4.4.3. Спряження збудження із скороченням гладеньких м’язів судин

Поєднання електричних процесів на мембрані гладень-ком’зових клітин із скороченням міофібрил усередині клітини — так зване спряження збудження зі скороченням — хоча і відбувається за участю іонів Са2+, проте істотно відрізняється від того, що має місце в скелетних м’язах. Так, у ГМК немає Т-системи трубочок, значно гірше розвинуто саркоплазматичний ретикулум, у зв’язку з чим у започаткувати процесу спряження основну роль відіграють іони позаклітинного кальцію та кальцієві канали мембрани клітин. При деполяризації мембрани, зумовленій нервовим (електричним чи хімічним) сигналом, відкриваються потен-ціалзалежні кальцієві канали, тобто такі, що відкриваються або закриваються при певному рівні потенціалу на мембрані, і всередину клітини заходять іони Са2+. Кальцій зв’язується з регуляторним білком кальмодуліном, який в ГМК замінює тропонін посмугованих м’язів, і під впливом цього комплексу активується фермент кіназа легких ланцюгів міозину. Останній здійснює фосфори-лювання головки міозинової протофібрили, внаслідок чого згадана головка разом з молекулою АТФ з’єднується з актиновою протофібрилою. Утворений актоміозиновий комплекс набуває АТФазної активності, розщеплює АТФ, і за рахунок виділяваної

121

при цьому енергії відбувається пересування міозинових про-тофібрил поміж актинових. АТФазна активність актоміозину гладеньких м’язів у кілька сотень разів слабша, ніж у посмугованих м’язах; тому розщеплення АТФ і, відповідно, скорочення гладеньком’зових волокон проходить значно повільніше, протягом кількох секунд і довше.

В гладеньких м’язах кровоносних судин виявлено два види потенціалзалежних кальцієвих каналів: одні канали швидко інакти-вуються і закриваються незалежно від того, зникла чи ні деполяризація, яка ініціювала їх відкриття. Другий тип кальцієвих каналів— це канали, що не інактивуються доти, поки триває деполяризація клітинної мембрани. І отже, весь цей час в клітину продовжують надходити іони кальцію і вона перебуває в стані скорочення.

Якщо кальцієвий канал, що швидко інактивується, закривається, потік іонів Са2+ в клітину припиняється, і вона розслаблюється. Завершується хоч і відносно тривале, але поодиноке фазне скорочення волокна. Сумація таких фазних скорочень навіть при частоті подразнень 0,5-1,0 імп/с дає тетанічне скорочення. Саме така частота імпульсації в симпатичних нервах підтримує судинний тонус.

Але судинний тонус може підтримуватись і за допомогою іншого механізму, пов’язаного з кальцієвими каналами, що не інактивуються протягом тривалого часу. І весь цей час ГМК перебувають у стані тонічного скорочення. На відміну від нього попередній вид скорочення дістав назву тетанічного тонусу. Оскільки згадані канали реагують на деполяризацію клітинної мембрани, тобто на електричний струм, процес, який вони ініціюють, дістав назву електромеханічного спряження (рис.4.14 А).

Крім того, в гладеньком’язових клітинах судин є ще й третій тип кальцієвих каналів — потенціалнезалежні хемочутливі кальцієві канали. Вони реагують на різні фізіологічно активні речовини, і при дії певних медіаторів, гормонів чи фармакологічних препаратів на мембранні рецептори ГМК ці канали відкриваються і пропускають іони кальцію в саркоплазму без будь-якої попередньої зміни мембранного потенціалу. Тому їх часто називають рецепторкерованими каналами, а вид спряження процесів збудження і скорочення, здійснюваний ними, дістав назву фарма-комеханічного спряження (рис. 4.14, Б). При такому спряженні чинником, що запускає іонний канал до дії, є не електричні процеси на мембрані, а хімічна речовина, яка, взаємодіючи з відпо-

122

A

Б

Рис. 4.14. Спряження збудження зі скороченням у гладеньком’язових клітинах кровоносних судин:

А — електромеханічне спряження; Б — фармакомеханічне спряження; ЕККК—електрокерований кальцієвий канал; ХККК—хемокерований кальцієвий канал; Р — рецептор; G — G-білок; ДАГ— діацилгліцерин; ІТФ — інозинтрифосфат; ФІДФ2 — фосфатидилінозиндифосфат.

