6 - Fizyoloji Kas Fizyolojisi - İskelet Kası ( Bölüm I ) 01.2013 Nurcan Dursun 1 Erciyes Ü niversitesi T p Fak ü ltesi Fizyoloji Anabilim Dal KAS F İ ZYOLOJ İ S İ İ SKELET KASI I. B Ö L Ü M Dr.Nurcan Dursun dursun@erciyes.edu.tr01.2013 Nurcan Dursun 2 İskelet kas yap ve özellikleri(1 saat) • Kas kontraksiyonunun moleküler mekanizmas • (2 saat) Kas fibril tipleri ve enerji metabolizmas (1 saat) • Kas kontraksiyonunun mekanik özellikleri (2 • saat) Sinir kas kav şa ğ ve motor birimlerin özellikleri • (2 saat) Düz kas fizyolojisi (2 saat) • Ders Konu Ba şl klar administrator:01.2013 Nurcan Dursun 3 İSKELET KAS YAPI VE ÖZELL İKLER İ Hedefler 1.Kas tiplerini s n flama ve özelliklerini kar ş la şt rma 2. İskelet kas n n genel anatomisini kavrama 3. İskelet kas ve konnektif doku dayanş mas n n önemini kavrama 4. İskelet kas hücre organizasyonunu kavrama01.2013 Nurcan Dursun 4 Pennate=kanatl01.2013 Nurcan Dursun 501.2013 Nurcan Dursun 6 KAS dedi ğimiz ö zelle ş mi ş h ü crelerin • primer fonksiyonu; 1.multisell ü ler organizman n i ç ortam n n • reg ü lasyonu 2.d ş ortamda organizman n hareket i ç in • kullan lmas01.2013 Nurcan Dursun 7 İ nsanlar s ö z konusu oldu ğunda bunlara ilave • olarak; 1.konu ş ma • 2. ç evredeki cisimlerin manipule edilmesi • İ nsan akl n n kendini ifadesi kaslar arac l ğ ile sa ğlan r01.2013 Nurcan Dursun 8 Kas yap s , kas lma ö zellikleri ve • kas lman n kontrol mekanizmalar esas al nd ğ nda 3 t ü r kas g ö r ü l ü r; A) İ skelet kas • B) Kalp kas • C) D ü z kas •01.2013 Nurcan Dursun 9 KALP KASI Kalbin pompalama fonksiyonunu • ger ç ekle ş tiren kas Otonom sinir ve hormonlar ile kontrol • edilir, Dallanmalar yapar • İ nterkale disk dedi ğimiz yap larla bu • dallanmalar birbirine tutunur Bir yada 2 ç ekirdek bulundurur •01.2013 Nurcan Dursun 10 D Ü Z KAS D ü z kas tabakalar ç ok ç e ş itli i ç i bo ş organlar n ve • t ü plerin yap s nda bulunur Mide, GIS kanal , idrar torbas , uterus, kan • damarlar , ve akci ğerlerdeki hava yollar bu organlara ö rnek D ü z kas tabakalar halinde olman n yan s ra ç e ş itli • organlarda tek bir d ü z kas h ü cresi ş eklinde de bulunur Ö rnek;G ö z ü n iris tabakas , derideki k llara ba ğl d ü z kaslar01.2013 Nurcan Dursun 1101.2013 Nurcan Dursun 12 D ü z kas kas lmas yla baz i ç organlar n i ç eri ği ileriye • do ğru at l rken, di ğer i ç organlarda da t ü p ç ap de ği ş tirilerek t ü p ü n i ç indeki s v veya havan n ak ş kontrol edilir D ü z kas kontraksiyonu otonom sinir sistemi, hormonlar, ve • di ğer lokal kimyasal sinyallerle kontrol edilir Ancak baz d ü z kas h ü creleri bu sinyallerin yoklu ğunda • bile kendili ğinden k salabilir Belirli bir ç izgilenme g ö stermez • Fuziform(i ğsi) ş ekil g ö sterir • Tek ç ekirdekli •01.2013 Nurcan Dursun 13 İskelet, kalp ve düz kas kar ş la şt rmas İskelet kas Uzunlamas n kas • hücreler Çoklu nukleus • Çizgili görünüm • İstekle çalş ma • Vücuttaki tüm • kaslar n %40 Kalp