемыми в гладких мышцах.
Кроме того, все три этих белка могут играть роль в ингибировании АТФазы активности миозинового комплекса, который в противном случае обеспечивает энергию для подпитки мышечного сокращения. 61>
Миозин и актин являются сократительными частями непрерывных цепочек растягивающих структур, которые растягиваются как поперек, так и между гладкомышечными клетками.
Актиновые нити сократительных единиц прикреплены к плотным телам. Плотные тела богаты α-актинином, а также прикрепляют промежуточные нити (состоящие в основном из виментина и десмина ) и, таким образом, по-видимому, служат якорями, с которых тонкие нити могут проявлять силу. Плотные тела также связаны с β-актином, типом которого является цитоскелет, что позволяет предположить, что плотные тела могут координировать напряжения как со стороны сократительного аппарата, так и со стороны цитоскелета. Плотные тела кажутся более темными под электронным микроскопом, и поэтому их иногда называют электронно-плотными.
Промежуточные волокна соединяются с другими промежуточными волокнами через плотные тела, которые в конечном итоге прикрепляются к стыкам (также называемые фокальными адгезиями) в клеточной мембране гладкомышечной клетки, называемой сарколеммой. Адгезивные соединения состоят из большого количества белков, включая α-актинин, винкулин и актин цитоскелета. Адгезивные соединения разбросаны по плотным полосам, которые окружают гладкомышечные клетки в виде ребер. Области плотной полосы (или плотных бляшек) чередуются с участками мембраны, содержащими многочисленные кавеолы . Когда комплексы актина и миозина сокращаются, сила передается к сарколемме через промежуточные нити, прикрепляющиеся к таким плотным полосам.
Во время сокращения происходит пространственная реорганизация сократительного механизма для оптимизации развития силы. Часть этой реорганизации состоит в том, что виментин фосфорилируется по Ser с помощью p21-активированной киназы, что приводит к некоторой разборке полимеров виментина.
Кроме того, количество миозиновых нитей является динамическим между расслабленным и сокращенным состоянием в некоторых тканях по мере изменения отношения актина к миозину, а также длины и количества миозиновых филаментов.
Изолированные одиночные гладкомышечные клетки сокращаются по спирали, а изолированные проницаемые гладкомышечные клетки, прикрепленные к стеклу (таким образом, чтобы сократительные белки сокращались внутри), демонстрируют зоны взаимодействия сократительных белков вдоль длинной оси, как клетка сокращается.
. Гладкую мышечную ткань необходимо часто растягивать, поэтому эластичность является важным атрибутом гладких мышц. Клетки гладких мышц могут секретировать сложный внеклеточный матрикс, содержащий коллаген (преимущественно типы I и III), эластин, гликопротеины и протеогликаны. Гладкая мышца также имеет специфические рецепторы эластина и коллагена, которые взаимодействуют с этими белками внеклеточного матрикса. Эти волокна с их внеклеточными матрицами вносят вклад в вязкоупругость этих тканей. Например, магистральные артерии представляют собой вязкопластические сосуды, которые действуют как Виндкесселя, распространяя сокращение желудочков и сглаживая пульсирующий поток, а гладкие мышцы в оболочке среды вносят свой вклад в это свойство.
Сарколемма также содержит кавеол, которые представляют собой микродомены липидных рафтов, специализированных для передачи сигналов клеток событий и ионных каналов. Эти инвагинации в саркоплазме содержат множество рецепторов (простациклин, эндотелин, серотонин, мускариновые рецепторы, адренорецепторы ), генераторы второго мессенджера (аденилатциклаза, фосфолипаза C ), G-белки (RhoA, G альфа), киназы (рокиназа -ROCK, протеинкиназа C, протеинкиназа A ), ионные каналы (L-тип кальциевые каналы, Чувствительные к АТФ калиевые каналы, чувствительные к кальцию калиевые каналы ) в непосредственной близости. Кавеолы часто расположены близко к саркоплазматическому ретикулуму или митохондриям, и было предложено организовать сигнальные молекулы в мембране.
Гладкая мышца возбуждается внешними стимулами, что вызывает сокращение. Каждый шаг подробно описан ниже.
