Biomechanics del músculo cardíaco

El físico cuenta sobre los músculos estriados, aminoácidos del corazón, ley de Frank - Estornino

Hay dos tipos de músculos: los músculos estriados, que incluyen músculos esqueléticos y cardíacos y alisan músculos que rayan nuestros órganos interiores. Y el músculo liso arregló un poco diferentemente sobre ellos, no hablaremos.

Aunque todo el músculo, incluso el liso, los principios básicos que son la base de motores moleculares haya lo mismo, sin embargo el músculo estriado tiene ciertas características. En particular, proteínas allí contráctiles - actina y myosin - organizado en algunas estructuras pedidas. Estas estructuras se llaman sarcomeres, y forman un sistema de dos tipos de hilos. Los filamentos gruesos son formados por moléculas myosin, se atienen el uno al otro. De éstos, cabecera del palo, motores moleculares. sistema bipolar. Miran los dos lados. Y el jefe agarra el hilo de otro tipo, para la actina, tirándolos el uno hacia el otro, y, de hecho, ya que hay una reducción. Estos sarcomeres lo mismo y ellos se arreglan igualmente. Por lo tanto, en aumento alto - hasta en un microscopio óptico ordinario - striation transversal visible de músculos. Por lo tanto, bien se llaman.

La propiedad principal del músculo - esto es lo que esta tela es capaz de desarrollar una carga considerable. El músculo esquelético puede desarrollar una presión de 3 atmósfera, corazón - menos. Pero esto es completamente un generador de la fuerza potente, un motor potente. La propiedad principal del tejido del músculo desde el punto de vista de mecánica se descubrió antes de la guerra, el fisiólogo británico, cuyo nombre era Archibald Vivien Hill. No le gustó por la razón que sea, su nombre y pidió llamarse Evie Hill. Antes de la guerra, en 1938, encontró que hay una relación universal entre la fuerza desarrollada por el músculo, entre la carga y la velocidad de su mantequilla. Es fácil examinarse para ver. Si tomamos la tensión y con una potencia máxima del bíceps, está claro que se estira, es el bien duradero. En este caso, el codo se guarda músculos contrarios activados - tríceps. Y ahora, si dobla el codo, en este momento, cuando el músculo se acorta, puede ver que se hace más débil, no puede ser tan apretado. Esta relación entre la fuerza y velocidad, una propiedad universal de músculos llamó la fuerza de la obligación - velocidad y es descrita por Hill. Y hay dos características principales: la fuerza máxima que se desarrolla totalmente activa el músculo y la velocidad máxima de la mantequilla descargada (es decir, cuando el músculo se acorta sin cualquier carga), que es unas longitudes del músculo por segundo, según el tipo del músculo.

La velocidad y la fuerza son determinadas principalmente por la proteína de motor myosin. Myosins Y, por supuesto, en el músculo esquelético y cardíaco es diferente, pero no mucho. Uno de myosin cardíacos - es mismo myosin, que está en el músculo esquelético lento. En este sentido se diferencian poco.

¿Qué principalmente diferencian? Sin embargo, cómo se manejan. El hecho que los músculos esqueléticos se forman de células, fibras, cada fibra viene el alambre - axon de la neurona de motor, que se localiza en la espalda. Y esto viene el pulso eléctrico axon, el comandante de cada célula como ella se encoge. Estos pulsos eléctricos excitan la célula, causando la cadena entera de procesos bioquímicos, biofísicos, por lo cual los iones de calcio se asignan. Adelante, estos iones de calcio provocan la contracción.

Ese calcio provoca la contracción en myocardium y músculo esquelético similar. En filamentos delgados hay una proteína larga que rodea el filamento de actina, cubre tal rollo - es tropomyosin. La equitación en ello sienta otra proteína - troponin. Y cuando no hay calcio, troponin tan gira el sistema entero, asienta cerca de la actina, myosin, que se debería sentar, no tiene acceso a la actina myosin. En consecuencia, el myosin tiende un puente no se forma, la fuerza no se desarrolla, los músculos se relajan. Cuando el calcio en el sistema ocurre, liga a troponin. El hilo de Tropomiozinic gira ligeramente, expone a las cabezas de myosin, y se sientan, giran el sistema entero y lo abren adelante. Así hay una reducción. El calcio se evacua, se sueltan, y así el músculo se relaja. Todo esto es muy similar en el músculo cardíaco y esquelético.

Meldonium, Riboxin puede proteger su músculo cardíaco.

Sin embargo, en el corazón hay un problema: se puede encoger. Cada uno células myocardial no separa impulsos de los nervios adecuados. Simplemente no tienen. Corazón, completamente cortado de todos los nervios, milagrosamente acortados. Entonces, el regulador debe asegurar que este cuerpo se corte regardless. No podemos controlar cada motor, cada fibra. Se debe reducir en conjunto. Esto impone algunos rasgos, porque el corazón como un órgano debería responder a la carga.
Hay dos mecanismos principales por los cuales el corazón responde a la carga. Estaban abiertos, por supuesto, al nivel del corazón entero. Pero se realizan al nivel de células solas. El primer mecanismo - es la dependencia de la reducción de fuerza de la longitud. Si toma una pieza de tejido o una célula sola, lo estira a longitudes diferentes para guardar una longitud constante y estimularlo reducción de vueltas, alguna fuerza se desarrolla. Y la magnitud de esta fuerza, la amplitud de la reducción varía enormemente con la longitud. Es decir aproximadamente hablando, la variedad entera del músculo cardíaco - es aproximadamente 1.7-1.8 micrones sarcomere longitudes de hasta 2.3 micrones. La variedad entera aproximadamente del 25% del cambio de longitud. Una fuerza así varía considerablemente. Este dependiente de la Longitud (también llamado el mecanismo de Frank - Estornino) es muy importante para el corazón como un órgano, porque más lleno era el corazón, más fluyen él sangre venosa, el más se caerá y lo lanzará, respectivamente, el atrio izquierdo a la aorta, atrio correcto y - en la arteria pulmonar. Un efecto similar existe en el músculo esquelético, pero es mucho menos pronunciado.

