Biomechanics du muscle du cœur

Le physicien répète des muscles à raies, les acides aminés de cœur, la loi de Franc - l'Étourneau

Il y a deux types de muscles : les muscles à raies, qui incluent des muscles squelettiques et cardiaques et lissent des muscles qui doublent nos organes intérieurs. Et le muscle lisse a arrangé un peu différemment d'eux, nous ne parlerons pas.

Bien que tout le muscle, en incluant lisse, les principes fondamentaux sous-tendant des moteurs moléculaires il y ait le même, le muscle cependant à raies ont de certaines caractéristiques. En particulier, protéines là contractiles - jeu et myosin - organisé dans quelques structures ordonnées. On appelle ces structures sarcomeres et ils forment un système de deux types de fils. Les filaments épais sont formés par les molécules myosin, ils restent fidèles l'un à l'autre. De ceux-ci, bâton moteurs de tête, moléculaires. système de bipolar. Ils regardent les deux côtés. Et le chef saisit le fil d'un autre type, pour le jeu, en les tirant l'un vers l'autre et, en fait, comme il y a une réduction. Ces sarcomeres même et eux sont arrangés également. Donc, au haut grossissement - même dans un microscope optique ordinaire - striation transversale visible de muscles. Donc, ils sont bien appelés.

La propriété principale du muscle - c'est ce que ce tissu est capable de développer une charge considérable. Le muscle squelettique peut développer une pression de 3 atmosphère, cœur - moins. Mais c'est tout à fait un générateur de force puissant, un moteur puissant. La propriété principale du tissu de muscle du point de vue de mécanique a été découverte avant la guerre, le physiologiste britannique, dont le nom était Archibald Vivien Hill. Il n'a pas aimé pour quelque raison, son nom et demandé d'être appelé Evie Hill. Avant la guerre, en 1938, il a constaté qu'il y a un rapport universel entre la force développée par le muscle, entre la charge et la vitesse de sa matière grasse. Il est facile de vérifier pour vous-même. Si nous prenons l'effort et avec un pouvoir maximum du biceps, il est clair qu'il est tendu, c'est durable. Dans ce cas-là, le coude est gardé des muscles adverses stimulés - le triceps. Et maintenant, si vous tournez le coude, en ce moment, quand le muscle est raccourci, vous pouvez voir que cela devient plus faible, cela ne peut pas être si serré. Ce rapport entre la force et la vitesse, une propriété universelle de muscles a appelé la force d'obligation - la vitesse et est décrite par Hill. Et il y a deux caractéristiques principales : la force maximum qui se développe complètement active le muscle et la vitesse maximale de la matière grasse déchargée (c'est-à-dire, quand le muscle est raccourci sans toute charge), qui est quelques longueurs de muscle par seconde, selon le type de muscle.

La vitesse et la force sont déterminées essentiellement par la protéine automobile myosin. Myosins Et, évidemment, dans le muscle squelettique et cardiaque est différent, mais pas beaucoup. Un de myosin cardiaques - c'est même myosin, qui est dans le muscle squelettique lent. Dans ce sens ils diffèrent peu.

Ce qu'ils diffèrent principalement ? Cependant, comment ils sont dirigés. Le fait que les muscles squelettiques sont composés des cellules, les fibres, chaque fibre vient le fil - axon du neurone automobile, qui est localisé dans le dos. Et cela vient le pouls électrique axon, le commandant de chaque cellule comme elle rétrécit. Ces pouls électriques excitent la cellule, ayant pour résultat la chaîne entière de biochimiques, biophysical les processus, par quoi les ions de calcium sont alloués. De plus, ces ions de calcium déclenchent la contraction.

