Сердечная мышца - Cardiac muscle


Из Википедии, свободной энциклопедии
Сердечная мышца
Glanzstreifen.jpg
414c Cardiacmuscle.jpg
подробности
Часть Миокард в сердце
Идентификаторы
латынь Textus полосатых cardiacus мышечная
TH H2.00.05.2.02001, H2.00.05.2.00004
FMA 14068
Анатомическая терминология

Сердечная мышца (также называется сердечной мышцы или миокарда ) является одним из трех видов позвоночных мышц , при этом два других скелетных и гладких мышц. Это непроизвольная, поперечнополосатая мышца , которая составляет основную ткань стенки сердца . Миокард образует толстый средний слой между наружным слоем сердечной стене ( эпикарда ) и внутреннего слоя ( эндокарда ), с кровью , подаваемой через коронарное кровообращение . Она состоит из отдельных клеток сердечной мышцы ( кардиомиоцитов ) , соединенных между собой вставочных дисков , заключенная с помощью коллагеновых волокон и других веществ , которые образуют внеклеточный матрикс .

Сердечные мышцы контракты в подобной манере к скелетной мускулатуре , хотя и с некоторыми важными отличиями. Электрическое возбуждение в форме потенциала действия вызывает высвобождение кальция из внутреннего хранилища кальция клетки, в саркоплазматическом ретикулуме . Повышение кальция вызывает клетки миофиламентов скользить мимо друг друга в процессе , называемом возбуждения сжатия сцепления .

Болезни сердечной мышцы имеют важное значение. Они включают в себя условие , вызванное ограниченным кровоснабжением мышцы , включая стенокардию жабу и инфаркт миокард , а также другие заболевания сердечной мышцы , известные как кардиомиопатию .

Состав

макроскопическая анатомия

3D-рендеринг, показывая толстый миокард в пределах стенки сердца.
Сердечная мышца

Сердечная мышечная ткань или миокард формирует объемные сердца. Стенки сердца состоит из три слоистой структуры с толстым слоем миокарда , зажатым между внутренним эндокардом и наружным эпикардом (также известным как висцеральный перикард). Внутренний эндокард линия сердечных камер, охватывает сердечные клапаны , и присоединяется к эндотелию , что линии кровеносных сосудов , которые подключаются к сердцу. На внешнем аспекте миокарда является эпикардом , который образует часть перикарда, мешок , который окружает, защищает и смазывает сердце. В миокарде есть несколько листов сердечных мышечных клеток или кардиомиоцитов. Листы мышцы , которые обертывают вокруг левого желудочка , наиболее близкого к эндокарду ориентированы перпендикулярно к тем , ближе всего к эпикарду. Когда эти листы контракта скоординированным образом они позволяют желудочек сжать в нескольких направлении одновременно - в продольном направлении (становясь короче , от вершины до основания), в радиальном направлении (становится более узким из стороны в сторону), так и с вращательным движением (аналогично отжимая влажную ткань) , чтобы выжать максимальное количество крови из сердца с каждым ударом сердца.

Договаривающийся сердечная мышца использует много энергии, и , следовательно , требует постоянного потока крови , чтобы обеспечить кислород и питательные вещества. Кровь приводится в миокарде с помощью коронарных артерий . Они происходят от корня аорты и лежат на внешней или поверхность эпикарда сердца. Кровь затем отводиться с помощью коронарных вен в правое предсердие .

гистология

Когда смотрели на микроскопическом, сердечная мышца может быть приравнена к стене дома. Большая часть стены занимают кирпичи, которые в сердечной мышце являются отдельными сердечными мышечными клетками или кардиомиоцит. Строительный раствор , который окружает кирпичи известен как внеклеточный матрикс , производство опорных клетки , известные как фибробласты . Таким же образом , что стены дома содержат электрические провода и водопровод, сердечная мышца также содержит специализированные клетки для проведения электрических сигналов быстро ( проводящей системы сердца ) и кровеносные сосуды , чтобы принести питательные вещества к мышечным клеткам и забрать продукты жизнедеятельности ( коронарных артерий , вен и капиллярная сеть).

