MIĘŚNIE GŁADKIE:

BUDOWA, AKTYWNOŚĆ

MOTORYCZNA I

JEJ REGULACJA

Alicja Wojtowicz
Ewelina Bałdyga

BUDOWA MIOCYTU GŁADKIEGO

o jest wydłużoną komórką kształtu
wrzecionowatego,
jednojądrzasta

o długośc komórki 20-500μm

o nie wykazują regularnej
sarkomerycznej struktury

o każdy miocyt zawiera domeny
kurczliwe i domeny
cytoszkieletowe

o brak kanalików T, białek takich
jak:
troponina czy tropomiozyna

o w obrębie cytoplazmy liczne

ciałka
gęste

,

płytki mocujące

o wzdłuż miocytu rozciągają się
filamety aktynowe i miozynowe

faza

rozkurcz

u

faza

skurcz

u

WNĘTRZE MIOCYTU…

Białka aparatu skurczu

W mięśniach gładkich

występuje szereg
białek budujących

filamenty miozynowe i

aktynowe

W mięśniach gładkich

występuje szereg
białek budujących

filamenty miozynowe i

aktynowe

Obecne jest także

białko

charakterystyczne

tylko dla miocytów

gładkich:

KALMODULINA

Obecne jest także

białko

charakterystyczne

tylko dla miocytów

gładkich:

KALMODULINA

MIOZYNA

 występuje w
postaci
kilku izoform

 są to izoformy
łańcuchów
ciężkich
miozyny: SM1A,
SM1B, SM2A,
SM2B

 łańcuchy lekkie
to
postac dwóch
izoform:
SLMC17a i
SMLC17b

IZOFORMA

CHARAKTERYSTYKA

SM1A

koniec C- sekwencja 43

aminokwasów

SM1B

koniec C- 43

aminokwasy + 7

aminokwasów w główce

SM2A

koniec C- sekwencja 9

aminokwasów

SM2B

koniec C- 9

aminokwasów + 7

aminokwasów w główce

IZOFORMA

CHARAKTERYSTYKA

SMLC17a

bardziej kwaśny

SMLC17b

bardziej zasadowy

C

IĘ

Ż

K

I

I

L

E

K

K

I

Ł

A

Ń

C

U

C

H

M

IO

Z

Y

N

Y

C

IĘ

Ż

K

I

I

L

E

K

K

I

Ł

A

Ń

C

U

C

H

M

IO

Z

Y

N

Y

AKTYNA

aktyna F

Aktyna występuje w

postaci dwóch

izoform: SMα i SMγ

Występują w domenie

kurczliwej miocytów

gładkich

Występują w domenie

kurczliwej miocytów

gładkich

Sekwencje te w

obrębie grup są w 99%

jednakowe…

W czasie skurczu

filamenty aktynowe

współpracują z

kompleksem:

kalmoduliną i kinazą

łańcuchów lekkich

miozyny !!!

MECHANIZM
SKURCZU

depolaryzac

ja

sarkolemmy

depolaryzac

ja

sarkolemmy

otwarcie

kanałów dla

jonów wapnia

otwarcie

kanałów dla

jonów wapnia

transport

jonów

wapnia do

cytozolu

transport

jonów

wapnia do

cytozolu

kompleks

kalmodulina-

Ca/kinaza

lekkich

łańcuchów

miozyny

połączenie główki

miozyny z aktyną i

hydroliza ATP

połączenie główki

miozyny z aktyną i

hydroliza ATP

SKURCZ

kalmodulina

wiąże jony

wapnia

kalmodulina

wiąże jony

wapnia

wielojednostkowe

MIĘŚNIE GŁADKIE

Pobudzenie skurczu

zachodzi dzięki tzw.

komórkom

rozrusznikowym

generujące fale wolne,

zdolne do rytmicznych

inicjacji impulsów !!!

