Регулация на съкращението на гладките мускули

Съкращението на скелетните мускули зависи само от алфа-мотоневроните. За разлика от тях съкращението на гладките мускули се влияе от много фактори, към които спадат:

• локални хормони - локалните хормони се секретират от различни видове клетки, разположени в съседство с миоцитите. Те се разпространяват с дифузия на кратки разстояния и по този начин регулират тонуса на гладките мускули. Локални хормони, които играя роля в регулацията на тяхното съкращение, са ендотелин, азотен оксид, брадикинин, хистамин, серотонин и простагландини.;
• циркулиращи хормони - те също оказват влияние върху съкращението на гладките мускули. Към тях спадат окситоцин, адреналин, норадреналин, ангиотензин II и антидиуретичен хормон.;
• температура - охлаждането на гладките мускули засилва тяхното съкращение, а затоплянето ги отпуска.;
• метаболити - концентрацията на кислорода, въглеродния диоксид, аденозина влияе на  съкращението на гладките мускули;
• разтягане - някои гладки мускули реагират на разтягането със съкращение. В този случай те действат като своебразни механорецептори. Когато разтягането се получава бавно, не се наблюдава възбуждане. Това важи за мускулите, които изграждат стените на органи с резервоарна функция. Когато тези органи се изпълват постепенно е възможно значително удължаване на гладките мускули, без да последват възбуждане и съкращение. При по-нататъшно разтягане се стига до възбуждане и съкращение.

Механизмите, по които горе изброените фактори оказват влияние върху съкращението на гладките мускули, са различни. Някои от тях действат директно като променят йоните потоци през сарколемата, а други оказват своите ефекти посредством втори посредници инозитолтрифосфат (ИТФ), цикличен аденозинмонофосфат (цАМФ) и цикличен гуанозинмонофосфат (цГМФ). Свързването на антидиуретичен хормон със съответните рецептори на сарколемата води до активиране на фосфолипаза С и до получаване на ИТФ и диацилглицерол (ДАГ). Свързването на адреналина с α1-рецепторите води до повишаване на концентрацията на ИТФ в саркоплазмата. Ако същото вещество се свърже с β-адренорецепторите се наблюдава активиране на аденилатциклазата и повишаване на нивата на цАМФ. Азотният оксид преминава саркоплазмата, свързва се с гуанилатциклазата и се получава цГМФ. Получените втори посредници оказват ефект върху йонните каналчета или върху протеинкиназите, които водят до последващо фосфорилиране на белтъци.

Механизмите, по които по-горе изброените фактори, оказват влияние върху регулацията на съкращението на гладките мускули, са две групи:

• механизми, които променят концентрацията на калциевите йони в саркоплазмата;
• механизми, които променят активността на ензимите. 

Регулация на съкращението чрез промяна на концентрацията на калциевите йони в саркоплазмата

Концентрацията на Ca²⁺ в саркоплазмата се поддържа над 0,2 µmol/l. Обикновено тя се намира в една по-висока стойност и миоцитите се намират в леко умерено тонично съкращение (тонус). При увеличаване на концентрацията на Ca²⁺ тонусът се усилва. Транспортните механизми, които осигуряват циркулацията на калция в миоцитите, подлежат на регулация. Така например активността на Ca²⁺-помпи в саркоплазмата се повишава под действието на цГМФ. Активирането на тези помпи води до понижаване на концентрацията на Ca²⁺ и до отпускане на гладкия мускул. Повишаването на Ca²⁺ в саркоплазмата се получава при отваряне на Ca²⁺-каналчета на саркоплазмения ретикулум или сарколемата. Вторият посредник ИТФ отваря ИТФ-зависимите калциеви каналчета. По този механизъм действат хормоните вазопресин, ангиотензин II, ендотелин, адреналин и норадреналин. Други хормони отварят лиганд-зависимите калциеви каналчета. Разтягането на мускула води до отваряне на механо-зависимите калциеви каналчета. В резултат на всички тези механизми концентрацията на Ca²⁺ в саркоплазмата се повишава и мускулът се съкращава.

Регулация на съкращението чрез промяна на активността на ензимите

В гладките мускули между Ca²⁺ и миофиламентите се намират междинни звена - миозинкиназа и миозинфосфатаза. Миозинкиназата фосфорилира леките вериги на миозина, а миозинфосфатазата ги  дефосфорилира. Количеството на фосфорилираните глави и силата на съкращението зависи от това кой от двата ензима е с по-голяма активност. Силата на съкращението зависи не само от концентрацията на калция в саркоплазмата, но и от активността на ензимите. Повишаването на силата на съкращението, което се дължи на увеличаване на активността на ензимите, се нарича повишаване на активността на Ca²⁺.

Чуствителността към Ca²⁺ се повишава чрез повишаване на активността на миозинкиназата и понижаване на миозинфосфатазата. Редица медиатори и хормони регулират съкращението на гладките мускули по този начин. Активирането на фосфолипаза С води до получаване на вторите посредници ИТФ и ДАГ. ИТФ предизвиква повишаване на Ca²⁺ в саркоплазмата, а ДАГ активира протеинкиназа С. Активната протеинкиназа фосфорилира протеин, който действа върху миозинфосфатазата и понижава нейната активност. Това води до стимулиране на съкращението.

Понижаването на чувствителността към Ca²⁺ се получава когато активността на миозинкиназата се  понижи или тази на миозинфосфатазата се повиши. Вторите посредници цАМФ или цГМФ активират протеинкиназа А и протеинкиназа G, които повишават активността на миозинфосфатазата. Това води до засилено дефосфорилиране на леките вериги на миозиновите глави. Тези втори посредници причиняват отпускане на гладкия мускул.