Kako se skeletni mišići potiču na kontrakciju?

Skeletni mišići su stimulirani na kontrakciju procesom poznatim kao sprega ekscitacije i kontrakcije, što je niz događaja koji povezuje dolazak električnog signala na neuromuskularni spoj s stvaranjem sile unutar mišićnog vlakna. Ovdje je pregled uključenih koraka:

1. Akcijski potencijal: Kada se motorni neuron stimulira, on stvara akcijski potencijal, što je električni impuls koji putuje duž njegovog aksona.

2. Neuromuskularni spoj: Akcijski potencijal doseže neuromuskularnu spojnicu, koja je sinapsa između motornog neurona i mišićnog vlakna.

3. Oslobađanje neurotransmitera: Na neuromuskularnom spoju, motorni neuron otpušta neurotransmiter nazvan acetilkolin (ACh) u sinaptičku pukotinu, prostor između neurona i mišićnog vlakna.

4. Vezivanje ACh za receptore: Acetilkolin se veže na specifične receptore na membrani mišićne stanice, poznate kao nikotinski acetilkolinski receptori. Ovo vezanje uzrokuje otvaranje receptora i omogućava ulazak natrijevih iona (Na+) u mišićnu stanicu.

5. Depolarizacija: Priljev natrijevih iona dovodi do depolarizacije membrane mišićne stanice, što znači da unutrašnjost stanice postaje pozitivnija u odnosu na vanjsku.

6. Spoj ekscitacije i kontrakcije: Depolarizacija membrane mišićne stanice pokreće spregu ekscitacije i kontrakcije. Ovaj proces uključuje oslobađanje iona kalcija (Ca2+) iz sarkoplazmatskog retikuluma, unutarnjeg skladišta kalcija mišićne stanice.

7. Vezivanje kalcija: Ioni kalcija vežu se za receptore na površini sarkoplazmatskog retikuluma, uzrokujući konformacijske promjene koje rezultiraju otpuštanjem više iona kalcija u citoplazmu mišićne stanice.

8. Otpuštanje kalcija izazvano kalcijem: Početno otpuštanje iona kalcija pokreće proces koji se naziva otpuštanje kalcija izazvano kalcijem, gdje se ioni kalcija vežu za receptore na površini sarkoplazmatskog retikuluma, što dovodi do otpuštanja još više iona kalcija, pojačavajući signal kalcija.

9. Kalcij i troponin: Povećane razine kalcija u citoplazmi vežu se za protein nazvan troponin, koji je dio kompleksa troponin-tropomiozin. Ovo vezanje uzrokuje konformacijske promjene koje otkrivaju mjesta vezanja miozina na aktinskim filamentima.

10. Formacija križnog mosta: Izložena mjesta vezanja miozina na aktinskim filamentima omogućuju stvaranje poprečnih mostova između debelih (miozinskih) filamenata i tankih (aktinskih) filamenata unutar mišićne stanice.

11. Kontrakcija mišića: Formiranje poprečnih mostova pokreće snažan udar ciklusa mišićne kontrakcije, gdje se miozinske glave vežu za aktinske filamente, okreću se i povlače tanke filamente prema središtu sarkomera, osnovne jedinice mišićne kontrakcije. Ovo klizanje niti uzrokuje skraćivanje mišića i stvara silu.

Stalna stimulacija mišića od strane motoričkog neurona i naknadno otpuštanje kalcijevih iona održavaju formiranje poprečnog mosta i klizanje filamenata, što rezultira održivom kontrakcijom mišića. Kad motorni neuron prestane raditi, ioni kalcija se pumpaju natrag u sarkoplazmatski retikulum, poprečni mostovi se odvajaju i mišić se opušta.

Ovaj slijed događaja osigurava preciznu kontrolu i koordinaciju kontrakcija skeletnih mišića, omogućujući različite pokrete i radnje ljudskog tijela.