Jak jsou kosterní svaly stimulovány ke kontrakci?

Kosterní svaly jsou stimulovány ke kontrakci procesem známým jako spojení excitace-kontrakce, což je řada událostí, které spojují příchod elektrického signálu do neuromuskulárního spojení s generováním síly ve svalovém vláknu. Zde je přehled příslušných kroků:

1. Potenciál akce: Když je motorický neuron stimulován, generuje akční potenciál, což je elektrický impuls, který se pohybuje podél jeho axonu.

2. Neuromuskulární spojení: Akční potenciál dosahuje neuromuskulárního spojení, což je synapse mezi motorickým neuronem a svalovým vláknem.

3. Uvolnění neurotransmiteru: Na neuromuskulárním spojení motorický neuron uvolňuje neurotransmiter zvaný acetylcholin (ACh) do synaptické štěrbiny, prostoru mezi neuronem a svalovým vláknem.

4. Vazba ACh na receptory: Acetylcholin se váže na specifické receptory na membráně svalové buňky, známé jako nikotinové acetylcholinové receptory. Tato vazba způsobí, že se receptory otevřou a umožní iontům sodíku (Na+) vstoupit do svalové buňky.

5. Depolarizace: Příliv sodných iontů vede k depolarizaci membrány svalové buňky, což znamená, že vnitřek buňky se stává pozitivnějším vzhledem k vnějšku.

6. Spojka excitace-kontrakce: Depolarizace membrány svalové buňky spouští vazbu excitace-kontrakce. Tento proces zahrnuje uvolňování iontů vápníku (Ca2+) ze sarkoplazmatického retikula, vnitřní zásoby vápníku ve svalové buňce.

7. Vazba vápníku: Ionty vápníku se vážou na receptory na povrchu sarkoplazmatického retikula a způsobují konformační změny, které mají za následek uvolnění většího množství iontů vápníku do cytoplazmy svalové buňky.

8. Vápníkem indukované uvolňování vápníku: Počáteční uvolnění vápníkových iontů spouští proces nazývaný vápníkem indukované uvolňování vápníku, kdy se vápníkové ionty vážou na receptory na povrchu sarkoplazmatického retikula, což vede k uvolnění ještě většího množství vápníkových iontů, které zesilují vápníkový signál.

9. Vápník a troponin: Zvýšená hladina vápníku v cytoplazmě se váže na protein zvaný troponin, který je součástí komplexu troponin-tropomyosin. Tato vazba způsobuje konformační změny, které odhalují místa vázající myosin na aktinových vláknech.

10. Tvorba křížového můstku: Exponovaná místa vázající myosin na aktinových vláknech umožňují tvorbu příčných můstků mezi silnými (myosinovými) vlákny a tenkými (aktinovými) vlákny ve svalové buňce.

11. Svalová kontrakce: Tvorba příčných můstků spouští silový zdvih cyklu svalové kontrakce, kde se myosinové hlavy vážou na aktinová vlákna, otáčí se a táhnou tenká vlákna směrem ke středu sarkomery, základní jednotky svalové kontrakce. Toto klouzání vláken způsobuje, že se sval zkracuje a vytváří sílu.

Pokračující stimulace svalu motorickým neuronem a následné uvolňování iontů vápníku udržuje tvorbu příčných můstků a klouzání vláken, což vede k trvalé svalové kontrakci. Když motorický neuron přestane střílet, ionty vápníku jsou pumpovány zpět do sarkoplazmatického retikula, příčné můstky se odpojí a sval se uvolní.

Tento sled událostí zajišťuje přesnou kontrolu a koordinaci kontrakcí kosterního svalstva, což umožňuje různé pohyby a činnosti lidského těla.