6 - Fizyoloji Kas Fizyolojisi = Kalp Kası ve Düz Kas 01.2013 Nurcan Dursun 1 Erciyes Ü niversitesi T p Fak ü ltesi Fizyoloji Anabilim Dal KAS F İ ZYOLOJ İ S İ KALP KASI VE D Ü Z KAS Dr.Nurcan Dursun dursun@erciyes.edu.tr01.2013 Nurcan Dursun 2 http://highered.mcgraw- • hill.com/sites/0072495855/student_view0/c hapter22/animation__conducting_system_of _the_heart.html http://www.youtube.com/watch?v=xpR8d9 • KsUrQ http://www.youtube.com/watch?v=rBQOLi • Fto6Q Linkler01.2013 Nurcan Dursun 3 Kalp kas n n fizyolojik ö zellikleri Tek ç ekirdekli • Fonksiyonel sinsisyum(birle ş me) ö zelli ği var(diskus interkalaris) • İ ki tip h ü cre var (kas labilen h ü creler, uyar olu ş turabilen h ü creler) • Pacemaker potansiyel ve aksiyon potansiyel olu ş turur • Aksiyon potansiyel olu ş umunda farkl l klar var, s ü resi daha uzun, • platolu AP ile birlikte kas lma ba ş lar, bitimi ile kas lma sonlan r • Sumasyon g ö stermezler, • SR ’ lar iskelet kas ndan daha azd r, • T t ü b ü lleri Z ç izgilerine denk gelir, • Ekstrasell ü ler iyon konsantrasyon de ği ş imi kalp kas AP ve kas lmay • etkiler, Kaslar yava ş kas l r, enerjisini aerobik yoldan elde eder, • Ekstrasell ü ler Ca giri ş i vard r •01.2013 Nurcan Dursun 4 DHPR ’ lerinden ekstrasell ü ler kalsiyum i ç eri • sitoplazmaya ge ç er, RYR ’ leri uyar r (Ca ile ind ü klenen Ca sal n m ), Sitozole sal nan Ca ’ un %10-20 ’ si eksrasell ü ler • ortamdan gelir, %80-90 ’ SR ’ umdan gelir, Gev ş eme i ç in CaATPaze (SERCA) Ca iyonlar n n • b ü y ü k bir k sm n SR ’ a geri pompalar, ç ok az k sm CaATPaze ile sarkolemmadan ekstrasell ü ler ortama pompalan r, %10-15 ’ i Na-Ca exchanger (sekonder aktif transport) ile yine ekstrasell ü ler ortama pompalan r01.2013 Nurcan Dursun 5 Sempatik sistem (sinir ucundan sal nan • noradrenalin, kan ile kalbe gelen adrenalin) 1 resept ö r ü (Gs) ile adenilat siklaz enzim aktivitesini art r r, ATP ’ den cAMP yap m olu ş ur, o da protein kinaz A aktivasyonunu sa ğlar Protein kinaz A, L tipi Ca kanal aktivasyonunu • art r r, kalp kas kontraksiyonu (gerimi), kas lma s ü resi ve gev ş eme s ü resi k sal r, Parasempatik sistem (asetilkolin) muskarinik (m2) • resept ö rleri uyar r, Gi arac l olarak adenilat siklaz aktivitesini azalt r, cAMP olu ş umu azal r, kalp h z azal r, Asetilkolin direkt potasyum kanallar a ç ar, • pacamaker potansiyel olu ş um h z yava ş lar, kalp h z yava ş lar,01.2013 Nurcan Dursun 6 D ü z kas Hedefler D ü z kas yap s n n kavranmas , • D ü z kas yap s ile ç izgili kas yap farkl l ğ n n kavranmas • D ü z kas kas lma mekanizmas n n kavranmas • D ü z kas kas lma mekanizmas ile ç izgili kas kas lma • mekanizmas aras ndaki fark n kavranmas D ü z kas kas lmas nda kalsiyum iyon rol ü n ü n kavranmas • D ü z kas tiplerinin kavranmas • D ü z kasda AP olu ş um mekanizmas n n kavranmas • D ü z kas