Kas Fizyolojisi PDF

Kas Fizyolojisi Dr. Öğretim Üyesi Tarık MECİT Biruni Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji ABD  ÖĞRENİM HEDEFLERİ Dinlenim potansiyelini Nöromüsküler kavşakta meydana açıklayabilir g...

Kas Fizyolojisi Dr. Öğretim Üyesi Tarık MECİT Biruni Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji ABD  ÖĞRENİM HEDEFLERİ Dinlenim potansiyelini Nöromüsküler kavşakta meydana açıklayabilir gelen olayları tartışabilir İyon konsantrasyon farklarını Motor son plak fizyolojik süreci tartışabilir açıklayabilir Voltaj kapılı kanalları açıklayabilir Kas proteinlerini söyleyebilir Sarkomer ve sarkomeri oluşturan Uyarılabilir hücreyi söyleyebilir bantları tanımlayabilir Aksiyon potansiyelini İskelet kası proteinlerini söyleyebilir tanımlayabilir Asetilkolin sentezi ve yıkımlanmasını Refraktör dönemi söyleyebilir açıklayabilir Miyelin kılıfta iletinin avantajını Kalsiyum kaynaklarını söyleyebilir açıklayabilir Membran Uyarılabilirliği ve Aksiyon Potansiyeli Hücre dışı Hücre içi İyon Konsantrasyonları Dinlenim esnasında hücrede yük -90 ile -40 arasında değişen voltajlardadır İyon dağılım farklılıkları:  Hücre zarının Na+, K+, Cl- gibi iyonlara geçirgenliğinin farklı olması  Hücre zarından geçemeyen negatif yüklü büyük moleküllerin varlığı  Na+-K+ pompasının çalışması Dinlenim Zar Potansiyeli Oluşması için iki şart vardır: Bir veya birden fazla iyonun hücre zarının iki tarafı arasında konsantrasyon farkının olması, Hücre zarının söz konusu iyon/iyonlara geçirgen olması Zarın iki tarafı arasındaki elektriksel yük farklılığına dinlenim zar potansiyeli ya da dinlenim potansiyeli denir. Katkıda bulunan kuvvetler; Sodyum Denge Potansiyeli Potasyum Denge Potansiyeli Sodyum-Potasyum ATPaz pompası Aksiyon Potansiyeli Sırasıyla; Na+ iyonu akson içine difüze olur, Yük pozitif değerlere çıkar K+ iyonunu akson dışına difüze olur Zar potansiyelinde meydana gelen elektriksel yük farklılıklarına bağlı olarak hızlı ve geçici değişikliklere aksiyon potansiyeli veya sinir impulsu denilmektedir Hücre içi için miktarı farklı kompozisyonlardadır ve hücre içi ve dışı pozitif yüklü katyonlar (K+) ve negatif yüklü anyonlar proteinler tarafından dengelenmektedir Hücre dışı ise pozitif yüklü Na+ ve diğer katyonlar esas olarak Cl- tarafından dengelenmektedir Eşik değer; aksiyon potansiyelinin oluşabileceği en düşük zar potansiyel değeridir ve bu değerin altında kalan uyartılar eşik değer altı depolarizasyon olarak adlandırılmaktadır  Uyarılabilirlik Elektriksel olarak uyarılma yeteneğinde olan ve aksiyon potansiyeli oluşturabilen hücreler uyarılabilir hücre olarak tanımlanmaktadır Nöronlar Endokrin hücreler Kan damarı Glokagon Delta hücreleri Kas hücreleri Alfa hücreler F hücreleri Alfa hücreler Endokrin hücre Beta hücreler örnekleri Asiner hücre Uyarılabilirlikle birlikte hücre zarının Na+ veya K+ iyonuna karşı geçirgenliklerinin değişmesi zar potansiyelinin de değişmesine yol açar. Normal dinlenim durumunda hücre içi negatif dışı pozitif Polarizasyon Hücre zarında meydana gelen NA+ ve K+ iyonuna karşı geçirgenlikler zar potansiyelinde değişiklikler oluşturur Na+’ a geçirgenlik, Na+ artışı, Depolarizasyon, hücre içi rutine göre pozitif (bir sinir hücresinin -65mV tan -60mV a geçmesi) uyarılabilirlik artar Depolarizasyonun ardından hücrenin dinlenim durumuna geçmesi, Repolarizasyon (K+ iyonuna geçirgenlik artar K+ hücre dışına çıkar) K+ a geçirgen olan hücre membranından + yüklü iyonların çıkışı hücre içini – yöne kaydırır Hiperpolarizasyon (bir sinir hücresinin -65mV tan -70mV a geçmesi) uyarılabilirlik azalır  Voltaj Kapılı Kanallar (VGCs) KAPILI iYON KANALLARI İyon kanalları hücre zarı Ligand kapılı iyon kanalları boyunca uzanan integral Voltaj kapılı iyon kanalları membran proteinleridir Kimyasal uyaranlarla aktifleşen Özellikle aksiyon potansiyeli Çeşitli uyaranlarla açılıp oluşmasında görevli kapanabilen kapıları olanlar Mekanik kapılı iyon kanalları kapılı iyon kanalları ve Mekanik değişikliklerle sürekli açık