סרקומר: חלקים, תפקודים ומחלות נלוות

מערכת השרירים כוללת מערך של יותר מ-650 שרירים המעצבים ותומכים בגוף האדם. ניתן לשלוט ברבים מאלה כרצוננו, מה שמאפשר לנו להפעיל מספיק כוח על השלד כדי לנוע. עבור חלק מהכותבים, המנגנון השרירי מורכב רק מאותן רקמות שיכולות לנוע כרצונן, בעוד שאצל אחרים, השרירים הלא רצוניים (לב וקרביים, למשל), כלולים גם הם בתוך זה תַלקִיט.

כך או כך, השרירים מאפשרים לנו מתנועה אל החיים עצמם מכיוון שבלי להמשיך הלאה, רקמת השריר של הלב (שריר הלב) שואב 70 מיליליטר דם בכל פעימה, כלומר כל הדם של הגוף בקצת יותר מפעימת לב. דַקָה. לאורך כל חיינו, הרקמה הטיטאנית הזו יכולה להתכווץ כ-2,000 מיליון פעמים.

בין אם שואבים דם או מבצעים תנועה מודעת, לכל שריר ושריר בגופנו יש תפקיד ספציפי, חיוני ובלתי ניתן להחלפה. היום אנחנו באים לדבר על הסרקומר, היחידה האנטומית והתפקודית של שרירים מפוספסים.

• מאמר קשור: "מערכת השרירים: מה היא, חלקים ותפקודים"

סוגי שרירים

המאפיינים הבסיסיים של כל רקמת השריר הם התכווצות, ריגוש, הרחבה וגמישות.. זה מאפשר לשרירים לקבל ולהגיב לגירויים, למתוח, להתכווץ ולחזור למצבם המקורי כך שלא ייגרם נזק. בהתבסס על תכונות אלו, מערכת השרירים מאפשרת ייצור של תנועות גוף (יחד עם המפרקים), התכווצות של כלי דם, הלב וייצור תנועות פריסטלטיות, שמירה על יציבה והגנה מכנית, בין רבים אחרים דברים.

בנוסף למאפיינים המשותפים הללו, יש לציין זאת ישנם 3 סוגים חיוניים של שרירים. אנו מגדירים אותם בקצרה:

• שריר חלק: כיווץ לא רצוני. זהו הסוג הפרימיטיבי ביותר ומהווה את רירית הקרביים, בנוסף להופעה בדפנות הדם וכלי הלימפה.
• רקמת שריר מפוספסת: היא הנפוצה ביותר ומקורה והחדרה בעצמות. הם השרירים הרצוניים.
• רקמת שריר הלב: מצויה אך ורק בדופן הלב. זה לא בשליטה מרצון, מכיוון שהוא פועל אוטומטית.

הבחנה ראשונית זו חיונית, שכן היחידה התפקודית שמעסיקה אותנו כאן (הסרקומר) קיימת רק בשרירים מפוספסים. עכשיו כן, בואו נראה את המאפיינים שלו.

מה זה סרקומר?

הסרקומר מוגדר כ היחידה התפקודית והאנטומית של שריר מפוספס, כלומר, הרצוי. הם סדרה של יחידות חוזרות ומייצרות מבנים מורפולוגיים הנקראים מיופיברילים, והם אולי המבנים המקרו-מולקולריים המסודרים ביותר בכל הטיפולוגיה תא איקריוטי. אנחנו הולכים להציג מונחים רבים במהירות, אז אל תתייאשו, כי נלך בחלקים.

התאים המרכיבים את השריר המפוספס נקראים myofibers, והם מבנים גליליים ארוכים המוקפים בממברנת פלזמה המכונה סרקולמה.. הם גופי תאים ארוכים מאוד, הם יכולים לנוע בין כמה מילימטרים ליותר ממטר (קוטר 10 ו-100 מיקרומטר) ויש להם כמה גרעינים היקפיים בציטופלזמה, שנותנים לתא הרבה מקום למכונות מתכווצים.