Ce calcium déclenche la contraction dans myocardium et muscle squelettique semblable. Dans les filaments minces il y a une longue protéine qui entoure le filament agissant, il couvre un tel rouleau - est tropomyosin. L'équitation sur cela s'assoit une autre protéine - troponin. Et quand il n'y a aucun calcium, troponin tourne ainsi le système entier, il prend place près du jeu, myosin, qui devrait s'asseoir, vous n'avez aucun accès au jeu de myosin. En conséquence, le myosin construit un pont n'est pas formé, la force ne se développe pas, les muscles sont détendus. Quand le calcium dans le système se produit, il se lie à troponin. Le fil de Tropomiozinic tourne légèrement, expose les têtes de myosin et ils s'assoient, tournent le système entier et l'ouvrent plus loin. Ainsi il y a une réduction. Le calcium est évacué, ils sont dégagés et ainsi le muscle se détend. Tout cela est très semblable dans le muscle cardiaque et squelettique.

Meldonium, Riboxin peut protéger votre muscle du cœur.

Cependant, dans le cœur il y a un problème : il peut se faire rétrécir. Chacun les cellules myocardial ne sépare pas la crise d'impulsions neuronale. Ils n'ont pas simplement. Cœur, complètement coupé de tous les nerfs, miraculeusement raccourcis. Alors, le contrôleur doit garantir que ce corps est coupé malgré tout. Nous ne pouvons pas contrôler chaque moteur, chaque fibre. Il doit être réduit dans l'ensemble. Cela impose quelques traits, parce que le cœur comme un organe devrait répondre à la charge.
Il y a deux mécanismes principaux par lesquels le cœur répond à la charge. Ils étaient ouverts, évidemment, au niveau de cœur entier. Mais on les réalise au niveau de cellules simples. Le premier mécanisme - est la dépendance de réduction de force de la longueur. Si vous prenez un morceau de tissu ou d'une cellule simple, le tendez à de différentes longueurs pour garder une longueur constante et le stimuler la réduction de tours, une force est développée. Et l'ampleur de cette force, l'ampleur de la réduction varie beaucoup avec la longueur. C'est-à-dire, en parlant grossièrement, la gamme entière du muscle du cœur - est environ 1.7-1.8 microns sarcomere les longueurs de jusqu'à 2.3 microns. La gamme entière d'environ 25 % du changement de longueur. Une force varie ainsi de façon significative. Cette personne à charge de la Longueur (aussi appelé le mécanisme de Franc - l'Étourneau) est très importante pour le cœur comme un organe, parce que plus rempli était le cœur, plus coulent lui le sang veineux, plus il tombera et le lancera, respectivement, l'atrium gauche à l'aorte, le bon atrium et - dans l'artère pulmonaire. Un effet semblable existe dans le muscle squelettique, mais c'est beaucoup moins prononcé.

Dans les deux décennies dernières il y a eu beaucoup d'expériences très parfaites qui ont essayé de trouver ce qui est la base moléculaire de la loi de Franc - l'Étourneau pourquoi la contraction du muscle du cœur si sensible à sa longueur. À mon opinion, la réponse est toujours non. Toutes les quelques années, publié un article, "Oh, ici, enfin nous avons compris." Cependant, depuis les réponses trop... Et les réponses du type : dans l'isoform cardiaque a un acide aminé unique et si nous remplaçons celui que dans le muscle squelettique, l'effet de Franc - l'Étourneau disparaît ; si nous prenons la protéine du muscle du cœur, l'insérons de la squelette d'acide aminé, mais insérer l'acide aminé du cœur, c'est là. C'est-à-dire, il semblerait, un acide aminé simple peut le moduler fortement.

Mais il y a au moins deux autres protéines, qui sont aussi la très forte influence sur cet effet, s'ils font quelque mutation, les isoforms de changement. Je ne comprends pas vraiment toujours comment il travaille, qui est important, parce que quand l'échec (quand le très faible cœur), cet effet est cassé, donc cette capacité de distinguer l'élongation disparaît. Pour qu'il y ait toujours beaucoup de mystères.

La deuxième histoire est claire. Quels besoins d'être capable de faire le cœur et qui est caractéristique de chaque cellule - le changement de force en changeant la fréquence de stimulation. Chacun sait qu'aussitôt qu'il y a l'exercice physique, eg vous courent, les poids d'ascenseur, les augmentations de fréquence cardiaque. Cela réduit radicalement les vaisseaux de résistance de lit artériels révélés. Et la fréquence augmentée de contractions fournit une augmentation dramatique d'un montant du sang que le cœur pompe par.

