Gludās muskulatūras kontrakcija: kā tā notiek

Visa kontrakcija sākas ar kalcija jonu koncentrācijas pieaugumu šūnas citoplazmā. Kalcijs var ienākt no ārpuses caur sprieguma vadītiem un receptoru vadītiem kanāliem vai izplūst no šūnas iekšējā krājuma, sarkoplazmatiskā tīkla, kad to atbrīvo inozitoltrifosfāts, kas veidojas pēc receptora aktivācijas. Abi avoti bieži darbojas kopā.

Tālāk gludā muskulatūra atšķiras no skeleta muskuļa. Tajā nav troponīna, tāpēc kalcijs saistās ar kalmodulīnu, un šis komplekss aktivē miozīna vieglās ķēdes kināzi. Kināze pievieno fosfātu miozīna regulatorajai vieglajai ķēdei, un tikai fosforilēts miozīns spēj saistīties ar aktīnu un veikt šķērstiltiņu ciklu.

1. Mediators, hormons vai depolarizācija iedarbojas uz šūnas membrānu.
2. Kalcija koncentrācija citoplazmā strauji palielinās.
3. Kalcijs saistās ar kalmodulīnu, veidojot aktīvu kompleksu.
4. Komplekss aktivē miozīna vieglās ķēdes kināzi.
5. Miozīna regulatorā vieglā ķēde tiek fosforilēta.
6. Miozīna galviņas saistās ar aktīnu, un šūna saīsinās.
7. Miozīna vieglās ķēdes fosfatāze noņem fosfātu, un muskulis atslābst.

Ilgi tika mācīts, ka atslābums ir vienkārši kalcija aizvākšana. Patiesībā līdzsvarā ir divi fermenti: kināze, kas miozīnu fosforilē, un fosfatāze, kas fosfātu noņem. Ja fosfatāzes darbība tiek nomākta, muskulis paliek saraucies pat pie nemainīgas kalcija koncentrācijas. Šo parādību sauc par kalcija jutības pastiprināšanu, un to nodrošina RhoA olbaltumviela un ar to saistītā Rho kināze.

Otrs svarīgs atslābuma ceļš iet caur cikliskajiem nukleotīdiem. Slāpekļa oksīds, ko ražo asinsvada iekšējais apvalks, aktivē guanilātciklāzi un paaugstina ciklisko GMF, bet beta adrenerģiskie receptori paaugstina ciklisko AMF. Abi ceļi galu galā samazina kalcija pieejamību un nomāc kināzes darbību, tāpēc asinsvads paplašinās vai bronhs atveras.

Funkcionāli gludo muskulatūru dala divās grupās. Viengabala jeb viscerālais tips veido zarnu, urīnvadu, urīnpūšļa un dzemdes sienu; tā šūnas savieno spraugu savienojumi, pa kuriem elektriskais signāls izplatās no šūnas uz šūnu, tāpēc vesela sienas daļa saraujas kā viens vesels. Daudzvienību tipā, kas atrodams varavīksnenē, ciliārajā ķermenī, sēklas vadā un lielajos elpceļos, katra šūna tiek vadīta atsevišķi, un tas ļauj daudz precīzāku regulāciju.

Viengabala muskulatūrai raksturīgas arī pašas šūnas radītas elektriskās svārstības. Zarnu sienā ritmu uztur Kahala intersticiālās šūnas, kas darbojas kā sirds vadītājsistēmas analogs un rada lēnos viļņus, uz kuriem uzklājas saraušanās. Tāpēc zarna turpina kustēties arī tad, kad nervu saites ar centrālo nervu sistēmu ir pārtrauktas.

• Viengabala tips: zarnas, urīnvadi, urīnpūslis, dzemde, mazie asinsvadi.
• Daudzvienību tips: varavīksnene, ciliārais ķermenis, sēklas vads, lielie elpceļi, matu pacēlājmuskuļi.
• Spraugu savienojumi padara sienu par elektrisku sincītiju.
• Kahala šūnas nosaka zarnu kustību pamatritmu.
• Stiepšanās pati par sevi var izraisīt saraušanos, tas ir miogēnais jeb Beilisa efekts.

Trīs muskuļu veidus visbiežāk jauc tieši kontrakcijas mehānisma līmenī. Tabula apkopo būtiskākās atšķirības.