אם נלך רחוק יותר בספציפיות, נראה שה-myofibers בשרירים מכילים כמה מאות או אלפי מיאופיברילים בסרקופלזמה שלהם (ציטופלזמה התא), רמה נמוכה יותר של סדר מורפולוגי. בתורו, כל מיופיבריל מכיל מיופילמנטים, בשיעור של כ-1,500 חוטי מיוזין ו-3,000 חוטי אקטין. כדי לתת לכם רעיון פשוט, אנחנו מדברים על "כבל" חשמל (myofiber) ש, אם נחתך לרוחבו, הוא מכיל בתוכו אלפי חוטים קטנים בהרבה (מיופיבריל).

בקנה מידה זה אנו מוצאים את הסרקומרים מכיוון שכפי שאמרנו קודם, הם היחידה החוזרת הפונקציונלית המרכיבה את המיופיברילים.

מאפייני סרקומר

בהרכב הסרקומר שני אלמנטים ביולוגיים בעלי חשיבות מהותית שכבר הזכרנו בשמות: אקטין ומיוזין. אקטין הוא אחד מהחלבונים הכדוריים החיוניים ביותר ביצורים חיים, שכן הוא אחד מ-3 מרכיבים עיקריים של הציטושלדים (שלד תאי) של תאים של אורגניזמים איקריוטים.

מצד שני, מיוזין הוא חלבון נוסף שיחד עם אקטין מאפשר התכווצות שרירים, שכן הוא מהווה עד 70% מסך החלבונים הנמצאים ברקמה זו. הוא מעורב גם בחלוקת תאים ובהובלת שלפוחית, אם כי פונקציות כאלה ייבדקו בהזדמנות אחרת.

לסרקומר מבנה מורכב מאוד, מאז הוא מורכב מסדרה של "להקות" הנעות בתנועת ההתכווצות. אלה הם הבאים:

• להקה A: פס המורכב מחוטי מיוזין עבים וחוטי אקטין דקים. בפנים יש אזורים H ו-M.
• להקה I: להקה המורכבת מחוטי אקטין דקים.
• דיסקים Z: כאן מחוברים אקטינים סמוכים ונשמרת המשכיות עם הסרקומר העוקב.

לפיכך, האזור של מיופיבריל הממוקם בין שני דיסקים Z עוקבים יכול להיקרא sarcomere, כלומר אורך משוער של שני מיקרון. בין הדיסקים Z יש קטע כהה (המקביל ללהקה A) שבו, כאשר מכווצים, חוטי מיוזין עבים וחוטי אקטין דקיקים מחליקים זה על פני זה, ומשתנים את הגודל של סרקומר.

• אולי יעניין אותך: "צומת נוירו-שריר: הגשר בין נוירון לשריר"

שאלת חלבון

מלבד החלבונים המתכווצים האופייניים, אקטין ומיוזין, הסרקומר מכיל עוד שתי קבוצות גדולות. נספר לכם בקצרה.

אחת מקבוצות האביזרים לחלבונים הקיימים בסרקומר הם חלבונים מווסתים., אחראי על ההתחלה והעצירה של תנועת ההתכווצות. אולי הידוע מכולם הוא טרופומיוזין, עם מבנה מפותל המורכב משני פוליפפטידים ארוכים. חלבון זה מווסת, יחד עם טרופין, את האינטראקציות של אקטין ומיוזין במהלך התכווצות השרירים.

אנו צופים גם בבלוק אחר בחלבונים המבניים, המאפשרים לרשת הסלולרית המורכבת הזו להישאר תקינה ולא לקרוס. החשוב מכולם הוא טיטין, החלבון הגדול ביותר הידוע, עם מסה מולקולרית של 3 עד 4 מיליון דלתונים (Da). מולקולה חיונית זו פועלת על ידי חיבור הקו של דיסק Z עם הקו של אזור M ב- סרקומר, תורם להעברת כוח בקו Z ולשחרור מתח באזור להקת i זה גם מגביל את טווח התנועה של הסרקומר כאשר הוא לחוץ.

