Cơ chế co cơ trơn

2020-07-30 09:23 AM

Một đặc tính quan trọng khác của cơ trơn, đặc biệt là loại cơ trơn đơn nhất nội tạng của nhiều cơ quan rỗng, là khả năng quay trở lại gần như lực co bóp ban đầu của nó vài giây hoặc vài phút sau khi nó bị kéo dài hoặc rút ngắn.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Thành phần

Cơ trơn có các sợi actin và myosin, tính chất hóa học tương tự như sợi actin và myosin của cơ vân. Tuy nhiên, nó không chứa phức hợp troponin- thành phần kiểm soát co cơ ở cơ vân, vì vậy cơ chế kiểm soát co cơ 2 loại khác nhau. Vấn đề này sẽ được giải thích sau một cách rõ hơn.

Các nghiên cứu chỉ ra rằng, sợi actin và myosin trong cơ trơn hoạt động như cơ chế của cơ vân. Cụ thể là, quá trình này được hoạt hóa bởi ion Ca và adenosine triphosphate (ATP) bị phân giải thành adenosine diphosphate (ADP) để cung cấp năng lượng cho sự co cơ.

Tuy nhiên, có những khác nhau chủ yếu giữa giữa cấu trúc cơ trơn và cơ vân, như khác nhau giữa kích thích-co cơ, cách kênh Ca, duy trì co cơ và năng lượng tiêu hao do co cơ.

Đặc điểm cấu tạo

Sự sắp xếp các sợi actin và myosin là khác nhau giữa cơ trơn khác cơ vân. Dưới kính hiển vi điện tử, một lượng lớn các sợi actin bị bó lại bởi các dense bodies. Một vài dense bodies gắn vào màng tế bào, một số khác nằm trong tế bào cơ. Các dense bodies trên màng tế bào gắn với nhau thông qua các cầu nối protetin nội bào, đây là cơ sở truyền lực co cơ giữa các tế bào.

Xen giữa các sợi actin là các sợi myosin. Sợi myosin có đường kính gấp đôi sợi actin. Dưới kính hiển vi điện tử, số lượng sợi actin gấp 5-10 lần sợi myosin.

Cấu trúc vật lý của cơ trơn

Hình. Cấu trúc vật lý của cơ trơn. Sợi ở phía trên bên trái cho thấy các sợi Actin tỏa ra từ các cơ thể dày đặc. Sợi ở phía dưới bên trái và bên phải chứng minh mối quan hệ của các sợi myosin với các sợi Actin.

Hình bên phải miêu tả một đơn vị cơ trơn. Nhiều sợi actin tỏa ra từ các dense bodies. Tận cùng các sợi actin nằm chồng chéo lên các sợi myosin. Cấu trúc này tương tự như cơ vân nhưng  không theo quy luật của cơ vân. Thực tế, các dense bodies đóng vai trò tương tự như các đĩa Z của cơ vân.

Một sự khác biệt nữa là các sợi myosin có các cầu nối “sidepolar” được sắp xếp sao cho mỗi bên gắn với một phía cầu nối. Sự sắp xếp này cho phép các sợi myosin kéo một sợi actin theo một hướng và kéo các sợi actin khác theo hướng ngược lại. Việc này giúp các sợi cơ trơn co ngắn được 80% tổng chiều dài của chúng trong khi ở cơ vân chưa được 30%.

So sánh sự co cơ ở cơ trơn và cơ vân

Trong khi cơ vân co và giãn rất nhanh thì cơ vân co rất chậm, có thể kéo dài nhiều giờ hoặc thậm chí nhiều ngày. Vì vậy, rõ ràng cấu trúc và thành phần giữa 2 loại cơ sẽ khác nhau.

Cầu nối Myosin chậm

Vận tốc của các cầu nối Myosin trong cơ trơn là sự gắn rồi nhả sợi các sợi actin, và lại gắn rồi nhả, chậm nhiều lần so với cơ vân. Thực tế, tần số này ở cơ vân là 1/10 đến 1/300. Tuy nhiên, chính sự gắn chậm này làm tăng lực co cơ ở cơ trơn. Một lý do khác cho sự gắn chậm này là các cầu nối Myosin ở cơ trơn sử dụng ít năng lượng ATP hơn.