kas Dallanmalar yapan • kas hüc Merkezde tek • nukleus Çizgili görünüm • İstek dş çalş ma • Vücuttaki tüm • kaslar n %2 Düz kas Mekik şekilli hüc • Merkezde tek • nukleus Düz görünüm • İstek dş çalş ma • Vücuttaki tüm • kaslar n %8 01.2013 Nurcan Dursun 1401.2013 Nurcan Dursun 15 Her 3 kas n baz • fonksiyonel ortak ö zellikleri; 1.elastikiyet-uzar ve ilk • uzunlu ğuna geri d ö ner 2.uyar labilirlik- • uyarana cevap verir 3.kas labilirlik-kas l p • k salabilirler01.2013 Nurcan Dursun 16 İ SKELET KASI İ skelet kaslar n n ç o ğu kemi ğe tutunur (dil hari ç ) ve • kaslar n kas lmas yla iskelet sistemi hareket ettirilir İ skelet kaslar n n kontraksiyonu kaslardaki motor sinirlerin • impulslar yla ba ş lar, istemli kontrol alt ndad r İ skelet kas olduk ç a uzundur, bir tek kas h ü cre uzunlu ğu • 20cm ’ dir Kas n boyu=kas h ü cresi+tendon boyu • Kas n boyu=yakla ş k kas h ü cre boyu • I ş k mikroskobunda bak nca ç izgilenmeler g ö sterir •01.2013 Nurcan Dursun 1701.2013 Nurcan Dursun 18 İ SKELET KASI Tek bir iskelet kas h ü cresine kas lifi denir • Her bir kas lifi embriyonik geli ş me • s ras nda MYOBLAST denilen farkl la ş mam ş mononukleuslu h ü crelerin birle ş erek tek bir silindirik , multinukleuslu h ü creye d ö n üş mesiyle olu ş ur Bu d ö n üşü m do ğum s ras nda • tamamlanm ş t r, do ğumdan sonra yeni kas lifi olu ş maz İSKELET KASI01.2013 Nurcan Dursun 19 Ç ocu ğun b ü y ü mesi ile • mevcut liflerin b ü y ü kl ü ğü artar, fakat lif say s de ği ş mez Do ğumdan sonra • yaralanma ile iskelet kas hasar g ö r ü l ü rse , bu hasar di ğer kas liflerinin b ö l ü nmesi ile tamir edilemez Satellite h ü creler? •01.2013 Nurcan Dursun 20 Satellite h ü creler? • Kas kitlesi ç ok gerilirse yada hasarlan rsa; Satellit h ü creler aktive olur, B ö l ü n ü rler, Farkl la ş rlar, yeni myoblastlar olu ş turur, Kas liflerinin yan na giderler, onlara eklenirler,yada kendi aralar nda birle ş ip yeni kas h ü cresi olu ş tururlar, Hasar onar r (hipertrofi yada hiperplazi ile) Bu olaylarda NO yap m , metalloproteinaz (MMP) aktivitesi, hepatosit growth fakt ö r ü n rol ü vard r, Kas dokudaki fibroblastlar kas dokusunu tamir etmez fibrozis olu ş turur,01.2013 Nurcan Dursun 21 Satellite h ü creler? Satellite h ü creler (geli ş mi ş k ö k h ü cre),undiferensiyel • h ü creler olup yeni kas h ü creleri olu ş turur Bunlar kas liflerine biti ş ik ancak ekstrasell ü ler • kompartmanda yer al r Ufak ç apl travmalar n tamirinde g ö rev al r • Uzun s ü re ara verdikten sonra yap lan egzersiz ile geli ş en • mikrotravmalar tamir eder Do ğ umdan sonra yeni kas yap m k üçü msenecek oranda • de ğildir, ancak yinede hasar g ö rm üş kas tam g ü c ü ne d ö nd ü recek oranda da de ğildir Kas kayb n n ç o ğu kalan kas liflerinin say s n n • de ğil(hiperplazi) b ü y ü kl ü ğü n ü n(hipertrofi) art ş ile kar ş lan r01.2013 Nurcan Dursun 22 Brakiyal kas n kesitinin incelenmesi(1) Kas= Ba ğ doku+kas lifleri • Kontraktil ve konnektif dokudan olu şur • Kas n en dş ndaki konnektif doku - • epimizyum Kas hücrelerinin olu şturdu ğu demet-fasikül • Her fasikülün aras nda yada etraf nda yine • konnektif zar-perimizyum Perimizyum aralar nda kapiller ve sinirler • bulunur, kas liflerine paralel uzan r01.2013 Nurcan Dursun 2301.2013 Nurcan Dursun 24 Brankiyal kas n kesitinin incelenmesi(2) Fasikülün alt nda,kas hücrelerinin etraf nda 3. • konnektif doku- endomezyum Kas hücrelerini birbirinden ay r r, elektrik ak m n n • birbirine geçmesini engeller Üç konnektif doku birlikte kasa güç verir(elastin, • kollajen içerirler) Kaslar n ucunda tendonlar vard r, kemi ğe • tutunmas n sa ğlar Kasdan kemi ğe gücün iletilmesi, bir halat çeken • insan grubuna benzer herbir birey kas lifi halat ba ğ doku ve tendon01.2013 Nurcan Dursun 2501.2013 Nurcan Dursun 26 Brankiyal kas n kesitinin incelenmesi(3) Kas hücresi – kas lifi • Kas lifleri 10-100 ?m çapa sahip • Uzunluklar ( tek bir kas lifi) ortalama 20-30 cm • Baz kaslarda kas lifi kasla ayn uzunlukta • Ama ço ğunda kasdan daha k sa Çok nukleuslu ( 50 adet), oval şekilli nukleuslar hücre • membam n n alt nda (sarkolemma alt ) Nukleusun bu yerle şimi, onu kalp ve düz kastan ay r r • Kas liflerinde – birkaç yüz myofibriller var (Her • myofibrilde de 1500 myozin flamenti, 3000 aktin flamenti var)01.2013 Nurcan Dursun 27 SARKOMER Kas n kas labilen en k üçü k fizyolojik birimi • SARKOMER ’ dir Kal n ve ince flamentlerden olu ş an yap myofibril boyunca • tekrarlan r Bu tekrarlanan yap ya sarkomer denir • Anatomik olarak iki Z ç izgi aras nda kalan b ö l ü md ü r • Kas lifi tekrarlanan sarkomer birimlerinden olu ş mu ş tur • U ç uca ekelenen sarkomerler, MYOF İ BR İ L İ olu ş turur • Pek ç ok miyofibril yan yana gelerek kas h ü cresi=kas lifini • olu ş turur01.2013 Nurcan Dursun 28 SARKOMER Myofibril ç ap 1 µm ’ dir. • Uzunlu ğu ise kas lifi uzunlu ğu kadard r • Myofibril yada her sarkomer kal n ve ince • myoflamentlerden olu ş ur Kal n flament MYOZ İ N denilen kontraktil • proteinden olu ş ur İ nce flament ise AKT İ N denilen kontraktil • flamentten olu ş ur Bu iki proteine ek olarak TROPON İ N ve • TROPOMYOZ İ N denilen kontraksiyonu d ü zenleyen iki protein daha sarkomerin yap s nda yer al r01.2013 Nurcan Dursun 29 SARKOMER İ stirahat halinde • sarkomer boyu yakla ş k 2 µm ’ dir. Kas ld ğ zaman boyu, bu uzunlu ğun %30 ’ u kadar azal r SARKOMER01.2013 Nurcan Dursun 3001.2013 Nurcan Dursun 31 BANTLAR - Ç İ ZG İ LER Kas lifi ş k mikroskobunda incelendi ğinde • lifin uzun eksenine dik bir ş ekilde bir seri a ç k ve koyu bantlar g ö r ü l ü r Hem iskelet hem de kalp kas nda bu • bantla ş ma g ö r ü l ü r Ç izgilenmenin sebebi kas lifi • stoplazmas nda bulunan ve myofibril denilen elementler01.2013 Nurcan Dursun 3201.2013 Nurcan Dursun 3301.2013 Nurcan Dursun 3401.2013 Nurcan Dursun 35 Sarkomerin ortas nda , kal n flamentin ve ince flamentin • birlikte oldu ğu