kapıları olanlar aktifleşen kapısız iyon kanalları Aktivasyon Kapısı İnaktivasyon Kapısı Hep ya da Hiç Uyarılabilir bir hücre zarı, uyarıldığında ya genliği maksimum düzeyde olan aksiyon potansiyeli oluşur, ya da aksiyon potansiyeli hiç oluşmaz. Bu durum hep ya da hiç kanunu olarak adlandırılır  Refraktör Dönem Uyarılan bir hücre aksiyon potansiyeli oluşturduğu sürece bir başka uyarana cevap veremez. Hücrenin yanıtsız kaldığı bu süre refraktör (duyarsız) dönem olarak adlandırılır Mutlak refraktör dönem aksiyon potansiyeline karşılık olarak açılan bir sodyum kapısı, aktivasyon kapısı açık inaktivasyon kapısı kapalı olduğundan ikinci bir uyarana karşı yanıt veremez. Görece refraktör dönem Membran dinlenim durumuna geçen yeterli sayıdaki Na+ kapısı bulunması durumunda eşik değeri de geçmiş bir uyarana verilen yanıtla ikinci bir aksiyon potansiyeli meydana gelebilir Aksiyon Potansiyelinin İletimi Nöronlar arasında ve nöron ile hedef organ arasında sinyal iletimi akson üzerinden aksiyon potansiyeli şeklinde gerçekleşir. Akson tepeciğinde meydana gelen potansiyel akson terminaline doğru iletilir. Aynı zamanda hücre gövdesi ve dentritlere doğruda ilerleyen aksiyon potansiyeli hücrenin farklı noktalarında aynı voltaja sahiptir. Akson boyunca değişmeyen bu ileti kesintisiz ileti olarak adlandırılır MİYELİN KILIF MSS ve PSS’nde yer alan bazı nöronların aksonları yağ tabakasından oluşmuş miyelinden dolayı miyelinli aksonlar olarak tanımlanmıştır PSS’de Shwann hücreleri MSS’de oligodentrisitler tarafından oluşturulurlar Miyelin kılıflar Ranvier boğumları tarafından kesintiye uğrarlar Miyelin kılıflarda oluşmayan aksiyon potansiyelleri Na+ kanallarının oldukça fazla olduğu Ranvier boğumlarında oluşmaktadır Sıçrayıcı- saltotorik iletinin iki önemli sonucu 1) Miyelinsiz aksona göre oldukça hızlı 2)Sadece Ranvier boğumlarında oluşan aksiyon potansiyeline bağlı olarak hücre dışı iyon aktarımı daha az olduğundan daha az enerji daha hızlı ileti  Kalp Kası, İskelet Kası ve Düz Kas Hücrelerinde Aksiyon Potansiyelleri Farklı tip voltaj kapılı kanallar görev aldığından dolayı farklı tipte aksiyon potansiyelleri oluşmaktadır Sinir hücresinde 1milisaniye İskelet kasında 2-5 milisaniye Düz kaslarda 50 milisaniye Kalp kasında 200-400 milisaniye İskelet Kası Hücrelerinde Aksiyon Potansiyeli Nöronlarda dinlenim zar potansiyelinin esas belirleyicisi K+ geçirgenliği iken, iskelet kasında ek olarak Cl- da devreye girer Asetilkolin (Ach) salınımına bağlı olarak kas hücre zarında gelişen aksiyon potansiyeli sarkolemmadaki voltaj kapılı Na+ kanallarının eşik değerine ulaştıracak büyüklükte olduğu zaman kanallar aktive olur ve iyon geçişi başlar İskelet kasında depolarizasyon ve repolarizasyon aktivitelerinde daha yavaş bir şekilde ancak aynı iyonlar görev almaktadır Düz Kas Hücrelerinde Aksiyon Potansiyelleri İskelet kasındaki aksiyon potansiyellerine göre yavaştır (50 kat) Na+/Ca+ kanalları ile başlar (daha yavaş kanallar) Na+ kanalları bulunmaz Na+/Ca+ kanalları kapanır K+ kanalları açılır K+ kanalları iskelet kası ve sinir hücrelerine göre oldukça yavaştır Aynı zamanda düz kas hücreleri pacemaker akımı oluşturabilme yeteneğindedirler  Kalp Kası hücrelerinde Aksiyon Potansiyeli Kalp kası hücrelerinde yavaş ve hızlı aksiyon potansiyelleri meydana gelmektedir Yavaş aksiyon potansiyelleri sinoatriyal düğüm ve atriyoventriküler düğümde Hızlı aksiyon potansiyelleri atriyum ve ventriküllerde ve purkinje liflerinde  Aksiyon Potansiyeli Oluşumunu Etkileyen Faktörler Homeostatik sistemler hücre dışı sıvı içeriğini sabit tutarken Na+/K+ pompası hücre içi sıvının iyonik içeriğini sabit tutmak için çalışır. Ancak bazen hücre dışı K+ ve Na+ konsantrayonu değişebilir. Bu değişikliklere bağlı olarak bazı patolojik durumlar söz konusu olmaktadır Hiperkalemi Hipokalemi Hipernatremi Hücre dışı sıvıda K+ konsantrasyonunun normal Plazma K+ Plazma Na+ değerlerin üzerine çıkmasıdır konsantrasyonunun konsantrasyonunun normal değerlerin anormal şekilde Kalp ve