Konu özeti
Kas çeşitleri, iskelet kası yapısı
•Kas Fizyolojisi•Kas Hücreleri•Kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürürler.•Kuvvet ve hareket oluştururlar.•Kas hücreleri•Yapısal özellikleri,•Kasılma mekanizmaları•Uyarılma özelliklerine göre üç çeşittir:-İskelet kası
-Düz kas
-Kalp kası
•İskelet kası•Kas dokusunun büyük kısmı (%40)•İstemli kemik hareketi: Hareket ve iş üretimi•Solunum: Diyafram kasılması•Pompa: Kalbe venöz dönüş•Sinirsel uyarı olmaksızın kasılmaz.•Çizgili, hücreler arası anatomik-işlevsel bağlantı yok•Kalp kası•Çizgili, fonksiyonel sinsisyum•Otonom sinir sistemi•Uyaran yoksa da ritmik olarak kasılabilme•Önder-odak hücreler var.•Biomekanik pompa: Kanı akciğer ve dokulara taşır••Düz kaslar•Sindirim kanalları, üriner yollar ve üreme kanalları kasılması•Kan damarları çapı•Solunum yolları çapı•Elektriksel, mekanik, parakrin-endokrin ve sinirsel uyarılır•Üniter (visseral) ve çok üniteli olarak ayrılır•İskelet Kası•Kas lifi denen hücrelerden oluşmuş•Hücreler (kas lifleri), çapları 10-100 µm arasında değişen, kas boyunca 1-500 mm kadar uzunluğa sahip olabilen silindirik yapılar•Sarkolemma adı verilen zarla çevrili, çok çekirdekli•Somatik motor sistemin parçası•İskelet Kası•Kas lifleri, fasikülleri oluşturur.•Fasiküllerin çevresi perimisyum denen bağ doku ile çevrili•Fasiküller kası oluşturur, kasın çevresi epimisyum denen bağ dokusu ile çevrili•Miyofibriller•Kas lifi sitoplazması 1-2µm çaplı, lif boyunca silindirik demetler halinde uzanan miyofibrillerle dolu. Miyofibriller, ince ve kalın filamanlardan oluşmuş. Kontraktil proteinler.•Birkaç yüz-birkaç bin miyofibril var hücrede•Miyofibriller•Kalın filaman: Miyozin II proteini•İnce filaman: Troponin, tropomiyozin ve F aktin proteini•Miyofibriller: Kalın filaman•Miyozin II (birkaç yüz), 1,6 μm uzunluğunda iplikçik•Hexamer: 2 ağır, 4 hafif zincir (2 alkali, 2 regülatör)•Ağır zincir: *gövde *menteşe *baş•İki gövde birbirine sarılır: kuyruk•Kuyruklar sarkomerin ortasından iki tarafa doğru simetrik uzanır.•Ağır zincir uç kısmı kıvrılır, başı yapar. Her başta 1 alkali, 1 regülatör hafif zincir var•Alkali hafif zincir miyozin başı stabilizasyonu•Regülatör hafif zincir, miyozin başı ATPaz aktivitesi•Miyofibriller: Kalın filaman•Miyozin gövdeleri demet şeklinde toplanmış•Menteşe ve baş, “kol” şeklinde dışarı sarkar.•Kol ve baş = çapraz köprü•Miyozin demetleri kendi etrafında döner, çapraz köprüler iplikçiklerin etrafında her yöne uzanır.•Baş’da aktin bağlayan bir bölge ve ATP’yi hidrolize eden katalitik bir bölge var, baş ATPaz enzimi özelliğinde•Miyofibriller: İnce filaman•F-Aktin, çift sarmal şeklinde, G aktin moleküllerinden oluşur.•Her G-aktine bir ADP tutunmuştur, aktif bölgeler•F aktinin bir ucu Z diskleri içine girmiştir. Boyu 1μm kadar, bir aktin iplikciğinde 300-400 G-aktin var.••Miyofibriller: İnce filaman•Tropomiyozin iki aktin zinciri arasında çift sarmal•Aktindeki aktif bölgeleri örter. (40-60 adet tropomiyozin molekülü var)••Troponin, Tropomiyozin üzerinde aralıklı yerleşmiş, globuler, 3 alt birimden oluşur.–Troponin T, tropomiyozine bağlanır.–Troponin C, Ca2+ bağlar (kasılma başlaması), kalmodulin benzeri–Troponin I, aktinle bağlı. Aktin-miyozin bağlanmasını engeller•Çizgili görünüm•İskelet kası, kırıcılık indeksinin farklı olması nedeni ile ışık mikroskobunda çizgili görünür.•İnce filamanlar açık I bandını oluşturur•I bandı koyu Z diski ile bölünür.•Koyu A bandını, ince filamanlarla çevrili kalın filamanlar oluşturur.•A bandı merkezinde açık H bandı var, sadece kalın flaman bulunur. Ortasında M çizgisi var.•İki Z çizgisi arası sarkomer’dir. 1,5-3,5 μm•Her bir miyofibril ucuca gelmiş tekrarlayan sarkomerlerden oluşmuştur.iskelet kasının kasılması
•Ek yapılarEk proteinler: kontraktil filamanların dizilişini korur, kuvvetin sarkomerden hücre iskeletine iletiminde, kasılma sırasında kas şeklinin korunmasında, kas elastikiyetinde rol alırlar
•Titin: En büyük protein, M ve Z çizgilerini bağlar•Nebulin, Z disklerinden ince filamanlara uzanır, ince filaman yapısını korur.•Alfa aktinin ince filamanı Z diskine bağlar.•Desmin Z disklerini plazma zarına bağlar, miyofibrillerin lateral yerleşimini korur.•Distrofin-glikoprotein kompleksi•Kasılmada kuvvetin bir kısmı lateral olarak ince flamanlardan kas lifini çevreleyen hücre dışı yapılara yayılır.•Lateral yayılmada rol alan proteinlere kostamer denir. Distrofin-glikoprotein kompleksi ve vinkulin oluşturur.•Distrofin-glikoprotein kompleksi, hücre iskeleti proteinlerini membran glikoproteinlerine bağlar.•Fibrilleri ekstraselüler çevreye de bağlayarak kasa yapısal destek ve gerim sağlar.•Konjenital defektleri kas distrofilerine yol açar. (duchenne muskuler distrofi)•Kas kontraksiyon mekanizmasıDinlenim durumunda:
•Troponin I, aktine sıkıca bağlı•Tropomiyozin aktindeki aktif bölgeleri örtmüş•Miyozin başına ADP bağlı•Kas kontraksiyonu moleküler mekanizmasıKas uyarılınca zarda aksiyon potansiyeli oluşur-yayılır.