Nhu cầu năng lượng để duy trì co cơ thấp

Nhu cầu năng lượng này chỉ bằng 1/10 đến 1/300 so với cơ vân do quá trình gắn và nhả myosin với actin chỉ sử dụng 1 ATP, dù thời gian co cơ trơn kéo dài bao lâu. Điều này có vai trò quan trọng với tổng năng lượng cơ thể bởi các cơ quan như ruột, bàng quang, túi mật… co cơ gần như liên tục.

Thời gian từ lúc kích thích đến khi co và giãn kéo dài

Nhìn chung, khoảng thời gian này từ 0-100 mili giây, co tối đa sau 0.5 giây tiếp, giãn trong 1-2 giây, tổng thời gian 1-3 giây, dài gấp 30 lần so với cơ vân. Tuy nhiên, thời gian kích thích này tùy thuộc từng loại cơ trơn, có thể từ 0.2-30 giây tùy loại. Điều này được giải thích là do các cầu nối Myosin chậm và đáp ứng với ion Ca chậm hơn cơ vân.

Lực co tối đa của cơ trơn mạnh hơn nhiều lần cơ vân

Mặc dù cơ trơn có ít sợi myosin hơn và do các cầu nối Myosin chậm, lực co tối đa của cơ trơn mạnh hơn cơ vân nhiều lần. Ví dụ cùng một cm2, cơ trơn kéo được 4-6kg trong khi cơ vân chỉ kéo được 2-3kg. Nguyên nhân là do khả năng duy trì liên kết giữa sợi actin và myosin.

Cơ chế chốt tạo điều kiện cho các cơn co thắt cơ trơn kéo dài. Một khi cơ trơn đã phát triển co bóp hoàn toàn, lượng kích thích tiếp tục thường có thể giảm xuống thấp hơn nhiều so với mức ban đầu mặc dù cơ vẫn duy trì toàn bộ lực co bóp. Hơn nữa, năng lượng tiêu thụ để duy trì sự co lại thường rất nhỏ, đôi khi chỉ bằng 1/300 năng lượng cần thiết cho sự co cơ xương duy trì tương đương. Cơ chế này được gọi là cơ chế chốt chốt của Wap. Tầm quan trọng của cơ chế chốt là nó có thể duy trì sự co thắt kéo dài trong cơ trơn trong nhiều giờ mà ít sử dụng năng lượng. Ít tín hiệu kích thích tiếp tục được yêu cầu từ các sợi thần kinh hoặc các nguồn nội tiết tố. Căng thẳng-Thư giãn của cơ trơn. Một đặc tính quan trọng khác của cơ trơn, đặc biệt là loại cơ trơn đơn nhất nội tạng của nhiều cơ quan rỗng, là khả năng quay trở lại gần như lực co bóp ban đầu của nó vài giây hoặc vài phút sau khi nó bị kéo dài hoặc rút ngắn. Ví dụ, sự tăng đột ngột về thể tích dịch trong bàng quang tiết niệu, do đó kéo căng cơ trơn trong thành bàng quang, gây ra sự gia tăng áp lực lớn ngay lập tức trong bàng quang. Tuy nhiên, trong 15 giây tiếp theo hoặc lâu hơn, mặc dù tiếp tục kéo dài thành bàng quang, áp lực trở lại gần như chính xác trở lại mức ban đầu. Sau đó, khi âm lượng được tăng thêm bởi một bước khác, hiệu ứng tương tự lại xảy ra. Ngược lại, khi âm lượng giảm đột ngột, áp lực giảm mạnh lúc đầu nhưng sau đó tăng lên trong vài giây hoặc vài phút tới hoặc gần mức ban đầu. Những hiện tượng này được gọi là thư giãn căng thẳng và thư giãn căng thẳng ngược. Tầm quan trọng của chúng là, ngoại trừ trong thời gian ngắn, chúng cho phép một cơ quan rỗng duy trì cùng một áp lực bên trong lòng của nó mặc dù được duy trì, những thay đổi lớn về âm lượng.