beyin gibi organların altına inmesidir artmasıdır normal işleyişini bozar Yorgunluk, kas güçsüzlüğü, kalp aritmileri… Hiperkalsemi Hipokalsemi Plazma Ca+ seviyesinin Plazma Ca+ seviyesinin anormal şekilde anormal şekilde azalması durumudur yükselmesi durumudur Kas ve sinir hücreleri çok kolay uyarılabilir ve Reflekslerde kas spazmları olan yavaşlama, kaslarda Hipokalsemik tetani hareket yoksunluğu meydana gelir  Na+ ve K+ kanallarını Etkileyen Toksin ve Ajanlar Lokal Anestezikler VGSC’nın inaktivasyonuna neden olarak Na+ iyonunun hücre içine girmesini engeller ve aksiyon potansiyeli oluşmaz Lidokain Levobupivakain Benzokain Tetrodotoksin (TTX) balon balığından elde edilen bir toksindir ve nanomol miktarları dahi Na+ kanallarını bloke eder Kas-Sinir Kavşağı  Bir motor nöron aksonun bir çizgili kas lifi ile yaptığı sinapsa kas kavşağı (nöromusküler kavşak) denir kavşak bölgesine gelen akson miyelin kılıfını kaybeder, dallanır, her bir dal bir kas lifi üzerinde sonlanır Motor Son Plak 300.000 vezikül Bir sinir kas kavşağında yaklaşık 1000 kadar aktif zon bulunur Sinaptik aralığa salınan ACh molekülleri nikotinik ACh reseptörlerine bağlanırlar Bu reseptörler tipik iyon kapıları şeklindedirler, kanallar açıldığında NA+, K+ ve bir miktar Ca++ iyonunun geçişine imkan sağlar  Asetilkolinin Sentez ve Yıkımı Postsinaptik kas membranının sinaptik aralığa bakan yüzünde bazal laminaya Presinaptik kollojen fibrillerle hidrofilik olarak bağlanmış terminalde Kolin durumda Asetilkolinesteraz enzimi (AChE) asetiltransferaz aracılığı ile sentezlenir Asetilkolin bağlı olduğu reseptörden AChE enzimi aracılığıyla kolin ve asetata parçalanarak etkinliği sonlanır %50si tekrar presinaptik uca alınır ve ACh sentezine katılır  Vezikül içerisindeki H+ iyon konsantrasyonu ACh vezikül Proton pompası içerisine ACh-H+ aracılığı ile pompası ile sağlanmaktadır alınmaktadır  Sinir Kas Kavşağında Ach Salınımınını Engelleyen Faktörler ACh 3 tip sinaptik modülasyon etkiler Fasitilasyon (kolaylaşma)- sinir uyarımı frekansındaki kısa süreli artışa bağlı olarak ACh miktarındaki artış Potansiyasyon a yüksek frekanstaki sinir uyarımının biraz daha uzaması ile motor son plak potansiyelindeki genlik Sinaptik Depresyon (sinaptik yorgunluk) yüksek frekanslı uyarıma bağlı olarak ACh salınımının geçici olarak azalması Eğer bir kası innerve eden motor sinir kesilecek ve dejenere olacak olursa (denervasyon) kasın ACh duyarlılığı gittikçe artar. Bu duruma denervasyon hipertensivitesi denir. Sinir Kas Kavşağında İletinin Ardışık Basamakları Motor sinir boyunca ilerleyen aksiyon potansiyeli akson terminalini depolarize eder Akson terminalinde voltaj kapılı Ca++ kanalları açılır Ca++ akson içerisine girer Ca++ girişi ACh veziküllerinin sinaptik aralığa geçişine neden olur ACh sinaptik aralığı geçerek nikotinik asetilkolin reseptörlerine bağlanır ACh kapılı kanallardan kas hücresi içine Na+ girişi gerçekleşir ve son plak potansiyeli oluşur Son plak potansiyeli, motor son plak membranına komsu kas membranını depolarize eder ve voltaj kapılı Na+ kanalları açılır aksiyon potansiyeli başlar Asetilkolin, Asetilkolin Esteraz ile parçalanır ve sinaptik aralıktan uzaklaşır  ACh Agonist ve Antagonistleri Asetilkolin Esteraz enzimi ile yıkılmadıkları için sinaptik aralıkta daha uzun süre kalırlar ve etkilere saatlere varan sürelerde devam eder Antagonist ajanlar ACh kanallarının açılmasını engelleyerek aksiyon potansiyelinin önüne geçerler Sinir Kas Kavşağını Etkileyen Ajanlar Sinir Kas Kavşağını Etkileyen Toksinler  İskelet Kası İskelet Kası Epimisyum Fasikül Kas demeti Miyozin Sarkolemma İnce aktin filamenti Sarkoplazma Kas lifi İskelet Kasının Yapısı Kaslar Vücut ağırlığımızın %50’sini oluşturur Vücut ağırlığının 40’ını oluşturur 10-80 µm çap, 2-3 mm-25 mm kadar değişen boylarda ince ve uzun kas hücrelerinin bir araya geldiği yapı kas lifi (fibril) olarak adlandırılır iskelet kasında; Hücre zarı, sarkolemma Sitoplazma sarkoplazma ER, Sarkoplazmik retikulum (SR) Kas hücresinde