Съкращение на гладките мускули

Съкращението на гладките мускули се основава на приплъзването на актиновите спрямо миозиновите нишки. То се предизвиква от повишаването на концентрацията на Ca²⁺ в саркоплазмата. Механизмът на съкращение при гладките мускули се различава от този при напречнонабраздените в три отношения:

• при гладките мускули калциевите катиони идват не само от саркоплазмения ретикулум, но и екстрацелуларната течност, като преминават през Ca²⁺ каналчета на сарколемата;
• калциевите катиони не действат директно върху филаментите. Между тях съществуват две междини звена (калмодулин и протеинкинази).;
• за да се получи съкращение на гладкомускулната клетка се активират и актиновите и миозиновите нишки. Това се осъществява посредством фосфорилиране на серинови и треонинови аминокиселинни остатъци.

Повишаване на концентрацията на Ca²⁺

За да се осъществи съкращението на гладкомускулната клетка е необходимо концентрацията на калциевите йони в саркоплазмата да се повиши. При скелетните мускули почти цялото количество калций, което се свързва с тропонина и идва от саркоплазмения ретикулум. При гладките мускули калциевите йони идват и от саркоплазмения ретукулим и от екстрацелуларната течност (ЕЦТ). Навлизането на Ca²⁺ в ЕЦТ винаги е свързано с деполяризация на сарколемата. Деполяризацията може да бъде и следствие и причина от навлизането на калций. Когато се отворят лигандзависимите калциеви каналчета, деполяризацията е следствие от навлизането на Ca²⁺. От друга страна голямата деполяризация предизвика отваряне на потенциалзависимите калциеви каналчета на сарколемата и е причина за навлизането на Ca²⁺.

Когато някакъв лиганд (медиатор, хормон или фармакологично вещество) се свърже със съответния рецептор от сарколемата, се задвижва каскада от реакции, които завършват с образуването на втори посредници инозитолтрифосфат (ИТФ) и диацилглицерол (ДАГ). ИТФ отваря ИТФ-зависимите калциеви каналчета на саркоплазмения ретикулум. Това води до излизане на Ca²⁺ от ретикулума към цитозола. В този случай повишаването на концентрацията на калция се получава без деполяризация, а посредством активирането на фосфолипаза С. Тази връзка се означава като фармако-механична връзка. По този механизъм ацетилхолинът секретиран от парасимпатиковите влакна предизвиква съкращение на m. sphincter pupillae и свиване на зеница. Саркоплазменият ретикулум на гладките мускули има и Ca²⁺-зависими калциеви каналчета, които се отварят при повишаване на калциевата концентрация. Свързването на някои лиганди води до отваряне на лигандзависимите Ca2+ каналчета, през които започва да навлиза калций от ЕЦТ и концентрацията му саркоплазмата постепенно се увеличава. Това движение на калциевите йони води до бавна деполяризация.

Освен фармако-механичната връзка в гладките мускули съществува и електро-механична връзка. За този тип връзка се говори само в случаите когато съкращението е резултат от генерирането на акционни потенциали. Гладките мускули, които имат много електрични синапси, могат да генерират акционни потенциали. Такива са например висцералните мускули. Те притежават и много потенциалзависими калциеви каналчета. Акционните потенциали в гладките мускули се получават вследствие на бързото навлизане на Ca²⁺ от ЕЦТ. Генерирането им води до значително повишаване на количеството на калциевите йони и до силно съкращение на гладкия мускул.

Калциевите катиони необходими за съкращението на гладките мускули могат да дойдат само от саркоплазмения ретикулум или от саркоплазмения ретикулум и ЕЦТ.

Фосфорилиране на миофиламентите

За да се осъществи съкращението на гладките мускули, се изисква активиране на миозиновите и на актиновите нишки. След като концентрацията на калциевите йони се повиши, калция се свързва с калмодулина, който представлява регулаторен белтък. Една молекула калмодулин може да свърже 4 Ca²⁺. Това свързване води до промяна в конфигурацията на белтъка, която се нарича активиране. Активираният калмодулин може да свързва с протеинкинази. Активирането на Ca²⁺-калмодулин зависимите протеинкинази води до съкращение. Едната от тях може да фосфорилира леката верига на миозина и се нарича миозинкиназа. Другите две протеинкинази активират регулаторните белтъци калдесмон и калпонин на тънката нишка. Активността на АТФазата на миозина е много ниска. Фосфорилирането на леката верига на миозина води до повишаване на активността около 50 пъти. Само в този случай тази АТФаза може да осъществи частична хидролиза на АТФ. В резултат на това афинитетът на миозиновата глава към актина се повишава. Избутването на тропомиозина от активните центрове на актина се извършва от миозиновите глава. Това избутване се възпрепятства от калдесмона и калпонина. Техният задръжен ефект изчезва едва когато белтъците са фосфорилирани. Тогава тропомиозинът се измества от браздата и активните центрове на актина се откриват. Миозиноите глави се свързват към актина и следват етапите от цикъла на миозиновата глава. Той има много по-голяма продължителност в сравнение със скелетните мускули. По време на съкращение се получава плъзгане на актиновите нишки спрямо миозиновите, без да се променя дължината са миофиламентите. Плътните телца се приближават в резултат на което дължината на мускулната клетка намалява.

Съкращението продължава докато миозинът, калдесмонът и калпонинът са фосфорилирани. Понижаването на концентрацията на Ca²⁺ не е достатъчно за спиране на съкращението. За да се спре, е необходимо фосфорилираните белтъци да бъдат дефосфорилирани. Дефосфорилирането се извършва от специални ензими, наречени протеинфосфатази. Те се намират активни в саркоплазмата и действат едновременно с протеинкиназите. Така миозинкиназата фосфорилира леката верига на миозина, миозинфосфатазата я дефосфорилира. Каква част от веригата е фосфорилирана зависи от активността на миозинкиназата и на миозинфосфатазата. В началото на съкращението преобладава фосфорилирането, а след това дефосфорилирането.