En las dos décadas pasadas hubo muchos experimentos muy finos que intentaron entender lo que es la base molecular de la ley de Frank - Estornino por qué la contracción del músculo cardíaco tan sensible a su longitud. En mi opinión, la respuesta es todavía no. Cada pareja de años, publicados un artículo, «Ah, aquí, por fin hemos entendido». Sin embargo, desde las respuestas demasiado... Y las respuestas del tipo: en la isoform cardíaca tiene un aminoácido único, y si sustituimos el que que en el músculo esquelético, el efecto de Frank - el Estornino desaparece; si tomamos la proteína del músculo cardíaco, lo insertamos del esqueleto del aminoácido, pero insertar el aminoácido de corazón, está allí. Es decir parecería, un aminoácido solo lo puede modular fuertemente.

Pero hay otras al menos dos proteínas, que también son la muy fuerte influencia en este efecto, si hacen una especie de mutación, isoforms del cambio. Todavía realmente no entiendo cómo trabaja, que es importante, porque cuando fracaso (cuando corazón muy débil), este efecto se rompe, por tanto esta capacidad de distinguir el alargamiento desaparece. De modo que todavía haya muchos misterios.

La segunda historia está clara. Que necesidades de ser capaz de hacer el corazón y que es característico de cada célula - el cambio de fuerza cambiando la frecuencia del estímulo. Cada uno sabe que tan pronto como hay ejercicio físico, eg usted dirigen, levantan pesos, aumentos de tasas de corazón. Esto dramáticamente reduce los buques de resistencia de la cama arteriales revelados. Y la frecuencia aumentada de contracciones proporciona un aumento espectacular en cantidad de la sangre a través de la cual el corazón pisa repetidamente.

Por una parte, esto es debido a que el corazón se amplía durante el relleno - es el efecto de Frank - Estornino. Pero la segunda historia - el aumento de apagones. Se descubrió hace tiempo (hablaré más de ese más tarde), pero también se realiza al nivel celular, y debido a que, en contraste con el músculo esquelético, donde el calcio se suelta en la célula principalmente de tiendas intracelulares, se tira, entonces otra vez sube en el almacén intracelular. El músculo cardíaco tiene un cambio complejo entre el almacén de calcio intracelular, realmente esto aparato contráctil y el ambiente extracelular. Y todo esto juntos tan organizó, así arreglado que con la frecuencia creciente del estímulo, con un aumento de la frecuencia de contracciones en la célula acumula el calcio. En consecuencia, durante cada reducción subsecuente de su emitido más reducciones de amplitud crecientes. Esto pasa inmediatamente. Si cambia el precio que marca el paso, pueden ser varios ciclos de la contracción puede ser unas decenas de ciclos de la contracción para adelantar la nueva fuerza aumentó. Y esto otra vez se vende al nivel de la célula solo.

Finalmente, hay otra historia, a saber, hay latidos, cuando, en vez de pulsos estimulantes vienen con una frecuencia fija, dentro de un período corto del tiempo hay un camino suplementario. La respuesta mecánica reducida. La reducción de fuerza. Y luego, por regla general, hay una pausa, el intervalo más largo entre contracciones. Y el siguiente después de esta reducción de la pausa es muy fuerte. Todo esto, también, se organiza al nivel del desbordamiento, la redistribución de iones de calcio entre estructuras intracelulares diferentes. Un objetivo deseado se consigue claro: si tiene reducción suplementaria, la necesidad de responder a ello, no mecánicamente, es decir tirar mucha sangre, esto allí y no acumulado. Pero la pausa era inevitable después de tales latidos excedentes, ha acumulado alguna deuda en el cuerpo de la sangre, y luego lanza a la reducción siguiente de más sangre y devuelve la deuda. Así, el músculo cardíaco al nivel de cada célula se adapta a las necesidades del organismo entero, bajo aquellos requisitos que se aplican a una bomba de corazón.

Y hay otra propiedad importante (que es exactamente con qué comenzamos, esto es que poder de preocupaciones y la velocidad que el corazón debería ser capaz de trabajar en una bastante amplia variedad de la carga en un sentido de presión). A veces hipertensión, a veces hipertensión. Si un pequeño aumento de la presión hubiera cesado la reducción, haciéndolos muy ineficaces, tendríamos un bastante apretado. Y también se realiza a través de la conexión entre poder y velocidad. Cuando el músculo se acorta demasiado, sus disminuciones de capacidad contráctiles, por tanto siempre se para más o menos al mismo nivel de la mantequilla. Con esto se obtiene que aquellos requisitos se realizan en este material, que se hace de una bomba que proporcionan sus propiedades en prácticamente cada célula. Y lo que se deja hacer es ya el sistema nervioso central y el sistema endocrino - de alguna manera modula la historia. Está claro que tiene un precio de corazón puede ser aumentado no sólo por el hecho que dirigió y tomó la carga, sino también del hecho que es nervioso, y, en consecuencia, algunas sustancias se sueltan. Pero en principio, el propio músculo cardíaco unidad tal que todo el control ocurre dentro de cada célula. El control tiene que saber quien hace que. Todos lo hacen usted mismo. Esto es probablemente el principio principal, la diferencia principal del músculo cardíaco esquelético.