en karakteristik yapılar hücre etrafını saran yapı sarkotübüler zar ve hücre içinde kasılmayı gerçekleştiren miyofibrillerdir Kas hücresinin etrafını saran sarkolemma yer yer hücre içine doğru invajinasyonlar yaparak bir takım yapılar oluşturmaktadır Kas içine doğru bükülerek giren ve kasın bir tarafından diğer tarafına doğru enine keserek (transvers) ilerleyen tübüler bir sistem olan T- tübüller (transvers tübülleri) Sinirsel uyarılar Glikoz O2 İyonlar hücre içerisine daha hızlı girmelerine olanak sağlarlar Sarkolemmanın miyofibriller etrafında kıvrımlarla oluşturduğu vezikül ve tübüllere ise Sarkoplazmik retikulum denilmektedir Aksiyon potansiyeli T tübülüne ulaştığında, bitişik sarkoplazmik retikulum sisternasındaki kalsiyum serbestleyici kanallarına (riyanodin reseptör kanalları) bağlı olan dihidropiridin reseptörleri tarafından voltaj değişikliği algılanır Aktivasyon çok sayıda kalsiyum serbestleme kanalının açılmasını tetikler. Kanallar birkaç milisaniye süreyle açık kalır, yeterince kalsiyum iyonu serbestlenir ve kasılma gerçekleşir  Sarkolemma ve ve sarkotübüler sistem, aksiyon potansiyelinin kas zarı boyunca iletilmesini ve neticede sarkoplazmik retikulumda depolanan Ca+ un hücre içine salıverilmesi ile kasılmayı başlatır  Sarkoplazmik retikulumun duvarlarında yerleşmiş olan sürekli aktif kalsiyum pompası, kalsiyum iyonlarını miyofibrillerden sarkoplazmik tübüllere geri pompalar  Sarkoplazmik retikulumun içinde bulunan kalsekestrin, 40 kat daha çok kalsiyum bağlayabilir Bir kas lifi hücresi  Kasılabilen, binlerce miyofibrilden  Yanyana sıralanmış Aktin Miyozin proteinlerinden oluşmuştur 3000 1500 Birbirlerine çapraz köprülerle bağlanan aktin ve miyozinler kasılma esnasında iç içe geçerler ve miyofibrillerin dolayısıyla kas liflerinin boyu kısalır Bir kas kitlesinde en dıştan içeri doğru En dışta; epimisyum Kas liflerinin oluşturduğu fasiküllerin etrafını perimisyum Her bir kas hücresinin etrafını endomisyum isimli zarlar sarmaktadır Bu üç zar birbiri ile kaynaşarak tendonları oluşturmaktadır ve her kas tendonlar aracılığı ile kemiğe bağlanmaktadır İskelet Kasında Çizgilenme Aktin ve Miyozin filamentlerinin alt alta ve yan yana ışık veya elektron mikroskobu altında açık ve koyu bantlar şeklinde sıralanma göstermesi enine çizgilenmeyi oluşturur A bandı;  500 miyozin molekülü birleşip alt alta gelir I bandı; aktin filamenti, tropomiyozin ve troponin molekülleri ile birleşerek İstirahat halinde A bandının ortasında H bandı yer alır A bandının tam ortasında yukarıdan aşağı doğru M çizgisi yer almaktadır  Sarkomer Yanyana ve alt alta düzgün bir sıralanma gösteren aktin ve miyozin filamentleri bu düzeni Aktinlerin tam ortasından geçen bir Z membranına tutunarak sağlarlar İki Z membranı arasındaki bölge Sarkomer olarak adlandırılır Kasın en küçük fonksiyonel ünitesidir Bir sarkomerde ortada miyozin filamenti, filamentin 2 ucunda yarım aktin flamenti yer alır Kaslar kasıldığında aktinler merkeze kayar Z membranları sürüklenir ve sarkomer kısalır  İskelet Kası Proteinleri İskelet kasında, Aktinin Aktinleri Z membranına bağlar Titin Miyozin filamentinin 2 ucunu Z membranına bağlar Desmin Z membranlarını plazma membranına bağlar Vimentin Genel olarak hücre iskeletini oluşturur Distrofin Aktin filamentini zarın dış yüzündeki glikoproteinlere bağlar Kalın Filament Bir çift ağır zincir ve iki çift hafif zincir ve miyozin proteininden oluşur İnce Filament İnce filamentler Aktin Globüler bir proteindir ve globüler formu G-aktin Kas istirahat halindeyken miyozin bağlanma alanları tropomiyozin ile örtülü olduğu için aktin ve miyozin ile etkileşime giremez Tropomiyozin her aktin filamentinin oluğu boyunca uzanan ipliksi bir proteindir dinlenme durumunda aktin üzerindeki miyozin bağlanma bölgelerini kapatır TROPONİN Üç globüler proteinin birleşimidir Troponin T troponin kompleksini tropomiyozine bağlar Troponin I tropomiyozin ile birlikte aktin üzerinde miyozin bağlanma bölgesini kaplayarak aktin ve miyozin etkileşimini engeller (Inhibition) Troponin C Ca2+ bağlayıcı proteindir  İskelet Kasında Kasılma Bütün kas tiplerinde kasılmayı başlatan ve sürdüren iyon Ca2+ dur Aksiyon potansiyeli kas hücrelerinin hemen hepsinin orta bölgelerinde bulunan bir sinir-kas kavşağı (nöromüsküler kavşak) aracılığı ile aksondan kas lifi membranına geçer Aracı nörotransmitter, ACh ve kas zarındaki reseptörler, liganda bağlı Na + kanalları olan ACh reseptörleridir Motor sinirin taşıdığı her uyarı kas lifinde bir depolarizasyon oluşturur Aksiyon Potansiyeli kas zarı boyunca yayılır ve T tübüllerine rastladıkça hücre içine iletilir Bir T tübül ve iki tarafındaki sarkoplazmik retikulum sisternası TRİAD adı verilen yapıyı oluşturur Uyarının kasılmaya dönüştüğü bölge Aksiyon Potansiyeli 1 TRİAD a ulaşır T tübülleri üzerinde bulunan ve voltaja duyarlı Ca2+ kanallarını oluşturan ‘dihidropiridin’ reseptörleri aktive olur 2 Dihidropiridin reseptörleri, ‘riyanodin’ reseptörlerinin üzerinden psödopodlarını çeker, reseptörler açılır 3 Aktive olan riyanodin reseptörleri ER’den hücre içine Ca2+ boşalır ve hücre içi Ca2+ miktarı artar 4 Troponin C ye bağlanan Ca2+, troponin alt üniteleri ve tropomiyozin bağlantılarının kimyasal yapısını değiştirerek tropomiyozini aktinin etkin noktalarından çeker 5 ATP hidrolizlenir, ADP ve yüksek enerjili fosfat bağları (ADP+Pi) taşıyan miyozin başları aktine bağlanarak bir güç darbesi oluşturulur  İskelet Kasında Kasılma Kasılmada olduğu gibi gevşemede de ATP ihtiyacı vardır Oluşan güç darbesinden sonra miyozin başlarının ayrılması ve hücre içerisinde artmış Ca2+ un tekrar ER ye ve organellere pompalanması gerekmektedir Hücre kalsiyum düzeyi yüksek kaldığı sürece kas kasılı kalır Kasın gevşemesinde 1 Miyozin başına ATP bağlanır, aktin miyozin ilişkisi kesilir, ATP hidrolize olarak ADP+Pi yeni bir döngüye hazır hale gelir 2 Ca2+ troponinden ayrılır, troponin I+tropomiyozin kompleksi bulunduğu konuma geri döner 3 Fazla Ca2+ sarkoplazmik endoplazmik retikulum ATPaz (SERCA) pompası ile SR sisternalarına pompalanır 4 Pompalanan Ca2+ kalsekestrin proteinine bağlanarak sonraki uyarıya kadar depolanır  Kas Lifi Tipleri Yavaş ve Hızlı kaslar Yavaş Kaslar; Vücudumuzu yer çekimine karşı ayakta tutan, postür ve pozisyonlarımızı ayarlayan, uzun süre ve yorulmadan kasılabilen büyük kaslar yavaş kaslardır Oksidatif metabolizmayı kullanır Hızlı Kaslar; Konuşma kasları, göz, yüz, el, kol ve bacakların fleksör kasları hızlı kasılıp gevşeyen kesin ve hassas derecelerde kasılması gereken, çabuk yorulan kaslar hızlı kaslardır Bir kas lifinin hızlı veya yavaş olmasını tayin eden faktör miyozin ATPaz enzim aktivitesinin hızıdır İzoform benzer biyolojik aktiviteye sahip ancak farklı aminoasit dizilimlerinden meydana gelmiş protein çeşitliliğini ifade eder İskelet kaslarında Miyozin ağır zincirinin, tropomiyozinin ve troponinin farklı izoformları vardır İskelet kasları basitçe; Yavaş, oksidatif (Tip I), hızlı glikolitik (Tip II-B) şeklinde gruplandırabilir Her iki gruba ait özellikler taşıyan üçüncü bir kas tipinden, glikolitik -oksidatif-orta hızlı (Tip II-A veya III)  İskelet Kasının Kasılma Tipleri İskelet kasları ya boylarını kısaltır yada boyları değişmeden gerimlerini (tonus) artırarak kasılırlar Kas kasılma esnasında bir yük (veya yer çekimi kuvveti) belli bir mesafeye taşınıyor ise yani bir eklem hareketi varsa bu kasılmada gerim sabit kalıyor fakat kas boyu kasılıyor demektir ve bu izotonik kasılmadır Elimizi ağzımıza götürmek yürümenin Swing fazı-adım atmak- gibi her türlü hareket izotoniktir Bir kas boyunu değiştirmeden sadece gerimini artırarak kasılıyor ise izometrik kasılma olarak adlandırılır Yürümenin ‘stance’ fazında(ayağın yere bastığı an) ağır bir halterin yukarda tutulduğu anda, çok ağır bir cismi kaldırmaya çalışıp kaldıramadığımızda ortaya çıkan kasılma modeli izometriktir İzometrik ve İzotonik kasılmada filamentler sarkomerin merkezine doğru konsantrik kasılma yaparlar Kasın boyunu uzatarak kasıldığı bir diğer kasılma