uyaran fakt ö rlerin kavranmas • Ç izgili, kalp ve d ü z kas ö nemli farkl l klar n n kavranmas •01.2013 Nurcan Dursun 7 D ü z kas n yap ö zellikleri(1) Ç izgili kas n 10 misli k üçü k ç apl s (5-10 µm ) • İ ğ ş ekilli h ü creler(40-600 µm uzunlukta ) • Tek n ü kleus i ç erir • Aktin ve miyozin flamentleri i ç erir • Myozinlerin ç aplar b ü y ü k, uzunluklar daha fazla • ( ç izgili kasda 1.6 µm, d ü z kasda 2.2 µm) Ç izgili kas h ü cresine g ö re daha az miyozin (1/3 ’ i) daha • fazla aktin ve tropomyozine (iki misli) sahipler, D ü z kas h ü creleri b ö l ü nebilir, ç o ğalabilir • Myozinin kuyruk b ö l ü m ü de ba ş i ç erir • Sarkomer Yok •01.2013 Nurcan Dursun 8 D ü z kas n yap ö zellikleri(2) Yo ğ un cisimlerin baz lar h ü cre membran na tutunmu ş , • di ğerleri h ü cre i ç ine da ğ lm ş . Aktin flamenti yo ğun cisimcikler yada kas h ü cre • membran ndaki yo ğun alanlara ba ğl d r Yo ğ un cisimleri birbirine ba ğlayan yap sal proteinler • var (yo ğun alanlar) Kas lma g ü c ü bu ba ğlar ile bir h ü creden di ğerine • ge ç mektedir D ü z kas n yo ğun cisimleri iskelet kas n n Z ç izgileri ile • ayn i ş i yapar, aktinin ba ğlanaca ğ aktinin var •01.2013 Nurcan Dursun 9 Troponin yoktur, Ca +2 , • KALMODUL İ N ’ e ba ğlan r Farkl d ü z kaslarda farkl aksiyon potansiyel • olu ş umu var, Hepside h ü cre i ç i Ca art ş ndan sorumlu • Aktin ve myozin etkile ş imi kayan flament • teorisine g ö re i ş ler ATP par ç alanmas ç izgili kaslardan 10-100 • kat daha yava ş olmas na ra ğmen onlar kadar kuvvetli gerilebilir, diren ç g ö sterebilir01.2013 Nurcan Dursun 10 D ü z kas n yap ö zellikleri(3) Ara flamanlar, • Dezmin ve vimentin proteinleri i ç erir Kontraksiyonda rol ü yok Yo ğun cisim ve yo ğun alanlar sitoskeletal a ğa ba ğlar (yap sal protein)01.2013 Nurcan Dursun 1101.2013 Nurcan Dursun 12 D ü z kas n yap ö zellikleri(4) T t ü p ü ller yoktur • T t ü b ü llerinin g ö revini yapan kaveoller var, • Ca ’ un ES ortamdan h ü cre i ç ine girdi ği yerler • caveollerdir (voltaj duyarl Ca kanallar n n bulundu ğu yer), D ü z kas SR miktar h ü cre hacminin %2-8 ’ i • SR ü zerinde RYR ve inositol 1,4,5 trifosfat kap l Ca • kanallar var SR ’ da SERCA var • D ü z kasda mitokondri (oksidatif fosforilasyon), • endoplazmik retikulum ve golgi ayg t var (salg ve sekresyon fonksiyonu)01.2013 Nurcan Dursun 13 D ü z kas n yap ö zellikleri(5) Nebulin yok • Kaldesmon ve kalponin proteinleri i ç erir • (Kalponin fosforile olmam ş myozinin aktine ba ğlanmas n inhibe eder) Ca-kalmodulin-kaldesmon kompleksi aktinden • tropomyozin ayr lmas nda g ö revli Kal n ve ince flamentler diagonal bir ş ekilde • d ü zenlendikleri i ç in kas kas ld ğ zaman tirbu ş on gibi ş ekil al r01.2013 Nurcan Dursun 14 Figure 9-8. Medical Physiology , 1 st Ed. WF Boron & EL Boulpaep. Saunders 2003. 