•Sitoplazmada Ca2+ artar, Troponin C’ye bağlanır.•Troponin I-aktin bağlantısı zayıflar.•Tropomiyozin hareket eder, aktin aktif bölgeleri açılır.•Çapraz köprüler aktive olur, miyozin başı-Aktin bağlanır.••Önceki siklus sonu: Miyozin başı aktine bağlı, ADP ayrılmış. Miyozin başı ile filamanlar arası açı 45 derece1- ATP bağlanması:
•Miyozine bağlanır, miyozinin aktine afinitesi azalır, aktinden ayrılır, (Tüm ç.k böyleyse kas gevşektir)2- ATP hidrolizi:
•Miyozin başı ATPaz özelliğinde, (ADP-Pi à ADP+Pi), ADP ve Pi başa bağlı kalır, enerji depolanmıştır. Miyozin başı döner, baş ile filamanlar arasındaki açı 90 derece, aktine bağlanmamış. (Tüm çapraz köprüler böyleyse kas gevşektir)•3- Çapraz köprü akt.:
•Ca2+ varsa aktin aktif bölgeleri açık, dik açılı miyozin başı aktine bağlanır. (Miyozin-ADP-Pi kompleksinin aktine bağlanma afinitesi yüksek)4- Miyozinden Pi serbestlenmesi:
•Kuvvet vurumu (Miyozin başı menteşe üzerinde şekil değiştirir, baş- filamanlar arası açı 45 derece olur), 2pN kuvvet oluşur, aktin 11 nm hareket eder. (Gerekli enerji, ATP hidrolizi sırasında depolanmıştı)5- ADP serbestlenmesi:
•Başın hareketi ile ADP serbestlenir. ADPsiz miyozin kompleksi, diğer bir ATP molekülü bağlanana kadar aktine bağlı kalır.•••Ortamda Ca2+ ve ATP varsa miyozin yeni bir aktif bölgeye bağlanır, çapraz köprü döngüsü sürer.•Aktin Z diskini miyozine kadar çekene dek, yani daha fazla çekim olamayacağı duruma gelene dek olay tekrarlayabilir.•Bu olaya “dişli çark teorisi” (boyunca yürüme teorisi) denir.•Hızlı kontraksiyonda saniyede 5 kez kadar miyozin başı siklusu tekrarlar••Miyozin başının hareketi sonucu miyozine bağlı aktin miyozin boyunca hareket eder•Aktin sarkomerin merkezine doğru çekilir. A bandı sabit kalır, I bandı ve sarkomer boyu kısalır.••Kasılma sırasında sarkomer•İnce filamanlar kalın filamanların üzerinde kayar.•Filamanların boyu değişmez, üst üste gelişleri artar.•A bandı genişliği sabit kalır, Z çizgileri birbirine yaklaşır, H bandı kaybolur.•Uyarılma-Kasılma EşleşmesiSARKOTUBULER SİSTEM
•Sarkoplazmik retikulum: ER, iki kısımdan oluşur: Longitüdinal tübüller ve her iki uçta terminal sisternalar (lateral keseler). Lateral keseler Ca2+ deposu, T tübüllerine bitişik•Transvers tüpler (T tübülleri): Sarkolemma, A-I bandı bileşiminde miyofibrillerin aralarına uzanır, AP yayılmasını sağlar•T tübül ve komşu iki lateral kese: Triad•Uyarılma-Kasılma Eşleşmesi•Sarkolemmada depolarizasyon à kasta kontraksiyon•AP zara ve T–tüplerine yayılır.•T-tüpleri depolarize olur. Tübüllere komşu terminal sisternalardan Ca+2 sitoplazmaya salgılanır.•Bu, T tüp zarındaki dihidropiridin res. ve SR zarındaki riyanodin res. ile olur.••Dihidropiridin res: T tübül zarında, L tip Ca kanalı, voltaj sensörü•Dörderli diziler halinde, tetrad denir.•T tübül depolarizasyonu ile DHP’de yapısal değişiklik olur, Ca iletkenliği artar•Tetrada komşu SR zarındaki riyanodin reseptöründe yapısal değişiklik olur (iki reseptör arasında mekanik bağlantı var)•SR’den Ca sitoplazmaya çıkar••Riyanodin reseptörü ligand kapılı iyon kanalı, ligand kalsiyum•Riyanodin res sitoplazmik Ca2+ artınca da aktive olur (Kalsiyum ile indüklenen kalsiyum serbestlenmesi: CICR)•DHP aracılı hücre dışından Ca2+ girişi ve CICR kalp kasında önemli•İskelet kasında ekstraselüler Ca2+ girişi önemsiz. Dış ortamda Ca2+ olmasa da kasılma olur.•Gevşeme•Ca2+ düşürülür. Yoksa kas kasılı durumda kalır (kontraktür, rigor mortis).•Ca2+ sitoplazmadan iki yolla uzaklaştırılır:–Hücre zarından atılma: Na-Ca zıt taşıyıcısı ve kalsiyum pompası (PMCA)–SERCA pompası (Ca2+- Mg2+-ATPaz) ile SR’e pompalanır (Daha önemli). SERCA enerjiyi ATP hidrolizinden alır.