Сердечные мышечные клетки

Сердечные мышечные клетки или кардиомиоциты являются договаривающиеся клетки , которые позволяют сердцу перекачивать. Каждый кардиомиоцитов должен сжиматься в координации с соседними клетками , чтобы эффективно перекачивать кровь из сердца, и если эта координация сломается тогда - несмотря на отдельные клетки сокращающегося - сердце не может перекачивать на всех, например, может произойти во время аномальных ритмов сердца , таких как фибрилляция желудочков .

Рассматриваемый через микроскоп, клетки сердечной мышцы примерно прямоугольные, измеряя 100-150μm от 30-40μm. Отдельные клетки сердечной мышцы соединены друг с другом на своих концах с помощью вставочных дисков с образованием длинных волокон. Каждая ячейка содержит миофибриллы , специализированные белковые волокна , которые скользят мимо друг друга. Они организованы в саркомеры , основные сократительные единица мышечных клеток. Регулярная организация миофибрилл в саркомеры дает клетки сердечной мышцы полосатой или Исчерченному вид , когда смотрел на через микроскоп, похожий на скелетные мышцы. Эти страты вызваны более легкими полосами I , состоящих в основном из белка под названием актина, и темнее A полосы , состоящую в основном из миозина.

Кардиомиоциты содержат Т-трубочки , мешочки из мембраны , которые проходят от поверхности до внутренней части клетки , которые помогают , которые улучшают эффективность сжатия. Большинство этих клеток содержит только один ядро (хотя они могут иметь целых четыре), в отличии от клеток скелетных мышц , которые , как правило , содержат много ядер. Сердечные мышечные клетки содержат много митохондрий , которые обеспечивают энергию , необходимую для клетки в виде аденозинтрифосфата (АТФ), что делает их высокой устойчивостью к утомлению.

Т-канальцы

Т-канальцы микроскопические трубки , которые проходят от поверхности клетки , чтобы глубоко внутри клетки. Они являются непрерывными с клеточной мембраной, состоят из того же фосфолипидный бислой , и открыты на поверхности клетки к внеклеточной жидкости , которая окружает клетку. Т-канальцев в сердечной мышцы крупнее и шире , чем те , в скелетных мышцах , но в меньшем количестве. В центре клетки они соединяются вместе, нарваться и вдоль клетки как поперечно-осевой сети. Внутри клетки они расположены близко к внутреннему магазину кальция клетки, в саркоплазматический ретикулуме . Здесь, один пар канальцев с частью саркоплазматического ретикулума называется терминала Cisterna в комбинации , известной как диады .

Функции Т-каналец , включают быстро передачи электрических импульсов , известные как потенциалы действия от клеточной поверхности к ядру клетки, и помогают регулировать концентрацию кальция внутри клетки в процессе , известном как возбуждение-сжатии связь .

Интеркалированные диски
Интеркалированные диски являются частью сердечной мышцы сарколеммы и они содержат щелевые контакты и десмосомы.

Сердца синцитий представляет собой сеть из кардиомиоцитов , соединенных друг с другом посредством вставочных дисков , которые позволяют быструю передачу электрических импульсов через сеть, позволяя синцитий действовать в скоординированном сокращении миокарда. Существует предсердия синцития и желудочки синцитий , которые соединены с помощью соединительных сердечных волокон. Электрическое сопротивление через интеркалированные диски очень низок, таким образом , позволяя свободную диффузию ионов. Легкость ионного движения вдоль осей сердечных мышечных волокон такова , что потенциалы действия способны перемещаться из одной клетки сердечной мышцы к другому, сталкиваясь лишь небольшое сопротивление. Каждый синцитиально подчиняется все , или ни закона .

