第三講 肌細胞的收縮

第三講

骨骼肌的收縮和舒張(ExcitationandContractionofSkeletalMuscle)Case

患者，23歲，女，大學(xué)生，以全身乏力及易疲勞就診?；颊咦允鼋鼇砦绾蟪霈F(xiàn)全身乏力及易疲勞，甚至出現(xiàn)梳頭困難，不時有眼瞼下垂，上樓時幾次摔到在地，待休息后減輕。實驗室檢查提示血液中乙酰膽堿受體抗體數(shù)量增多；重復(fù)刺激運動神經(jīng)元時骨骼肌的反應(yīng)下降；Jolly試驗(+).使用新斯的明治療后患者肌力恢復(fù)正常。

1.該患者的診斷是什么：

2.該疾病有哪些典型的臨床表現(xiàn)？

3.該疾病是人體的那一部分出現(xiàn)了異常？其正常的過程是什么？

4.根據(jù)臨床檢查分析患者肌無力的原因？

5.為什么新斯的明能恢復(fù)肌力？VoluntarycontrolSkeletalmuscleStriatedstructureSmoothstructureVisceralmuscleCardiacmuscleInvoluntarycontrol肌肉組織的分類橫紋肌平滑肌★骨骼肌細胞的收縮功能骨骼肌是人體最多的組織，約占體重40%人體各種形式的運動，主要是靠肌細胞的收縮功能來完成的每個肌細胞都受運動神經(jīng)纖維分支的支配肌肉的收縮主要靠肌細胞上的收縮蛋白成塊骨骼肌肌束肌纖維（即肌細胞，是結(jié)構(gòu)、功能的獨立單位）肌原纖維肌小節(jié)（肌肉收縮的基本結(jié)構(gòu)）粗肌絲、細肌絲★骨骼肌收縮機制骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮的傳遞(Neuromusculartransmission)神經(jīng)-肌接頭的結(jié)構(gòu)神經(jīng)-肌接頭處興奮傳遞的過程接頭前膜過程(Prejunctionalprocesses)接頭后膜過程(Postjunctionalprocesses)神經(jīng)-肌肉接頭傳遞的特點骨骼肌細胞的微細結(jié)構(gòu)肌原纖維、肌節(jié)肌管系統(tǒng)神經(jīng)-肌肉接頭興奮的傳遞過程神經(jīng)沖動軸突末梢前膜附近鈣通道開放Ca2+

進入軸突末梢釋放Ach進入間隙囊泡與前膜融合、破裂軸漿中的囊泡向前膜移動終板膜去極化產(chǎn)生EPPNa+通道開放Ach與終板上受體結(jié)合周圍肌膜去極化產(chǎn)生動作電位影響N-M接頭處興奮傳遞的因素阻斷ACh受體：箭毒和α銀環(huán)蛇毒，肌松劑（馳肌碘）－臨床用于肌松劑抑制膽堿酯酶活性：有機磷農(nóng)藥，新斯的明。自身免疫性疾病：重癥肌無力（抗體破壞ACh受體），肌無力綜合征（抗體破壞軸突末梢Ca2+通道）。接頭前膜Ach釋放↓：肉毒桿菌中毒。

★有機磷農(nóng)藥中毒（急性中毒癥狀）

1.毒蕈堿樣癥狀（M樣癥狀）：主要是副交感神經(jīng)末梢過度興奮，產(chǎn)生類似毒蕈堿樣作用，表現(xiàn)為平滑肌痙攣（瞳孔縮小、胸悶、氣短、呼吸困難、惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉）、括約肌松弛（大小便失禁）、腺體分泌增加表現(xiàn)（大汗、流淚和流涎）、氣道分泌物明顯增多（咳嗽、氣促），雙肺有干性或濕性羅音，嚴重者發(fā)生肺水腫。

2.煙堿樣癥狀（N樣癥狀）：肌纖維顫動、甚至全身肌肉強直性痙攣；也可以出現(xiàn)肌力減退或癱瘓、呼吸肌麻痹引起呼吸衰竭或停止。交感神經(jīng)節(jié)受Ach刺激，釋放兒茶酚胺類物質(zhì)，導(dǎo)致血壓升高及心律失常；

3.中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害：頭暈、頭痛、煩躁不安、譫妄、抽搐和昏迷、有的發(fā)生循環(huán)、呼吸衰竭死亡。骨骼肌細胞的興奮-收縮耦聯(lián)

(Excitation-contractioncoupling)骨骼肌的收縮機制：肌絲滑行理論肌細胞的收縮過程：橫橋的運動結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：興奮-收縮耦聯(lián)影響骨骼肌收縮效能的因素