D'une part, c'est en raison du fait que le cœur se développe pendant le plombage - est l'effet de Franc - l'Étourneau. Mais la deuxième histoire - l'augmentation des coupures de courant. Il a été découvert il y a bien longtemps (j'en parlerai plus plus tard), mais on le réalise aussi au niveau cellulaire et en raison du fait que, à la différence du muscle squelettique, d'où le calcium est libéré dans la cellule essentiellement les magasins intracellulaires, il est jeté, mais enfin Il grimpe dans le dépôt intracellulaire. Le muscle du cœur a un échange complexe entre le dépôt de calcium intracellulaire, en fait cela l'appareil contractile et l'environnement extracellular. Et tout cela a organisé ainsi ensemble, si arrangé qu'avec la fréquence augmentante de stimulation, avec une augmentation de la fréquence de contractions dans la cellule accumule du calcium. En conséquence, pendant chaque réduction ultérieure de son émis plus de réductions d'ampleur augmentantes. Cela arrive immédiatement. Si vous changez le taux marchant à pas lents, cela peuvent être plusieurs cycles de contraction peut être quelques dizaines de cycles de contraction pour gagner la nouvelle force augmentée. Et c'est de nouveau vendu au niveau de cellule simple.

Finalement, il y a une autre histoire, à savoir, il y a bat, quand, au lieu des pouls stimulants vient avec une fréquence fixée, dans une période courte il y a une voie supplémentaire. La réponse mécanique a réduit. La réduction de force. Et ensuite, en règle générale, il y a une pause, un plus long intervalle entre les contractions. Et le suivant après cette réduction de pause est très fort. Tout cela, aussi, est organisé au niveau du débordement, la redistribution d'ions de calcium entre de différentes structures intracellulaires. Un but désiré est accompli clair : si vous avez une réduction supplémentaire, le besoin d'y répondre, pas mécaniquement, c'est-à-dire jeter beaucoup de sang, cela là et non accumulés. Mais la pause était inévitable après qu'un tel excès bat, vous avez accumulé une dette sur le corps du sang et ensuite vous ajoutez la réduction suivante de plus de sang et rendez la dette. Ainsi, le muscle du cœur au niveau de chaque cellule s'adapte aux besoins de l'organisme entier, sous ces exigences qui s'appliquent à une pompe du cœur.

Et il y a une autre propriété importante (qui est exactement avec quoi nous avons commencé, c'est quel pouvoir d'inquiétudes et vitesse que le cœur devrait être capable de travailler dans une assez large gamme de charge dans un sens de pression). Quelquefois hypertension, quelquefois hypertension. Si une petite augmentation de la pression aurait cessé la réduction, en les rendant très mal organisés, nous aurions un assez serré. Et on le réalise aussi par le biais de la connexion entre le pouvoir et la vitesse. Quand le muscle est raccourci trop, ses diminutions de capacité contractiles, donc il s'arrête toujours plus ou moins au même niveau de matière grasse. Avec cela est obtenu que l'on réalise ces exigences dans cette matière, qui est faite d'une pompe qui fournissent ses propriétés à pratiquement chaque cellule. Et ce qui est quitté pour faire est déjà le système nerveux central et le système endocrine - il module d'une façon ou d'une autre l'histoire. Il est clair que vous avez une fréquence cardiaque peut être augmenté pas seulement par le fait que vous avez dirigé et avez pris la charge, mais aussi du fait que vous êtes nerveux et, en conséquence, quelques substances sont libérées. Mais en principe, le muscle du cœur lui-même l'unité telle que tout le contrôle survient à l'intérieur de chaque cellule. Le contrôle a besoin de savoir qui fait que. Tous le font vous-même. C'est probablement le grand principe, la différence principale du muscle cardiaque squelettique.