Саркоплазматичният ретикулум е мембранна система от тръби, разположени в саркоплазмата на мускулните влакна. Той подпомага транспортирането на вещества в клетката и запасите калций йони, чието освобождаване води до мускулна контракция. При различни мускулни заболявания изпълнението на тази задача е нарушено, например в злокачествена хипертермия или миофасциална болка синдром.
Какво представлява саркоплазматичният ретикулум?
Саркоплазматичният ретикулум е тръбна мембранна система вътре в мускулните влакна. A мускулни влакна е еквивалентно на мускулна клетка, но има множество ядра, образувани чрез клетъчно делене (митоза), които позволяват на влакното растат по дължина по време на развитието. Всеки мускулни влакна се подразделя на други влакна, наречени миофибрили. Те могат да бъдат подразделени на напречни секции (саркомери), които дават името на набраздените скелетни мускули. Моделът идва от нишки на миозин и актин / тропомиозин: много фини нишки, които се сменят последователно една в друга според принципа на ципа. Гладката мускулатура също има саркоплазмен ретикулум; работи по подобен начин, но структурата му не е толкова ясно разделена на отделни единици. Вместо това гладката мускулатура образува равна повърхност. Саркоплазматичният ретикулум е подобен на ендоплазмения ретикулум (ER), който е вътрешната мембранна система при други видове клетки. Биологията прави разлика между гладка ER и груба ER; последният има многобройни рибозоми на повърхността му. Тези макромолекули синтезират протеини според плана, предоставен от генома. Саркоплазменият ретикулум е гладка ER. Не само мускулите имат гладка ER, но и органи като черен дроб or бъбрек.
Анатомия и структура
В своята цялост саркоплазменият ретикулум образува сложна тръбна система от мембрани. Намира се в мускулни влакна или мускулна клетка в саркоплазмата. Саркоплазматичният ретикулум се разпространява и заобикаля миофибрилите, тъй като в техните саркомери се осъществява действителната мускулна контракция. Митохондриите, които осигуряват енергия за клетката под формата на АТФ, често са в непосредствена близост и, подобно на саркоплазматичния ретикулум, лежат в тъканта между отделните миофибрили. Мембраните на гладката ER образуват предимно тръбни структури, но също и торбички или цистерни, както и везикули. Всички те имат вътрешно пространство в мембраната, което биологията също нарича лумен. Тръбната система може да се адаптира към нуждите на тъканта, като променя нейната структура и се разширява повече в определени области, образува нови клони или свързва множество канали заедно.
Функция и задачи
В контекста на мускулната контракция саркоплазматичният ретикулум помага да се разпределят входящите нервни сигнали в мускулните влакна и с помощта на калций йони, кара мускула да се свива. Това се задейства от сигнала от нервни влакна който завършва на мускула. Невроналната информация може да произхожда както от мозък и от гръбначен мозък, чрез които мнозина рефлекс са взаимосвързани. В края на нервни влакна е крайната плоча на двигателя, която, подобно на крайния бутон в междуневроналния синапс, съдържа везикули, пълни с пратеници (невротрансмитери). Невротрансмитерите влизат в свободния, когато електрическият импулс стимулира крайната плоча на двигателя. В отговор биохимичните молекули предават сигнала към мускулната мембрана, където те отварят йонни канали, предизвиквайки промяна в заряда на клетката. Промяната в заряда се разпространява през сарколемата и Т-каналчетата. Т-тубулите са тръби, които са перпендикулярни на миофибрилите; в този случай те са разположени на Z-дисковете на саркомерите и са свързани със саркоплазматичния ретикулум. Когато напрежението достигне саркоплазмен ретикулум, той освобождава складираните калций йони. Те се натрупват върху актин-тропомиозиновата нишка и временно променят нейната структура; в резултат на това краищата на миозиновите нишки могат да се натикат по-нататък между актиновите-тропомиозинови влакна. По този начин мускулът се скъсява. Калциевите йони не се свързват трайно с актино-тропомиозиновия комплекс, но впоследствие се отделят. Впоследствие саркоплазматичният ретикулум реабсорбира заредените частици в своите цистерни, така че процесът може да се повтори по време на следващата стимулация. Помпите в мембраната на тръбната система извличат калциевите йони в процеса. В допълнение, подобно на ендоплазмения ретикулум в други клетки, саркоплазменият ретикулум поддържа разпределение на веществата в саркоплазмата, в известен смисъл служещи като магистрала за транспорт молекули.
Болести
Недостатъчната функционалност на саркоплазмения ретикулум е свързана с различни мускулни заболявания и усложнения. Един пример е злокачествена хипертермия, които могат да възникнат в резултат на медицински анестезия. Характеризира се с мускулна ригидност (строгост), свръхкиселинност (метаболитни ацидоза), тахикардия, увеличен въглероден диоксид в кръв или на дъх, кислород лишаване и спазъм на мускулен мускул (при масажиращия мускул, спазъм на масажира). Симптомите се дължат на неконтролирано отделяне на калциеви йони в мускулните влакна, при което тъканта се свива, сякаш при доброволно дразнене, клетката бързо страда от недостиг на енергия и произвежда големи количества топлина и въглероден диоксид. Резултати са различни клинични симптоми, включително разграждане на мускулните влакна (рабдомиолиза). Причината за злокачествена хипертермия е генетично предразположение, което води до рецепторни промени. The администрация на някои анестетици предизвиква погрешна реакция, поради което медицината в този контекст говори и за отключващи вещества. В миофасциален болка синдром, се получава втвърдяване в мускулната тъкан, известна още като тригерни точки. Втвърдяването се причинява от продължителна мускулна контракция: поради недостатъчно захранване на засегнатата област, ендоплазменият ретикулум не е в състояние да изпомпва освободените калциеви йони обратно във вътрешността си. По този начин йоните са все още на разположение и осигуряват продължаване на мускулната контракция.