01.2013 Nurcan Dursun 1501.2013 Nurcan Dursun 1601.2013 Nurcan Dursun 17 D ü z kas uyaranlar Hormonlar • Otonom sinirler • Pacemaker aktivitesi • Ç e ş itli ila ç lar • Farkl lokal fakt ö rler • Gerilme •01.2013 Nurcan Dursun 1801.2013 Nurcan Dursun 1901.2013 Nurcan Dursun 2001.2013 Nurcan Dursun 2101.2013 Nurcan Dursun 2201.2013 Nurcan Dursun 2301.2013 Nurcan Dursun 24 Kalsiyumun h ü cre i ç ine giri ş i(1) Ligand ba ğ ml kanallardan • Voltaj ba ğ ml kanallardan • G protein arac l kanallardan • S zma kanallar ndan •01.2013 Nurcan Dursun 25 Kalsiyumun h ü cre i ç ine giri ş i(2) Farkl ş ekillerde AP olu ş ur, AP ’ i; voltaj duyarl Ca kanallar (L tipi )a ç ar • (T tipi kalsiyum kanallar da vard r), h ü cre i ç i Ca art ş na neden olur (depolarizasyon) K iyonunun d ş a ç k ş n sa ğlayan kanallar n kapanmas da depolarizasyon olu ş turur, H ü cre i ç i artan Ca, SR ’ dan Ca sal n m n art r r, • Ligand ba ğ ml kanallara n ö rotransmitter ve hormon ba ğlanmas ligand • ba ğ ml Ca kanallar aktive eder, Ligand n resept ö r ü ne ba ğlanmas fosfolipaz C aktivasyonuna neden olur, Fosfotidil bifosfat bu enzim ile 1,4,5-trifosfat(IP3) ve dia ç ilgliserol ’ e d ö n üş ü r IP3, SR ’ dan Ca sal n m n art r r01.2013 Nurcan Dursun 2601.2013 Nurcan Dursun 27 cAMP genelde L-tipi Ca kanallar n aktive • eder, ayn zamanda SR ’ dan Ca sal n m art r r cGMP genelde membrandaki L-tipi Ca • kanallar n inaktive eder, ayn zamanda SR ’ dan Ca sal n m azalt r01.2013 Nurcan Dursun 2801.2013 Nurcan Dursun 29 D ü z kasda kontraksiyon mekanizmas (1) Kaldesmon ince flamente ba ğl bir protein • H ü cre i ç i Ca art ş , Ca kalmodulin kompleksi olu ş ur • Ca-Kalmodulin kompleksi , kaldesmona ba ğlan nca • kaldesmon ince flamentten ayr l r Onun ayr lmas tropomyozinin aktin ü zerindeki aktif • b ö lgelerden kayarak aktin ü zerindeki aktif b ö lgeleri a ç mas na neden olur H ü cre i ç i Ca azal nca Ca-kalmodulin kompleksi • kaldesmondan ayr l r, kaldesmon tekrar aktine ba ğlan r, tropomyozin de tekrar eski formuna d ö ner Kaldesmon troponinin g ö revini yapar •01.2013 Nurcan Dursun 30 D ü z kasda kontraksiyon mekanizmas (2) D ü z kasda da, myozin molek ü l ü n ü n her iki myozin • ba ş nda 2 hafif zincir bulunur (toplam 4) 4Ca+2, kalmodulin kompleksi, miyozin hafif zincir • kinaz enzimine (MLCK) ba ğlan r (sitozolik enzim, myozinin d ü zenleyici -reg ü le edici hafif zincirini fosforilleyen enzim) , İ naktif durumdaki MLCK enzimi aktive olur • Ayn anda ATP de myozin ba ş na ba ğlan r, enzim • ATP ’ yi par ç alar, 1 fosfat hafif zincire ba ğlar (fosforilasyon) Fosforillenmi ş myozin aktine ba ğlan r • Myozin ba ş ndan ADP ayr l r, myozin aktini ç eker •01.2013 Nurcan Dursun 3101.2013 Nurcan Dursun 3201.2013 Nurcan Dursun 3301.2013 Nurcan Dursun 3401.2013 Nurcan Dursun 3501.2013 Nurcan Dursun 36 D ü z kasda gev ş eme mekanizmas (1) Myozine ATP