Glatki mišić i regulacija kontrakcije

Raznovrsna izvršna tkiva

Glatki mišić reguliše promjer krvnih sudova, kretanje sadržaja šupljih organa i funkciju njihovih zidova. Njegove ćelije sadrže aktin i miozin, ali filamenti nisu organizovani u pravilne sarkomere kao u skeletnom mišiću. Sila se preko njihove prostorne mreže i mjesta pričvršćivanja prenosi na ćeliju i okolno tkivo. Kontrakcija zato može biti efikasna u različitim geometrijskim uslovima.

Različiti organi imaju različite zahtjeve. U nekim tkivima mnoge ćelije su električno povezane pukotinastim spojevima i ponašaju se kao funkcionalna cjelina. U drugim je važnija odvojena nervna regulacija pojedinih ćelija ili manjih grupa. Izrazi jednojedinični i višejedinični opisuju organizaciju, a ne broj ćelija u organu. Stvarni raspored svojstava može biti složeniji od ove osnovne podjele.

Kalcijum pokreće drugačiji regulator

Porast citosolnog kalcijuma glavni je pokretač mnogih glatkomišićnih odgovora. Kalcijum ulazi iz vanćelijske sredine kroz membranske kanale i oslobađa se iz sarkoplazmatskog retikuluma. Njihov relativni doprinos zavisi od tkiva i podražaja. Depolarizacija može otvoriti naponski zavisne kalcijumove kanale, dok aktivacija receptora može pokrenuti oslobađanje preko inozitol-trifosfatnog signalnog puta.

Glatki mišić nema troponinski sistem kojim kalcijum reguliše pristup aktinu u skeletnom mišiću. Kalcijum se vezuje za kalmodulin. Taj kompleks aktivira kinazu lakih lanaca miozina, poznatu kao MLCK. Kinaza fosforiliše regulatorni laki lanac miozina i time omogućava povećanu aktivnost miozina i ciklus poprečnih mostova. Važna kontrolna tačka tako se nalazi na debelom filamentu.

Fosfataza lakih lanaca miozina, MLCP, uklanja fosfatnu grupu i suprotstavlja se kinazi. Sila zavisi od ravnoteže ovih procesa, dostupnog kalcijuma i svojstava mostova. Smanjenje kalcijuma smanjuje aktivaciju kinaze, ali za prestanak aktivnosti miozina važna je i defosforilacija. Relaksaciju podržavaju uklanjanje kalcijuma iz citosola i promjena regulatorne ravnoteže.

Pobuđivanje ne mora biti električni impuls

Nervni završeci, cirkulišući hormoni, lokalni medijatori i istezanje mogu mijenjati glatkomišićni tonus. Kod elektromehaničkog povezivanja promjena membranskog potencijala mijenja ulazak kalcijuma. Kod farmakomehaničkog povezivanja receptor može promijeniti ćelijski kalcijum ili osjetljivost kontraktilnog aparata i bez neophodnog akcijskog potencijala. Ovi putevi često djeluju zajedno.

Neka glatkomišićna tkiva imaju spontanu električnu aktivnost ili ritmičke promjene potencijala. Druge ćelije održavaju tonus bez ponavljanih velikih električnih impulsa. Zbog toga akcijski potencijal nije univerzalni uslov za svaku glatkomišićnu kontrakciju. Takođe, isti neurotransmiter ne izaziva istu promjenu sile u svim organima: odgovor zavisi od receptora i unutrašnjih signalnih puteva.

Osjetljivost na kalcijum i održavanje sile

Promjena sile ne mora pratiti proporcionalnu promjenu koncentracije kalcijuma. Signalni putevi mogu smanjiti aktivnost fosfataze, pa se pri istoj koncentraciji kalcijuma održava više aktivnog fosforilisanog miozina. To je povećanje osjetljivosti na kalcijum. Obrnuto podešavanje može olakšati relaksaciju iako kalcijum još nije potpuno vraćen na početni nivo.

Glatki mišić može dugo održavati silu uz relativno mali energetski trošak. Tome doprinose spora kinetika mostova i stanje poznato kao latch, u kojem se sila održava uz manju brzinu ciklusa i potrošnje ATP-a. Ne treba ga predstavljati kao potpun prestanak metabolizma. Detaljni molekulski doprinosi održavanju sile nisu jednako razjašnjeni u svim tkivima, a ravnoteža fosforilacije ostaje važan dio regulacije.

Integracija sa funkcijom organa

U arteriolama mala promjena kontrakcije snažno mijenja otpor protoku i raspodjelu krvi. U crijevnom zidu prostorna i vremenska koordinacija kontrakcija određuje miješanje i pomjeranje sadržaja. U šupljim rezervoarima sposobnost prilagođavanja napetosti promijenjenoj dužini pomaže prihvatanju sadržaja bez proporcionalnog porasta pritiska. Isti osnovni aparat zato ostvaruje različite funkcionalne ishode.

Endotel, autonomni nervni sistem i lokalna sredina zajednički regulišu vaskularni glatki mišić. U drugim organima lokalne nervne mreže i hormoni imaju drugačiji odnos doprinosa. Razumijevanje glatkog mišića zahtijeva da se ćelijski mehanizam uvijek poveže sa konkretnim organom i njegovim regulatorima.

Zapamti

Kalcijum preko kalmodulina i MLCK aktivira miozin, a MLCP djeluje suprotno. Receptori mogu regulisati i kalcijum i osjetljivost aparata na njega. Električna aktivnost, održavanje tonusa i dugotrajna sila razlikuju se između organa.