Biochemie svalové a Biochemie svalové a nervové tkáněnervové tkáněMUDr. Lucie Muchová, PhDMUDr. Lucie Muchová, PhD

Ústav klinické biochemie a laboratorní Ústav klinické biochemie a laboratorní diagnostikydiagnostiky1. LF UK1. LF UK

SvalSval

Hladký (buňky)Hladký (buňky) Příčně pruhovaný (mnohojaderná svalová Příčně pruhovaný (mnohojaderná svalová

vlákna)vlákna) SrdečníSrdeční

Propojen a ovládán nervovou soustavouPropojen a ovládán nervovou soustavou Nervy motorickéNervy motorické Nervy autonomní (vegetativní)Nervy autonomní (vegetativní)

Sval převádí chemickou energii na Sval převádí chemickou energii na mechanickoumechanickou

Sval= chemicko- mechanický převaděčSval= chemicko- mechanický převaděč Zdrojem chemické energie je Zdrojem chemické energie je ATPATP a a

kreatinfosfát kreatinfosfát obsažené v obsažené v sarkoplazmě sarkoplazmě (+ (+ glykogen, glykolytické enzymy) glykogen, glykolytické enzymy)

Základní funkční jednotkou svalu je Základní funkční jednotkou svalu je sarkomera sarkomera skládající se z skládající se z tenkýchtenkých a a tlustých filamenttlustých filament

Pruhování svalu je dáno vysokým Pruhování svalu je dáno vysokým stupněm uspořádanosti sarkomerstupněm uspořádanosti sarkomer

Tlustá filameta obsahují Tlustá filameta obsahují myosinmyosin, , tenká tenká aktinaktin, , tropomyosintropomyosin a a

troponintroponin

Model příčných můstků klouzajících Model příčných můstků klouzajících filament= současná představa filament= současná představa

svalové kontrakcesvalové kontrakce

Aktin a myosin jsou hlavními Aktin a myosin jsou hlavními bílkovinami svalubílkovinami svalu

AktinAktin25% hmoty svalových bílkovin25% hmoty svalových bílkovin

-G aktin, Mr 43 000-G aktin, Mr 43 000

- F aktin- polymerací z G aktinu, nerozpustnýF aktin- polymerací z G aktinu, nerozpustný

Aktin a myosin jsou hlavními Aktin a myosin jsou hlavními bílkovinami svalubílkovinami svalu

MyosinMyosin 55% hmoty svalových bílkovin55% hmoty svalových bílkovin

Mr 460 000, asymetrický Mr 460 000, asymetrický hexamerhexamer

vláknitá část a globulární vláknitá část a globulární hlavahlava

má ATPasovou aktivitu, má ATPasovou aktivitu, váže se s F-aktinemváže se s F-aktinem

Příčné můstky tvoří a udržují napětí Příčné můstky tvoří a udržují napětí svalusvalu

Hydrolýza ATP řídí cyklické Hydrolýza ATP řídí cyklické navázání aktinu a myosinunavázání aktinu a myosinu

Aktin-Myosin

Aktin-MyosinATP

ATP-Myosin ADP-Pi Myosin

Aktin-MyosinADP-Pi

Aktin

ADP+ PiATP

Aktin

Inhibitorem kontrakce v příčně Inhibitorem kontrakce v příčně pruhovaném svalu je troponinový pruhovaném svalu je troponinový

systémsystém Troponinový systémTroponinový systém

TpTTpT: váže se na tropomyosin a TpI a TpC: váže se na tropomyosin a TpI a TpC TpITpI: inhibuje interakci F-aktin/myosin, váže se : inhibuje interakci F-aktin/myosin, váže se

na TpT a TpCna TpT a TpC TpCTpC: váže Ca: váže Ca22++

CaCa22++ má v regulaci svalové kontrakce má v regulaci svalové kontrakce klíčovou regulační úlohuklíčovou regulační úlohu

Sarkoplazmatické retikulum Sarkoplazmatické retikulum reguluje intracelulární hladinu Careguluje intracelulární hladinu Ca22++

Excitace sarkolemy nervovým impulsem

Nastartován cyklus kontrakce

Otevření vápníkových kanálů

Myosinová hlava s ADP+Pi reaguje s

aktinem

Odklonění tropomyosinuOd F-aktinu

Uvolnění Ca2+ do sarkoplasmy

Vazba Ca2+ na TpC

Interakce TpC 4 Ca2+ s TpI, TpT a

tropomyosinem

Některé rozdíly mezi kosterním, Některé rozdíly mezi kosterním, srdečním a hladkým svalemsrdečním a hladkým svalem

Kosterní svalKosterní sval Srdční svalSrdční sval Hladký svalHladký svalpruhovanýpruhovaný PruhovanýPruhovaný NepruhovanýNepruhovaný

SyncytiumSyncytium SyncytiumSyncytium Není syncytiumNení syncytium

Malé T tubulyMalé T tubuly Velké T tubulyVelké T tubuly Rudimetální T tubulyRudimetální T tubuly

Plasmalemma s málo Plasmalemma s málo hormonálními receptoryhormonálními receptory

Plasmalemma s řadou Plasmalemma s řadou receptorů (receptorů (adren.)adren.)