Интеркалированные диски являются сложными Придерживаясь структурами , которые соединяют отдельные кардиомиоцит к электрохимическому синцитиальную (в отличии от скелетных мышц, которая становится многоклеточным синцитием во время эмбрионального развития млекопитающих). Диски отвечают в основном для передачи усилия во время мышечного сокращения. Интеркалированные диски состоят из трех различных типов межклеточных соединений: анкерные нити актина слипчивых соединений , промежуточные нити анкерных десмосома , а также щелевые контактов . Они позволяют потенциалы действия для распространения между сердечными клетками, разрешая прохождение ионов между клетками, производя деполяризацию сердечной мышцы. Однако новые молекулярно - биологические и всесторонние исследования однозначно показали , что интеркалированные диски состоят по большей части смешанного типа приставшего перекрестки именованной площадь composita (пл. Areae сложноцветного ) , представляющие собой объединение типичных десмосом и фасции adhaerens белок (в отличии от различных эпителиев) , Авторы обсуждают большое значение этих выводов для понимания наследственных кардиомиопатий (например, аритмогенная правый желудочек кардиомиопатии ).

Под светового микроскопом , интеркалированные диски появляются в виде тонкой, обычно темно-окрашивания линии , разделяющая соседние клетки сердечной мышцы. Интеркалированные диски идут перпендикулярно к направлению мышечных волокон. Под электронным микроскопом, путь внедренного диска по - видимому более сложным. При малом увеличении, это может появиться как запутанным электронов плотной структуры , покрывающей расположение затемненной Z-линии. При большом увеличении, путь интеркалированном диска по - видимому , даже более запутанным, с обеими продольными и поперечными областями , входящих в продольном сечении.

Фибробласты

Сердечные фибробласты являются жизненно важными , поддерживающими клетками в сердечной мышце. Они не в состоянии обеспечить действенные схватки как кардиомиоцит , но вместо того, чтобы в значительной степени ответственны за создание и поддержания внеклеточного матрикса , который образует раствор , в котором встроенные кардиомиоцит кирпичи. Фибробласты играют решающую роль в реагировании на травмы, такие как инфаркт миокарда . После травмы, фибробласты могут активироваться и превращаться в миофибробласты - клетку , которые демонстрируют поведение где - то между фибробластами (генерируя внеклеточный матрикс) и клетку гладкой мускулатуры (способность сокращаться). В этом качестве, фибробласты могут восстановить травмы пути создания коллагена, мягко договаривающимся тянуть края поврежденной области вместе.

Фибробласты меньше , но более многочисленны , чем кардиомиоцит, и несколько фибробластов могут быть присоединены к кардиомиоцит сразу. При подключении к кардиомиоцитов они могут влиять на электрические токи , проходящие по всей поверхности мембраны мышечной клетки, и в контексте упоминаются как электрически соединены. Другие потенциальные роли для фибробластов включают электрическую изоляцию проводящей системы сердца , а также способность превращаться в другие типы клеток , включая кардиомиоциты и адипоциты .

Внеклеточный матрикс

Продолжая аналогию сердечной мышцы как стеною, внеклеточный матрикс является ступа , которая окружает кардиомиоцитов и фибробласты кирпичи. Матрица состоит из белков , таких как коллаген и эластин наряду с полисахаридами (сахарных цепей) , известных как гликозаминогликаны . Вместе эти вещества дают поддержку и силу мышечным клеткам, создают эластичность сердечной мышцы, и держать мышечные клетки гидратированных путем связывания молекул воды.

Матрица в непосредственном контакте с мышечными клетками называется базальной мембраны , в основном состоит из IV коллагена типа и ламинин . Кардиомиоциты связаны с базальной мембраной с помощью специализированных гликопротеинов , называемых интегринами .

физиология

Изолированная сердечная мышца клетка, переиграв

Физиология акций сердечной мышцы много общего с тем, что в скелетных мышцах . Основная функция оба типов мышц является контракт, и в обеих случаях сжатие начинается с характерным потоком ионов через клеточную мембрану , известную как потенциал действия . Потенциал действия впоследствии вызывает сокращение мышц за счет увеличения концентрации кальция в цитозоле.