表現(xiàn)為骨骼肌收縮時產(chǎn)生的張力大小、肌肉縮短程度以及產(chǎn)生張力或肌肉縮短的速度骨骼肌的收縮形式

肌纖維收縮的總和肌肉收縮的力學(xué)分析基本概念前負荷對肌肉收縮的影響后負荷對肌肉收縮的影響肌肉收縮能力的改變對肌肉收縮的影響接頭前膜過程胞外Ca2＋2萬倍于胞內(nèi)電壓門控Ca2＋通道含Ach的突觸小泡接頭前膜過程ACh的合成與貯存

乙酰輔酶A和膽堿在膽堿乙?；缸饔孟略谀┥液铣?，貯存在突觸小泡內(nèi)ACh的釋放－量子式釋放通過exocytosis方式釋放到接頭間隙釋放為Ca2+依賴式的Actionpotential→突觸前膜周圍電壓門控性鈣離子通道開放→Ca2+進入突觸前膜→突觸小泡與突觸前膜融合→ACh釋放15mVEnd-platepotential(stationary)MitrochondriaAchvesicleNicotinicreceptorsatneuromus-clarjunctionVesiclescontainingacetylcholine突觸后過程與終板電位（EPP）N2型Ach受體陽離子通道接頭后膜過程AChreceptor→chemicallygatedionchannel終板電位（EPP）及actionpotential引起ACh與受體結(jié)合→突觸后膜化學(xué)門控離子通道開放→Na+內(nèi)流>K+外流→終板膜去極化→形成終板電位→終板膜電位累加達到thresholdpotential水平→ActionpotentialEPP的特征：是一種局部去極化電位ACh對channel作用的中止:ACh被膽堿酯酶迅速降解Actionpotential(moving)Actionpotential(moving)終板電位（EPP）與AP終板膜電位(EPP)的特征不表現(xiàn)“全或無”特征其大小與接頭前膜釋放的ACh的量成比例不是AP，無不應(yīng)期可表現(xiàn)總和現(xiàn)象可通過電緊張電位刺激周圍肌膜產(chǎn)生動作電位，并傳播至整個肌細胞膜神經(jīng)-肌肉接頭傳遞的特點與神經(jīng)纖維動作電位相比：單向傳遞時間延擱(0.5～1.0ms)易受環(huán)境因素和藥物的影響“一對一”的關(guān)系，每個肌纖維（細胞）上都有一個神經(jīng)-肌接頭電鏡下神經(jīng)肌肉接頭的結(jié)構(gòu)每個肌細胞都受運動神經(jīng)纖維分支的支配fig16-22,pg506骨骼肌細胞的微細結(jié)構(gòu)粗肌絲： 肌球(凝)蛋白(myosin)細肌絲： 肌動(纖)蛋白

(actin)

原肌球(凝)蛋白(tropomyosin)