tipi olan eksentrik kasılmada ise bir ağırlığı havadan yere koyarken, kol kaslarımız kasılır ancak kasın boyu uzar  Plastitite Hipertrofi Günde birkaç defa kas maksimum gücünün en az %70-80 ine ulaşan kuvvette bir dirençle çalışırsa 6-10 hafta içinde yapı ve fonksiyonunu büyüterek hipertrofi geliştirir Aktin ve miyozin filamentlerinde artış olur Miyofibriller ikiye bölünerek iki katına çıkar Kas çapı artar Atrofi Denervasyon ve uzun süreli immobilizasyonda iskelet kasları fonksiyon ve güç kaybına uğrar Denervasyonda birkaç hafta içinde gerçekleşen kas liflerindeki protein yıkımı birkaç ayda maksimum düzeye ulaşır Yıkılan kontraktil elemanların yerini yağ ve kas dokusu alır ve 1 yıl içinde süreç geri dönüşümsüz hale gelir Düz Kas  2 temel rolü; Düz Kas; Organın şeklini Damarlar değiştirmek Hava yolları Organa sunulan iç yükün GİS kuvvetine dayanmak Uterus Üreme Sistemi Mesane Üretra Temel mekanizma bir takım farklılıklarla birlikte aktin-miyozin etkileşimidir İskelet kasının aksine başlıca rol miyozine aittir İskelet kasında Aktin-miyozin ile etkileşmeden troponin-tropomiyozin kompleksi etkileşir sonrasında çapraz köprü oluşur Düz kasta Troponin yerine Kaldesmon anahtar rol oynar  Düz Kasın Yapısı İnce iğcik biçimli 2-5 µm çapında 400 µm den uzun İnce ve kalın filament varlığına rağmen düzenli sarkomerler olarak yerleşmediğinden çizgilenme göstermezler İskelet kasında olmayan kaldesmon ve kalponine sahiptir  Miyozinin ATPaz aktivitesini inhibe eder  İnce filamentleri düzenler  Kalmodulin'e kalsiyum bağlanmasına bağlı olan bir protein kinaz  Ara filament olan desmin formu ile Z diskinde tarafından calponin fosforilasyonu, calponin'in düz kas ATPaz'ı komşu miyofibrilleri birbirine bağlar inhibisyonunu serbest bırakır.  Düz kasta hücresel fonksiyonel ilişkiler gap junction ile sağlanmakta gap junctionlar hücreler arasında düşük dirençli yollar oluşturmaktadır Adherens kavşakları hücreler arasındaki mekanik bağlantıyı sağlamaktadır İskelet kasındaki T tübüller yerine kaveoler (oyuklar) işlevseldir Kaveolin hücrede kalsiyum ile ilgili durumlarda L Hormon ve ilaçların bağlanması ile SR’den sarkoplazmaya salınan Ca2+ tipi Ca2+ kanalları ya da 3Na+-1ca2+ düzeyi Sarkoplazmik Endoplazmik Retikulum Kalsiyum ATPaz (SERCA) antiportunda rol almaktadır aracılığı ile gerçekleşmektedir  Düz Kas Tipleri TEK ÜNİTELİ ÇOK ÜNİTELİ (Multi-unit)  Aktiviteleri sıklıkla spontan  Pacemaker aktiviteleri hormonal  Elektriksel olarak bağlantılı ya da nörotransmitter aracılıdır değildir  Elektriksel bağlantılar iletinin  Bir hücrenin uyarılması diğer komşu hücreye geçit bağlantılar komşu hücreleri uyarmaz aracılığıyla geçmesini sağlarlar ve  Erkek genital yolda tek bir birim gibi hareket etmesine  Göz irisinde olanak tanırlar  Kan damarlarında  İnce bağırsak düz kas  Büyük havayollarında hücrelerinde  Düz Kas Aktivitesi Rolü Kontrolü  Hormonlar  Otonomik sinirlerde pacemaker aktivitesi  Çeşitli ilaçlar… Genel hedef kasılmayı başlatmak üzere hücre içi Ca2+ miktarını artırmaktır  Düz Kaslarda Zar Dinlenim Potansiyeli ve Aksiyon Potansiyeli Oluşumu Tek Üniteli Düz Kasta 1. Diken (spike) 2. Platolu aksiyon potansiyeli Diken Potansiyel İskelet kaslarındaki gibi aksiyon potansiyelidirler ve elektriksel, hormonal ve nörotrasnmitterlere yanıt olarak oluşur ve 10-50 msn sürer Platolu Aksiyon Potansiyeli Diken potansiyel gibi başlar 100-1000 msn devam edebilir Repolarizasyonu uzundur Üreter, uterus ve bazı kan damarlarında görülür Düz Kasta Sinir Kas Kavşağı  Otonom sinir sisteminde postgangliyonik nöronların kontrolündedir  İskelet kasına benzer ayrıntılı bir sinir kas kavşağı mevcut değildir  Otonom sinir sistemi nörotransmitterleri postgangliyonik dallar hücrenin yanından geçerken varikositelerden (şişkin bölgeler) difüzyonla etkileşirler (geçerken sinaps)  Tek üniteli düz kaslarda geçit bağlantı sayısı varlığına bağlı olarak varikosite sayısı daha azdır  Multi-unit düz kaslarda geçit bağlantılar olmadığından hem varikosite sayısında artış hem de