Prof. dr Vladimir Jakovljevic

1
LOKOMOTORNI SISTEM PODELA, SVOJSTVA, HEMIJSKI
SASTAV I GRAÐA MIŠICA MOTORNA PLOCA (NEUROMIŠICNA
SINAPSA) MEHANIZAM MIŠICNE KONTRAKCIJE
Prof. dr Vladimir Jakovljevic Predsednik Društva
fiziologa Repubilke Srbije, Council Member
International Atherosclerosis Society Sreda,
16. 10. 2013. god
2
LOKOMOTORNI SISTEM
Lokomotorni sistem coveka predstavlja
zglobno-koštano-mišicni sistem koji mu omogucuje
promenu položaja u prostoru i sve ostale voljne
mehanicke pokrete Ovaj sistem sadrži pasivni i
aktivni deo  Pasivni deo ovog sistema cine kosti
i zglobovi, a aktivni skeletni mišici
3
SKELETNI MIŠIC
-Podrucje izmedu dva Z diska naziva se
sarkomera i predstavlja osnovnu funkcionalnu
jedinicu. -Svako mišicno vlakno (celija) ponaša
se kao jedna jedinica. Sastoji se od snopova
miofibril?, k?ji su okruženi sarkoplazm?tskim
retikulumom (SR), sa invaginac?jama sarkoleme
(celijske membrane) koje stvar?ju transverzalne
tubule (T tubul?). -Svaka miofibrila sadrži
debele (miozinske) i tanke (aktinske) filamente
koji leže longitudinalno u sarkomerama
4
TANKI I DEBELI FILAMENTI -SHEMATSKI PRIKAZ
STRUKTURE-
Miozinska nit sacinjena je od molekula miozina
koji ima šest polipeptidnih lanaca (jedan par
teških lanaca i dva para lakih lanaca).
Krajevi teških lanaca sa lakim lancima formiraju
glave od kojih polazi jedan rep (sastavljen
od uvijenih teških lanaca). Miozinske glave
vezuju ATP i aktin, i formiraju poprecne mostova
Aktinski filament sastavljen od dve helikalna
lanca F-aktina i dva lanca tropomiozina koji leže
labavo u žlebovima izmedu lanaca aktina. Aktivna
mesta su tacke za koje se vezuju glavice
poprecnih mostova miozina. Troponini I, T i C
5
Sarkoplazmatski retikulum (SR) -membrana sadrži
Ca2-ATPazu (Ca2 pumpa), koja transportuje Ca2
iz intracelularne tecnosti u SR, i na taj nacin
održava nisku koncentraciju kalcijumovih jona u
citosolu. -sadrži Ca2 labavo vezan za
kalsekvestrin. -sadrži kanal koji oslobada Ca2
- rianodin receptor. (od velikog je znacaja u
mišicnim celijama srca)
6
Neuromuskularna veza motorna završna ploca -je
spoj izmedu aksona motoneurona i skeletnog
mišica. Razliciti pogledi na motornu završnu
plocu A, longitudinalni presek kroz motornu
završnu plocu B, površinski (spoljašnji) pogled
na završnu plocu C, elektronski mikrografski
izgled tacke kontakta izmedu aksonskog završetka
i membrane mišicnog vlakna, predstavljene
pravougaonim podrucjem pokazanim na A
(neuromišicna sinapsa).
7
Neurotransmiter (acetilholin - ACh) se osloboda
iz presinaptickog (aksonskog) završetka, i vezuje
za nikotinski receptor na postsinaptickoj
membrani (sarkolemi). To dovodi do konformacione
promene koja otvara kanal, dozvoljavajuci ulazak
natrijuma u mišicno vlakno i ekscitaciju
kontrakcije. Zapazite negativni naboj unutar
kanala koji sprecava ulazak negativnih jona, kao
što su hloridni joni. A zatvoren kanal B
otvoren kanal
8
Sinteza i deponovanje Ach u presinaptrickom
završetku -Acetilholin transferaza katalizuje
stvaranje ACh iz acetil koenzima A (CoA) i holina
u presinaptickom završetku. -ACh je deponovan u
sinaptickim vezikulama sa ATP i proteoglikanom
odakle se kasnije oslobada.
9
1
-Akcioni potencijali se prenose niz motoneuron.
Depolarizacija presinaptickog završetka
(terminala) otvara Ca2 kanale. -Kada se poveca
permeabilnost za Ca2, joni Ca2 jurnu u
presinapticki završetak. Preuzimanje Ca2
prouzrokuje oslobadanje ACh u sinapticku
pukotinu -Sinapticke vezikule se stapaju sa
plazma membranom i prazne svoj sadržaj u pukotinu
egzocitozom.
2
5
1. Action potential in nerve
10
ACh difunduje ka postsinaptickoj membrani
(završna mišicna ploca)gde se ACh vezuje za
nikotinske receptore (AChR) -Nikotinski ACh
receptor je takode Na i K jonski
kanal. -Vezivanje ACh za subjedinice receptora
dovodi do konformacione promene koja otvara
centralni deo kanala i povecava provodljivost za
Na i K. Ovo su primeri ligand-zavisnih kanala.
3
5
1. Action potential in nerve
11
-Pošto je otvoren od strane ACh, kroz
receptorski kanal prolaze i Na i K joni,
postsinapticki membranski potencijal je
depolarizovan do vrednosti koja iznosi polovinu
izmedu Na i K ekvilibrijumskih potencijala
(približno 0 mV). -Sadržaj sinapticke vezikule
(jedan kvantum) produkuje minijaturni potencijal
završne ploce (MPP), -MPP-i se sabiraju i
nastaje ekscitacijski postsinapticki potencijal
završne ploce - EPP. EPP nije akcioni potencijal,
vec prosto depolarizacija specijalizovane mišicne
završne ploce. Ako je EPP dovoljno veliki
