Молекулярный механизм сокращения кардиомиоцитов

Механизм сокращения сердечных мышечных клеток в основном идентичен таковому в скелетных мышечных клетках. Ионы Са2+ являются «ключом» к сокращению миокарда, поскольку они выполняют связующую функцию между деполяризацией мембраны кардиомиоцитов, вызванной распространяющимся потенциалом действия по их поверхности, и укорочением саркомеров в сократительных клетках сердца.

Концентрация ионов Са2+ в саркоплазме невозбужденного кардиомиоцита составляет 0,1 пМ/л (менее 10-7 М/л). Во время деполяризации мембраны сарколеммы и t-сис- темы кардиомиоцитов внутриклеточная концентрация ионов Са2+ достигает 1—10 мкмМ/л (более 1(Гб М/л) в результате появления входящего кальциевого тока.
Увеличение ионов кальция в саркоплазме кардиомиоцитов активирует так называемую сократительную машину сердца. Взаимодействие ионов Са2+ с тропонином, когда изменяется положение тропомиозина, закрывающего места связывания на актиновом филаменте для поперечных мостиков миозина, является центральным процессом в электромеханическом сопряжении, как в скелетной мышце, так и в сердечной. В кардиомиоцитах ионы кальция связываются с субъединицей С тропонина тропомиозиново- го комлекса. Связывание ионов Са2+ с тропонином С уменьшает плотность электростатической связи тропонина Т и тропомиозина относительно тонких филаментов и тропомиозиновый комплекс, смещаясь с периферической части глобулярного актина в зону контакта двух белковых нитей спирали актинового филамента, открывает на нем места связывания головок поперечных мостиков миозина с актином. В отличие от скелетной мышцы, в кардиомиоцитах концевая 1ЧН2-область тропонина С содержит только одно место связывания ионов Са2+. Поэтому, даже при максимальной концентрации ионов Са2+ в цитозоле кардиомиоцитов, не происходит полной активации ионами Са2+ тропонина С, что не приводит к открытию всех мест связывания поперечных мостиков с актиновыми филаментами. Это создает потенциальные условия в кардиомиоцитах для дополнительной активации сократительной способности сердечной мышцы уже непосредственно в процессе сокращения миокарда. Например, под влиянием циклических процессов «замыкание—сокращение—размыкание» поперечных мостиков миозина дополнительно увеличивается связывание ионов Са2+ с тропонином С. Сила сокращения, генерируемая поперечными мостиками миозина в кардиомиоцитах сердца, прямо зависит от внутриклеточной концентрации ионов Са2+ во время фазы плато потенциала действия.

В электромеханическом сопряжении сердечных мышечных клеток участвуют два рецепторных белка: потенциалзависимый дигидропиридиновый рецептор мембраны t-трубочек и рианодиновый рецептор мембраны саркоплазматического ретикулума. Оба белка являются медленными кальциевыми ионными каналами. Деполяризация мембраны кардимиоцитов при распространении по их мембране потенциала действия открывают потенциалзависимые кальциевые ионные каналы мембраны t-трубочек. Ионы кальция по концентрационному градиенту поступают внутрь кардиомиоцитов и связываются с кальмодулином, расположенным на рианодиновом рецепторе или кальциевом ионном канале саркоплазматического ретикулума. Белок кальмодулин открывает кальциевые ионные каналы саркоплазматического ретикулума, и концентрация ионов Са2+ в саркоплазме повышается до пороговой (примерно 1 мкМ/л). Кальмодулин осуществляет взаимодействие в кардиомиоцитах между дигидропиридиновыми рецепторами мембраны t- трубочек и рианодиновыми рецепторами мембраны саркоплазматического ретикулума, за счет его активации внеклеточными ионами Са2+. Поэтому в сократительных клетках сердца процесс элеткромеханического сопряжения обусловлен ионами Са2+ внеклеточной среды. Электромеханическое сопряжение в кардиомиоцитах отсутствует при пониженной концентрации ионов Са2+ в интерстициальной среде, несмотря на нормальное их содержание в саркоплазматическом ретикулуме кардиомиоцитов.
Открытие кальциевых ионных каналов саркоплазматического ретикулума в кардиомиоцитах при участии белка кальмодулина вызывает выход этих ионов в межфибриллярное пространство кардиомиоцитов.
Наибольшая активация сокращения кардиомиоцитов происходит при концентрации ионов Са2+ в саркоплазме порядка 10 мкМ/л. В кардиомиоцитах имеет место так называемое Са2+-индуцированное высвобождение ионов Са2+, проявляющееся в том, что во время фазы плато потенциала действия ионы Са2+ входят в саркоплазму кардиомиоцитов через медленный кальциевый ионный канал дигидропиридинового рецептора. Далее ионы Са2+ связываются с медленным рианодиновым рецептором мембраны саркоплазматического ретикулума. При этом открытие одного Са2+-канала является сигналом для открытия других кальциевых каналов эндоплазматической сети. В результате из саркоплазматического ретикулума в цитоплазму кардиомиоцитов поступает нарастающее количество ионов Са2+, что существенно увеличивает силу сокращения сердечной мышцы.

<< | >>

↑

Источник: Ткаченко Б.И. Нормальная физиология человека. 2005

Еще по теме Молекулярный механизм сокращения кардиомиоцитов:

- Кардиология - Физиология человека - Философия здоровья -