Gludās muskulatūras šūnas cilmi ņem no mezodermas, bet dažos asinsvados, piemēram, aortas augšupejošajā daļā, daļa šūnu nāk no nervu cekula. Šī izcelsmes atšķirība nav tikai akadēmiska: tā palīdz saprast, kāpēc noteiktas iedzimtas saistaudu slimības vājina tieši konkrētus aortas segmentus.

Atšķirībā no skeleta muskuļa šķiedras gludās muskulatūras šūna nav galīgi diferencēta. Tā spēj pāriet no saraušanās stāvokļa uz tā saucamo sintētisko stāvokli, kurā tā vairojas, ražo starpšūnu vielu un pārvietojas. Šī spēja nepieciešama asinsvada dzīšanai, bet tā pati ir viens no aterosklerozes plātnītes un asinsvada sieniņas sabiezēšanas mehānismiem pēc stentēšanas.

Grūtniecībā dzemdes gludā muskulatūra gan palielinās apjomā, gan maina savu uzvedību: pieaug spraugu savienojumu un oksitocīna receptoru skaits, tāpēc orgāns, kas lielāko grūtniecības daļu bija samērā mierīgs, dzemdību sākumā kļūst spējīgs uz saskaņotām, spēcīgām saraušanām.

Gludās muskulatūras darbības traucējumi ir pamatā ļoti daudzām ikdienas slimībām. Pārmērīga bronhu gludās muskulatūras saraušanās ir astmas lēkmes kodols, un to atslābina beta divi agonisti. Pastiprināts asinsvadu tonuss veicina arteriālo hipertensiju, tāpēc kalcija kanālu blokatori pazemina spiedienu, traucējot pašu kalcija ieplūdi.

Gremošanas traktā traucēta relaksācija rada ahalāziju, kurā barības vada apakšējais slēdzējmuskulis neatveras, bet nervu šūnu trūkums resnās zarnas sieniņā rada Hiršprunga slimību ar hronisku aizcietējumu jaundzimušajam. Urīnpūšļa detruzora pārmērīga aktivitāte izraisa tūlītēju urinēšanas nepieciešamību, un to mazina antimuskarīniskie līdzekļi. Urīnvada gludās muskulatūras spazma ap akmeni rada nieru kolikas sāpes.

Šo stāvokļu ārstēšanā iesaistās dažādi speciālisti: pneimonologs, kardiologs, gastroenterologs, urologs, ginekologs un neirologs. Pēkšņas, stipras un nepārejošas sāpes vēderā, krūtīs vai sānos, kā arī apgrūtināta elpošana nekad nav jāgaida garām, bet jāizmeklē neatliekami.

Tiešā veidā šos audus vērtē patologs mikroskopā. Parastā krāsojumā gludā muskulatūra izskatās kā gaiši rozā, vārpstveida šūnu kūļi, un šaubu gadījumā izmanto imūnhistoķīmiju ar antivielām pret gludās muskulatūras aktīnu un desmīnu. Tas palīdz atšķirt labdabīgu leiomiomu no ļaundabīgas leiomiosarkomas.

Funkcionāli darbību vērtē netieši. Barības vada un taisnās zarnas darbību mēra ar manometriju, urīnpūsli ar urodinamisko izmeklējumu, elpceļus ar spirometriju pirms un pēc bronhus paplašinošām zālēm, asinsvadu reakciju ar ultrasonogrāfiju. Katrā no šiem izmeklējumiem faktiski tiek pārbaudīts, cik labi gludā muskulatūra spēj saīsināties un atslābt.

Vislielākā gludās muskulatūras īpatnība nav lēnums, bet ekonomija. Pēc sākotnējās saraušanās miozīna šķērstiltiņi pāriet stāvoklī, kurā tie no aktīna atdalās ļoti lēni. Muskulis turpina noturēt spriedzi, taču šķērstiltiņu cikls gandrīz apstājas, un līdz ar to apstājas arī adenozīntrifosfāta patēriņš.

Praktiskās sekas ir plašas. Artērijas spēj uzturēt tonusu bez noguruma, urīnpūšļa kakliņš var palikt aizvērts stundām, un varavīksnene var noturēt zīlītes diametru nemainīgu. Tas izskaidro arī to, kāpēc daudzas gludo muskulatūru atslābinošās zāles iedarbojas lēnāk, nekā varētu gaidīt: tām jāpārtrauc nevis ātrs cikls, bet noturīgs, gandrīz sastindzis stāvoklis.