kas hücresine yakın olması ile sağlanır  Düz Kas Kasılmasının Moleküler Temeli Kalın filamentlerde Ca2+ aracılı bir değişiklikle başlar Miyozin aktivasyonu için miyozin hafif zincir (MHZ) fosforilasyonu gerçekleşir İki enzim aktivitesi ile fosforilasyon gerçekleşir 1 2 Miyozin Hafif Zincir Kinaz Miyozin Hafif Zincir (MLCK)C Fosfataz (MP) Düz kasta miyozinle ilişkili iki miyozin hafif zincir çiftinden biri, düşük Ca2+ konsantrasyonlarında miyozin ATPaz aktivitesinin aktini uyarmasını önler MCLK ile MHZ fosforilasyonu inhibisyonu Kalmodulin (CaM) aracılığıyla aktifleştirilir ortadan kaldırır ve kasılma gerçekleşir  Düz Kas Kasılma ve Gevşemesindeki Olaylar Düz kasta miyozin aktivasyonu düşük Ca2+ seviyelerinde tropomiyozin ve aktin bağlayan ve aktine miyozin bağlanmasını bloke eden kaldesmon ile düzenlenir Düşük Ca2+ konsantrasyonlarında kaldesmon, tropomiyozin ve aktine bağlanır Miyozinin aktine bağlanmasını azaltır ve kasları gevşek durumda tutar Ca2+ seviyeleri artıkça kalsiyum aktive olmuş kalmodulini tropomiyozin-aktin kompleksinden ayrılan İskelet kasında gevşeme Ca2+ un SERCA aracılığı ile kaldesmona bağlar Sr’ye dönmesi şeklinde Daha yüksek Ca2+ konsantrasyonlarında Ca2+-CaM Düz kasta gevşeme yapan ajanların aktivasyonu ve kompleksi kaldesmona bağlanır ve aktinden hücre zarının hiperpolarizasyonu ile serbestleşririr Miyozin aktin etkileşimi olur ve kas kasılabilir Düz Kas Kasılmasında Ca2+ Kaynakları Düz kas hücresi için Ca2+ kaynakları hücre membranı ve Sarkoplazmik Retikulumdur Ca2+ başlıca 3 farklı yolla hücre içinde artar ve kasılmayı tetikler; 1- Voltaja bağlı Ca2+ kanalları 2- Ca2+ un SR dan salınması a) Ca2+un indüklediği kalsiyum kanalları ile b) IP3 üzerinden Ca2+ salınımı ile (hormon,nörotransmitter) 3- Depo işletimli Ca2+ kanalları ile Sarkoplazmik Retikulum SR membranları kalsiyum hareketini belirler SR uyarılması Ca2+ kanallarını açar ve Ca2+ düzeyi hızla artar Sadece voltaja duyarlı olmayıp IP3 ün SR deki reseptörüne bağlanmasına da bağlıdır IP3 bağlanır, IP3 kapılı Ca2+ kanalları açılır Ca2+ düzeyi artar  Düz Kas Kasılmasının Farmakomekanik Düzenlenmesi  Düz kasta G Protein eşlenik reseptör üzerinden IP3 oluşumuna yol açan agonistler (Vazopressin, anjiyotensin II) membran değişimi yapmayan kasılmaya yol açabilir  Reseptör tipine bağlı olarak norepinefrin ve epinefrin kasılma ve gevşeme üzerinde farklı yanıtlara yol açabilmektedir  Epinefrin deri ve böbrekteki Alfa1 reseptör aracılığıyla kasılmaya, bağırsak ve hava yolundaki adrenerjik beta2 ile gevşemeye yol açar  Nitrik Oksit (NO) cGMP ile gevşemeye yol açar  Nitrogliserin gevşemeye yol açar (nitrik oksite dönüşerek)  Sildefanil cGMP fosfotidilesterazı inhibe eder ve kan damarlarını gevşetir dolayısıyla gevşemeye yol açar Kalp Kası  Kalp Kasının Fizyolojik Özellikleri Toraksta yerleşmiş 2 atriyum (kulakçık) 2 ventrikül (karıncık) olmak üzere 4 odacık Temel fonksiyonu kendisine gelen kanı perifere göndermektir, ek olarak natriürez (sodyumun böbreklerden atılımını sağlamak) yapar Natriüetik faktörleri salgılar (Atriyal Natriüretik Peptit- ANP, Brain Natriüretik Peptit- BNP) Kasılması sistol, gevşemesi diyastol Kalpte Sağ atriyum+Sağ ventrikül= Sağ kalp pompası (Kanı akciğerlere) Sol atriyum+Sol ventrikül= Sol kalp pompası (Kanı sistemik dolaşıma)  Kalp Duvarının Katları En dışta 2 yapraklı fibröz tabaka Perikard Dış yaprak pariyetal İç yaprak Viseral Perikardiyal Sıvı perikardiyum perikardiyum Perikardın hemen altında kasılabilen ve güç oluşturan Miyokard En içte Endokard kalp odacıklarının tüm yüzeyini sarar  Kalp Kasının Genel Özellikleri Enine çizgilenmeler mevcuttur (Çizgili kasa benzer) Kalp kası hücrelerinin çekirdekleri genelde ortada ve tektir Hücrelerin birleşme yerlerinden interkalar diskler vardır (senkronizasyonu sağlar) Düz kasa benzer şekilde istemsiz çalışır, yorulmaz Kasılmaları için sinirsel uyarıya ihtiyaç yoktur Otonom sinir sistemi altında çalışır  Kalp Kasında Hücre Tipleri Otoritmik Hücreler Working Cell PACEMAKER  