відним мембранним рецептором, відкриває канал на тривалий час і викликає тонічне скорочення гладеньких м’язів судин (Шуба, Кочемасова, 1988). Саме цей вид спряження властивий ГМК тих кровоносних судин, скорочення яких не супроводжується змінами МПС чи появою потенціалів дії.

На рисунку 4.14, Б показано основні процеси, що відбуваються всередині клітини і призводять до її скорочення: приєднання, наприклад, норадреналіну чи вазопресину до відповідних мембранних рецепторів (а,, V,) викликає активацію внутрішньоклітинних G-білків, один з яких відкриває кальцієві канали на мембрані клітини і спричиняє заходження іонів кальцію в саркоплазму та скорочення клітини. Останнім часом було встановлено, що зовнішньо-клітинний кальцій, який проникає всередину ГМК через відповідні канали, відіграє відносно невелику роль у безпосередньому спря-

123

женні збудження зі скороченням. Головна його роль полягає в тому, що він відкриває канали на мембрані саркоплазматичного ре-тикулума, крізь які виходить у саркоплазму внутрішньоклітинний кальцій. Саме він і здійснює майже 70% спряження в ГМК.

Інші G-білки одночасно з попереднім процесом активують розташований на внутрішній поверхні мембрани фермент фос-фоліпазу С, яка запускає ланцюг біохімічних реакцій, в результаті чого утворюються вторинні посередники, або месенжери: іно-зитолтрифосфат, діацилгліцерол та деякі інші. Вони відкривають специфічні канали на мембрані саркоплазматичного ретикулума, через які в цитозоль ГМК виходить Са2+; його концентрація там зростає, і виникає скорочення клітини.

4.4.4. Розслаблення ГМК судинної стінки

У переважній більшості кровоносних судин відсутність судинозвужуючих чинників не призводить до повного розслаблення їхніх ГМК і максимального розширення судин. Існує цілий ряд факторів і механізмів, які спричиняють специфічну реакцію розслаблення м’язових клітин стінки судини і відповідно її розширення. Така реакція до певної міри є активною, оскільки вона обумовлена активацією певних мембранних рецепторів чи внутрішньоклітинних процесів. Суть реакції полягає у зниженні концентрації внутрішньоклітинного Са2+ внаслідок закриття кальцієвих каналів чи прискорення депонування цих іонів у сар-коплазматичному ретикулумі.

Найбільш універсальним механізмом розслаблення для скоротливих систем є гіперполяризація клітинної мембрани, яка спричиняє закриття потенціалзалежних кальцієвих каналів, зниження концентрації Са2+ і розслаблення м’язової клітини. Так у кровоносних судинах діє, наприклад, судинорозширюючий гіперполяризу-ючий фактор, природа якого інтенсивно вивчається, але ще й досі не встановлена. Інший варіант механізму розширення судин функціонує в ГМК з фармакомеханічним спряженням. На відміну від того, що представлено на рисунку 4.14, Б, активація р2-адрено-рецепгорів на мембрані ГМК відповідним агонісгом активує за допомогою іншого специфічного Gj-білка фермент аденілатцикла-зу, яка перетворює АТФ у циклічний аденозинмонофосфат (цАМФ). Останній знижує концентрацію Са2+ в саркоплазмі клітин.

124

Порівняно недавно було встановлено, що ендотелій кровоносних судин під впливом ряду чинників виробляє оксид азоту (N0), який є потужним вазодилататором (Furchgott R. 1980). Ця речовина, вільно проникаючи крізь мембрану всередину ГМК, активує фермент гуанілатциклазу, яка виробляє циклічний гуанозин-монофосфат (цГМФ). Останній, подібно до цАМФ, також розслаблює ГМК судин шляхом зниження концентрації Са2+ в цитозолі.

В.О. ЦИБЕНКО. Фізіологія серцево-судинної системи