Гладкая мышца может сокращаться спонтанно (через ионный канал в динамике) или как в специальных клетках водителя ритма кишечника интерстициальных клетках Кахаля производите ритмичные сокращения. Кроме того, сокращение, а также расслабление могут быть вызваны рядом физико-химических агентов (например, гормонов, лекарств, нейротрансмиттеров - особенно из вегетативной нервной системы ).
Гладкая мускулатура в различных областях сосудистого дерева, дыхательных путей и легких, почек и влагалища различается по экспрессии ионных каналов, рецепторов гормонов, сигнальных путей клеток и других белков, определяющих функцию.
Например, кровеносные сосуды кожи, желудочно-кишечного тракта, почек и головного мозга реагируют на норадреналин и адреналин (из симпатической стимуляции или мозгового вещества надпочечников), вызывая сужение сосудов (этот ответ опосредуется адренорецепторами альфа-1 ). Однако кровеносные сосуды в скелетных и сердечных мышцах отвечают на эти катехоламины, вызывая вазодилатацию, потому что они обладают бета- адренорецепторами. Таким образом, существует разница в распределении различных адренергических рецепторов, которая объясняет разницу в том, почему кровеносные сосуды из разных областей по-разному реагируют на один и тот же агент норадреналин / адреналин, а также различия из-за разного количества этих высвобождаемых катехоламинов и чувствительности различные рецепторы к концентрациям.
Как правило, гладкие мышцы артерий реагируют на углекислый газ, вызывая расширение сосудов, а на кислород - сужение сосудов. Легочные кровеносные сосуды в легком уникальны, поскольку они расширяют сосуды до высокого давления кислорода и сужают сосуды при его падении. Бронхиола, гладкая мускулатура, выстилающая дыхательные пути легких, реагирует на высокое содержание углекислого газа, вызывая расширение сосудов и сужение сосудов при низком уровне углекислого газа. Эти реакции на углекислый газ и кислород легочными кровеносными сосудами и гладкими мышцами дыхательных путей бронхиол помогают в согласовании перфузии и вентиляции в легких. Кроме того, различные гладкомышечные ткани демонстрируют крайние значения от обильного до небольшого саркоплазматического ретикулума, поэтому связь возбуждения-сокращения варьируется в зависимости от внутриклеточного или внеклеточного кальция.
Недавние исследования показывают, что сфингозин-1-фосфат ( S1P) передача сигналов является важным регулятором сокращения гладких мышц сосудов. Когда трансмуральное давление увеличивается, сфингозинкиназа 1 фосфорилирует сфингозин до S1P, который связывается с рецептором S1P2 в плазматической мембране клеток. Это приводит к временному увеличению внутриклеточного кальция и активирует сигнальные пути Rac и Rhoa. В совокупности они служат для увеличения активности MLCK и снижения активности MLCP, способствуя сокращению мышц. Это позволяет артериолам увеличивать сопротивление в ответ на повышение артериального давления и, таким образом, поддерживать постоянный кровоток. Rhoa и Rac часть сигнального пути обеспечивает кальций-независимый способ регулирования сопротивления артерии тону.
Для сохранения размеров органа против силы, клетки крепятся друг к другу с помощью стыков. Как следствие, клетки механически связаны друг с другом, так что сокращение одной клетки вызывает некоторую степень сжатия в соседней клетке. Щелевые соединения соединяют соседние клетки химически и электрически, способствуя распространению химических веществ (например, кальция) или потенциалов действия между гладкомышечными клетками. Единая гладкая мышца имеет многочисленные щелевые соединения, и эти ткани часто организуются в листы или пучки, которые сокращаются в объеме.
