Cơ chế co cơ trơn

2020-07-30 09:23 AM

Một đặc tính quan trọng khác của cơ trơn, đặc biệt là loại cơ trơn đơn nhất nội tạng của nhiều cơ quan rỗng, là khả năng quay trở lại gần như lực co bóp ban đầu của nó vài giây hoặc vài phút sau khi nó bị kéo dài hoặc rút ngắn.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Thành phần

Cơ trơn có các sợi actin và myosin, tính chất hóa học tương tự như sợi actin và myosin của cơ vân. Tuy nhiên, nó không chứa phức hợp troponin- thành phần kiểm soát co cơ ở cơ vân, vì vậy cơ chế kiểm soát co cơ 2 loại khác nhau. Vấn đề này sẽ được giải thích sau một cách rõ hơn.

Các nghiên cứu chỉ ra rằng, sợi actin và myosin trong cơ trơn hoạt động như cơ chế của cơ vân. Cụ thể là, quá trình này được hoạt hóa bởi ion Ca và adenosine triphosphate (ATP) bị phân giải thành adenosine diphosphate (ADP) để cung cấp năng lượng cho sự co cơ.

Tuy nhiên, có những khác nhau chủ yếu giữa giữa cấu trúc cơ trơn và cơ vân, như khác nhau giữa kích thích-co cơ, cách kênh Ca, duy trì co cơ và năng lượng tiêu hao do co cơ.

Đặc điểm cấu tạo

Sự sắp xếp các sợi actin và myosin là khác nhau giữa cơ trơn khác cơ vân. Dưới kính hiển vi điện tử, một lượng lớn các sợi actin bị bó lại bởi các dense bodies. Một vài dense bodies gắn vào màng tế bào, một số khác nằm trong tế bào cơ. Các dense bodies trên màng tế bào gắn với nhau thông qua các cầu nối protetin nội bào, đây là cơ sở truyền lực co cơ giữa các tế bào.

Xen giữa các sợi actin là các sợi myosin. Sợi myosin có đường kính gấp đôi sợi actin. Dưới kính hiển vi điện tử, số lượng sợi actin gấp 5-10 lần sợi myosin.

Cấu trúc vật lý của cơ trơn

Hình. Cấu trúc vật lý của cơ trơn. Sợi ở phía trên bên trái cho thấy các sợi Actin tỏa ra từ các cơ thể dày đặc. Sợi ở phía dưới bên trái và bên phải chứng minh mối quan hệ của các sợi myosin với các sợi Actin.

Hình bên phải miêu tả một đơn vị cơ trơn. Nhiều sợi actin tỏa ra từ các dense bodies. Tận cùng các sợi actin nằm chồng chéo lên các sợi myosin. Cấu trúc này tương tự như cơ vân nhưng  không theo quy luật của cơ vân. Thực tế, các dense bodies đóng vai trò tương tự như các đĩa Z của cơ vân.

Một sự khác biệt nữa là các sợi myosin có các cầu nối “sidepolar” được sắp xếp sao cho mỗi bên gắn với một phía cầu nối. Sự sắp xếp này cho phép các sợi myosin kéo một sợi actin theo một hướng và kéo các sợi actin khác theo hướng ngược lại. Việc này giúp các sợi cơ trơn co ngắn được 80% tổng chiều dài của chúng trong khi ở cơ vân chưa được 30%.

So sánh sự co cơ ở cơ trơn và cơ vân

Trong khi cơ vân co và giãn rất nhanh thì cơ vân co rất chậm, có thể kéo dài nhiều giờ hoặc thậm chí nhiều ngày. Vì vậy, rõ ràng cấu trúc và thành phần giữa 2 loại cơ sẽ khác nhau.

Cầu nối Myosin chậm

Vận tốc của các cầu nối Myosin trong cơ trơn là sự gắn rồi nhả sợi các sợi actin, và lại gắn rồi nhả, chậm nhiều lần so với cơ vân. Thực tế, tần số này ở cơ vân là 1/10 đến 1/300. Tuy nhiên, chính sự gắn chậm này làm tăng lực co cơ ở cơ trơn. Một lý do khác cho sự gắn chậm này là các cầu nối Myosin ở cơ trơn sử dụng ít năng lượng ATP hơn.