•Sitoplazmik Ca2+ azalınca Ca2+ troponinden ayrılır•Tropomiyozin aktin aktif bölgelerini kapatır, kas gevşer•Kalsekestrin, kalretikulin (düz kasta)•SR’da yüksek Ca2+ SERCA’yı inhibe eder. SR’de Ca2+ bağlayan proteinler var, depo kapasitesi artar. (mol’de 50 Ca2+ bağlar)•Kalsekestrin: SR’da triadlara yakın yerleşmiş, riyanodin res. ile kompleks yapar.•Sarkoplazmaya Ca2+ çıkışında da rol alır (Kalp kası ve bazı düz kaslarda da var)•Motor birim•Bir motor nöron ve innerve ettiği kas lifleri.•İnnervasyon oranı (kas lifi/motor nöron) göz, parmakta 3-6, bacakta 600•Kasta motor birim lifleri yayılmış, komşu değiller.•Gereksinim arttıkça daha çok motor nöron-daha çok motor birim kasılmaya katılır.•Motor birimler eş zamanlı uyarılmaz, hareket düzgün olur.•Bir kası uyaran bütün motor nöronlara motor nöron havuzu denir.•İskelet kası nöral innervasyonu•Bir kas lifi tek bir motor nöron ve tek bir aksonla sinaps yapar.•Motor nöron gövdesi beyin sapı ya da omurilikte•Miyelinli, kalın akson, AP iletimi hızlı (70-120m/sn)•Kas yakınında miyelin kılıf sonlanır, akson dallanır.•Her bir son uç bir kas lifi ile kavşak yapar: Sinir-kas kavşağı (Schwann hücreleri)•Sinir-kas kavşağındaki kas zarı bir girinti yapar, motor son plak denir•Son plak•Sinir sonlanmasında Ach vezikülleri var.•Yeni veziküller hücre gövdesinde yapılır, aksonal taşıma ile son plak bölgesine taşınır.•Motor son plak•Sinir sonlanmasında zar kalın, aktif zon denir.•Aktif zonda “yoğun çubuklar” var•Yoğun çubuklarda VCa kanalları var•AP ile VCa açılır, Ca2+ girer•Ca2+ -kalmodulin bağımlı protein kinaz aktive olur•Sinapsin proteinleri aktive olur•Sinapsin Ach veziküllerini presinaptik zara “demirler” veziküller sinaptik aralığa açılır.•Ach, kas zarına diffüzyonla ulaşır.•Motor son plak•Sinaptik aralık 50 nm, karbonhidrat-protein yapılı bir ağla dolu•Kastaki bazal lamina, AChE enzimi içerir.•AChE (asetilkolin esteraz) Ach’i kolin ve asetata parçalar.•Kolin, taşıyıcı proteinle akson son ucuna taşınır, kolin asetil transferaz ile Ach sentezlenir.•Ach veziküller içine taşıyıcı proteinle alınır.••Ach, kas zarında nikotinik Ach reseptörüne bağlanır. Reseptör katyon kanalı (Na+,K+).•Kasa Na+ girer, son plak potansiyeli (EPP) oluşur (Dinlenim pot: -90mV)•EPP, kas zarını eşiğe ulaştırır, kasta AP oluşur. Eksitasyon kontraksiyon eşleşmesi ve kas kasılması olur.•Ach, Ach-esteraz’la yıkılır, Ach az kısmı difüzyonla uzaklaştırılır.•Kavşakta iletimin bozulması•Clostridium botulinum toksini: Ach vezikül füzyonunun inhibisyonu (sinapsin üzerinden) (botulizm)•Organofosfatlar, pestisitler: Asetilkolin esteraz inhibitörü (larinks spazmı)•Kürar: Nikotinik Ach reseptör antagonisti, Ach ile yarışır.•Miyastenia Gravesİskelet kası mekaniği, enerji metabolizması
•MEKANİK•Kuvvet-yük•Gerim: Kasın oluşturduğu kuvvet•Yük: Objenin kasa uyguladığı kuvvet•Kas gerimi ve yük zıt yönlü kuvvetler•Gerim > yük à kas kısalır.•İzotonik kasılma, sabit yük altında kasın kısalması•Yük > gerim, boy sabit, izometrik kasılma (örn bir objeyi elimizde sabit tutuyorsak da böyle)
İzotonik Kasılma
•İzotonik Kasılma•İzotonik kasılmada yük, çapraz köprülerin oluşturduğu gerimden fazlaysa, kas (sarkomer) uzar, eksentrik kasılma denir.•İzotonik kasılma
(Eksentrik kasılma)•Bir yükü aşağı indirirken, örn. ayaktan oturur duruma geçerken diz ekstensörleri•Kas lifi boyunun uzaması kontraktil proteinlerle oluşan aktif bir süreç değildir, kasa uygulanan dış kuvvetin sonucudur.•Dış uzatıcı kuvvetlerin yokluğunda bir lif uyarıldığında sadece kısalır, hiçbir zaman uzamaz.•Çapraz köprü döngüsü: İzometrik kasılmada yük yüzünden ince flamanlar hareket edemez, çapraz köprüler art arda aynı bağlanma bölgesine bağlanır
İzotonik konsentrik kasılmada, çapraz köprüler aktinin farklı aktif bölgelerine bağlanır kas kısalır.