Тем не менее, механизм , посредством которого концентрация кальция в пределах цитозола подъема различается между скелетной и сердечной мышцей. В сердечной мышцы, потенциал действия включает в себя внутренний поток обоих ионов натрия и кальция. Поток ионов натрия происходит быстро , но очень недолго, в то время как поток кальция устойчивый и дает фазовую характеристику плато сердечных мышц потенциалов действия. Сравнительно небольшой поток кальция через кальциевые каналы L-типа вызывает гораздо большее высвобождение кальция из саркоплазматического ретикулума в явлении , известное как кальций-индуцированное высвобождение кальция . В отличие от этого , в скелетных мышцах, минимальный кальция поступает в клетку во время потенциала действия и вместо саркоплазматического ретикулума в этих клетках непосредственно соединен с поверхностной мембраной. Это различие может быть проиллюстрировано наблюдением , что сердечные мышечные волокна требуют кальций присутствовать в растворе , окружающий клетку для того , чтобы заключить контракт, в то время как скелетные мышечные волокна будут сокращаться без внеклеточного кальция.

При сокращении сердечной мышцы клетки, длинные белковые миофиламентов ориентированы вдоль длины скользить друг с другом в том , что известно как скольжения гипотезы нити . Есть два вида миофиламентов, толстых нити , состоящие из белка миозина и тонких нитей , состоящих из белков актина , тропонина и тропомиозина . По мере того как толстые и тонкие нити скользить мимо друг друга клетка становится короче и толще. В механизме , известный как crossbridge езда на велосипеде , ионы кальция связываются с белком тропониным, который наряду с тропомиозином затем раскрыть ключевые сайты связывания на актине. Миозина, в толстой нити, затем может связываться с актином, потянув толстые нити вдоль тонких нитей. Когда концентрация кальция в клетке падает, тропонин и тропомиозин снова покрывают сайты связывания на актина, в результате чего клетка для отдыха.

перерождение

Собака сердечной мышцы (400X)

До недавнего времени это было принято считать , что клетки сердечной мышцы не могут быть восстановлены. Тем не менее, исследование показало , в 3 апреля 2009 года вопрос о науке противоречит этой вере. Olaf Бергман и его коллеги из Каролинского института в Стокгольме испытание образцы сердечной мышцы у людей , родившихся до 1955 года , которые имели очень мало сердечную мышцу вокруг своего сердца, многий показ с ограниченными возможностями от этой патологии. Используя образцы ДНК из многих сердец, исследователи оценили , что 4-летние обновляют около 20% клеток сердечной мышцы в год, и около 69 процентов клеток сердечной мышцы от 50-летнего были получены после того, как он или она родилась.

Один из способов , который происходит регенерация кардиомиоцитов через разделение ранее существовавших кардиомиоцитов во время нормального процесса старения. Процесс деления уже существующих кардиомиоцитов также было показано увеличение в районах , прилегающих к местам повреждения миокарда. Кроме того, некоторые факторы роста способствуют самообновление эндогенных кардиомиоцитов и сердечных стволовых клеток. Так , например, инсулин-подобный фактор роста 1 , фактор роста гепатоцитов , а также с высокой подвижностью белков группы В1 увеличение миграции сердца стволовых клеток к поврежденной области, а также пролиферацию и выживание этих клеток. Некоторые члены фактора роста фибробластов семьи также индуцировать клеточный цикл повторного ввода небольших кардиомиоцитов. Сосудистый фактор роста эндотелия сосудов также играет важную роль в наборе нативных клеток сердца к месту инфаркта в дополнении к его ангиогенном эффекту.