ba ğlan r • ATP myozinin aktine olan affinitesini azalt r, • myozin aktinden ayr l r, ATP y k l r (hidroliz), myozin ba ş nda ADP, Pi ve enerji vard r Enerji myozin ba ş n yeni siklus i ç in haz rlar • Ca konsantrasyonundaki azalma MLCK • inaktif hale getirir Sitozolik Ca+2 art ş miyozin hafif zincir • kinaz n fosforilasyon yapma h z n art r r Sitozolik Ca+2 azal rsa miyozin hafif zincir • kinaz etkilemez, kas gev ş er01.2013 Nurcan Dursun 37 D ü z kasda kontraksiyon –gev ş eme mekanizmas (2) D ü z kasda gev ş emeyi sa ğlayan enzim sitozolik myozin • hafif zincir fosfataz- MLCP Fosforillenmi ş olan myozin ba ş ndaki hafif zincirin • defosforile olmas n sa ğlar S ü rekli aktiftir, bunu aktive eden bir ş ey yok • MLCK aktif de ğilse yada h ü cre i ç i Ca az ise MLCP • s ü rekli aktif oldu ğundan myozin ba ş lar deposforile durumdad r Ca artt ğ zaman MLCK daha bask n hale gelir, • MLCP ise arka planda kal r D ü z kas kas lma ve gev ş eme i ç in 2 ATP kullan l r •01.2013 Nurcan Dursun 38 D ü z kasda kontraksiyon –gev ş eme mekanizmas (3) İ skelet ve kalp kas nda kas lma kontrol ü • aktin ü zerindeki aktif b ö lgelerin a ç lmas ile –aktin ili ş kili reg ü lasyon denir D ü z kasda myozin ba ş ndaki hafif zincir • fosforillenmesi ile-myozin ili ş kili reg ü lasyon denir01.2013 Nurcan Dursun 39 D ü z kasda sitozolik Ca seviyesinin d üş ü r ü lmesi • iskelet kas ndan kat kat yava ş , D ü z kasda ATP par ç alanmas 10-100 kez daha • yava ş , O nedenle d ü z kas sars s ü resi (birka ç sn), • iskelet kas sars s ü resinden daha uzun (10-100 msn) Ama ç izgili kaslar kadar kuvvetli gerilebilir ve • diren ç g ö sterebilir 01.2013 Nurcan Dursun 40 Kalsiyum ç k ş 1.Bir k sm SR ’ a aktif olarak pompalan r • (SERCA) 2.H ü cre membran ndaki ATP ba ğ ml • transport mekanizma(Ca-ATPaz) ile h ü cre d ş na 3. Ç ok az k sm 3Na/1Ca antiport sistem • ile h ü cre d ş na pompalan r01.2013 Nurcan Dursun 4101.2013 Nurcan Dursun 42 Mandal k ö pr ü (Latch-Bridge)-1 Defosforile olmu ş ç apraz k ö pr ü ler (myozin ba ş lar • aktine ba ğl kal rsa o zaman “mandal-k ö pr ü ” diye adland r l r Nedeni;Uyar n n uzun s ü re devam etmesi, uzun s ü re • sitoplazmada Ca ’ un y ü ksek seviyede bulunmas , ATP ‘nin yeterli olmamas , Defosforile olmu ş miyozin ba ş lar n n aktine ba ğl • kalmas (ATP ba ğlan rsa ayr lacak), bu haldeki miyozin ba ş lar n n aktinden ayr lmas n n uzun s ü rmesine neden olur, Ç ok az ATP ile gerimin s ü reklili ği geli ş ir, •01.2013 Nurcan Dursun 43 Mandal k ö pr ü (Latch-Bridge) Mandal-k ö pr ü d ü z kas n ç ok az enerji • harcayarak tonusunu s ü rd ü rmesini sa ğ lar Ö RN;Damar d ü z kas h ü creleri uzun s ü re • bas n ç alt nda kalsalarda damar ç ap n n uzun s ü re sabit kalmas n sa ğlar01.2013 Nurcan Dursun 44 D ü z kas kas lma ö zellikleri(1) Latent peryodu 50-100 sn • Latent peryod sonras 