עוד אחד מהחלבונים המבניים החיוניים הוא דיסטרופין או נבולין. האחרון נקשר לאקטין השריר, ומווסת את הארכת החוטים העדינים. לסיכום, הם חלבונים המאפשרים תקשורת בין פסים ודיסקים בסרקומר, ומעודדים את ניתן לייצר ביעילות את תנועת ההתכווצות המורכבת והיעילה המאפיינת שרירים.

פתולוגיות קשורות

מעניין לדעת שכאשר התעתוק של כל אחד מהחלבונים הללו נכשל, עלולות להיווצר הפרעות בריאותיות קשות מאוד. לדוגמה, כמה מוטציות בגן טיטין נקשרו לקרדיומיופתיה היפרטרופית משפחתית, מחלת לב מולדת הפוגעת ב-0.2% עד 0.5% מהאוכלוסייה הכללית.

עוד אחת מהמחלות הידועות לשמצה מבחינת השרירים היא ניוון שרירים דושן, הנגרם על ידי גן פגום לדיסטרופין. זה קשור למוגבלות אינטלקטואלית, עייפות, בעיות מוטוריות וחוסר קואורדינציה כללית שבדרך כלל מסתיימת עם מותו של המטופל עקב אי ספיקת נשימה נלווית. למרות שזה אולי נראה מפתיע, משהו פשוט כמו פגם בסינתזה של חלבון יכול לתרגם לפתולוגיות קטלניות.

• אולי יעניין אותך: "ניוון שרירים דושן: מה זה, גורמים ותסמינים"

סיכום

אם למדת משהו היום, זה בוודאי שהסרקומר הוא יחידה תפקודית מורכבת ומאורגנת ביותר, שהמבנה שלה מנסה מציאת האיזון בין התכווצות חזקה ויעילה לבין כדאיות ביולוגית (כלומר, הכל עדיין במקום לאחר שההתכווצות התרחשה). תְנוּעָה).

בין להקות, דיסקים ושורות, דבר אחד ברור לנו: הסרקומרים יכולים לכסות ספר אך ורק עם הארגון האנטומי שלהם. הארגון של אקטין, מיוזין וחלבונים קשורים אחרים הוא המפתח לתנועה ביצורים חיים.

הפניות ביבליוגרפיות:

• Araña-Suárez, M., & Patten, S. ב. (2011). הפרעות שרירים ושלד, פסיכופתולוגיה וכאב. פסיכופתולוגיה של הפרעות שרירים ושלד, 1.
• Banda, A., Zona, H., Banda, I., & Discos, Z. סרקומר: מבנה וחלקים, פונקציות והיסטולוגיה.
• Bonjorn, M., Rosines, M. D., Sanjuan, A., & Forcada, P. (2009). חיכוך פציעות רקמות רכות. ביומכניקה, יז(2), 21-26.
• ניוון שרירים של דושן, Medlineplus.gov. נאסף ב-10 בינואר ב https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/000705.htm#:~:text=La%20distrofia%20muscular%20de%20Duchenne, a%20prote%C3%DNA%20ב%20%20m%C3%Bascules).
• גומז דיאז, I. (2013). טיטין באבחון גנטי של מחלות לב משפחתיות.
• מררו, ר. ג. מ., רול, א. M., & Cunillera, M. ש. (2005). ביומכניקה קלינית של הרקמות והמפרקים של מערכת התנועה. מאסון.
• מרטין-דנטס, א. H., da Silva-Borges, E. G., Gastélum-Cuadras, G., Lourenço-Fernandes, M., & Ramos-Coelho, R. (2019). ריכוזים וניידות יחסית של איזופורמים של טיטין לאחר שלושה אימוני גמישות שונים. Technoscience Chihuahua, 13(1), 15-23.
• מורה, אני. ס. (2000). מערכת שרירים.
• Rosas Cabrera, R.A. (2006). חקר התכונות המכניות של החלבון טיטין.