uzrokuje nastanak
AKCIONOG POTENCIJALA NA SARKOLEMI
4
5
5
1. Action potential in nerve
12
KORACI U POVEZIVANJU EKSCITACIJE I KONTRAKCIJE U
SKELETNOM MIŠICU 1. Akcioni potencijali u
celijskoj membrani mišica (sarkolema) iniciraju
depolarizaciju T tubula. 2. Depolarizacija T
tubula otvara kanale za oslobadanje Ca2 u
blizini SR, što dovodi do oslobadanja Ca2 iz SR
u intracelularnu tecnost. 3. Intracelularni
Ca2 se povecava. 4. Ca2 se vezuje za troponin
C na tankom (aktinskom) filamentu, prouzrokujuci
konformacionu promenu u troponinu koja pomera
tropomiozin van njegovog ležišta, otkrivajuci
aktivna mesta na aktinskim nitima za koje se
vezuju glavice poprecnih mostova miozinskih niti.
Ciklus poprecnih mostova zapocinje
13
CIKLUS POPRECNOG MOSTA (CROSS BRIDGE
CYCLE)
Prvo, ATP nije vezan za miozin, a miozin je tesno
pricvršcen za aktin (A). U brzo kontrahujucem
mišicu, ova faza je kratka. U odsustvu ATP, ova
faza je stalna (rigor mortis).
ATP se zatim vezuje za miozin (B), izazivajuci
konformacionu promenu u miozinu koja dovodi do
oslobadanja miozina od aktina. Miozin je pomeren
prema plus kraju aktina (C). ATP se hidrolizira
na ADP i neorganski fosfat (Pt). ADP ostaje
pricvršcen za miozin. Miozin se pricvršcuje za
novo mesto na aktinu (D). ADP se zatim oslobada,
vracajuci miozin do A. Ciklus se ponavlja tako
dugo koliko je Ca2 vezan za troponin C. Svaki
cross-bridge ciklus pomera" miozin dalje duž
aktinskog filamenta
14
GLATKI MIŠICI
-imaju debele i tanke filamente koji nisu
pravilno rasporedeni u sarkomerama, te izgledaju
više homogeno nego isprugano.
Vrste glatkih mišica 1.Višejedinicani glatki
mišic prisutan je u irisu, cilijarnom mišicu
sociva i vas deferensu. -ponaša se kao posebna
motorna jedinica. -poseduje malu ili nikakvu
elektricnu vezu izmedu celija. -gusto je
inervisan kontrakcija je pod nervnom kontrolom
2.Jedinicni (visceralni) glatki mišic je
najcešci tip i prisutan je u uterusu,
gastrointestinalnom traktu, ureteru, i
bešici. -je spontano aktivan (spori talasi) -
aktivnost se može modulirati hormonima i
neurotransmiterima. -poseduje visok stepen
elektricnog povezivanja izmedu celija, i stoga
omogucava koordinisanu kontrakciju organa (npr.
bešike). 3.Vaskularni glatki mišic -ima svojstva
i višejedinicnog i jednojedinicnog glatkog mišica.
RAZLIKA U STRUKUTRI A) SKELETNOG, B) SRCNOG, C)
GLATKOG MIŠICA
15
Koraci u povezivanju mehanizma ekscitacija-kontrak
cija u glatkom mišicu
-Mehanizam povezivanja ekcitacije i kontrakcije
je razlicit od onog koji se javlja u skelenom
mišicu. Depolarizacija celijske membrane otvara
voltaž-zavisne Ca2kanale i Ca2 ulazi u celiju
smanjujuci njegov electrochemijski
gradijent,povecavajuci unutarcelijski Ca2.
16
Koraci u povezivanju mehanizma ekscitacija-kontrak
cija u glatkom mišicu
Ca2 koji je ušao u celiju može da oslobodi
dodatni Ca2iz SR preko Ca2-zavisnih Ca2
kanala. Hormoni i neurotransmiteri takode mogu
direktno da oslobode Ca2 iz SR preko
inozitol1,4,5-trifosfat (IP3)-zavisnih Ca2
kanala. Koncentracija Ca2 u celiji raste.
17
Koraci u povezivanju mehanizma ekscitacija-kontrak
cija u glatkom mišicu
-Ne postoji troponin Ca2 se vezuje za
kalmodulin. Ca2-kalmodulin kompleks se vezuje i
aktivira miozin kinazu lakog lanca. Kada je
aktivirana, miozin kinaza lakog lanca fosforiliše
miozin i na taj nacin omogucava da se veže za
aktin. Defosforilizacija miozina dovodi do
relaksacije. Ovu reakciju katalizuje enzim miozin
fosfataza
18
OSOBINE SKELETNOG, GLATKOG I SRCANOG MIŠICA
Skeletni mišic Glatki mišic Srcani mišic
Izgled poprecna ispruganost nema ispruganosti poprecna ispruganost
Faza depolarizacije akcionog potencijala Ulazna struja jona Na Ulazna struja jona Na Ulazna struja jona Ca (SA cvor). Ulazna struja jona Na (pretkomore, komore, Purkinjeova vlakna).
Plato nema nema ???? (?? ????). ??? ?????? ???? Ca (??????????, ??????, ?????????? ??????).
Trajanje akcionog potencijala oko 1 msec o?o 10 msec 150 msec (Sa cvor, pretkomore) 250-300 msec (komore, Purkinjeova vlakna).
Povezivanje ekscitacije i kontrakcije Akcioni potencijal T tubuli oslobadanje jona Ca iz SR Akcioni potencijal otvara voltaž zavisne kalcijumske kanale u membrani. Hormoni i transmiteri otvaraju ligand (IP3) zavisne Ca kanale u SR Ulazna struja jona Ca za vreme platoa i kalcijumom usrokovano dodatno oslobadanj Ca iz SR
molekularna osnova kontrakcije joni Ca se vezuju za troponin C Ca-kalmodulin kompleks aktivira miozin kinazu joni Ca se vezuju za troponin C
19
VEŽBA Dinamometrija