koyu renkli k sma A band denir(anizotrop=homojen olmayan) I band , yaln z ince flamentlerden olu ş ur • (izotropi=homojen) Bir sarkomerde 1 A band , 2 yar m I band , 1 H zone ve 1 • M ç izgisi bulunur A band n n ortas nda bulunan a ç k renkli k sma H zone • denir, sadece kal n flamentler i ç erir (helle= parlak) H zone ortas ndaki koyu renkli k s m M ç izgisi •01.2013 Nurcan Dursun 36 M ç izgisi Ç e ş itli proteinler yer al r • Myomezin=iki kom ş u kal n flamenti • birbirine ba ğlayan yap sal bir protein Kreatin kinaz= Ç al ş an ç izgili kasda yeterli • miktarda ATP bulunmas n sa ğlayan ö nemli enzim (ATP ’ den bir fosfat kreatine ba ğlar)01.2013 Nurcan Dursun 3701.2013 Nurcan Dursun 38 Titin Kal n flamentler sarkomerin ortas nda ince • flamentlerin aras nda yer al r, Kal n flamentler titin denilen b ü y ü k ipliksi bir • protein arac l ğ ile Z ç izgisine tutturulmu ş tur Elastiktir,myozin flamentlerini sarkomerin • ortas nda bir hizada tutar, Yay gibi g ö rev yapar, kas boyu a ş r uzad ğ nda • myozinlerin h zla geri d ö nmesini sa ğlar (sarkomer boyunun ç ok uzamas n engeller), H ü cre sinyalizasyonu ile h ü cre i ç i elemanlar • uyararak yeni protein sentezlettirir01.2013 Nurcan Dursun 3901.2013 Nurcan Dursun 40 Nebulin İ nce flamentler boyunca uzanan ve ince • flamentlerin stabilizasyonunu sa ğlayan ipliksi bir protein, Tropomodulin, ince flament boyunu • ayarlayan protein, Alfa aktinin ve cap Z ince flamentin Z • ç izgisine tutunmas n sa ğlayan proteindir,01.2013 Nurcan Dursun 41 Distrofin Myofibriller h ü cre • zar ile olan ba ğlant s n integrinler (distrofin)arac l ğ ile sa ğ lar, b ö ylece kas b ü t ü nl ü ğü korunur, Muskuler distrofi • hastal ğ n n nedeni bunun yetersiz olmas Distrofin- glikoprotein (DG)01.2013 Nurcan Dursun 42 SERCA, RyR ve sarkoplazmik retikulum01.2013 Nurcan Dursun 4301.2013 Nurcan Dursun 4401.2013 Nurcan Dursun 45 Sarkoplazmik Retikulum Kas kas lmas için gerekli kalsiyum (Ca+2) • depolanma yeri Herbir myofibril etraf n sarar, • Di ğer hücrelerde bulunan endoplazmik • retikuluma (SR) homolog yap SR herbir ucunda küçük tübüler elemanlara(T • tübülleri) ba ğlanmş lateral keseler-terminal sisternalar bulunur Terminal sisternalar Z çizgilerine denk gelir • As l Ca+2 depolama bölgeleri, Ca-ATPaze • proteinlerin çok oldu ğu bölge, Calreticulin ve Calsequestrin Ca ’un SR’da • depolanmas n sa ğlayan iki önemli proteindir.01.2013 Nurcan Dursun 46 Transvers Tübül (T)(1) Sarkolemma zar n n invajinasyonu ile • olu şur ve terminal sisterna içinden geçen k sm -transvers tübül Geçiş yeri iskelet kas nda miyofibrildeki • A-I band ba ğlant s üzerine denk gelir. T tübül lümeni ekstrasellüler s v (ESS) • ile ba ğlant da T tübül aksiyon potansiyeli (AP) iletir •01.2013 Nurcan Dursun 4701.2013 Nurcan Dursun 4801.2013 Nurcan Dursun 49 Transvers Tübül (T)(2) T tübül zar sarkolemma gibi AP iletir • AP önce sarkolemmada olu şur, T tübüller • ile SR’a geçer SR’un