Bài viết cùng chuyên mục

Áp suất dịch não tủy bình thường không đổi

Áp suất dịch não tủy bình thường khi nằm trung bình là 130 mm nước (10mmHg), tuy nhiên áp suất này cũng có thể thấp chỉ 65 mm nước hoặc cao đến 195 mm nước ở người khỏe mạnh bình thường.

Cơ chế phân tử của sự co cơ

Ở trạng thái co, các sợi actin này đã được kéo vào bên trong các sợi myosin, do đó hai đầu của chúng chồng lên nhau đến mức độ tối đa.

Điều hòa bài tiết insulin

Kích thích tiết insulin bởi amino acid là quan trọng bởi vì insulin lần lượt tăng cường vận chuyển amino acid tới tế bào, cũng như sự hình thành protein trong tế bào..

Đặc điểm phân tử của các sợi cơ co bóp

Một đặc tính của đầu myosin mà cần thiết cho sự co cơ là nó có chức năng như một enzyme adenosine triphosphatase (ATPase).

Sự điều hòa nồng độ canxi cơ thể người

Ngay khi cơ chế canxi dễ trao đổi trong xương kiểm soát nồng độ canxi dịch ngoại bào, cả hệ PTH và calcitonin đều phản ứng. Chỉ trong 3-5 phút sau sự tăng cấp tính của ion canxi, tốc độ tiết PTH giảm.

Sự đào thải các sản phẩm chuyển hóa của cơ thể

Nhiều cơ quan được liên kết gián tiếp loại bỏ chất thải trao đổi chất, hệ thống bài tiết chỉ các cơ quan được sử dụng để loại bỏ và bài tiết các thành phần phân hủy.

Ô xy của tế bào: sự chuyển hóa và sử dụng

Càng tăng nồng độ của ADP làm tăng chuyển hóa và sử dụng O2 (vì nó kết hợp với các chất dinh dưỡng tế bào khác nhau) thì càng tăng giải phóng năng lượng nhờ chuyển đổi ADP thành ATP.

Thay đổi tuần hoàn của trẻ khi sinh

Những thay đổi cơ bản ở tuần hoàn thai nhi lúc sinh được mô tả trong mối liên quan với những bất thường bẩm sinh của ống động mạch và lỗ bầu dục mà tồn tại trong suốt cuộc sống của một ít người.

Nguồn gốc của điện thế màng tế bào nghỉ

Sự khuếch tán đơn thuần kali và natri sẽ tạo ra điện thế màng khoảng -86mV, nó được tạo thành hầu hết bởi sự khuếch tán kali.

Sự phát triển của điện thế hoạt động

Yếu tố nào đó làm tăng đôi chút điện thế màng từ -90mV hướng tới mức bằng không, điện thế tăng cao sẽ gây ra việc mở một số kênh natri có cổng điện thế.

Sinh lý hệ mạch máu

Tim trái tống máu vào động mạch chủ, tạo ra một áp lực lớn đưa máu qua vòng tuần hoàn cho đến tim phải: áp lực cao nhất trong động mạch chủ và thấp nhất trong tâm nhĩ phải.

Đo huyết áp tâm thu và tâm trương trên lâm sàng

Có sự tăng nhẹ trong huyết áp tâm thu thường xảy ra sau tuổi 60. Sự tăng này nguyên nhân do giảm khả năng co giãn hay trở nên cứng hơn, chủ yếu nguyên nhân do xơ vữa.

Sự phát triển chưa hoàn thiện của trẻ sinh non

Hầu như tất cả hệ thống cơ quan là chưa hoàn thiện ở trẻ sinh non và cần phải chăm sóc đặc biệt nếu như đứa trẻ sinh non được cứu sống.