Сокращение гладкой мускулатуры вызывается скольжением нитей миозина и актина (механизм скольжения нитей ) друг над другом. Энергия для этого обеспечивается гидролизом АТФ. Миозин функционирует как АТФаза, используя АТФ, чтобы производить молекулярные конформационные изменения части миозина и производить движение. Движение филаментов друг над другом происходит, когда глобулярные головки, выступающие из миозиновых филаментов, прикрепляются и взаимодействуют с актиновыми филаментами, образуя поперечные мостики. Головки миозина наклоняются и тянутся вдоль актиновой нити на небольшое расстояние (10–12 нм). Затем головки высвобождают актиновую нить и затем меняют угол, чтобы переместиться в другое место на актиновой нити, находящееся дальше (10-12 нм). Затем они могут повторно связываться с молекулой актина и тащить ее дальше. Этот процесс называется перекрестным движением на велосипеде и одинаков для всех мышц (см. сокращение мышц ). В отличие от сердечных и скелетных мышц, гладкие мышцы не содержат кальций-связывающий белок тропонин. Сокращение инициируется регулируемым кальцием фосфорилированием миозина, а не системой тропонинов, активируемой кальцием.
Перекрестный мостик вызывает сокращение миозиновых и актиновых комплексов, что, в свою очередь, вызывает повышенное напряжение по всем цепям растягивающих структур, что в конечном итоге приводит к сокращению всей гладкой мышечной ткани.
Гладкая мышца может сокращаться поэтапно с быстрым сокращением и расслаблением или тонически с медленным и продолжительным сокращением. Репродуктивные, пищеварительные, дыхательные и мочевыводящие пути, кожа, глаза и сосудистая сеть содержат этот тип тонизирующих мышц. Этот тип гладкой мускулатуры может сохранять силу в течение длительного времени с минимальным использованием энергии. Существуют различия в тяжелой и легкой цепях миозина, которые также коррелируют с этими различиями в паттернах сокращения и кинетике сокращения между тоническими и фазовыми гладкими мышцами.
Перекрестный цикл не может происходить до тех пор, пока миозиновые головки не будут активированы, чтобы позволить образоваться поперечным мостикам. Когда легкие цепи фосфорилируются, они становятся активными и позволяют сокращаться. Фермент, который фосфорилирует легкие цепи, называется киназой легких цепей миозина (MLCK), также называемой MLC 20 киназой. Чтобы контролировать сокращение, MLCK будет работать только тогда, когда мышца стимулируется к сокращению. Стимуляция увеличит внутриклеточную концентрацию ионов кальция. Они связываются с молекулой под названием кальмодулин и образуют комплекс кальций-кальмодулин. Именно этот комплекс будет связываться с КЛЦМ, чтобы активировать его, позволяя произойти цепочке реакций сокращения.
Активация заключается в фосфорилировании серина в положении 19 (Ser19) легкой цепи MLC 20, что вызывает конформационное изменение, увеличивающее угол шеи домен тяжелой цепи миозина, который соответствует той части цикла поперечного мостика, где головка миозина не прикрепляется к актиновой нити и перемещается в другой сайт на ней. После прикрепления миозиновой головки к актиновой нити это фосфорилирование серина также активирует АТФазную активность области миозиновой головки, чтобы обеспечить энергию для подпитки последующего сокращения. Фосфорилирование треонина в положении 18 (Thr18) на MLC20 также возможно и может дополнительно увеличить АТФазную активность миозинового комплекса.
Фосфорилирование MLC 20 легких цепей миозина хорошо коррелирует со скоростью сокращения гладких мышц. В этот период наблюдается резкий всплеск использования энергии, измеряемый по потреблению кислорода. В течение нескольких минут после начала уровень кальция заметно снижается, фосфорилирование легких цепей миозина MLC 20 снижается, уменьшается использование энергии и мышцы могут расслабляться. Тем не менее, гладкие мышцы также обладают способностью поддерживать силу в этой ситуации. Эту устойчивую фазу приписывают определенным перекрестным мостикам миозина, называемым мостами-защелками, которые циклически изменяются очень медленно, в частности, замедляя прогрессию до стадии цикла, когда дефосфорилированный миозин отделяется от актина, тем самым поддерживая силу при низких затратах энергии. Это явление имеет большое значение, особенно для тонически активных гладких мышц.