Uyarı oluşturma  Kasılabilen yetenekleri (miyofibriller= aktin, vardır miyozin içeren)  Oluşturulan hücrelerdir uyarıyı  Uyarıyı iletirler iletebilme  Kalpte kasılarak asıl güç yetenekleri oluşturan hücrelerdir vardır  Gebeliğin 3.haftasında  Kasılmazlar kasılıp gevşer ve hayat (miyofibrilleri boyu devam eder yoktur yada  Bol miktarda mitokondri çok az vardır) içerir  Kalbin %1’lik kısmını oluştururlar  Hep Yada Hiç İnterkalar disklerde yer alan Desmozomlar ve Gap Junctionlar (geçit bağlantı) Asıl işlevsel kısımlardır Elektriksel sinaps ve senkronizasyonu sağlar Kalpte oluşan uyarı hızlıca geçitler aracılığıyla tüm hücrelere yayılır Fonksiyonel sinsityum gerçekleşir (Farklı hücrelerin bir araya gelerek aynı hücre gibi davranması) Uyarı eşik değer altında ise kasılma gerçekleşmez, üstünde ise tüm kalp eş zamanlı kasılır Amaç bütün yapının eş zamanlı kasılıp kanı pompalamak  Frank- Starling Yasası Fizyolojik sınırlar içerisinde kalbe ne kadar kan gelirse kaslar o kadar çok gerilecek ve kalp kasılma sırasında o kadar güç oluşturabilecek ve bu kasılma gücündeki artışla kendisine gelen tüm kanı perifere pompalayabilecektir kalp kendine gelen kanın hacmine karşı duyarlıdır ventriküller doluş sırasında ne kadar çok kan alırsa kalp kası o ölçüde gerilir kasılmanın kuvveti ve aortaya gönderilen kanın miktarı orantılı olarak artar  Kalp Kası Hücrelerinin Fizyolojik Özellikleri Kronotropi Kalp kendi uyarısını kendi doğurabilmektedir (Uyarıyı doğurabilme) Batmotropi Kalp hücreleri uyarılabilir (Uyarılabilme, uyarı kolaylaştırılırsa potizif batmotropik etki, uyarı zorlaştırılırsa negatif batmotropik etki) İnotropi Alınan uyarılarla birlikte kalp kasılabilir ve güç oluşturur (Kasılabilme) Dromotropi Alınan uyarılar aktarılabilir (Uyarıyı iletebilme) Lusiyotropi Kalp kası gevşeyip iç basıncını düşürerek içeri kan akışını kabul eder (Gevşeyebilme) Sempatik sistem Kalp kasında Pozitif etki gösterir Parasempatik sistem Kalp kasında Negatif etki gösterir Kalbin Uyarı Sistemi Kalpte uyarı doğuran yapılar Sinoatriyal düğüm (SA) uyarı başlar Dakikada 70-80 uyarı Atriyoventriküler düğüm (AV) uyarı tüm atriyal kaslara ulaştıktan sonra ventriküllere AV ve His demetleri aracılığıyla ventriküllere geçer Dakikada 40-60 uyarı His demetleri uyarı his demetleri aracılığıyla ventriküllere geçtikten sonra sağ ve sol dallara ayrılır Purkinje Lifleri His demeti aracılığıyla gelen uyarı tüm ventriküllere dağıtılır Dakikada 15-20 uyarı  Kalp Çalışmasının Sinirsel Kontrolü Ekstrensek Düzenleme (Otonom Sinir Sistemi) Düzenleyicidir, uyarıyı başlatmaz Kasılma gevşeme hızı Uyarılabilme ve uyarıyı iletme hızını düzenler Sempatik uyarılar SA düğüme, AV düğüme artiyal ve ventriküler liflere uyarı gönderir, etkisini uyarılabilirliği artırarak gösterir Parasempatik uyarılar SA düğüm ve AV düğümü etkiler, etkisini uyarıları yavaşlatma şeklinde gösterir  İntrinsik Düzenleme (Frank-Starling Yasası) Fizyolojik sınırlar içerisinde kalbe ne kadar kan gelirse kaslar o kadar çok gerilecek ve kalp kasılma sırasında o kadar güç oluşturabilecek ve bu kasılma gücündeki artışla kendisine gelen tüm kanı perifere pompalayabilecektir  Ekstrasistol Kalp kasılmaları sırasında herhangi bir nedene bağlı olarak ekstra bir uyarı çıkacak olursa bu uyarıya bağlı fazladan bir kasılma oluşabilir buna EKSTRASİSTOL denilmektedir Kasılmanın hemen başında gerçekleşirse cevap oluşmaz Gevşemenin başlarında olursa küçük bir atım, sonlarında olursa normale yakın bir atım gerçekleşir  Ekstraselüler İyon Değişiklikleri Kalsiyum Ekstraselüler sıvıda Ca+ azalırsa kasılma zorlaşır, kasılma gücü azalır Konsantrasyon azalmaya devam ederse sonunda diyastolde kalp durur Ekstraselüler sıvıda Ca+ artarsa kasılma gücü artar, artmaya devam ederse kalp sistolde durur  Potasyum Ekstraselüler sıvıda K+ miktarı hafif artarsa kalp kasının uyarılabilirliği kolaylaşır, artış devam ederse aksiyon potansiyeli oluşmaz Aksiyon potansiyeli oluşmayacağı için Ca+ hücre içine giremez, kalp kasılamaz, diyastolde durur