Tuần hoàn máu nội tạng đường tiêu hóa

Các chất dinh dưỡng không béo, hòa tan được trong nước từ ruột (ví dụ như carbohydrate và protein) cũng được vận chuyển trong máu tĩnh mạch cửa vào xoang chứa máu.

Sự phát triển của buồng trứng

Khi buồng trứng phóng noãn (rụng trứng) và nếu sau đó trứng được thụ tinh, bước phân bào cuối cùng sẽ xảy ra. Một nửa số các nhiễm sắc thể chị em vẫn ở lại trong trứng thụ tinh và nửa còn lại được chuyển vào thể cực thứ hai, sau đó tiêu biến.

Nguyên nhân gây ngoại tâm thu: rối loạn nhịp tim

Ngoại tâm thu thường xuyên gặp trong thông buồng tim, ngoại tâm thu cũng xảy ra khi đứa catheter vào trong buồng thất phải và chén ép nội tâm mạc.

Đo lưu lượng máu não và tác động của hoạt động não bộ trên lưu lượng máu não

Chứng minh tác động của hoạt động thần kinh tại chỗ trên lưu lượng máu não bằng cách chỉ ra sự gia tăng đặc hiệu lưu lượng máu vùng chẩm ghi lại trên não một con mèo khi chiếu ánh sáng mạnh vào mắt nó trong một phút rưỡi.

Vai trò của các nhân não và tiền đình: nâng đỡ cơ thể chống lại trọng lực

Các nhân lưới được chia làm 2 nhóm chính: các nhân lưới ở cầu não, nằm ở phía sau bên của cầu não và kéo dài tới hành não, các nhân lưới ở hành não, kéo dài suốt toàn bộ hành não, nằm ở cạnh đường giữa.

Xung lực của động mạch

Áp lực bơm máu ở góc động mạch chủ đưuọc biểu diễn trên hình. Với một người lớn trẻ khỏe, huyết áp ở đầu mỗi nhịp đập sẽ gọi là huyết áp tâm thu, vào khoảng 120mmHg.

Vận chuyển các chất qua màng bào tương bằng túi

Trong bào tương các túi nhập bào sẽ hoà lẫn với lysosome, các thành phần trong túi nhập bào sẽ bị thủy phân bởi các enzyme

Truyền suy nghĩ trí nhớ và thông tin khác giữa hai bán cầu đại não: chức năng thể chai và mép trước trong

Hai bán cầu đại não có khả năng độc lập trong ý thức, trí nhớ, giao tiếp và điều khiển chức năng vận động. Thể chai cần thiết cho hai bán cầu trong các hoạt động phối hợp ở mức tiềm thức nông.

Trung tâm thần kinh điều khiển sự thèm ăn của cơ thể

Một số trung tâm thần kinh của vùng dưới đồi tham gia vào kiểm soát sự ăn, nhân bên của vùng hạ đồi hoạt động như trung tâm nuôi dưỡng, và kích thích vào vùng này ở động vật gây ra chứng ăn vô độ.

Trí nhớ ngắn hạn của con người

Nhiều nhà sinh lý học cho rằng loại trí nhớ ngắn hạn này do sự tiếp tục của hoạt động thần kinh từ tín hiệu các dây thần kinh đi vòng quanh và vòng quanh một dấu vết trí nhớ tạm thời ở một vòng của neuron phản xạ.

Tiếng tim bình thường: nghe tim bằng ống nghe

Các vị trí để nghe tiếng tim không trực tiếp trên chính khu vực van của chúng. Khu vực của động mạch chủ là hướng lên dọc theo động mạch chủ, và khu vực của động mạch phổi là đi lên dọc theo động mạch phổi.

Giải phẫu và sinh lý của cấp máu mạch vành

Hầu hết máu từ tĩnh mạch vành trái trở về tâm nhĩ phải thông qua xoang vành, chiếm 75%. Máu từ thất phải thông qua tĩnh mạch nhỏ chảy trực tiếp vào tâm nhĩ phải.