Kas-Dokusu-Iskelet-Kasi-Histolojisi573.72 KB
advertisement
KAS DOKUSU Doç.Dr. E.Elif Güzel KAS DOKUSU GÖREVLERİ • Vücut bölümlerinin hareketi • İç organların şekil ve büyüklüklerinin değişimi KAS HÜCRESİ • • • • Kas hücreleri kasılabilme özelliğine sahiptir Paralel düzende biraraya gelerek kas dokusunu oluştururlar Sarkolemma- Sarkoplazma- Sarkoplazmik retikulum External lamina Kontraktil filamanlar • Kas hücresinin kasılabilmesi için miyofilamanların etkileşmesi gerekir. • Miyofilamanlar iki tiptir; – İnce filamanlar • 7 nm çap, 1 µm uzunluk • başlıca aktin proteininden oluşur – Kalın filamanlar • • • • • 15 nm çap, 1.5 µm uzunluk miyozin II proteininden oluşur herbir filamanda 200-300 adet bulunur kuyruk parçaları çubuk şeklindedir, paralel olarak biraraya gelirler Baş parçaları belirli bir düzende dışarı doğru çıkıntı yapar KAS DOKUSU TİPLERİ • ÇİZGİLİ KAS – İskelet Kası – Kalp Kası • DÜZ KAS İSKELET KASI • İskelet kası lifleri paralel olarak biraraya gelerek iskelet kasını oluştururlar. • Kas lifleri arasında ve çevresinde bulunan bağ dokusu kası kemiğe bağlayan tendon ile devamlıdır. • Epimisyum – Kasın tamamını çevreleyen düzensiz sıkı bağ dokusu • Perimisyum – Epimisyumdan köken alır – Bir grup kas lifini (kas demeti ya da fasikül) çevreler – Bağ dokusu lifleri, damar, sinir lifleri • Endomisyum – Retiküler lifler, kapillerler, ince sinir lifleri İSKELET KASI HÜCRESİ • • • • • İskelet kası hücresi= kas lifi Uzun, silindirik, çok çekirdekli, enine çizgilenme gösteren hücrelerdir Uzunluğu birkaç mm ila 1 m arasında değişir Enine kesitlerde poligonal, çapı 10-100 µm Çekirdek çok sayıda, oval, sarkolemmanın hemen altında ve uzun eksene paralel yerleşimlidir • Miyofibriller – kas lifinin yapısal ve işlevsel altbirimidir. – kas lifi boyunca yerleşirler. – sarkomerlerin ucuca tekrarlanmasıyla oluşmuşlardır. Miyofibriller arasındaki sarkoplazmada iyi gelişmiş sarkoplazmik retikulum, çok sayıda mitokondriyon ve glikojen depoları yerleşmiştir. • Miyofilamanlar – Çizgili kasların kontraktil elemanlardır – Miyozin II polimerleri – Aktin ve ilişkili proteinleri Sarkomer • • • • Bir miyofibrildeki kontraktil birimdir- 2-3 µm uzunluk 2 Z çizgisi arasında yer alan miyofilaman demetidir. Sarkomerin orta bölümünde kalın filamanlar (A bandı) yer alır. İnce filamanlar Z çizgisine tutunur, kalın filamanların aralarına doğru uzanırlar. I bandını oluştururlar. • hekzagonal dizilim • H bandı • M çizgisi İskelet Kasının Organizasyonu (Özet) Enine Çizgilenmeler • Miyofilamanların sistemli düzenlenmeleri sebebiyle çizgili kas lifi uzunlamasına kesitlerinde görülen histolojik özelliktir • H&E boyalı preparatlarda ya da canlı kas liflerinin faz-kontrast ya da polarize mikroskopla incelenmesiyle koyu ve açık bantlar şeklinde gözlenir. • Polarize mikroskopta – koyu bantlar polarize ışığı çift kırar, yani anizotropiktir (A bantları), – açık bantlar polarize ışığın düzlemini değiştirmez, yani izotropiktir (I bantları) İnce Filamanlar • I bantlarını oluştururlar • İnce filaman bileşenleri – – – – F-aktin Troponin Tropomiyozin Nebulin • F-aktin • • • • • G-aktin molekülleri polimerize olur... çift zincirli F-aktin filamanı Polar moleküllerdir + uç Z çizgisine tutunur - uç M çizgisine doğru uzanır ve tropomodulin tarafından kaplanır Her G-aktin molekülü miyozin için bağlanma