İzotonik eksentrik (uzayan) kasılmada, çapraz köprüler aktine bağlı iken, yük çapraz köprüleri Z çizgisine çeker.•İskelet kası hücresinin özellikleri•Dinlenim zar potansiyeli -90 mV•Aksiyon potansiyeli 2-4 ms, absolut refrakter dönem 1-3 ms, ilerleme hızı 3-5 m/s•Bir aksiyon potansiyeli bir kasılma ve izleyen gevşemeye (sarsı) neden olur.•Kasılma depolarizasyondan sonra- repolarizasyondan önce başlar.•AP ve sarsı (izometrik, tek kas lifi)•İzometrik kasılmada sarsı eğrisi (tek kas lifi)
Latent dönem; Aksiyon potansiyelinden sonra kasta gerim artıncaya kadar geçen sessiz süre (eksitasyon kontraksiyon eşleşmesi). Kasılma süresi; gerimin başlamasından gerimin en yüksek noktaya çıktığı süre. Gevşeme süresi; gerimin maksimum olduğu noktadan dinlenime indiği zaman aralığı•İzotonik kasılmada sarsı eğrisi (tek kas lifi)•Latent dönem•İzometrik kasılmada kasın uyarılması ile gerim oluşması arasında geçen süre (uyarılma-kasılma eşleşmesi)•İzotonik kasılmada kasın uyarılması ile kasın kısalmaya başlaması arasında geçen süre (uyarılma-kasılma eşleşmesi ve başlangıçtaki izometrik dönem)•Kasılma süresiLatent dönem sonundan gerimin/kısalmanın maksimum olmasına kadar geçen süre, kasılma hızının göstergesi
•Lif tipi etkiler: Hızlı liflerde kısa (10 ms), yavaş liflerde uzun (>100 ms)•Sitozolik Ca2+, SERCA aktivitesi (hızlı lifte ↑) arttıkça kısalır.•Çapraz köprü döngüsünün hızı arttıkça kısalır.•Kasılma tipi: İzotonik kasılmada daha kısadır (gevşeme de daha kısa)•İzometrik ve izotonik kasılmaya ait bazı özellikler
(tek kas lifi)
•İzotonik kasılma:
Yük-kısalma hızı ilişkisi•Yük arttıkça çapraz köprü döngüsünün hızı yavaşlar: Çapraz köprünün ileri hareketi ve ATP hidrolizi yavaşlar. Kasılma (kısalma) hızı yavaşlar.•Yük, kasın oluşturabileceği en büyük kuvvete eşitken kısalma hızı 0’dır, kas kısalmaz (izometrik kontraksiyon).•İzotonik kasılma: Yük-Kısalma hızı ilişkisi•Sonuç olarak izotonik sarsıda yük arttıkça latent süre uzar, kısalma miktarı, kısalma hızı ve sarsı süresi azalır.•Latent dönem uzar, kısalması için önce gerimin yükü aşacak kadar artması lazım, yani izometrik kısım uzar.••İzometrik kasılma: Boy-gerim İlişkisi•Kas dinlenimdeyken bile pasif gerime sahip (elastik elemanlar özlle titin sorumlu)•İzometrik deney düzeneğinde kas boyu uzatılırsa, pasif gerim artar.•Bu durumda kas uyarılırsa oluşan aktif gerim, pasif gerime eklenir (total gerim)•İzometrik kasılma: Boy-gerim İlişkisi•Aktif gerim, aktif çapraz köprü sayısı ile orantılı.•Kasların dinlenim durumundaki boylarında aktif gerimin maksimumdur, “dinlenim boyu”, “L0 ”, “optimal boy” denir.•Sarkomer uzatılırsa aktin ve miyozin birbirinden uzaklaşır, aktif çapraz köprü azalır.•Sarkomer çok kısalırsa:–Aktinler birbirini örter, aktif çapraz köprü azalır–Z çizgileri kalın flamanlara kadar dayanır.•İskelet kasında sumasyon:
Kuvveti/kısalma-kasılma hızını artırır.
-Zamansal (Uyarı frekansı artar)
-Uzaysal (Uyarılan motor birim artar)
(Tip I, IIa, IIb)•Zamansal sumasyon•Kas gevşemeden tekrar uyarılırsa, kasılır, kasılmalar üst üste biner (sumasyon).•Tam olmayan tetanus: Gevşeme tamamlanmadan kasılma•Tam tetanus: Gevşeme olmadan kasılma•Tetanusta gerim giderek artar (sarsıya göre 3-4 kat fazla olabilir).•İsk. kasında AP, kasılma-gevşeme süresi•Zamansal sumasyon•Zamansal sumasyon•İskelet kası enerji metabolizması•İskelet kası enerji metabolizması•Bir çapraz köprü siklusunda 1 mol ATP•Az miktar ATP, Ca2+ pompalamada, AP oluşum ve iletiminde gereken iyonik ortamı sağlamada kullanılır.•Kasta hazır bulunan ATP, 1-2 saniye max kasılma için yeter.•1-Fosfokreatin depoları•Dinlenimdeki kasta mitokondride yapılır, ATP’den 5 kat fazla yapılır. Yüksek enerjili fosfat bağı var•Kreatin fosfat + ADP à Kreatin + ATP (kreatin kinaz enzimi ile)•Hızlı, ama ATP ve fosfokreatin 5-8 saniye max kontraksiyona yeter. Aktivite başında veya daha şiddetli bir aktiviteye geçerken kullanılır.• ATP ve fosfokreatin depolarına fosfojenler denir.•2-Glikoliz•Egzersiz şiddeti fazlaysa glikoliz de devreye girer.•Kas glikojeni ya da kan kaynaklı glukoz glikolizle pürivat veya laktata parçalanır.•Bu sırada ATP üretilir, oksijen gerekmez.•Oksijensiz kas kasılması sağlanır (1-2 dk).