terminal sisternalar na ula şan • AP, buralardaki Ca+2 sal n m na neden olur01.2013 Nurcan Dursun 50 Triad Nedir? SR-T tübül- SR üçlüsüne denir. • T tübüle gelen AP bu alanlardan SR’a • geçer.01.2013 Nurcan Dursun 51 T t ü b ü l SR ili ş kisi T t ü b ü lleri ile terminal sisterna aras nda 15nm geni ş likte • a ç kl k olup protein k ö pr ü ler bu a ç kl ğ kapat r, T t ü b ü llerinde L-tipi (“L”ong lasting) kalsiyum kanal- • dihidropridin(DHPR) resept ö rleri var, voltaj de ği ş imi ile uyar l r, Dihidropridin kanal aktivitesi artar, • DHPR uyar lmas , SR ’ da bulunan Ryanodin(RYR) resept ö rleri • uyar r (birka ç msn a ç k kal r), SR ’ da bulunan Ryanodin(RYR), DHPR resept ö rler ile • uyar l nca SR ’ dan sarkoplazmaya Ca sal n r01.2013 Nurcan Dursun 5201.2013 Nurcan Dursun 5301.2013 Nurcan Dursun 54 L tipi Ca kanal01.2013 Nurcan Dursun 5501.2013 Nurcan Dursun 56 mAKAP ;A-kinase anchor protein, PKA;Protein kinaz A katalitik ve regulatör k s mlar RyR’leri Ca, Mg ve ATP etkilemektedir01.2013 Nurcan Dursun 57 İ nherit=kal t msal Şekil A;sa ğl kl kas hücre, kas lma esnas nda sitoplazmik Ca artş ile normal nukleus transkripsiyon fonksiyonu, normal enerji üretim Şekil B; RyR mutasasyonu, azalmş sitozolik Ca, nukleus ve mitokondrial fonksiyon bozukluklar01.2013 Nurcan Dursun 58 RyReseptörleri, İskelet kas nda kas lma ve ATP üretiminde etkili Sinir dokusunda ö ğrenme ve haf za olu şumunda etkili, Pankreasda sekresyonu kolayla şt rmaktad r01.2013 Nurcan Dursun 5901.2013 Nurcan Dursun 6001.2013 Nurcan Dursun 61 T t ü b ü l SR ili ş kisi RYR yak n nda triadin, junction ve kalsequestrin • proteinleri yer al r, Kalsekuestrin terminal sisterna l ü meninde d üşü k affinite ile • Ca ba ğlamada g ö revli, Kalsekuestrin SR ’ n n tub ü ler k sm ndaki Ca seviyesini • g ö receli olarak azalt r Aktif transport i ç in daha az ATP harcanmas n sa ğlar • Triadin ve juction, kalsekuestrinin ryanodin proteinin • yan nda bulunmas n sa ğlar01.2013 Nurcan Dursun 62 SERCA Sarkoplazmik retikulumda bulunan Ca-ATPaze • pompas , sarkoplazmik retikulum Ca ATPaze (SERCA), sitozoldeki Ca ’ u SR ’ a pompalar, 1 ATP ile 2 Ca ta ş r, kas gev ş emesi sa ğlan r, • Sitoplazmik ATP/ADP oran , pH, Ca miktar , • fosfolamban, d ü z kas ve kalp kas ndaki hormonlar SERCA aktivitesini etkiler, SERCA 2 yava ş oksidatif iskelet kas lifi, kalp kas • ve d ü z kaslarda, SERCA 1 ise h zl glikolitik iskelet kas lifinde bulunur,01.2013 Nurcan Dursun 6301.2013 Nurcan Dursun 64 SERCA Fosfolamban n (tip I kas lifinde, SERCA2) yada sarkolipinin(SERCA 1) fosforillenmesi pompa aktivitesini art r r, sitoplazmik Ca art ş da pompa aktivitesini art r r01.2013 Nurcan Dursun 6501.2013 Nurcan Dursun 6601.2013 Nurcan Dursun 67 Kas Fizyolojisi Yard mc Kaynaklar Guyton ve Hall ;T bbi Fizyoloji, • Vander AJ ve ark.; İnsan Fizyolojisi, • William F Ganong; T bbi Fizyoloji, • Robert M Berne ve ark, Fizyoloji • Haz rlanmş CD •01.2013 Nurcan Dursun 68