1-2 sn ’ de tam kas l r. • Sonraki 1-2 sn ’ de gev ş er • Total kas lma s ü resi 1-3 sn • İ skelet kas tek sars s n n 30 misli s ü reye sahip • T ü m d ü z kaslarda bu s ü re ayn de ğil • (baz lar nda 0-2 sn baz lar nda 30 sn olabilmekte)01.2013 Nurcan Dursun 4501.2013 Nurcan Dursun 46 D ü z kas tipleri(1) Her organ n d ü z kas di ğer organlardan ; Fiziksel boyut • Organizasyon ş ekli(Demet yada katlar ş eklinde) • Uyar lma ş ekli • Ç e ş itli uyar lara verdi ği cevap ş ekli • Kulland ğ Ca+2 kayna ğ y ö n ü nden farkl d r • İ ki tip d ü z kas vard r Ç ok birimli yada ç ok ü niteli d ü z kas • Ü niter d ü z kas (tek birimli yada tek ü niteli) •01.2013 Nurcan Dursun 47 Ç ok birimli d ü z kas(1) Birbirinden ayr d ü z kas liflerinden olu ş ur • Birbirinden ba ğ ms z i ş g ö r ü r • Otonom sinir dallar ile innerve edilir • Tek sinir ile ç ok say da kas h ü cresi innerve edilir • D ş y ü zlerinde bazal membran tabakas var (kollajen ve • glikoprotein fibril kar ş m ) Nadiren spontan kas lma g ö sterirler • Az say da gap junction ’ a sahip • Hormonlara cevap verir • Gerilme ile kas lmazlar •01.2013 Nurcan Dursun 48 Ç ok birimli( ü niteli) d ü z kas(2) Ö rnekler G ö z ü n silyer kas n n d ü z kas lifleri • G ö z ü n irisi • Piloerekt ö r kaslar • Akci ğerlerin b ü y ü k hava yollar • B ü y ü k arterlerde ç ok birimli d ü z kas • bulunur01.2013 Nurcan Dursun 49 Uniter d ü z kaslar, tek ü niteli(1) Tek birim gibi birlikte kas lan y ü zlerce veya • milyonlarca kas lifi Lifler demet yada katlar halinde • H ü cre membranlar bir ç ok noktada birbirine biti ş ik • Gap Juction ’ lar var • D ü z kas h ü creler aras nda mekanik ba ğlant sa ğlayan • adherensler var İ nce flamentler buraya kadar uzanarak, bir d ü z kas • h ü cresinde olu ş an kas lma kuvvetini kom ş u d ü z kas h ü cresine ta ş r Sinirler, hormonlar, lokal fakt ö rler ile kontraktif • aktiviteleri d ü zenlenir Daha ç ok kas gerilmesi (mekanik)ile kas l rlar •01.2013 Nurcan Dursun 50 Uniter d ü z kaslar, tek ü niteli(2) Bir n ö rondan yay lan n ö rotransmitter bir d ü z kas • h ü cresini uyar r, uyar lan h ü cre taraf ndan uyar di ğer h ü crelere rahatl kla yay l r Tek bir birim olarak kas lifleri birlikte kas l r • Genellikle spontan AP olu ş tururlar (uyar • olu ş turan –pacemaker h ü crelerdir) Sinirler genelde uyar olu ş turan d ü z kas • h ü crelerini (pacemaker h ü creleri ) etkiler,01.2013 Nurcan Dursun 51 Ü niter d ü z kaslar(2) Ö rnek: Akci ğer hava yollar • Mide, Barsak • Safra kanallar • Ü reter • Uterus • Kan damarlar ndaki d ü z kaslar • ü rogenital sistem kaslar •01.2013 Nurcan Dursun 5201.2013 Nurcan Dursun 5301.2013 Nurcan Dursun 54 D ü z kas sinirsel uyar lma Otonom sinir • G İ S ’ de enterik sinir • D ü z kasa dal veren otonomik sinir aksonlar boyunca • yerle ş en si ş likler (varikoziteler) bulunur