bölgesi içerir • Tropomiyozin • • • • 2 adet polipeptidin sarmalından meydana gelir. F-aktin moleküllerinin oluşturduğu oluğa yerleşir. Troponin kompleks ile birlikte miyozin bağlayıcı bölgeleri kapatır. Her bir tropomiyozin molekülü 7 G-aktin molekülü boyunca uzanır ve 1 troponin kompleks ile ilişkilidir • Troponin • 3 altbirimden oluşan bir komplekstir Troponin-C (TnC) (18 kD) • Ca2+ bağlar Troponin-T (TnT) (30 kD) • Tropomiyozine bağlanır Troponin-I (TnI) (30 kD) • Aktine bağlanır Kalın Filamanlar • A bantlarını oluştururlar • Kalın filaman bileşenleri – Miyozin II polimerleri – Titin • Miyozin II (510 kD protein) – 2 polipeptid ağır zincir • Kuyruk parçası • Baş parçası (Aktin, ATP ve hz bağlayıcı kısımlar) (ATPaz aktivitesi var) – 4 hafif zincir (hz) • 2 temel hz • 2 düzenleyici hz • Miyozin II, çizgili kasta bipolar kalın filamanları oluşturur. • Titin Yardımcı Proteinler (1) – Kalın filamanları Z çizgisine bağlayan elastik proteindir – Kalın filamanın ortada sabitlenmesinde ve aşırı gerilmeyi önlemede görev alır • α-aktinin – İnce filamanları Z çizgisinin köşelerine bağlar • Nebulin – İnce filamanlar boyunca uzanan elastik olmayan bir proteindir – İnce filamanları Z çizgisine bağlar • Tropomodulin – Aktin bağlayıcı protein – İnce filamanın serbest kısmına tutunur ve filamanın uzunluğunu düzenler Yardımcı Proteinler (2) • Miyomesin – M çizgisinde kalın filamanları bağlayan miyozin bağlayıcı protein • C protein – kalın filamanları bağlar ve M çizgisinin her iki tarafında bulunur • Desmin – ara filaman proteinidir – Z çizgisi hizasında sarkomerin etrafını sarar – komşu miyofibrilleri birbirine ve plazma membranına bağlar • Distrofin – sarkolemmanın hemen altında yer alır – aktin filamanlarının eksternal laminaya bağlanmasını sağlar – kas kasılması sırasında sarkolemmayı stabilize eder. Kas Distrofileri • Kas güçsüzlüğü ve kas dokusu harabiyeti ile seyreden bir grup konjenital kas hastalığıdır. • • • • Duchenne müsküler distrofi, Distrofin genindeki mutasyon sebebiyle distrofin eksikliği X kromozomuna bağlı ressesif bir hastalıktır İlerleyici kas güçsüzlüğü ile seyreder Kayan Filamanlar Teorisi • İnce filamanın kalın filaman boyunca hareketi (kayan filamanlar teorisi) • Ardışık hızlı döngüler yoluyla kasın kasılması gerçekleşir • Miyofilamanların ve A bandının uzunluğu değişmez – I ve H bandı daralır......sarkomer kısalır GGeril GGeril GGeril Kasılmanın Düzenlenmesi Ca2+ ve ATP, aktin-miyozin etkileşimi ve kasılma için şarttır Transvers (T) Tübüller • Çizgili kasta sarkolemmanın bir girintisidir • Bir sarkomerde A-I bandlarının kesiştiği hizada iki adet bulunur • Voltaj duyarlı proteinler içerir (T tübül membranı depolarize olduğunda aktive olur ve Ca2+’un sarkoplazmik retikulumdan salınmasını uyarırlar) Sarkoplazmik Retikulum (SR) • Miyofibrillerin çevresinde bir ağ oluşturur • A-I bantlarının kesiştiği hizada genişleyerek sonlanırterminal sisterna (TS) • 2 TS ve aralarındaki T tübül triadı oluşturur • TS Ca2+ deposudur ve Ca2+ salınımı ya da geri alımı yoluyla kasılmayı düzenler Kasılma Mekanizması (1) • Nöral impulsun sinir-kas kavşağına ulaşması ile sinaptik aralığa asetilkolin salınır. • Asetilkolin kas lifi membranındaki reseptörüne bağlanması depolarizasyon ile sonuçlanır. Kasılma Mekanizması (2) • Depolarizasyon, T-tübül membranındaki