Изолированные препараты сосудистой и висцеральной гладкой мускулатуры сокращаются деполяризующим сбалансированным солевым раствором с высоким содержанием калия, генерирующим определенную сократительную силу. Тот же самый препарат, стимулированный в нормальном сбалансированном физиологическом растворе агонистом, таким как эндотелин или серотонин, будет генерировать большую сократительную силу. Это увеличение силы называется сенсибилизацией к кальцию. Фосфатаза легкой цепи миозина ингибируется, чтобы увеличить усиление или чувствительность киназы легкой цепи миозина к кальцию. Существует ряд клеточных сигнальных путей, которые, как полагают, регулируют это снижение фосфатазы легкой цепи миозина: путь киназы RhoA-Rock, путь потенцирования протеинкиназы C-протеинкиназы C ингибитор белка 17 (CPI-17), телокин и путь киназы Zip. Кроме того, Rock-киназа и Zip-киназа были вовлечены в прямое фосфорилирование легких цепей миозина 20kd.
Другие сигнальные пути клеток и протеинкиназы (протеинкиназа C, Rhokinase, Zip-киназа, киназы фокальной адгезии) вовлечены также и динамика полимеризации актина играет роль в поддержании силы. В то время как фосфорилирование легкой цепи миозина хорошо коррелирует со скоростью укорачивания, другие сигнальные пути клеток участвуют в развитии силы и поддержании силы. Примечательно, что фосфорилирование специфических остатков тирозина на адаптере фокальной адгезии белок-паксиллин специфическими тирозинкиназами, как было продемонстрировано, важно для форсированного развития и поддержания. Например, циклические нуклеотиды могут расслаблять гладкие мышцы артерий без снижения фосфорилирования поперечных мостиков, процесс, называемый подавлением силы. Этот процесс опосредуется фосфорилированием небольшого белка теплового шока, hsp20, и может препятствовать взаимодействию фосфорилированных головок миозина с актином.
Фосфорилированию легких цепей с помощью MLCK противодействует фосфатаза легкой цепи миозина, которая дефосфорилирует свет миозина MLC 20 цепочки и тем самым препятствует сокращению. Другие сигнальные пути также участвуют в регуляции динамики актина и миозина. В общем, расслабление гладкой мускулатуры происходит с помощью сигнальных путей, которые увеличивают активность миозинфосфатазы, снижают уровень внутриклеточного кальция, гиперполяризуют гладкую мускулатуру и / или регулируют актин и миозин в мышцах, могут опосредоваться производным от эндотелия релаксирующим фактором. - оксид азота, гиперполяризующий фактор эндотелиального происхождения (эндогенный каннабиноид, метаболит цитохрома P450 или перекись водорода) или простациклин (PGI2). Оксид азота и PGI2 стимулируют растворимую гуанилатциклазу и мембраносвязанную аденилатциклазу соответственно. Циклические нуклеотиды (цГМФ и цАМФ), продуцируемые этими циклазами, активируют протеинкиназу G и протеинкиназу A и фосфорилируют ряд белков. События фосфорилирования приводят к снижению внутриклеточного кальция (ингибируют кальциевые каналы L-типа, ингибируют каналы рецептора IP3, стимулируют АТФазу кальциевого насоса саркоплазматического ретикулума ), уменьшению легкой цепи миозина 20 кД фосфорилирование путем изменения сенсибилизации к кальцию и увеличения активности фосфатазы легкой цепи миозина, стимуляции чувствительных к кальцию калиевых каналов, которые гиперполяризуют клетку, и фосфорилирования аминокислотного остатка серина 16 на малом белке теплового шока (hsp20) протеинкиназами A и G. Фосфорилирование hsp20, по-видимому, изменяет актин и динамику фокальной адгезии и взаимодействие актин-миозин, и недавние данные показывают, что связывание hsp20 с белком 14-3-3 участвует в этом процессе. Альтернативная гипотеза состоит в том, что фосфорилированный Hsp20 может также изменять сродство фосфорилированного миозина к актину и ингибировать сократимость, препятствуя образованию поперечных мостиков. Гиперполяризующий фактор эндотелия стимулирует чувствительные к кальцию калиевые каналы и / или чувствительные к АТФ калиевые каналы и стимулирует отток калия, который гиперполяризует клетку и вызывает расслабление.