Varikoziteler diff ü z kav ş ak denilen sinaptik aral ğa • n ö rotransmitter bo ş alt rlar(diff ü z kav ş ak=yayg n kav ş ak) D ü z kaslar etkileyen pek ç ok n ö rotransmitter var •01.2013 Nurcan Dursun 55 D ü z kasda AP olu ş um mekanizmas Membran dinlenim potansiyelleri -50, - 60 mv, stabil de ğil • AP olu ş umundan Ca sorumlu • D ü z kas membran ndaki voltaja yada liganda duyarl Ca+2 • kanallar n n a ç lmas Ca+2 ’ un d ü z kas sitoplazmas na girmesi • Membran dinlenim potansiyel de ği ş ikli ği (depolarizasyon) • Ca+2 kanallar Na+ kanallar nda daha yava ş a ç l r • Ama Na+ kanallar ndan daha uzun a ç k kal r(plato • olu ş turma) Ca+2, AP olu ş turma ile birlikte direkt d ü z kas kas lmas nda • rol oynar01.2013 Nurcan Dursun 56 D ü z kasda membran potansiyeli Tek ü niteli d ü z kas AP 2 ş ekildedir • 1.Sivri potansiyeller 2.Platolu AP Sivri potansiyel ö zellikleri S ü resi 10-50 ms • Uyaranlar: hormonlar, sinirlerden sal nan • transmitterler, germe yada kas lifinin spontan uyar ü retmesi01.2013 Nurcan Dursun 57 Tek ü niteli (Uniter) d ü z kasta yava ş dalga potansiyeli Yava ş dalgalara pacamaker dalgalar da • denir( ö zellikle barsakta geli ş ir) D ş ardan uyar olmadan baz d ü z kas • dinlenim potansiyelinde dalgalanmalar geli ş ir, nedeni? Na iyonunun d ş ar pompalanma h z ndaki • de ği ş im Na iyon kanal ge ç irgenli ğindeki de ği ş im •01.2013 Nurcan Dursun 58 Tek ü niteli d ü z kasta yava ş dalga potansiyeli Bunlar AP de ğildir • Kas kas lmas na neden olmazlar • Yava ş dalga potansiyeli –35 mv ü zerine • ç kt ğ nda spontan AP olu ş ur Her yava ş dalga pikinde 1-2 AP (sivri • potansiyel) meydan gelir D ü z kas kitlesinde bir seri ritmik • kas lmalara neden olur01.2013 Nurcan Dursun 59 Platolu aksiyon potansiyeli Depolarizasyon h zl d r ama repolarizasyon • yava ş t r (platolu, yakla ş k 1sn) Ü reter, bazen uterus, baz damar d ü z • kaslar nda olu ş ur.01.2013 Nurcan Dursun 60 İskelet kas01.2013 Nurcan Dursun 6101.2013 Nurcan Dursun 62 Enerjilerini oksidatif yolla elde ederler • H ü cre oksijensiz kalmad ğ s ü rece • yorgunluk geli ş mez Aerobik glikolizde oksidatif yolu destekler •01.2013 Nurcan Dursun 63 Geli ş me ve hipertrofi Geli ş me ve b ü y ü me s ras nda d ü z kas h ü cre • say s artar (geli ş imsel hipertrofi) Kas mekanik i ş i artarsa kas doku kitlesi • artar (dengeleyici hipertrofi) D ü z kaslar hiperplaziye de u ğrayabilir •01.2013 Nurcan Dursun 64 Sentez ve salg lama fonksiyonu D ü z kas doku b ü y ü mesi ve geli ş mesi ba ğ • doku art ş ile birlikte Ba ğ doku bile ş enleri kollajen, elastin, • proteoglikanlar sentezler ve salg lar01.2013 Nurcan Dursun 6501.2013 Nurcan Dursun 6601.2013 Nurcan Dursun 6701.2013 Nurcan Dursun 6801.2013 Nurcan Dursun 6901.2013 Nurcan Dursun 70 http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/conte • nt/chp47/4702002.html