•Oksidatif metabolizmadan 25 kat hızlı.•Glikoliz ürünleri birikir (örn. H+) uzun süremez. Asidite glikolizi inhibe eder.•3- Oksidatif metabolizma•Ilımlı kas aktivitesinde başlıca enerji kaynağı•Tip I ve Tip IIa liflerde glikoliz ürünleri, besin maddeleri (karbonhidratlar, yağlar, proteinler) oksijenli ortamda yıkılır•1 dk’dan uzun kasılmalarda devreye girer.•İlk 5-10 dk kas glikojeninden glikojenoliz ile elde edilen glukoz kullanılır•30 dk’ya kadar kandan alınan glukoz ve y.a. (eşit katkı) kullanılır.•Sonrasında y.a. tüketimi öne geçer.••Kısa süre kasılmada anaerobik üretilen ATP çok önemli. Örn. 10 s’lik 100 m koşusunda enerjinin %85’i anaerobik glikolize dayanır.•10 dk süren koşuda enerjinin %20’si anaerobik olarak elde edilir.•Bir saat süren uzun mesafe koşularında enerjinin %5’i anaerobik yoldan gelir.•••Glikolizde 2-3 ATP, krebsde 2 ATP, oksidatif fosforilasyonda 34 ATP••Glukoz + 2ATP + O2à 6CO2 + 6H2O+ 40ATP•Glikojen + 1ATP + O2à 6CO2 + 6H2O+ 40ATP•Serbest yağ asidi + O2à CO2 + H2O+ ATP (?)Yağ asidi oksidasyonunda ATP miktarı yağ asidi büyüklüğüne göre değişir. Örn. 1 mol palmitik asitten 140 mol ATP oluşur
•Oksijen Açığı•Egzersiz sonrası ATP, fosfokreatin ve glikojen depolarını yenilemek, ortamdaki laktatı uzaklaştırmak için fazladan oksijen tüketilir (oksijen borcu-açığı)•Bazal oksijen tüketim miktarından 6 kat kadar olabilir.•Yorgunluk•Devam eden uyarıya rağmen izometrik k.’da gerim/kuvvet azalır, izotonik k.’da kısalma hızı azalır. Gevşeme hızı da azalır.•Yorgunluk•Şiddetli/uzun süren egzersizde–İletim bozulması (T tubullerinde K birikir)–Laktik asit birikir–Çapraz köprü döngüsünün inhibisyonu (ADP ve Pi birikir)••Ilımlı uzun süren egzersizde yorgunluk, yakıt kaynaklarının tükenmesindendir.•Merkezi kumanda yorgunluğu: Kas yorulmadığı halde korteksten komut çıkmaz.•İskelet kası lif tipleri•Kısalma hızları (hızlı-yavaş)•ATP oluşturma şekilleri (oksidatif-glikolitik)–Tip I (S) (yavaş + oksidatif)–Tip IIa (FR) (hızlı + oksidatif/glikolitik)–Tip IIb (FF) (hızlı + glikolitik)•İskelet kası lif tipleri: Tip I (S)•Kasılma hızı yavaş, kırmızı•Yüksek oksidatif kapasite (mitokondri çok, kanlanma fazla, miyoglobin fazla)•Glikojen-glikolitik enzim az•ATPaz aktivitesi yavaş miyozin tipi içerir, Ca pompalama sınırlı, küçük çaplı•Postürü sağlayan kaslarda çok•İskelet kası tipleri: Tip II-A (FR)•Kasılma hızlı, oksidatif-glikolitik, kırmızı•Yüksek glikolitik ve oksidatif kapasite•Hızlı miyozin ATPaz aktivitesi, büyük çaplı, Ca pompalama fazla,•İnce motor hareketle ilgili kaslarda çoktur••İskelet kası tipleri: Tip II-B (FF)•En hızlı, glikolitik, beyaz•Yüksek glikolitik ve düşük oksidatif kapasite,•Fosfokreatin, glikojen fazla•Hızlı miyozin ATPaz akt.,en büyük çaplı, Ca pomp. fazla•İnce motor hareketle ilgili kaslarda çoktur•Motor birim tipleri•Bir kas Tip I, Tip IIa ve Tip IIb liflerin karışımından oluşur•Bir motor birimdeki kas lifleri tek tip•Motor birim de Tip I, Tip IIa ve Tip IIb diye tanımlanır.•En kolay uyarılan Tip I (büyüklük prensibi), sonra Tip IIa, sonra Tip IIb (gevşeme tersi sıra ile)•Örn. ayağa kalkarken Tip I, yürürken Tip IIa, koşar-zıplarken tip IIb eklenir (kabaca).•Lif tipi motor nöronla ilgilidir•Cerrahi olarak kası innerve eden sinir değiştirilirse, kas lifi bu sinirin özelliğini kazanır. Hızlı kasın aksonu yavaş kasa bağlanırsa, yavaş kas, hızlı kas haline gelir.•Hızlı motor birim nöronu az frekansla ateşlenirse bir süre sonra kas yavaş tip kas halini alır.•Hipertrofi, atrofi, hiperplazi•Kas kütlesinin artışı hipertrofidir. Aktin-miyozin sayısı, enzimler (özl. glikolitik) artar. Yüke karşı kasılma ile hızla gelişir (6-10 hf).•Kas kütlesinin azalmasına atrofi denir (kullanılmama atrofisi, denervasyon atrofisi). (Fasikülasyon, fibrilasyon)•Hiperplazi (kas lifi sayısının artışı) az gözlenir.•Egzersiz•Kasın adaptif kapasitesi yaşla azalmakla birlikte kaslar 90 yaşında bile egzersize yanıt verirler.•Motor birimin 3 özelliği (kasılma hızı, gücü, yorgunluk) değişir (birkaç hafta)•Egersizin süre ve şiddeti önemlidir.•Dayanıklılık antrenmanı•Düşük şiddette uzun süreli (aerobik egzersiz), koşma-yürüme gibi…•Lifte mitokondri sayısı, lif çevresi kapiller miktarı artaràlifte oksidatif kapasite artar à yorgunluğa direnç artar.