Pobudzenie skurczu

zachodzi dzięki

neuroprzekaźnikom

układu

autonomicznego (gł.

acetylocholiny i

noradrenaliny) !!!

Regulacja aktywności motorycznej mięśni
gładkich

MODYFIKACJA FILAMENTÓW MIOZYNOWYCH

 miozyna w wyniku fosforylacji aktywuje się dzięki aktywnej kinazie
łańcuchów lekkich miozyny

 wykazuje wtedy aktywnośc motoryczna i enzymatyczną

 w obrazie aktywnej miozyny występują oddziaływania między
główkami sąsiednich cząsteczek miozyny, a w nieaktywnej
zaobserwowano

wewnątrzcząsteczkowe kontakty główek

 w miozynie nieaktywnej główki ułożone są asymetrycznie



ADP

wprowadza asymetrię między główkami miozyny

 regulacja aktywności różnych

fosfataz

ma wpływ na pobudzenie

miozyny

FILAMENTY AKTYNOWE DOMENY KURCZLIWEJ

BIAŁKO WIĄŻĄCE WAPŃ

STOSUNEK MOLOWY:

14 : 2 :

1

Znacznie wzmacnia hamujący wpływ kaldesmonu na aktywność
ATPazy aktomiozynowej, choć w nieobecności kaldesmonu sama
stymuluje tą aktywność

Znacznie wzmacnia hamujący wpływ kaldesmonu na aktywność
ATPazy aktomiozynowej, choć w nieobecności kaldesmonu sama
stymuluje tą aktywność

Białko oddziałujące ze wszystkimi składnikami

Jego oddziaływaniom z

Powoduje zmniejszenie aktywności generacji siły mięśni gładkich i

poprzecznie prążkowanych

Nie wywiera wpływu na fosforylację lekkich łańcuchów miozyny, ale

w jego obecności do generacji takiej samej siły niezbędne są wyższe

poziomy fosforylacji

T R O P O M I O Z Y N A

K A L D E S M O N

W JAKI SPOSÓB KALDESMON

PEŁNI SWOJĄ FUNKCJĘ?

Decydująca rola współzawodnictwa pomiędzy

W P ŁY W S T Ę Ż E N I A J O N Ó W

W A P N I A

Stężenia jonów Ca2+ kontroluje aktywność

Utrzymywanie napięcia przez

toniczne włókna mięśni gładkich

W czasie rozkurczu:

Kaldesmon utrzymuje filamenty aktynowe w stanie niezdolnym do
aktywacji miozyny, a jednocześnie wiąże domenę regulatorową miozyny i
stabilizuje nieufosforylowany łańcuch miozyny

Po stymulacji mięśnia:

Zmiany konformacyjne kaldesmonu (pod wpływem białka wiążącego wapń
lub fosforylacji) umożliwiają oddziaływania aktyny z miozyną

ROLA CYTOSZKIELETU

W AKTYWNOŚCI MOTORYCZNEJ

Zmiany bierne

–dostosowywanie się struktury cytoszkieletu
do zmienionego kształtu włókna mięśniowego

Zmiany aktywne

– generowanie siły lub utrzymywanie
napięcia, bądź zapobieganie nadmiernemu
skracaniu komórek

CYTOSZKIELET AKTYNOWY

Czynniki hamujące polimeryzację aktyny blokują lub
znacząco zmieniają właściwości kurczliwe komórek
mięśni gładkich

Częściowo odpowiada za utrzymywanie komórki w stanie
skurczu

Reorganizacja i sieciowanie filamentów cytoszkieletu
aktynowego mogą przyczyniać się do utrzymywania
długotrwałego napięcia mięśniowego

sieciowanie filamentów aktynowych
powoduje„utrwalanie” struktury komórki po skurczu
(dzięki kalponinie – białku o właściwościach podobnych
do kaldesmonu)

Brak ekspresji kalponiny powodowoduje znaczne obniżenie odporności
mechanicznej tkanek zawierających mięśnie gładkie, a tym samym osłabia
integralność ścian naczyń krwionośnych