Nhu cầu năng lượng để duy trì co cơ thấp

Nhu cầu năng lượng này chỉ bằng 1/10 đến 1/300 so với cơ vân do quá trình gắn và nhả myosin với actin chỉ sử dụng 1 ATP, dù thời gian co cơ trơn kéo dài bao lâu. Điều này có vai trò quan trọng với tổng năng lượng cơ thể bởi các cơ quan như ruột, bàng quang, túi mật… co cơ gần như liên tục.

Thời gian từ lúc kích thích đến khi co và giãn kéo dài

Nhìn chung, khoảng thời gian này từ 0-100 mili giây, co tối đa sau 0.5 giây tiếp, giãn trong 1-2 giây, tổng thời gian 1-3 giây, dài gấp 30 lần so với cơ vân. Tuy nhiên, thời gian kích thích này tùy thuộc từng loại cơ trơn, có thể từ 0.2-30 giây tùy loại. Điều này được giải thích là do các cầu nối Myosin chậm và đáp ứng với ion Ca chậm hơn cơ vân.

Lực co tối đa của cơ trơn mạnh hơn nhiều lần cơ vân

Mặc dù cơ trơn có ít sợi myosin hơn và do các cầu nối Myosin chậm, lực co tối đa của cơ trơn mạnh hơn cơ vân nhiều lần. Ví dụ cùng một cm2, cơ trơn kéo được 4-6kg trong khi cơ vân chỉ kéo được 2-3kg. Nguyên nhân là do khả năng duy trì liên kết giữa sợi actin và myosin.

Cơ chế chốt tạo điều kiện cho các cơn co thắt cơ trơn kéo dài. Một khi cơ trơn đã phát triển co bóp hoàn toàn, lượng kích thích tiếp tục thường có thể giảm xuống thấp hơn nhiều so với mức ban đầu mặc dù cơ vẫn duy trì toàn bộ lực co bóp. Hơn nữa, năng lượng tiêu thụ để duy trì sự co lại thường rất nhỏ, đôi khi chỉ bằng 1/300 năng lượng cần thiết cho sự co cơ xương duy trì tương đương. Cơ chế này được gọi là cơ chế chốt chốt của Wap. Tầm quan trọng của cơ chế chốt là nó có thể duy trì sự co thắt kéo dài trong cơ trơn trong nhiều giờ mà ít sử dụng năng lượng. Ít tín hiệu kích thích tiếp tục được yêu cầu từ các sợi thần kinh hoặc các nguồn nội tiết tố. Căng thẳng-Thư giãn của cơ trơn. Một đặc tính quan trọng khác của cơ trơn, đặc biệt là loại cơ trơn đơn nhất nội tạng của nhiều cơ quan rỗng, là khả năng quay trở lại gần như lực co bóp ban đầu của nó vài giây hoặc vài phút sau khi nó bị kéo dài hoặc rút ngắn. Ví dụ, sự tăng đột ngột về thể tích dịch trong bàng quang tiết niệu, do đó kéo căng cơ trơn trong thành bàng quang, gây ra sự gia tăng áp lực lớn ngay lập tức trong bàng quang. Tuy nhiên, trong 15 giây tiếp theo hoặc lâu hơn, mặc dù tiếp tục kéo dài thành bàng quang, áp lực trở lại gần như chính xác trở lại mức ban đầu. Sau đó, khi âm lượng được tăng thêm bởi một bước khác, hiệu ứng tương tự lại xảy ra. Ngược lại, khi âm lượng giảm đột ngột, áp lực giảm mạnh lúc đầu nhưng sau đó tăng lên trong vài giây hoặc vài phút tới hoặc gần mức ban đầu. Những hiện tượng này được gọi là thư giãn căng thẳng và thư giãn căng thẳng ngược. Tầm quan trọng của chúng là, ngoại trừ trong thời gian ngắn, chúng cho phép một cơ quan rỗng duy trì cùng một áp lực bên trong lòng của nó mặc dù được duy trì, những thay đổi lớn về âm lượng.