•Lif çapıà kuvvet çok değişmez (azcık artar)•Dolaşım ve solunum sistemi kapasitesi artar.•Kuvvet egzersizi•Haftada bir kaç kez kısa süreli yüksek şiddette, ağırlık kaldırma gibi•Hızlı-glikolitik lifler etkilenir•Aktin-miyozin sentezi artar à Lif çapı artar (hipertrofi), glikolitik enzimler artar à glikolitik aktivite artar•Kas kuvveti artar, kas gelişir, yorgunluğa direnç etkilenmez•Egzersiz-Lif tipi ilişkisi•Egzersizin lif oranlarına etkisi az, Tip I oranı değişmez.•Dayanıklılık antrenmanı ile Tip IIb azalır, Tip IIa artar; kuvvet egzersizi ile Tip IIa azalır, Tip IIb artar.•Tüm lif tipleri egzersize yanıt verir•Örn. bacakta 2-3 ay kuvvet egzersizi ile–Tip I lif hacmi %0-20–Tip II lif hacmi %20-60 artar•Kas kullanılmazsa –yine- motor birimin 3 özelliği (kasılma hızı, gücü, yorgunluk) değişir (birkaç hafta)•Kullanılmamak kasta lif tipi oranını etkilemez•En çabuk atrofi olan Tip I liflerdir (en çok kullanılır)Düz kaslar, yapıları, uyarılması, kasılması
Düz kaslar: Örtü şeklinde yapıya sahipler
Filamanlar: Aktin ve miyozin uzun eksene paralel veya oblik yerleşimlidir.Aktin, α aktinin ile zar ve sitoplazmada bulunan “yoğun cisimlere” (z diskine benzer) tutunur.
Miyozin iskelet kasına göre daha azdır, aktinlerin arasında dağılmıştır. (1M / 5-10A) Tropomiyozin içerir, troponin içermez. Sarkoplazmik retikulumu az gelişmiştir. T tubul sistemi yoktur. Mitokondri sayısı azdır (glikolizis), tek çekirdek Hücreler küçük
Kasılma mekanizması
İsk kasında ince f., düz kasta kalın f. üzerinden düzenlenir (Ca2+ düz kasta kalın f. üzerinden kasılmayı kontrol eder). Hücre içi Ca2+ artar. Ca2+, kalmoduline bağlanır (troponin C’ye benzer). Ca-CaM kompleksi miyozin hafif zincir kinazı aktive eder (MLC kinaz) MLC Kinaz, MLC’yi fosforile eder. Miyozin başının şekli değişir, ATPaz aktivitesi artar. Miyozin aktinle bağlanır, çapraz köprü oluşur, gerim artar.ATPaz aktivitesi uzun sürede artar, eksitasyon-kontraksiyon eşleşmesi uzun sürer Miyozin çapraz köprü döngüsü uzun sürer Böylece kasılmanın başlaması da gevşemenin başlaması da yavaştır, iskelet kasından 30 kat uzun olabilir. Düz kas kasılırken iskelet kasına göre 1/10-1/300 düşük enerji harcar. Kasılma tonik kasılmalar şeklinde saatler-günler sürebilir.
Ca-kalmodulin, iki ince flaman proteinini de etkiler: Kalponin ve Kaldesmon H.içi Ca2+ ↓ àCa-kalmodulin inaktifà kalponin miyozin ATPaz’ı inhibe ederà aktin-miyozin bağlanmaz. H.içi Ca2+ ↑à Ca-kalmodulin aktif à kalponin inaktif à miyozin ATPaz inhibisyonu kalkar à aktin-miyozin bağlanması kolaylaşır.
Hücre içi Ca2+ artışı: İskelet kasında tek kaynak SR. Düz kasta büyük kısmı hücre dışından girer… Büyük düz kaslarda zara yakın SR parçaları var, zarda SR’ye bitişik kaveol girintileri var (T tübül sistemi benzeri). SR ne kadar gelişkinse düz kas o kadar hızlı kasılır. Düz kaslarda hücre dışı sıvıdan kalsiyum girişi de önemli
Hücre içi Ca2+ artışı, Zar depolarize olur, L-tip VCa açılır, Ca2+ girer. Zarda ligand kapılı Ca2+ kanalları; Hormon, NT, G proteinle eşleşen res. üzerinden açılır.
Hücre içi Ca2+ artışı: SR riyanodin res.’den sitoplazmaya Ca2+ çıkışı: Kalsiyumun indüklediği kalsiyum serbestlenmesi (CICR) (düz kasta az etkili). SR zarında IP3 kapılı Ca2+ kanalları: Hormon, NT, G proteinle eşleşen res.à PLC aktivasyonu à zar fosfolipitlerinden IP3 ve DAG oluşumu à IP3 àSR’den Ca2+ salgılatır. Zar potansiyeli değişmez, kasılma olur, farmakomekanik eşleşme denir.Voltajdan bağımsız Ca2+ kanalları: SR’de Ca2+ azalırsa, hücre zarındaki bu kanallar aktive olur (Store-Operated Ca2+ channels: SOCs denir).SR Ca2+ deposu korunur.
Gevşeme: Gevşeme için hücre içi Ca2+, Ca-kalmodulin oluşmayacak kadar az olmalı Hiperpolarizasyon (VCa kapanır) Ligand kapılı Ca2+ kanalı inh. (cAMP, cGMP) IP3 oluşumu inhibisyonu SR’den Ca2+ çıkışı azaltılması SERCA aktivitesi artışı Hücre içi Ca2+ azalması gevşemeyi tek başına sağlayamaz. Çünkü kasılmada MLC fosforilasyonu etkili. MLC, MLC-fosfataz ile defosforile edilir, böylece miyozin ATPaz inhibe olur. Sonuçta kasılma, Ca2+ à Ca-Kalmodulin üzerinden ve MLC fosforilasyonu-defosforilasyonu üzerinden kontrol ediliyor.