Brak ekspresji kalponiny powodowoduje znaczne obniżenie odporności
mechanicznej tkanek zawierających mięśnie gładkie, a tym samym osłabia
integralność ścian naczyń krwionośnych

Ponadto kalponina wykazuje zdolność do oddziaływania z:

• desminą (białkiem filamentów pośrednich)

• mikrotubulami

• Alfa-aktyniną i filaminą – tworzy żele aktynowe o wysokiej sprężystości

Ponadto kalponina wykazuje zdolność do oddziaływania z:

• desminą

(białkiem filamentów pośrednich)

• mikrotubulami

• Alfa-aktyniną i filaminą

– tworzy żele aktynowe o wysokiej sprężystości

HIPOTEZA 1:
Białko to podobnie jak kaldesmon może bezpośrednio uczestniczyć w
regulacji aktywności aktomiozyny mięśni gładkich

HIPOTEZA 2:
Jest ona obecna głównie lub wyłącznie w domenie cytoszkieletowej, a nie
kurczliwej
Nie reguluje bezpośrednio aktywności aparatu skurczu

HIPOTEZA 1:
Białko to podobnie jak kaldesmon może bezpośrednio uczestniczyć w
regulacji aktywności aktomiozyny mięśni gładkich

HIPOTEZA 2:
Jest ona obecna głównie lub wyłącznie w domenie cytoszkieletowej, a nie
kurczliwej
Nie reguluje bezpośrednio aktywności aparatu skurczu

K A L P O N I N A

FILAMENTY POŚREDNIE

Występują we wszystkich mięśniach gładkich.

W mięśniach gładkich trzewnych filamenty te tworzy
wyłącznie desmina.

W naczyniowych mięśniach gładkich występują
również filamenty zbudowane z wimentyny.

Tworzą we włóknach luźne wiązki ciągnące się wzdłuż długiej osi
komórki, oddziałujące z cytoszkieletem ponadbłonowym.

F U N K C J E :

1. Utrzymywanie kształtu komórek
2. Udział w przekazywaniu siły generowanej w aparacie skurczu na

powierzchnię komórek

Występują we wszystkich mięśniach gładkich.

W

mięśniach gładkich trzewnych

filamenty te tworzy

wyłącznie

desmina.

W

naczyniowych mięśniach gładkich

występują

również filamenty zbudowane z

wimentyny.

Tworzą we włóknach luźne wiązki ciągnące się wzdłuż długiej osi
komórki, oddziałujące z cytoszkieletem ponadbłonowym.

F U N K C J E :

1. Utrzymywanie kształtu komórek
2. Udział w przekazywaniu siły generowanej w aparacie skurczu na

powierzchnię komórek

M I K R O T U B U L E

W kilku przypadkach obserwowano,
że czynniki depolimeryzujące
mikrotubule prowadzą do wzrostu
szybkości skurczu lub napięcia
różnych mięśni gładkich.

Indukowanany przez
depolimeryzację mikrotubul wzrost
aktywności motorycznej włókien
mięśni gładkich jest częściowo
spowodowany aktywacją kinazy
zależnej od Rho.

Mikrotubule pełnią aktywną rolę
w regulacji funkcji mięśni
gładkich.

W kilku przypadkach obserwowano,
że czynniki depolimeryzujące
mikrotubule prowadzą do wzrostu
szybkości skurczu lub napięcia
różnych mięśni gładkich.

Indukowanany przez
depolimeryzację mikrotubul wzrost
aktywności motorycznej włókien
mięśni gładkich jest częściowo
spowodowany aktywacją kinazy
zależnej od Rho.

Mikrotubule pełnią aktywną rolę
w regulacji funkcji mięśni
gładkich.

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ…

Na podstawie artykułu Renaty Dąbrowskiej i

Roberta Makucha, KOSMOS, Problemy Nauk

Biologicznych, tom50, numer 4, 2001