Sarkoplazemski retikulum

The sarkoplazemski retikulum je membranski sistem iz cevi, ki leži v sarkoplazmi mišičnih vlaken. Podpira transport snovi znotraj celice in skladišči kalcijeve ione, katerih sproščanje vodi v krčenje mišic. Ta naloga je oslabljena pri različnih boleznih mišic, na primer pri maligni hipertermiji ali miofascialnem sindromu bolečine.

Kakšen je sarkoplazemski retikulum?

Sarkoplazemski retikulum je cevasti membranski sistem znotraj mišičnih vlaken. Mišično vlakno ustreza mišični celici, vendar ima več celičnih jeder, ki nastanejo z delitvijo celic (mitoza) in omogočajo, da vlakno rastejo v dolžino, ko se razvijajo.

Vsako mišično vlakno je razdeljeno na druga vlakna, imenovana miofibrili. Lahko jih razdelimo na prečne odseke (sarcomere), ki dajo progastim skeletnim mišicam ime. Vzorec je ustvarjen z miozinskimi in aktinsko-tropomiozinskimi nitkami: zelo tanke niti, ki se izmenično potisnejo druga v drugo po principu zadrge. Gladke mišice imajo tudi sarkoplazemski retikulum; deluje podobno, vendar njegova struktura ni tako jasno razdeljena na posamezne enote. Namesto tega gladke mišice tvorijo ravno površino.

Sarkoplazemski retikulum je podoben endoplazmatskemu retikulu (ER), ki je notranji membranski sistem pri drugih vrstah celic. Biologija razlikuje med gladko ER in grobo ER; Slednji ima na površini številne ribosome. Te makromolekule sintetizirajo beljakovine v skladu z načrtom, ki ga zagotavlja genom. Sarkoplazemski retikulum je gladek ER. Ne samo mišice imajo gladko ER, ampak tudi organe, kot so jetra ali ledvice.

Anatomija in struktura

Sarkoplazemski retikulum v celoti tvori kompleksen cevni sistem, sestavljen iz membran. Nahaja se v mišičnem vlaknu ali mišični celici v sarkoplazmi. Sarkoplazemski retikulum se širi vzdolž miofibrilov in jih obdaja, saj dejansko krčenje mišic poteka v njihovih sarkomerih. Mitohondriji, ki celici zagotavljajo energijo v obliki ATP, so pogosto v neposredni bližini in podobno kot sarkoplazemski retikulum ležijo v tkivu med posameznimi miofibrili.

Membrane gladkega ER tvorijo pretežno cevaste strukture, lahko pa tudi vrečke ali cisterne in vezikule. Vsi imajo znotraj membrane notranji prostor, ki ga biologija imenuje tudi lumen. Cevni sistem se lahko prilagodi potrebam tkiva, tako da spremeni svojo strukturo in jo na določenih območjih bolj razširi, ustvari nove veje ali združi več kanalov.

Funkcija in naloge

Kot del mišičnega krčenja sarkoplazmatski retikulum pomaga pri distribuciji vstopajočih živčnih signalov v mišično vlakno in povzroči krčenje mišice s pomočjo kalcijevih ionov. Razlog za to je signal iz živčnega vlakna, ki se konča na mišici. Nevronske informacije lahko prihajajo tako iz možganov kot tudi iz hrbtenjače, preko katere se povežejo številni refleksi.

Na koncu živčnega vlakna je motorna končna plošča, ki podobno kot terminalni gumb pri intervrovronski sinapsi vsebuje vezikle, ki so napolnjeni s sporočilom snovi (nevrotransmiterji). Nevrotransmiterji se sprostijo, ko električni impulz spodbudi končno ploščo motorja. Biokemične molekule nato oddajo signal v mišično membrano, kjer odprejo ionske kanale in s tem sprožijo spremembo naboja celice. Sprememba naboja se širi skozi sarkolemmo in T-tubule.

T-tubule so cevi, ki so pravokotne na miofibrile; ležijo na Z-diskih sarkomerov in so povezani s sarkoplazmatskim retikulumom. Ko napetost doseže sarkoplazmatski retikulum, sprosti shranjene kalcijeve ione. Ti se pritrdijo na aktinsko-tropomiozinsko nitko in začasno spremenijo njegovo strukturo; posledično lahko konci miozinskih filamentov drsijo dlje med vlakni aktin-tropomiozina. Na ta način se mišica skrajša.

Kalcijevi ioni se ne vežejo trajno na aktinsko-tropomiozinski kompleks, ampak se nato spet raztopijo. Sarkoplazemski retikulum nato napolnjene delce odnese nazaj v svoje cisterne, tako da se postopek lahko ponovi naslednjič, ko ga spodbudimo. Črpalke v membrani cevnega sistema prinašajo kalcijeve ione nazaj. Poleg tega sarkoplazemski retikulum, podobno kot endoplazemski retikulum v drugih celicah, podpira porazdelitev snovi v sarkoplazmi, s čimer služi kot pot za transportne molekule.

Tu lahko najdete svoja zdravila

Bolezni

Premajhna funkcionalnost sarkoplazemskega retikuluma je bila povezana z različnimi mišičnimi motnjami in zapleti. En primer tega je maligna hipertermija, ki se lahko pojavi kot posledica medicinske anestezije.

Zanj so značilne togost mišic (togost), prekomerna zakisanost (metabolična acidoza), tahikardija, povečana vsebnost ogljikovega dioksida v krvi ali v dihu, pomanjkanje kisika in žvečilni mišični spazem (na mišici maserja, maserjski spazem). Simptomi nastanejo zaradi nenadzorovanega sproščanja kalcijevih ionov v mišičnih vlaknih, pri čemer se tkivo strdi kot samovoljno draženje, celica hitro trpi zaradi pomanjkanja energije in proizvaja velike količine toplote in ogljikovega dioksida.

Posledica so različni klinični simptomi, vključno z razpadom mišičnih vlaken (rabdomioliza). Vzrok maligne hipertermije je genetska nagnjenost, ki vodi do sprememb receptorjev. Dajanje nekaterih anestetikov sproži lažno reakcijo, zato tudi medicina v tem kontekstu govori o sprožilnih snoveh.

Pri sindromu miofascialne bolečine pride do utrjevanja v mišičnem tkivu, ki je poznano tudi kot sprožilne točke. Utrjevanje povzroči dolgotrajno krčenje mišic: Zaradi nezadostne oskrbe prizadetega območja endoplazemski retikulum ne more črpati sproščenih kalcijevih ionov nazaj v njegovo notranjost. Ioni so še vedno na voljo in zagotavljajo, da se krčenje mišic nadaljuje.