• Dinamometrija - merenje mišicne sile i snage
• Dinamometri, platforme sile i pritiska

20
Dinamometrija-podela-

• Izometrijska
• 2. Izokineticka
• 3. Izoinercijalna

21
Izometrijska dinamometrija

• Metoda procene staticke ili izometrijske
  kontrakcije skeletnih mišica
• PREDNOSTI
• Jednostavna standardizacija, objektivnost i
  pouzdanost
• Jednostavnost tehnike izvodjenja
• Testiranje rezlicite kategorije ispitanika
• Mala mogucnost povredivanja
• Relativno pristupacna cena opreme
• NEDOSTATAK
• -slaba povezanost sa dinamickim kontrakcijama

22
VRSTE DINAMOMATARA
23
Izokineticka dinamometrija

• Metoda merenja mišicne sile uz održavanje
  konstantne ugaone brzine prilikom mišicne
  kontrakcijena pokreta
• Brzina ostaje ista bez obzira na velicinu
  ispoljene sile prilikom kontrakcije
• PREDNOSTI
• Optimalno opterecenje
• Odlicna pouzdanost
• Kompjuterska procena mišicne funkcije
• NEDOSTACI
• Ogranicena brzina pokreta i nemogucnost izvodenja
  prirodnih pokreta
• Visoka cena opreme

24
Izokineticka dinamometrija

• Maksimalni obrtni momenat-ukupni moment
  (rezultanta) stvoren oko ose rotacije zgloba
• Primer toku izokinetickog testiranja ekstenzije
  kolena, moment stvoren aktivnošcu m.
  quadriceps-a, predstavlja proizvod napona
  stvorenog delovanjem patelarne tetive na tibiu, i
  kraja sile (najkraceg rastojanja izmedu patelarne
  tetive i centra zgloba kolena)

25
Izoinercijalna dinamometrija

• Metoda istovremenog merenja velikog broja
  parametara (sila, distanca i vreme trajanja
  pokreta) uz korišcenje razlicitih kinematickih i
  balistickih mernih sistema
• Primer test visine vertikalnog skoka (skok iz
  cucnja, squat jump)

26

• HVALA NA PAŽNJI !