Shrnutí na Biochemie svalové kontrakce a metabolismu

## Úvod Srdeční sval (myokard) je specializovaný typ příčně pruhovaného svalstva zajišťující nepřetržitou pumpovací činnost srdce. Zatímco funkčně připomíná kosterní sval, má vlastní struktury a mechanizmy regulace kontrakce a excitability přizpůsobené trvalé práci a autonomnímu řízení. > Definice: Kardiomyocyt je buňka srdečního svalu schopná vytvářet akční potenciály a kontrahovat se díky koordinovanému pohybu aktin-myosinových filament. ## Struktura kardiomyocytu ### Základní morfologie - Kardiomyocyty jsou příčně pruhované buňky s centrálně uloženým jádrem (na rozdíl od periferních jader u kosterního svalu). - Obsahují velké množství mitochondrií (až téměř 50 % objemu buňky) kvůli vysokému aerobnímu výdeji energie. > Definice: Interkalární disky jsou specializované buněčné spoje mezi kardiomyocyty obsahující desmosomy a nexy, které umožňují pevné mechanické spojení a elektrickou propustnost. ### Interkalární disky - Obsahují **desmosomy** (mechanická pevnost) a **nexy** (gap junctions, elektrické spojení). - Díky nim se akční potenciál šíří rychle a myokard funguje jako funkční syncytium. - Srdeční sval tvoří dvě funkční syncytia: síňové a komorové; spojení mezi nimi je Hissův svazek. ## Kontraktilní aparát v myokardu - Sarkomera je základní kontraktilní jednotka obsahující tenká (aktin) a silná (myosin II) filamenta a Z-linii. - V myokardu končí některé aktinové filamenta v interkalárním disku; šest aktinových vláken obklopuje jedno myosinové filamentum. - Myosin II má 2 těžké a 4 lehké řetězce; globulární hlava vykazuje aktomyosin ATPasu aktivovanou aktinem. > Definice: Troponin C (TnC) je subunit troponinového komplexu vážící Ca^{2+} a umožňující regulaci interakce aktin-myosin. - Poznámka: TnC je identický v srdečním i kosterním svalu, proto není vhodným markerem infarktu myokardu. ## Excitace a vedení vzruchu ### Pacemaker a převodní systém - Sinusový uzel je hlavní pacemaker díky spontánní diastolické depolarizaci. - Záložní místa s nižší frekvencí jsou AV uzel a Purkyňova vlákna. - Aktivace pacemakeru se šíří přes síňový syncytium, AV uzel a Hissův svazek do komorového myokardu. > Definice: Spontánní depolarizace je schopnost pacemakerových buněk depolarizovat se bez vnější stimulace v průběhu diastoly. ### Ionová účast při akčním potenciálu - Do kontrakce zásadně vstupují extracelulární Ca^{2+}: vstup přes L-typ kalciových kanálů spouští uvolnění Ca^{2+} ze sarkoplazmatického retikula (CICR – calcium-induced calcium release). - Přibližně $10\%$ Ca^{2+} potřebného pro kontrakci pochází z extracelulárního prostoru a $90\%$ ze sarkoplazmatického retikula. ## Vstup a eliminace Ca^{2+} ### Kalciové kanály - L-typ (long-lasting): hlavní cesta Ca^{2+} vstupu v pracovní myokardu; cílové místo blokátorů Ca-kanálů (např. verapamil). - T-typ (temporary): přítomen v sinusovém uzlu; ovlivňuje spontánní depolarizaci a srdeční frekvenci. ### Uvolnění Ca^{2+} - Influx Ca^{2+} aktivuje ryanodinové receptory v SR, což vede k masivnímu uvolnění Ca^{2+} do sarkoplazmy (CICR). ### Odstranění Ca^{2+} ze sarkoplazmy - Hlavní mechanismy: - Na^{+}/Ca^{2+} výměník na sarkolemě (1 Ca^{2+} ven za 3 Na^{+} dovnitř), hlavní cesta transportu ven. - Ca^{2+}-ATPasy na sarkolemě. - SERCA ( Ca^{2+}-ATPasa v SR) čerpá Ca^{2+} zpět do SR; její aktivita je regulována fosfolambanem. > Definice: Fosfolamban je membránový protein SR, který v nefosforylovaném stavu inhibuje SERCA; po fosforylaci inhibice mizí a SERCA pumpuje Ca^{2+} rychleji. - Pokud roste intracelulární Na^{+}, může Na^{+}/Ca^{2+} výměník pracovat v opačném směru a zvyšovat intracelulární Ca^{2+} → pozitivní inotropní efekt. ## Regulace kontrakce neurohumorálně ### Sympatikus (katecholaminy) - Katecholaminy (noradrenalin, adrenalin) se navazují na β-adrenergní receptory (převážně β_{1}). - Aktivace adenylátcyklázy → zvýšení $cAMP$ → aktivace proteinkináz → fosforylace cílových proteinů. - Důsledky: - Zvýšení frekvence (pozitivní chronotropie) díky zvýšenému influxu