В гладких мышцах беспозвоночных сокращение начинается со связывания кальция непосредственно с миозином, а затем быстро меняются поперечные мостики, генерируя силу. Подобно механизму гладкой мускулатуры позвоночных, существует фаза захвата с низким содержанием кальция и низким потреблением энергии. Эта длительная фаза или фаза улавливания была приписана белку улова, который имеет сходство с киназой легкой цепи миозина и эластичным белком-тайтином, называемым твичином. Моллюски и другие двустворчатые моллюски используют эту фазу захвата гладкой мускулатуры, чтобы держать свою раковину закрытой в течение длительных периодов времени с минимальным потреблением энергии.
Хотя структура и функция гладкомышечных клеток в разных органах в основном одинаковы, их специфические эффекты или конечные функции различаются.
Сократительная функция гладких мышц сосудов регулирует диаметр просвета мелких артерий-артериол, называемых сосудами сопротивления, тем самым внося значительный вклад в установление уровня кровяного давления и кровотока в сосудистых руслах. Гладкие мышцы сокращаются медленно и могут поддерживать сокращение (тоническое) в течение длительных периодов времени в кровеносных сосудах, бронхиолах и некоторых сфинктерах. Активация гладкой мускулатуры артериолы может уменьшить диаметр просвета на 1/3 от состояния покоя, что резко изменит кровоток и сопротивление. Активация гладкой мускулатуры аорты не приводит к значительному изменению диаметра просвета, но способствует увеличению вязкоэластичности сосудистой стенки.
В пищеварительном тракте гладкие мышцы сокращаются ритмично перистальтически, ритмично проталкивая пищу через пищеварительный тракт в результате фазового сокращения.
Неконтрактильная функция наблюдается в специализированных гладких мышцах в афферентной артериоле юкстагломерулярного аппарата, которые секретируют ренин в ответ на изменения осмотического давления и давления, а также, как полагают, секретируют АТФ в тубулогломерулярной регуляции скорости клубочковой фильтрации. Ренин, в свою очередь, активирует ренин-ангиотензиновую систему для регулирования артериального давления.
Механизм, в котором внешние факторы стимулируют рост и перестройку, еще полностью не изучен. Ряд факторов роста и нейрогуморальных агентов влияют на рост и дифференциацию гладких мышц. Рецептор Notch и путь передачи сигналов клеток, как было показано, важны для васкулогенеза и образования артерий и вен. Размножение участвует в патогенезе атеросклероза и подавляется оксидом азота.
Эмбриологическое происхождение гладких мышц обычно имеет мезодермальное происхождение после образования мышечных волокон в процессе, известном как миогенез. Однако гладкие мышцы в аорте и легочных артериях (Великие артерии сердца) происходят из эктомезенхимы нервного гребня происхождения, хотя гладкие мышцы коронарных артерий имеют мезодермальное происхождение.
«Состояние гладкой мускулатуры» - это состояние, при котором тело развивающегося эмбриона не создает достаточного количества гладких мышц для желудочно-кишечной системы. Это состояние фатально.
Антитела против гладких мышц (ASMA) могут быть симптомом аутоиммунного заболевания, такого как гепатит, цирроз или волчанка.
Опухоли гладкой мускулатуры чаще всего доброкачественные, и тогда их называют лейомиомами. Они могут возникать в любом органе, но наиболее распространенные формы встречаются в матке, тонкой кишке и пищеводе. Злокачественные опухоли гладких мышц называются лейомиосаркомами. Лейомиосаркомы - один из наиболее распространенных типов сарком мягких тканей. Опухоли гладких мышц сосудов встречаются очень редко. Они могут быть злокачественными или доброкачественными, и заболеваемость может быть значительной для любого типа. Внутрисосудистый лейомиоматоз - это доброкачественное новообразование, распространяющееся через вены ; ангиолейомиома - доброкачественное новообразование конечностей; сосудистая лейомиосаркома - это злокачественное новообразование, которое можно обнаружить в нижней полой вене, легочных артериях и венах и других периферические сосуды. См. Атеросклероз.