Основываясь на естественной роли стволовых клеток в регенерации кардиомиоцитов, исследователи и клиницисты все больше и больше заинтересованы в использовании этих клеток , чтобы индуцировать регенерацию поврежденной ткани. Различные клоны стволовых клеток , как было показано , чтобы иметь возможность дифференцироваться в кардиомиоциты, в том числе стволовых клеток костного мозга . Например, в одном исследовании, исследователи трансплантировали клетки костного мозга, которые включали популяцию стволовых клеток, прилегающую к месту инфаркта в мышиной модели. Через девять дней после операции, исследователи обнаружили новую группу регенерации миокарда. Однако, эта регенерация не наблюдалась , когда впрыскивается популяция клеток была лишена стволовых клеток, которые наводит на мысль , что именно популяция стволовых клеток , что способствовало регенерации миокарда. Другие клинические испытания показали , что аутогенные трансплантаты костного мозга клеток доставлен через инфаркт-связанную артерию уменьшается площадь инфаркта по сравнению с пациентами , не указанных в клеточной терапии.

Различия между предсердиями и желудочками

Сердечные формы мышц оба предсердия и желудочки сердца. Хотя эта мышечная ткань очень похожа между камерами сердца, существуют некоторые различия. Миокард находится в желудочках толстый , чтобы энергичные схватки, в то время как миокард в предсердиях значительно тоньше. Отдельные миоциты , которые составляют миокард также различаются между камерами сердца. Желудочковые кардиомиоциты длиннее и шире, с более плотным Т-канальцев сети. Хотя фундаментальные механизмы обработки кальция сходны между желудочков и предсердий кардиомиоцитов, переходная кальция меньше и распадается более быстро в предсердных миоцитов, с соответствующим увеличением буферным кальция мощности. Дополнение ионных каналов отличается между камерами, что приводит к более длинным потенциала действия и продолжительности эффективного рефрактерного периода в желудочках. Некоторые ионные токи , такие как I K (UR) являются весьма специфическими для предсердных кардиомиоцитов, что делает их потенциальной мишенью для лечения фибрилляции предсердий .

Клиническое значение

Заболевания , влияющие на сердечную мышцу , имеют огромное клиническое значение, и являются основной причиной смерти в развитых странах. Наиболее распространенное состояние сократимости сердечной мышцы является ишемической болезнью сердца , в котором приток крови к сердцу уменьшается. В ишемической болезни сердца, коронарные артерии становятся суженными от атеросклероза . Если эти сужения постепенно становятся достаточно серьезными , чтобы частично ограничить приток крови, синдром стенокардии стенокардии может произойти. Это , как правило , вызывает боль в груди при физической нагрузке, которая освобождается от остальных. Если коронарная артерия внезапно становится очень сужена или завершена блокирована, прерывая или значительное снижение кровотока через емкость, инфаркт миокард или сердечный приступ происходит. Если блокировка не освобождается сразу от лекарств , чрескожного коронарного вмешательства или операции , а затем область сердечной мышцы могут стать постоянно травмированы и повреждены.

Сердце мышца также может повредиться , несмотря на нормальное кровоснабжение. Сердечная мышца может стать воспалением в состоянии , которое называется миокардитом , чаще всего вызван вирусной инфекцией , но иногда вызванная собственным организм иммунной системы . Сердечная мышца , также может быть повреждена наркотиками , такие как алкоголь, длительное постоянным высоким кровяного давление или гипертония или постоянными ненормальными сердце гонки . Конкретные заболевания сердечной мышцы называется кардиомиопатия может привести к сердечной мышце стать чрезмерно толстыми ( гипертрофическая кардиомиопатия ), аномально большой ( дилатационная кардиомиопатия ), или аномально жесткая ( ограничительная кардиомиопатия ). Некоторые из этих условий вызваны генетическими мутациями и могут быть унаследованы.

Многие из этих условий, если достаточно серьезным, может повредить сердце так сильно , что насосная функция сердца снижается. Если сердце не в состоянии перекачивать достаточно крови , чтобы удовлетворить потребности организма, это не описано , как сердечная недостаточность .

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка