DÜZ KAS FİZYOLOJİSİDÜZ KAS FİZYOLOJİSİ

Yrd. Doç. Dr. Seçil BİNOKAYYrd. Doç. Dr. Seçil BİNOKAY

Uzm.Dr.Ayper BOĞA PEKMEZEKMEKUzm.Dr.Ayper BOĞA PEKMEZEKMEK

22

Düz kas yapısıDüz kas yapısı

İğ (mekik) şeklinde İğ (mekik) şeklinde hücrelerhücreler

Kalp kası ve iskelet Kalp kası ve iskelet kasına göre oldukça kasına göre oldukça küçükküçük 1-5 1-5 m genişliğindem genişliğinde 20-500 20-500 m m

uzunluğunda küçük uzunluğunda küçük liflerden oluşur.liflerden oluşur.

Ş eki l 1. D ü z kasın yapısıŞ eki l 1. D ü z kasın yapısı

İ n cefi lam en t

A ra fi lam en tl er

K al ınfi lam en t

Y o ğ u n ci sim cik

M ek an ikb i r l eşm e

G apJ u n cti o n

B o y u n ak esi t

E n in e k esi t

33

Düz kas kasılmasını kimyasal temeliDüz kas kasılmasını kimyasal temeli

Sarkomer yok (bunun için düz kas deniliyor).Sarkomer yok (bunun için düz kas deniliyor). miyozin (kalın filament) varmiyozin (kalın filament) var aktin (ince filament) varaktin (ince filament) var Aktin ve miyozinin düzenli hekzagonal organizasyonu Aktin ve miyozinin düzenli hekzagonal organizasyonu

yok yok Aktin/miyozin oranı: düz kasta daha fazla (10:1) , Aktin/miyozin oranı: düz kasta daha fazla (10:1) ,

iskelet kasında (2:1).iskelet kasında (2:1). Birbirine komşu iki düz kas hücresi arasında Birbirine komşu iki düz kas hücresi arasında

direk elektriksel haberleşmeyi sağlar. direk elektriksel haberleşmeyi sağlar. Gap junction yoğunluğu dokudan dokuya değişir.Gap junction yoğunluğu dokudan dokuya değişir.

44

l Sarkoplazmik retikulum oldukça azdırSarkoplazmik retikulum oldukça azdır Kasılmak için ekstrasellüler CaKasılmak için ekstrasellüler Ca++++ kaynağı kaynağı

kullanılır.kullanılır.karşılastırılınca:karşılastırılınca:

Kalp kası (kısmi- bağımlı)Kalp kası (kısmi- bağımlı)İskelet kası (önemsiz derecede bağımlı)İskelet kası (önemsiz derecede bağımlı)

55

Düz kas aktin flamentinde tropomiyozin vardır Düz kas aktin flamentinde tropomiyozin vardır ama;ama; Fonksiyonel olarak rolü varsa da tam bilinmememektedir.Fonksiyonel olarak rolü varsa da tam bilinmememektedir.

Troponin yokturTroponin yoktur Böylece, Troponin-I düz kasta çapraz köprü siklüsünü Böylece, Troponin-I düz kasta çapraz köprü siklüsünü

inhibe etmezinhibe etmez Düz kas liflerini innerve eden aksonlar terminal tomurcuk Düz kas liflerini innerve eden aksonlar terminal tomurcuk

yerine varikozite denen genişlemelere sahiptir.yerine varikozite denen genişlemelere sahiptir. DÜZ kas S.R’unun yüzeyine bitişik çukurcuk denen DÜZ kas S.R’unun yüzeyine bitişik çukurcuk denen

girintilerin iskelet kasındaki T tübülinin eşdeğeri olduğu girintilerin iskelet kasındaki T tübülinin eşdeğeri olduğu düşünülür. Çukurcuklarda bir A.P yayıldığında bitişik düşünülür. Çukurcuklarda bir A.P yayıldığında bitişik Sarkoplazmik tübüllerden Ca iyonu serbestlettirdiğine Sarkoplazmik tübüllerden Ca iyonu serbestlettirdiğine inanılmaktadır.inanılmaktadır.

66

Düz kaslarDüz kaslar 20-500 20-500 μμm uzunluğu ve 1-5 m uzunluğu ve 1-5 μμm m çapında, bir tek çekirdek içeren çapında, bir tek çekirdek içeren mekik şeklinde hücreler, kollagen mekik şeklinde hücreler, kollagen iplikleri ile birlikte bir ağ oluştururlar.iplikleri ile birlikte bir ağ oluştururlar.

Aktin ve myozin flamentleri düzenli Aktin ve myozin flamentleri düzenli şekilde yerleşmemiştir.şekilde yerleşmemiştir.

Kasılma mekanizmaları, kayan Kasılma mekanizmaları, kayan flamentler modeline uyar.flamentler modeline uyar.

ATP parçalanması 100-1000 kez daha ATP parçalanması 100-1000 kez daha yavaş gerçekleşir, fakat çizgili kaslar yavaş gerçekleşir, fakat çizgili kaslar kadar kuvvetli gerilebilir ve direnç kadar kuvvetli gerilebilir ve direnç gösterebilirlergösterebilirler..

77

Düz Kas TipleriGenel olarak Tek üniteli düz kas ve çok

üniteli düz kas olarak ikiye ayrılır. Tek üniteli düz kas :Tek birim gibibirlikte kasılan yüzlerce veya binlerce

düz kas lifi kütlesi anlamındadır. Büyük yüzeylidir ve hücreler

birbiriyle bağlantılıdır, en çok bulunduğu yerler içi boş organların duvarlarıdır.

Bu kas hücreleri sıkı bağlantı bölgeleri aracılığı ile fonksiyonel birlik oluştururlar. İyonlar veya elektrik akımı bir hücreden diğerine kolaylıkla akar. Tek bir uyarı ile tüm kas hücreleri beraberce kasılabilir. Sinsisyal kaslar da denir.

Hormonlara, ve mekanik gerilmelere cevap verirler. Örn: Uterus, GI kanal, safra kanalı, küçük çaplı kan damarları, üreterler gibi birçok iç organın duvarında bulunduğundan visseral düz kasda denir.

88

2.ÇOK ÜNİTELİ düz kas. Tek tek kas hücrelerinin bir araya gelmesiyle oluşmuştur, her bir kas hücresi diğerlerinden bağımsız olarak sinir sonları ile (akson nodları) innerve ve kontrol edilir, yani bir sinir çok sayıda kas hücresini sinirlendirir. Gerilmeye karşı kontraktil aktivite göstermezler, hormonlara karşı da minimum cevap verirler. Özel bağlantı bölgeleri az sayıdadır. Örn. Gözdeki iris ve silyar kasları(iyi kontrol edilmesi gereken), AC lerdeki geniş hava yolları visseral düz kastan farklı olarak sinsisyel yapı göstermez, kasılmalar liften life yayılmaz. Bu nedenle kasılması daha hassas, lokalize ve farklılıklar gösteren tiptedir. Visseral düz kas gibi çok birimli düz kasta dolaşımdaki kimyasal maddelere karşı çok duyarlıdır ve normalde kendisine ait motor sinir uçlarından salınan kimyasal aracılar (asetilkolin ve noradrenalin) tarafından etkinleştirilir.

99

Düz kasların elektron mikrografi görüntüsünde çok Düz kasların elektron mikrografi görüntüsünde çok sayıda aktin flamentlerinin yoğun cisimciklere sayıda aktin flamentlerinin yoğun cisimciklere tutunduğu görülür. tutunduğu görülür.

Bu cisimlerin bazıları hücre mebranına tutunmuş, Bu cisimlerin bazıları hücre mebranına tutunmuş, bazıları hücre içinde dağılmıştır. Genelde miyozinlerin bazıları hücre içinde dağılmıştır. Genelde miyozinlerin 5-10 katı aktin vardır.(1/10).Şeklin sağında 5-10 katı aktin vardır.(1/10).Şeklin sağında gördüğünüz gibi iki yoğun cisimden çok sayıda aktin gördüğünüz gibi iki yoğun cisimden çok sayıda aktin flamenti uzanmıştır. flamenti uzanmıştır.

Bu flamenler yoğun cisimlerin arasında orta kısımda Bu flamenler yoğun cisimlerin arasında orta kısımda yerleşmiş olan tek bir myozin flameninin üzerine yerleşmiş olan tek bir myozin flameninin üzerine biner.Düz kasın yoğun cisimleri iskelet kasındaki Z biner.Düz kasın yoğun cisimleri iskelet kasındaki Z diskleri ile aynı işi yapar.diskleri ile aynı işi yapar.

Miyozin flamenlerinin çoğu ‘yan kutup’ denen çapraz Miyozin flamenlerinin çoğu ‘yan kutup’ denen çapraz köprülere sahiptir.Böylece bir yandaki köprüler köprülere sahiptir.Böylece bir yandaki köprüler döndüğünde o tarafa doğru bir kısalma sağlanırken döndüğünde o tarafa doğru bir kısalma sağlanırken diğer yandaki köprülerin dönmesi diğer yana doğru diğer yandaki köprülerin dönmesi diğer yana doğru kısalma sağlar. kısalma sağlar.

Bu mekanizma miyozinin aktini bir uçta bir yana doğru Bu mekanizma miyozinin aktini bir uçta bir yana doğru çekerken aynı zamanda başka bir aktin flamentini çekerken aynı zamanda başka bir aktin flamentini başka bir bölümde diğer bir yana doğru çekmesini başka bir bölümde diğer bir yana doğru çekmesini sağlar.sağlar.

Bu düzenlemenin önemi iskelet kasında kasılmayla Bu düzenlemenin önemi iskelet kasında kasılmayla kasın boyunun %30’dan az oranda kısalmasına kasın boyunun %30’dan az oranda kısalmasına rağmen, düz kasta bu oran %80’e çıkar.rağmen, düz kasta bu oran %80’e çıkar.

1010

Düz kasın kasılma ve gevşeme Düz kasın kasılma ve gevşeme mekanizmasımekanizması

Kalsiyum, iskelet kasında olduğu gibi düz kasın Kalsiyum, iskelet kasında olduğu gibi düz kasın kasılmasında da önemli bir rol oynamaktadır. kasılmasında da önemli bir rol oynamaktadır. Ancak düz kas az gelişmiş bir sarkoplazmik Ancak düz kas az gelişmiş bir sarkoplazmik retikulum içerdiği için hücre içi Ca2+ retikulum içerdiği için hücre içi Ca2+ yoğunluğundaki artma voltaja bağımlı kanallar yoğunluğundaki artma voltaja bağımlı kanallar aracılığı ile hücre dışı ortamdan hücre içine aracılığı ile hücre dışı ortamdan hücre içine Ca2+ girişi ile olmaktadır. Ca2+ girişi ile olmaktadır. Düz kasta Ca2+ kalmodülin ile bağlanır. Düz kasta Ca2+ kalmodülin ile bağlanır. Ortaya çıkan kompleks, miyozinin Ortaya çıkan kompleks, miyozinin fosforilizasyonunu katalizleyen bir enzim olan fosforilizasyonunu katalizleyen bir enzim olan kalmodüline bağımlı miyozin hafif zincir kalmodüline bağımlı miyozin hafif zincir kinazını aktive eder. Bu olayın sonucunda aktin kinazını aktive eder. Bu olayın sonucunda aktin miyozin üzerinden kayarak kasılmayı meydana miyozin üzerinden kayarak kasılmayı meydana getirir. Bu olay iskelet kasında Ca2+ ‘un getirir. Bu olay iskelet kasında Ca2+ ‘un troponin C’ ye bağlanması ile oluşan kasılma troponin C’ ye bağlanması ile oluşan kasılma olayından farklıdır. Miyozin hücrede bulunan olayından farklıdır. Miyozin hücrede bulunan fosfatazlar sayesinde defosforile edilir. Ancak fosfatazlar sayesinde defosforile edilir. Ancak defosforilasyon gevşemeye neden olur diye bir defosforilasyon gevşemeye neden olur diye bir kural yoktur. Bunun yerine sitoplazmik Ca2+ kural yoktur. Bunun yerine sitoplazmik Ca2+ konsantrasyonu düştükten sonra bile konsantrasyonu düştükten sonra bile defosforile olmuş miyozin çapraz köprülerinin defosforile olmuş miyozin çapraz köprülerinin aktine bağlı kaldığı görülür. Buna düz kasın aktine bağlı kaldığı görülür. Buna düz kasın kilitlenmiş köprü olayı kilitlenmiş köprü olayı adı verilir. Bu olay adı verilir. Bu olay sayesinde damar düz kaslarında önemli olan sayesinde damar düz kaslarında önemli olan kasılma cevabının uzaması sağlanmış olur.kasılma cevabının uzaması sağlanmış olur. Gevşeme olayı muhtemelen Ca2+- Gevşeme olayı muhtemelen Ca2+- Kalmodülin kompleksinin tamamen ayrışması Kalmodülin kompleksinin tamamen ayrışması sonucu görülür.sonucu görülür.

1111

Visseral düz kasın kasılma Visseral düz kasın kasılma ve gevşeme olaylarıve gevşeme olayları

1. 1. Asetilkolinin muskarinik almaçlara Asetilkolinin muskarinik almaçlara bağlanmasıbağlanması

2. Hücre içine Ca2+ akışında artma2. Hücre içine Ca2+ akışında artma 3. Kalmodüline bağımlı miyozin hafif zincir 3. Kalmodüline bağımlı miyozin hafif zincir

kinazın etkinleşmesikinazın etkinleşmesi 4. Miyozinin fosforlanması4. Miyozinin fosforlanması 5. Miyozin ATPaz etkinliğinde artış ve 5. Miyozin ATPaz etkinliğinde artış ve

miyozinin aktine bağlanmasımiyozinin aktine bağlanması 6. Kasılma6. Kasılma 7. Miyozinin miyozin fosfatazla 7. Miyozinin miyozin fosfatazla

fosforsuzlaştırılmasıfosforsuzlaştırılması 8. Gevşeme, veya kilitli köprü 8. Gevşeme, veya kilitli köprü

mekanizmasına bağlı süregen kasılmamekanizmasına bağlı süregen kasılma

Düz kas hücreleri arasında bağlantılar ve kasılma Düz kas hücreleri arasında bağlantılar ve kasılma mekanizmasımekanizması

1212

Düz kasların kasılması – Çizgili kasların kasılmasıDüz kasların kasılması – Çizgili kasların kasılması Sitozolde Ca++ iyonları artar, Sitozolde Ca++ iyonları artar,

ve sitozolde kalmoduline ve sitozolde kalmoduline bağlanır. Bu kompleks myozin bağlanır. Bu kompleks myozin kinaza (protein kinaz) kinaza (protein kinaz) bağlanır.bağlanır.

Myozin kinaz, myozini ATP Myozin kinaz, myozini ATP

hidrolizi ile fosforile eder.hidrolizi ile fosforile eder.

Fosforile edilen myozin başları Fosforile edilen myozin başları

aktin flamentine bağlanıraktin flamentine bağlanır

Çapraz köprü oluşumları Çapraz köprü oluşumları

kaslarda gerilim ve kısalma kaslarda gerilim ve kısalma

oluştururoluşturur

• Sitozolde Ca++ iyonları artar, ve aktin üzerindeki troponine bağlanır

• Troponindeki yapısal değişiklik tropomyozinin yerini değiştirir

• Myozin köprüleri aktine bağlanır

• Çapraz köprü oluşumları kaslarda gerilim ve kısalma oluşturur

1313

Düz kasta nöromusküler kavşak

Düzenli bir kavşak yerine bir kas lifi tabakası üzerinde difüz olarak dağılmış sonlanmalar vardır Aksonlar uçlarında tek bir şişkinlik yerine birçok şişkinlik (varikozite) yaparak kas liflerinin üzerinde uzanır Varikoziteler veziküllerden zengindir ve iskelet kasından farklı olarak asetilkolinden başka bir transmitter daha salgılayabilir

1414

Düz kas hücrelerinde uyarının yayılmasıDüz kas hücrelerinde uyarının yayılması Düz kaslarda uyarı oluşumu voltaja duyarlı Ca++ kanallarının açılması ile Düz kaslarda uyarı oluşumu voltaja duyarlı Ca++ kanallarının açılması ile

başlar. başlar. Oluşan AP 5-10 cm/ms hızla tüm kasa yayılır.Oluşan AP 5-10 cm/ms hızla tüm kasa yayılır. Uyarı iletimi, kas hücreleri arasında gap junction denilen alçak dirençli Uyarı iletimi, kas hücreleri arasında gap junction denilen alçak dirençli

bölgeler (ADB) üzerinden yapılır. bölgeler (ADB) üzerinden yapılır. ADB den geçen akım vasıtasıyla komşu hücre membranı eşiğe kadar ADB den geçen akım vasıtasıyla komşu hücre membranı eşiğe kadar

depolarize edilir ve AP oluşur.depolarize edilir ve AP oluşur. AP oluşumu, prepotansiyelin depolarizyon hızına ve zar potansiyelinin AP oluşumu, prepotansiyelin depolarizyon hızına ve zar potansiyelinin

eşik değerine ne kadar yakın olduğuna bağlıdır.eşik değerine ne kadar yakın olduğuna bağlıdır.

Düz kaslar daha düşük frekanslarda tetanik duruma geçebilirler.Düz kaslar daha düşük frekanslarda tetanik duruma geçebilirler.

1515

DÜZ KAS POTANSİYELİİstirahat haline benzer bir durumda membran

potansiyeli -50 mV civarındadır.Visseral düz kasın A.P.leri 2 türlüdür: 1.Sivri

potansiyeller 2. Platolu A.P leri1. Burada iskelet kasında olduğu gibi sivri A.Pleri

oluşur.Şekil A da görüldüğü gibi süresi 10-50 msndir.Bu tip A.Pler elektrik uyarısı,hormonların düz kasa etkisi, sinir liflerinin transmitter maddelerin etkisi veya germe ile ortaya çıkabilir.

2. Şekil C’nin Sivri potansiyelden farkı kas lif membranı hızlı repolarize olacak yerde birkaç yüzden 1 saniyeye kadar gecikebilir. Plato , üreter ve uterusta uzun süreli kasılmadan sorumlu olması nedeniyle önemlidir.

3. Şekil B’de viseral düz kastaki tipik yavaş dalga gösterilmiştir.

Bazı düz kaslar kendi kendini uyarabilirler.Yani dışarıdan bir uyarı olmadan kendi kendine bir A.P oluşturabilir. Bu yavaş dalganın kendisi bir A.P’i değildir.Onun yerine kas kitlesini oluşturan düz kas liflerinin lokal bir özelliğidir.Yeterince güçlü olduklarında A.Pyi başlatabilirler.Bu bir seri ritmik kasılmaya yol açar.

1616

UyarılmaUyarılma Visseral düz kası diğer bütün kaslardan Visseral düz kası diğer bütün kaslardan

ayıran özellik dış uyarı yokken gerilmesi ayıran özellik dış uyarı yokken gerilmesi halinde kasılabilmesidir. halinde kasılabilmesidir.

Eğer in vitro hazırlanmış düz kas Eğer in vitro hazırlanmış düz kas preparatına asetilkolin katılırsa membran preparatına asetilkolin katılırsa membran potansiyelinin azaldığı, dikensi çıkıntıların potansiyelinin azaldığı, dikensi çıkıntıların frekansının arttığı görülür. frekansının arttığı görülür.

Kas tonisitesini ve ritmik kasılmalarını Kas tonisitesini ve ritmik kasılmalarını

artırarak daha aktif hale gelir. Soğuk ve artırarak daha aktif hale gelir. Soğuk ve gerilmede aynı şekilde artmış barsak gerilmede aynı şekilde artmış barsak kasılmalarına neden olur. kasılmalarına neden olur.

Adrenalin katılırsa zar potansiyeli daha geniş Adrenalin katılırsa zar potansiyeli daha geniş

hal alır, dikenlerin sıklığı azalır ve kas gevşer. hal alır, dikenlerin sıklığı azalır ve kas gevşer. Asetilkolin ve noradrenalin etkileri düz kasın Asetilkolin ve noradrenalin etkileri düz kasın

iki önemli özelliğini ortaya çıkarmıştır. Bunlar iki önemli özelliğini ortaya çıkarmıştır. Bunlar düz kasın (1) Sinirsel uyarı olmadan spontan düz kasın (1) Sinirsel uyarı olmadan spontan olarak aktive olması, ve (2) dolaşımda olarak aktive olması, ve (2) dolaşımda bulunan veya lokal sinirlerden salgılanan bulunan veya lokal sinirlerden salgılanan kimyasal maddelere karşı duyarlılığı. kimyasal maddelere karşı duyarlılığı.

1717

PlastisitePlastisite Eğer bir düz kasın uzunluğu artırılırsa, önce Eğer bir düz kasın uzunluğu artırılırsa, önce geriminde bir artış gözlenir, eğer kas geriminde bir artış gözlenir, eğer kas uzatıldıktan sonra yeni uzunluğunda tutulursa uzatıldıktan sonra yeni uzunluğunda tutulursa kasın geriminin yavaş yavaş azaldığı kasın geriminin yavaş yavaş azaldığı görülmektedir. Düz kas katı bir dokudan çok görülmektedir. Düz kas katı bir dokudan çok macun gibi bir kitle gibidir. Bu özelliğe düz macun gibi bir kitle gibidir. Bu özelliğe düz kasın plastisitesi denir.kasın plastisitesi denir.

1818

İskelet Kasıİskelet Kası.. Düz kasDüz kas

SarSarkkomeromer EvetEvet HayırHayır

ÇekirdekÇekirdek Bir çokBir çok Bir taneBir tane

Sarkopl. retiSarkopl. retikkulumulum İyi gelişmişİyi gelişmiş Orta derecedeOrta derecede

T-tT-tübülleriübülleri EvetEvet HayırHayır((KKaveoliaveoli))Aktomiyozin içeriğiAktomiyozin içeriği YüksekYüksek AzAz

OranOran AAktinktin:M:Miyoziniyozin

2:12:1 1100:1:1

AAkktin filamenttin filamentlerler kısakısa uzunuzun

OnarılmaOnarılma düşükdüşük YüksekYüksek (10x) (10x)

İletimİletim HızlıHızlı YavaşYavaşKasılmanın hızıKasılmanın hızı ÇabukÇabuk YavaşYavaş

DinlenimDinlenim potpotaannsiyelisiyeli

-80 -80 toto –90 –90 mVmV

-50 -50 toto –60 mV –60 mV sabit değilsabit değil

1919

İskelet Kasıİskelet Kası Düz kasDüz kasKasılma-uyarılma Kasılma-uyarılma bağlantısıbağlantısı

Ca- TCa- Troponinroponin-C-C

TTroponin roponin -I-ICa-Ca-kkalmodulinalmodulin

mmiiyozinyozin kina kinazz

Kasılmanın gevşemesiKasılmanın gevşemesi Ca Ca azalmasıazalması

HemenHemenCa Ca azalmasıazalması

ATPATP enerji eldesi enerji eldesi YüksekYüksek DüşükDüşük

OOtonomtonom. . kasılmakasılma YokYok EvetEvet

KontrolKontrol MotoMotor r nnöronlaröronlar Otonom S.SOtonom S.S

hhüümoralmoral

memekanikkanik

YorgunlukYorgunluk EvetEvet PraPratik olaraktik olarak YokYok