Bài viết cùng chuyên mục

Đặc điểm của sự co bóp cơ toàn bộ

Cơ co bóp được nói là đẳng trường khi cơ không bị rút ngắn trong suốt sự co bóp và là đẳng trương khi nó bị rút ngắn nhưng sức căng trên cơ vẫn không đổi trong suốt sự co bóp.

Tổng hợp ATP do oxy hóa Hydrogen - Sự Phosphoryl-Oxy hóa

Oxy hóa hydro được thực hiện, bởi một chuỗi các phản ứng được xúc tác bởi các enzym trong ty thể, biến mỗi nguyên tử hydro thành ion H+ cùng với một electron và sau đó dùng electron này gắn với oxy hòa tan.

Vận chuyển chủ động các chất qua màng tế bào (Active Transport)

Có nhiều chất khác nhau được vận chuyển tích cực qua màng bao gồm Na, K, Ca, H, I, ure, một vài đường khác và hầu hết các acid amins.

Chức năng sinh lý của thể hạnh nhân

Thể hạnh nhân nhận xung động thần kinh từ vùng vỏ limbic, và cả từ thùy thái dương, thùy đỉnh và thùy chẩm – đặc biệt từ vùng thính giác và thị giác. Do những phức hợp liên kết này, thể hạnh nhân được gọi là “cửa sổ”.

Lách: kho dự trữ hồng cầu

Trong mô lách, các mao mạch thì cho máu thấm qua, bao gồm các tế bào hồng cầu, máu rỉ ra từ các thành của mao mạch vào các mắt xích nằm ngang khớp nhau, tạo nên mô lách màu đỏ.

Hoạt động tình dục của phụ nữ

Tính chất của sự kích thích tại chỗ diễn ra nhiều hoặc ít hơn so với nam giới bởi vì xoa bóp và những loại kích thích khác như âm hộ, âm đạo hay một số vùng ở đáy chậu có thể tạo ra khoái cảm tình dục. Vị trí đầu âm vật là nơi rất nhạy cảm với sự kích thích.

Ảnh hưởng của hormon tuyến giáp lên sự phát triển

Ảnh hưởng quan trọng của hormon tuyến giáp là thúc đẩy trưởng thành và phát triển của não trong thời kỳ bào thai và những năm đầu sau sinh.

Sinh lý thần kinh bán cầu đại não

Để nghiên cứu các vùng chức năng của vỏ não, người ta phân chia vỏ não theo nhiều cách khác nhau. Trong đó, cách phân chia vỏ não thành 50 vùng đánh số từ 1 đến 50 của Brodmann là thông dụng hơn cả.

Chức năng của vùng hải mã: vùng kéo dài của vỏ não

Hải mã và các cấu trúc nằm cạnh thùy thái dương và thùy đỉnh, được gọi là khối hải mã liên kết chủ yếu gián tiếp với nhiều phần của vỏ não cũng như các cấu trúc cơ bản của hệ limbic – thể hạnh nhân, vùng dưới đồi, vách trong suốt và thể vú.

Chuyển hóa của thai nhi

Thai có khả năng dự trữ chất béo và protein, hầu hết chất béo được tổng hợp từ đường. Những vẫn đề đặc biệt chuyển hóa của thai liên quan đến calci, phosphate, sắt và một số vitamin.

Kiểm soát sự tiết PTH thông qua nồng độ ion canxi

Giảm nồng độ ion canxi dịch ngoại bào ức chế con đường này,và kích thích bài tiết PTH quá trình này trái ngược với nhiều mô nội tiết, trong đó tiết hormone được kích thích khi những con đường được kích hoạt.

Giải phẫu sinh lý của hệ phó giao cảm: hệ thần kinh tự chủ

Những tín hiệu ly tâm của hệ thần kinh tự chủ được truyền tới nhiều cơ quan khác nhau của cơ thể thông qua hai con đường chủ yếu là hệ giao cảm và hệ phó giao cảm.

Adenosine Triphosphate: chất mang năng lượng trong chuyển hoá

Carbohydrat, chất béo, and protein đều được tế bảo sử dụng để sản xuất ra một lượng lớn adenosine triphosphate, là nguồn năng lượng chính cho mọi hoạt động của tế bào. Vì vậy, ATP được gọi là “chất mang năng lượng” trong chuyển hoá tế bào.