voltaj duyarlı proteinleri aktifleştirerek, • TS’daki Ca2+ kanallarının açılmasına ve sarkoplazmaya hızla Ca2+ girmesine sebep olur. Kasılma Mekanizması (3) • Ca2+ TnC’ye bağlanır ve konformasyonunu değiştirir. • Troponindeki değişiklik tropomiyosinin yer değiştirmesine yol açar. • Aktin molekülü üzerindeki miyozin bağlayıcı bölgeler açığa çıkar. Kasılma Mekanizması (4) • ATP miyozin başına bağlanır...hidroliz, • ADP ve Pi bağlı miyozin başı aktine bağlanır, • Pi’nin ayrılmasıyla miyozin başı yer değiştirir (bükülür) ve yeniden aktine daha sıkı bağlanır • ADP’nin de ayrılmasıyla ince filaman sarkomerin merkezine doğru itilir • Yeni bir ATP molekülünün miyozin başına bağlanmasıyla miyozin aktinden ayrılır. Kasılma Mekanizması (5) Ölüm Katılığı Ölümü takiben ATP yokluğunda miyozin ve aktinin ayrılamaması sonucu gelişir. Kasılma Mekanizması (6) • İmpuls sona erdiğinde SR membranındaki Ca2+ bağımlı ATPaz pompası Ca2+ ‘u TS’ya geri alır ve kasılma sonlanır. • SR lümeninde Ca2+ calsequestrin proteinine bağlıdır. İskelet Kasının İnnervasyonu • Motor sinir lifleri – Somatik sinir lifleri • Duyusal sinir lifleri – Kas iğciği – Golgi tendon organ – Serbest sinir sonlanmaları Motor Birim (motor unit) Bir nöron ve innerve ettiği tüm kas lifleri bir motor birim adını alır. İnce hareketlerden sorumlu kaslarda motor birimdeki kas lifi sayısı çok azdır. Sinir-Kas Kavşağı • Miyelinli motor nöronların aksonları kasa yaklaştığında terminal dallara ayrılır . • Bu dallar uç bölgelerinde miyelin kılıfı kaybeder ve herbiri bir kas lifi (postsinaptik bölge, motor son plak) ile temas eder...Sinir-kas kavşağı • Akson terminalleri çok sayıda mitokondriyon ve sinaptik vezikül içerir. • Akson terminalleri, primer sinaptik aralığa doğru girer • Sinaptik aralığa bakan kas lifi plazma membranı sekonder sinaptik aralıkları oluşturacak şekilde birçok katlantı içerir • Eksternal lamina bu primer ve sekonder aralıkların içine doğru uzanır Nöromüsküler İleti Bozuklukları • Kürar • Toksik etkili bir bitki ekstraktı • ACh reseptörüne bağlanır ve ACh bağlanmasını engeller • Botulinum toksini • Clostridium botulinum bakterisinin toksinidir • ACh presinaptik sondan serbestlenmesini önler • • • • • • Myastenia Gravis Otoimmun bir hastalıktır Kas lifindeki ACh reseptörlerine karşı otoantikorlar bulunur Normal sinir-kas etkileşimi engellenir Düşük göz kapakları, çift görme, genel kas zayıflığı ile seyreder İmmünsüpresif ilaçlar, timusun çıkarılması Kastaki Duyusal Reseptörler • Santral sinir sistemi proprioseptörler aracılığıyla kol ve bacakların pozisyonunu ve kasların kasılma durumlarını monitorize eder. • Kas iğciği; Kasın içinde bulunur, kasın uzunluğu ile ilgili bilgi verir. • Golgi tendon organ; tendonda bulunur, kasın kasılma durumunu ve kasılma hızını monitorize eder Kas İğciği • İç kapsül-dış kapsül- özelleşmiş kas lifleri (iğ hücreleri)- nöron terminalleri • İntrafüzal lifler (merkezi kısımda miyofibriller bulunmaz) Nükleer kese lifi (her iğcikte 2-4 adet) Nükleer zincir lifi (her iğcikte 6-8 adet) • Nöron terminalleri – Duyusal (Ia) sinir lifleri – Motor (ɣ) sinir lifleri (reseptörün hassasiyetini düzenler) PATELLA REFLEKSİ Golgi Tendon Organı • Kas- tendon geçişinde bulunan kapsüllü reseptördür • Yalnızca duyusal (Ib) sinir lifleri içerirler • Kas kasılma gücünü ve hızını