肌鈣蛋白(troposin)TroponinsubunitsTnlTnTTnCTropomyosinActinFunctionalactinfilament細肌絲的結(jié)構(gòu)與組成{LightchainsHeadregionofmyosinbindsATPandactinMyosinfilamentspackedtail-to-tailEndviewofmyosinfilamentMyosinheadsprojectofcrossbridgesBarezone–tailportionsonlyAssembledmyosinfilament粗肌絲的結(jié)構(gòu)與組成FunctionalassemblyofmyofilamentsThickfilaments(myosin)FunctionaloverlapregionCrossbridge-freeregionThinfilament(actin,troponinAndtropomyosin)Functionaloverlapregion功能性組合的肌小節(jié)骨骼肌的微細結(jié)構(gòu)肌纖維肌原纖維肌小節(jié)（結(jié)構(gòu)、功能的基本單位）肌小節(jié)細肌絲粗肌絲—肌球蛋白肌鈣蛋白：能與Ca2+結(jié)合并解除原肌凝蛋白的位阻效應(yīng)原肌凝蛋白：有“位阻效應(yīng)”肌纖蛋白：是細肌絲的主干，有與橫橋結(jié)合的位點頭部：（橫橋）：具有ATP酶活性，有 與肌纖蛋白結(jié)合的位點，可活動尾部：收縮的主干、支架(troponin)(tropomyosin)(actin)(myocin)肌管系統(tǒng)（橫管）BasallaminaT-管開口MitochondriaSarcolemma肌膜T-tubule（橫管）TerminalCisternae（終池）LongitudinalelementOfsarcoplasmicreticulum肌質(zhì)網(wǎng)（縱管）三聯(lián)管結(jié)構(gòu)肌纖維的結(jié)構(gòu)和功能肌纖維肌膜：傳導(dǎo)動作電位肌管系統(tǒng)橫管：將動作電位傳到細胞深處三聯(lián)管：感受橫管膜上的電信息，引起縱管終末池釋放Ca2+縱管終末池：貯存、釋放和回收Ca2+肌絲系統(tǒng)（肌蛋白）線粒體：提供能量有關(guān)肌肉收縮的基本概念等長收縮(Isometriccontraction)肌肉收縮時不能縮短，只有張力的變化。等張收縮(Isotoniccontraction)在肌肉收縮時，張力不變。前負荷與初長度(Preloadandinitiallength)后負荷(Afterload)：指肌肉在收縮過程中承受的負荷肌肉的收縮能力：肌肉不依賴于前、后負荷而改變其收縮效應(yīng)的一種內(nèi)在特性或肌肉內(nèi)部功能狀態(tài)骨骼肌細胞的收縮機制肌節(jié)的結(jié)構(gòu)細絲Z線Z線粗絲明帶M線H帶暗帶肌小節(jié)明帶肌絲滑行理論Z線明帶M線H帶暗帶肌小節(jié)Z線肌小節(jié)變短H帶變短明帶變短暗帶保持不變細絲粗絲舒張收縮Cross-bridgeactivityActinTropomyosinCa2+TroponincomplexTropomyosinCa2+CoveredBindingsitesExposedCross-bridgeactivitySarcolemmaLongitudinalsarcoplasmicreticulumT-tubulesTerminalcisternaeMyofilaments骨骼肌細胞的興奮—收縮耦連

1、靜息狀態(tài)下，Ca2+儲存在縱管終末池內(nèi)電刺激APTerminalcisternae骨骼肌細胞的興奮—收縮耦連

2、興奮開始，肌膜動作電位經(jīng)過橫管到達三聯(lián)管,三聯(lián)管的信號傳遞–RYR激活、Ca2+通道開放,終池內(nèi)Ca2+釋放骨骼肌細胞的興奮—收縮耦連

3、Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合，細胞收縮。興奮結(jié)束，

Ca泵的作用將Ca2+回收到肌質(zhì)網(wǎng)Myofilaments骨骼肌細胞的興奮—收縮耦連

4、收縮結(jié)束，肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的Ca2+立即向終池轉(zhuǎn)移細胞的興奮—收縮耦連

（Excitation－contractioncoupling）肌膜動作電位經(jīng)過橫管到達三聯(lián)管（triad)三聯(lián)管的信號傳遞–RYR激活、Ca2+通道開放終池對Ca2+的釋放Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合，解除原肌凝蛋白的阻礙細胞收縮Ca2+的回收–Ca2+泵的作用

三聯(lián)管是興奮—收縮耦連的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)電刺激神經(jīng)-肌肉標本的神經(jīng)引起肌肉收縮的過程鄰近肌膜去極化達閾電位而產(chǎn)生肌膜動作電位肌膜動作電位沿橫管傳到細胞內(nèi)部肌質(zhì)網(wǎng)終池釋放Ca2+入肌漿Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合，暴露肌纖蛋白上與粗肌絲結(jié)合的位點粗、細肌絲間形成橫橋連接，細肌絲沿粗肌絲向M線滑行使肌小節(jié)縮短（收縮）沒有動作電位傳來時Ca2+被泵回肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+脫離肌鈣蛋白粗、細肌絲間的相互作用停止，細肌絲彈性回位興奮|收縮耦聯(lián)舒張過程骨骼肌的收縮形式

根據(jù)肌肉收縮的外部表現(xiàn)分為：

等長收縮：長度不變，張力增加。屬靜態(tài)收縮等張收縮：肌肉縮短，但張力不變，屬動態(tài)收縮按刺激頻率引起的收縮分為：

單收縮不完全強直收縮完全強直收縮（機體骨骼肌的做功形式）IsotonicandIsometricContractions肌纖維收縮的總和-運動單位數(shù)量的總和與頻率效應(yīng)的總和TimeNerveactionpotentialsContractionsTwitchesTetanusEmForceEm運動單位：一個脊髓前角運動神經(jīng)元及其軸突分支所支配的全部肌纖維；大小原則（sizeprinciple);頻率總和：影響骨骼肌收縮的主要因素

前負荷定義：指肌肉收縮前已存在的負荷。初長度：指肌肉收縮前在前負荷作用下肌肉的長度。前負荷與肌張力的關(guān)系肌肉的初長度在一定范圍