Say độ cao: phù phổi và phù não

Thi thoảng, một người ở độ cao quá lâu sẽ bị say núi mạn, thường sẽ xảy ra các hiện tượng: (1) Khối lượng hồng cầu và hematocrit tăng cao đặc biệt. (2) áp lực động mạch phổi tăng cao thậm chí cao hơn mức tăng bình thường do quen khí hậu.

Bài tiết dịch tiêu hóa ruột bởi hang Lieberkuhn

Tế bào biểu mô nằm sâu trong các hang tuyến Lieberkuhn liên tục phân chia, và những tế bào mới di chuyển dọc theo màng đáy lên phía trên và ra ngoài tới đỉnh của các lông nhung.

Cơ tâm thất của tim: sự dẫn truyền xung động

Các cơ tim bao phủ xung quanh tim trong một xoắn kép, có vách ngăn sợi giữa các lớp xoắn; do đó, xung động tim không nhất thiết phải đi trực tiếp ra ngoài về phía bề mặt của tim.

Điều hòa vận động: vai trò của phản xạ gân

Các thụ thể ở gân cũng có đáp ứng động và đáp ứng tĩnh giống như suốt cơ, đáp ứng mạnh mẽ với sự thay đổi đột ngột trương lực cơ rồi ngay sau đó giảm xuống, đáp ứng một cách yếu hơn nhưng bền vững hơn để duy trì trạng thái trương lực cơ mới.

Dẫn truyền các tín hiệu cảm giác: con đường trước bên cho tín hiệu ít quan trọng

Đa số tín hiệu đau tận cùng ở nhân lưới cuả thân não và từ đây, chúng được chuyển tiếp đến nhận liềm trong của đồi thị, nơi các tín hiệu đau được xử lí tiếp.

Canxi và photphatase trong dịch ngoại bào và huyết tương

Những tế bào dễ bị kích thích rất nhạy cảm với sự thay đổi của nồng độ ion canxi, nếu tăng quá ngưỡng bình thường gây giảm hoạt động của hệ thần kinh; ngược lại, giảm nồng độ canxi trong máu (hạ canxi máu) làm cho các tế bào thần kinh trở nên dễ bị kích thích hơn.

Điều hòa lưu lượng máu trong thời gian dài

Nếu mô hoạt động quá mức quá lâu, yêu cầu tăng số lượng oxy và các chất dinh dưỡng, các tiểu động mạch và các mao mạch thường tăng cả số lượng và kích thước trong một vài tuần để cân xứng với nhu cầu của mô.

Hormone tăng trưởng (GH) thực hiện các chức năng thông qua các chất trung gian somatomedin

GH kích thích gan tạo ra các protein phân tử nhỏ gọi là somatomedin tác dụng mạnh làm tăng mọi phương diện phát triển của xương, một số tác dụng của somatomedin lên sự phát triển tương tự như các tác dụng của insulin lên sự phát triển.

Lưu lượng máu qua phổi và phân phối của nó: điều chỉnh phân phối lưu lượng máu phổi

Lưu lượng máu qua phổi cơ bản bằng cung lượng tim. Do đó, các yếu tố kiểm soát chủ yếu cung lượng tim là yếu tố ngoại vi cũng như kiểm soát lưu lượng máu phổi.

Ép tim ngoài lồng ngực: khử rung thất

Một công nghệ ép tim không cần mở lồng ngực là ép theo nhịp trên thành ngực kèm theo thông khí nhân tao. Quá trình này, sau đó là khử rung bằng điện được gọi là hồi sức tim phổi.

Sinh lý tiêu hóa ở miệng và thực quản

Nhai là hoạt động cơ học của miệng có tác dụng nghiền xé thức ăn và trộn đều thức ăn với nước bọt. Nhai là một động tác nửa tự động, có lúc nhai được thực hiện tự động nhưng có khi được thực hiện chủ động.

Sự điều hòa nồng độ canxi cơ thể người

Ngay khi cơ chế canxi dễ trao đổi trong xương kiểm soát nồng độ canxi dịch ngoại bào, cả hệ PTH và calcitonin đều phản ứng. Chỉ trong 3-5 phút sau sự tăng cấp tính của ion canxi, tốc độ tiết PTH giảm.