Gerim artışı hücre içi Ca2+ ile orantılıdır, ama: H.içi Ca2+ yüksek, miyozin hafif zincir kinaz aktivitesi de yüksekse kasılma giderek artar, gerim artar. (Ca sensitizasyon)
H.içi Ca2+ yüksek, MLC fosfataz aktivitesi yüksekse Ca yüksek olduğu halde çapraz köprü oluşumu azalır, gerim azalır. (Ca-desensitizasyon) Protein kinaz C, MLC fosfataz aktivitesini azaltarak kasılma gücünü artırır. G proteinler üzerinden PKC artıran dış uyaranlar, zar potansiyeli değişmeden gerimi artırır, farmakomekanik eşleşme
Mandal mekanizması: Tonik düz kaslarda (örn vasküler kaslar) MLC, MLC fosfataz ile defosforile olunca kas hemen gevşemez, miyozin aktine bağlı kalır. Çapraz köprü döngüsü miyozin-aktin bağlı durumda yavaşlamıştır, aktine bağlı miyozin baş sayısı çok, gerim korunur. Mandal mekanizması denir, ATP çok az harcandır (300 kat daha az), kasılma düşük enerji ile sürer. Nedeni ?? iskelet kası rigor mortise benzer
Kontrol sistemleri:
Pace maker hücreler, Sinirsel (NT) (Otonom sinir sistemi (sinir-kas kavşağı gibi değil) (varikositler), Hormonlar (bölgesel veya dolaşımla gelen), Mekanik uyarılar (gerilme)
Zarın elektriksel aktivitesi: Vdin iskelet kasına göre daha pozitif ve sabit değil, bazı düz kaslarda AP var (tek ünite), bazı düz kaslarda yok (çok üniteli)
Zarda isk. kasına göre VNa az, VCa çok
Bazı kaslarda AP oluşmaz, dereceli potansiyeller kasılmayı başlatır
Bazı düz kaslar zar potansiyeli değişmeden kasılır: Birinci haberci ile G protein üzerinden IP3 oluşur, Ca artar, kasılma olur (farmakomekanik eşleşme).
Dereceli yanıtlar: Bazı düz kaslarda nörotransmiterler, dolaşımla gelen haberciler, bölgesel haberciler, mekanik uyarılma (gerilme gibi) Vzar’ı değiştirir. Hiperpolarizasyon-depolarizasyon oluşur. Eğer düz kas AP çıkartabiliyorsa depolarizasyon eşiğe ulaştırırsa AP oluşur.
Yavaş dalga potansiyelleri: Visseral kasın lokal potansiyeli, spontan olabilir. Nedeni? İyon kanal geçirgenliğinde (Ca2+, K+) ritmik değişiklik? Başka iyonik akımlar ?? Yavaş dalga eşiğe getirir, dalga tepesinde tek-çoklu AP à kasılma olur (pace-maker dalgaları)
Pace maker (önder odak) dalgaları, genellikle tek üniteli düz kaslarda izlenir.
Kavşak potansiyelleri: Çok üniteli düz kasta sinirsel uyarı ile oluşur. Postganglionik aksondan sinaptik bölgede Ach veya NE salgılanır. Kasta gn’de AP değil yerel potansiyel oluşur, kavşak potansiyeli (eksitatör junction potansiyeller –EJP). EJP, elektrotonik olarak hücreye yayılır (lif çok küçük), L-tip Ca kanalı açılırà kasılma
JP, hiperpolarize edici olabilir, IJP denir
Aksiyon potansiyelleri: Genellikle tek üniteli düz kaslarda gözlenir. İskelet kasına göre daha uzun sürer. Depolarizasyonda L-tip VCa rol alır (+feedback). Giren Ca2+ kasılmada da rol alır. Depolarizasyon dönemi uzun (Ca2+ girişi Na+’a göre yavaş). AP repolarizasyonu da yavaş (VCa inaktivasyonu yavaş, VK aktivasyonu geç)
Aksiyon potansiyelleri: Bazı düz kaslarda iskelet kasına benzer tek bir AP görülür (genellikle visseral düz kas). Bazı düz kaslarda (genitouriner sistem, bazı damar düz kasları) kalp kası benzeri platolu AP gözlenir. Ca+2 girişi daha uzun sürdüğü ve daha fazla Ca+2 girdiği için kasılma uzun sürer.
Bazı düz kaslarda yavaş dalgalar üzerinde seri halinde AP’leri gözlenir.
Visseral kaslar gerilirse spontan AP’leri oluşabilir. Yavaş dalga + gerilme birlikte oluşturur
Örn. barsak içerikle gerilirse, yerel otomatik kasılmalar içeriği anüse doğru iten peristaltik kasılmaları başlatır.
Duyu sistemlerinin genel yapısı
Duysal bilginin kullanılması: Hareketin kontrolü, Uyanıklık, İç organ işlevlerinin düzenlenmesi, Algı
ÇEVRE --> BEYİN
(uyaranlar) ---> (Algılar---> çevre)
Dış Çevre -----> Beyinde oluşan çevre algısı
Reseptör --> Duysal nöronlar ----> MSSHipokampus Limbik s. Motor sistem
(bellek) (emosyon) (davranışlar)
Duyu sistemleriDuyu sistemlerinde uyaranın 4 özelliği fiziksel özellikler ile uyumlu olarak işlenir:
Modalite: Uygun uyaran kavramı
Şiddet: Weber kuralı, duysal eşik
Süre: Zamansal analiz, adaptasyon
Lokalizasyon: Uzaysal analiz (İki nokta eşiği ve uyaran yeri)
DUYU SİSTEMLERİNDE NÖRAL İŞLEM
A. Enerji dönüştürme (Reseptör)
B. Kodlama
- Şiddet
- Süre
- Modalite
- Lokalizasyon
C.Keskinleştirme (lat. İnh.)