monitorize eder İskelet Kasının Gelişmesi • Paraksiyal mezoderm- miyoblastlar- çok çekirdekli miyotüpler • Miyotüpler kas liflerine farklılaşır, sitoplazmalarında miyofilamanlar organize olur, tipik iskelet kası ortaya çıkar. Kas Gelişiminin Moleküler Kontrolü • MyoD ve Myf5 transkripsiyon faktörleri gibi miyojenik düzenleyici faktörler, kasa özgü gen ekspresyonlarını aktifleştirerek myoblastların farklılaşmasını dolayısıyla kas gelişimini uyarırlar. • BMP/TGF-β protein süperailesinin bir üyesi olan myostatin kas büyümesi ve farklanması üzerine inhibitör etki gösterir • İskelet kası kaybı ile seyreden hastalıklarda miyostatin inhibitörleri alternatif tedavi olabilir. İskelet Kasının Yenilenmesi • Sınırlı yenilenme yeteneği • Satellit hücreler – İskelet kası lifi ile eksternal laminası arasında bulunur – Dar sitoplazmalı küçük hücrelerdir – Normalde sessizdir, kas hücresi hasar gördüğünde MyoD eksprese eder ve çoğalırlar. • Kemik iliği kaynaklı kök hücreler de iskelet kası hücresine farklanabilir Kas kaybı ile seyreden hastalıklarda satellit hücrelerin ya da kemik iliği öncüllerinin transplantasyonu tedavide uygulanabilir İskelet Kası Lif Tipleri Tip I (yavaş oksidatif) Tip IIa (hızlı oksidatif Tip IIb (hızlı glikolitik) glikolitik) Canlı dokuda renk Kırmızı Pembe Beyaz Çap Küçük Orta Büyük Mitokondri miktarı Çok Çok Az Miyoglobin miktarı Çok Çok Az Kasılma hızı Yavaş Hızlı Çok hızlı Yorgunluğa direnç Yüksek Orta Düşük Güç üretimi Az Yüksek Yüksek Miyozin ATPaz hızı Yavaş Hızlı Çok hızlı Kapiller yoğunluğu Yüksek Orta Az Oksidatif kapasite Yüksek Yüksek Az Glikolitik kapasite Az Yüksek Yüksek *Her iskelet kası 3 tip lif de içerir, ancak kasın işlevine göre oranları değişiklik gösterir. **Bir motor birimde tek tip kas lifi bulunur • Tip I • Uzun süreli ve yavaş kasılmayı sağlar • Sırttaki uzun kaslarda – dik duruşu sağlamak için gerekli • Ekstremite kaslarında da bulunur – maraton koşucularında oranı fazladır • Tip IIa • 400-800 m koşucuları, orta mesafe yüzücüleri, hokey oyuncuları • Tip IIb • Hızlı kasılma, yüksek güç üretimi, çabuk yorulma • Kısa mesafe koşucuları, halterciler Kas-Tendon Geçişi • Kasın bağ dokusu elemanları tendon ile devamlılık gösterir. • Geçiş bölgesinde hücreler parmak benzeri incelerek sonlanır. • Tendonun kollajen lifleri bu girintilere sokularak endomisyumun retiküler lifleri ile devam eder. • Miyofilamanlar sarkolemma aracılığıyla kasılma kuvvetini tendona aktarır. Kaynaklar 1. 2. 3. 4. 5. 6. Histology: A Text and Atlas by Michael H. Ross, Wojciech Pawlina (2010). 6th ed. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia. ISBN: 978-0-78177200-6 Basic Histology: Text & Atlas by Luiz Junqueira, Jose Carneiro (2005). 11th ed. McGraw-Hill, New York. ISBN: 0-07-111888-8 Color Textbook of Histology by Leslie P. Gartner, James L. Hiatt (2001). 2nd ed. W.B. Saunders Company, Philadelphia. ISBN: 0-7216-8806-3 Histology and Cell Biology: An Introduction to Pathology by Abraham L Kierszenbaum, Laura Tres (2011). 3rd ed. Elsevier Saunders, Philadelphia. ISBN: 978-0-323-07842-9 Netter’s Essential Histology by William K. Ovalle, Patrick C. Nahirney (2007). 1st ed. Elsevier Saunders, Philadelphia. ISBN: 978-1-929007-86-8 Functional Histology by B. Young, JW. Heath (2000). 11th ed. Elsevier Science, Philadelphia. ISBN: 0443-05618-8