Plasmalemma s řadou Plasmalemma s řadou receptorů (receptorů (adren.)adren.)

Nervový impuls zahajuje Nervový impuls zahajuje kontrakcikontrakci

Má vnitřní rytmicituMá vnitřní rytmicitu Kontrakce vyvolána nerv. Kontrakce vyvolána nerv. ImpulsyImpulsy

ECT Ca nemá význam ECT Ca nemá význam pro kontrakcipro kontrakci

ECT Ca má význam pro ECT Ca má význam pro kontrakcikontrakci

ECT Ca má význam pro ECT Ca má význam pro kontrakcikontrakci

Troponinový systém Troponinový systém přítomenpřítomen

Troponinový systém Troponinový systém přítomenpřítomen

Troponinový systém Troponinový systém chybíchybí

Kaldesmon nemá vlivKaldesmon nemá vliv Kaldesmon nemá vlivKaldesmon nemá vliv Kaldesmon je důležitá Kaldesmon je důležitá regulační bílkovinaregulační bílkovina

Některé rozdíly mezi kosterním, Některé rozdíly mezi kosterním, srdečním a hladkým svalemsrdečním a hladkým svalem

Kosterní svalKosterní sval Srdční svalSrdční sval Hladký svalHladký svalVelice rychlý cyklus Velice rychlý cyklus příčných můstkůpříčných můstků

Relativně rychlý cyklus Relativně rychlý cyklus příčných můstkůpříčných můstků

Pomalý cyklus můstků Pomalý cyklus můstků (pomalá a dlouhotrvající (pomalá a dlouhotrvající kontrakce, menší kontrakce, menší spotřeba ATP)spotřeba ATP)

Neodpovídá na NO Neodpovídá na NO (endothelový relaxační (endothelový relaxační faktor)faktor)

Neodpovídá na NONeodpovídá na NO NO má důležitou úlohu NO má důležitou úlohu při uvolnění hladké při uvolnění hladké svaloviny cévsvaloviny cév

Řada mechanismů doplňuje zásoby Řada mechanismů doplňuje zásoby ATP ve svaluATP ve svalu

1. 1. glykolýzaglykolýza (glukóza z krve, svalový (glukóza z krve, svalový glykogen)glykogen)

2. 2. oxidativní fosforylaceoxidativní fosforylace- hlavní zdroj za - hlavní zdroj za aerobních podmínekaerobních podmínek

3. 3. kreatinfosfát kreatinfosfát (kreatinfosfokinasa- (kreatinfosfokinasa- svalově specifický enzym klinicky význ. svalově specifický enzym klinicky význ. pro rozpoznání onem. svalů)pro rozpoznání onem. svalů)

4. ze dvou molekul 4. ze dvou molekul ADPADP v reakci v reakci katalyzované katalyzované adenylátcyklázouadenylátcyklázou

Kosterní sval obsahuje pomalá Kosterní sval obsahuje pomalá (červená) a rychlá (bílá) vlákna(červená) a rychlá (bílá) vlákna

Pomalá vlákna: Pomalá vlákna: obsahují myglobin a mitochondrie, červenáobsahují myglobin a mitochondrie, červená Aerobní metabolismusAerobní metabolismus Udržují dlouhotrvající kontrakciUdržují dlouhotrvající kontrakci

Rychlá vláknaRychlá vlákna Nemají myoglobin, málo mitochondriíNemají myoglobin, málo mitochondrií E získávají z anaerobní glykolysy (glukosa, TAG)E získávají z anaerobní glykolysy (glukosa, TAG)

Sprinter získá E z kreatinfosfátu a poté anaerobní Sprinter získá E z kreatinfosfátu a poté anaerobní glykolysouglykolysou

Maratonský běžec získá E aerobním mechanismemMaratonský běžec získá E aerobním mechanismem

Svalová únava, dieta a krevní Svalová únava, dieta a krevní dopingdoping

Svalová únava- příčinou je hromadění Svalová únava- příčinou je hromadění protonů (pokles pH) spíše nežb laktátuprotonů (pokles pH) spíše nežb laktátu

Sacharidová nálož- cílem je doplnit svaly Sacharidová nálož- cílem je doplnit svaly před závodem maximálním množstvím před závodem maximálním množstvím glykogenuglykogenu

Alkalická nálož- příjem NaHCO3, snaha Alkalická nálož- příjem NaHCO3, snaha pufrovat produkci protonů během námahypufrovat produkci protonů během námahy

Krevní doping- 1 l autotransfuse, běh na Krevní doping- 1 l autotransfuse, běh na dlouhé tratědlouhé tratě

Nervová tkáňNervová tkáň

Nervosvalová ploténkaNervosvalová ploténka