DUYU SİSTEMLERİNİN GENEL YAPISI
- Reseptör
- 1. Duysal nöron ve duysal birim, 2. nöron, çaprazlaşma, talamus, korteks (İleti nukleusları-konverjans, diverjans)
- Hiyerarşik-paralel organizasyon
- Topografik organizasyon
Reseptör
- Uyaranın dönüştürülmesi (stimulus transduction)
- Kimyasal, mekanik, ısı, elektromanyetik
- Enerji filtresi özelliği
- Reseptör potansiyeli (Direkt, indirekt kapılama)
DUYU SİSTEMLERİNİN GENEL YAPISI
- Reseptör
- 1. Duysal nöron ve duysal birim, 2. nöron, çaprazlaşma, talamus, korteks (İleti nukleusları-konverjans, diverjans)
- Hiyerarşik-paralel organizasyon
- Topografik organizasyon
1. Duysal nöron
- Reseptif alan kavramı
- Duysal birim kavramı
- Duysal birim
- Duyu yolları: - 1., 2., 3. nöronlar, Çaprazlaşma, Talamus, iİleti çekirdekleri: İletim- nöral işleme (konverjans, diverjans, lateral inhibisyon)
DUYU SİSTEMLERİNİN GENEL YAPISI- Reseptör
- 1. Duysal nöron ve duysal birim, 2. nöron, çaprazlaşma, talamus, korteks (İleti nukleusları-konverjans, diverjans)
- Hiyerarşik-paralel organizasyon
- Topografik organizasyon
Duyu yolları boyunca uyarılar paralel ve seri (hiyerarşik) olarak işlenir: Üst sıralı nöronlar alt basamakta yer alan nöronlardan daha kompleks işlem yaparlar. Reseptif alanlar giderek büyür. Farklı alt modalitelerle ilgili uyarılar paralel-ayrı yollarda beyne iletilir.
D. Duyu yolları topografik organize olmuştur:* Duyu yolları boyunca komşu nöronların uyardığı nöronlar da komşudur.
* Beyindeki duysal alanlarda reseptif örtünün haritası bulunur. Somatik duyu: Somatotopik temsil, İşitme: Tonotopik temsil, Görme sistemi: Retinotopik temsil
Duyu sistemlerinde nöral işleme
DUYU SİSTEMLERİNDE NÖRAL İŞLEM
A. Enerji dönüştürme (Reseptör)
B. Kodlama
- Şiddet
- Süre
- Modalite
- Lokalizasyon
C.Keskinleştirme (lat. İnh.)
Uyaran şiddeti: Frekans ve populasyon kodlaması
- Duysal birimlerin eşikleri farklı
- Şiddet kodlaması sonucu uyarı şiddeti arttıkça hissedilen şiddet de artar.
Uyaran süresi
- Uyaran süresi ve zaman içerisindeki değişiklikler analiz edilir.
- Adaptasyon (Reseptör membranı, reseptörü çevreleyen yapılar)
- Adaptasyon: Zamansal filtreleme, enerji tasarrufu, sinyal/gürültü oranı artar
- Fazik ve tonik reseptörler
Uyaran modalitesi
- Uygun uyaran, reseptör özelleşmesi
- İşaretlenmiş yol kuralı
- Spesifik sinir enerjileri kuralı
Uyaran lokalizasyonu
- Topografik yapı
- Projeksiyon kuralı (Duyu reseptörün bulunduğu yerde algılanır)
- Görme ve somatik duyuda uyaranın geldiği yeri analiz ederiz.
- İşitmede sesin tonunu analiz ederiz
- Tat: Farklı tatları analiz ederiz.
- Görme ve somatik duyu
- İki nokta eşiği: Reseptif alanların küçük olması, reseptif alanları iç içeliği, konverjansın az olması keskinliği artırır.
DUYU SİSTEMLERİNDE NÖRAL İŞLEM
A. Enerji dönüştürme (Reseptör)
B. Kodlama
- Şiddet
- Süre
- Modalite
- Lokalizasyon
C.Keskinleştirme (lat. İnh.)
Lateral inhibisyon
- Öne doğru (Feed forward)
- Geriye doğru (Feed back)
- Distal inhibisyon
Uyaranın uzaysal analizinin önemli olduğu görme, somatik duyu (epikritik duyular), işitme sisteminde belirgindir.
Somatik duyu sistemi, periferik mekanizmalar
Bazı hatırlatmalar:
- Reseptif alan: Bir duyu sisteminde bir hücrenin uyarılardan etkilendiği alan
- Adaptasyon: Aynı şiddette gelen uyarıya duyu sisteminin verdiği yanıtın giderek azalması
Somatik duyu sistemi
İçerik
A-Tipleri, sınıflandırması: Derin duyu (proprioseptif), yüzeyel duyu (epikritik, protopatik)
B-Reseptörleri: Adaptasyon ve reseptif alan kavramları, Kapsül
C-Merkezi sinir sistemine iletimi: Duyu tipi-lif tipi ilişkisi
D- Merkezi sinir sisteminde iletimi: Çıkan yollar, talamus spesifik somatik duyu çekirdeği (ventral posterior çekirdek-lateral ve medial kısımları)
E- Kortikal alanlar: S1 (3a, 3b, 1, 2 Brodmann alanları), S2, posterior pariyetal korteks (5 ve 7 Brodmann alanları), Topografik yapı, Paralel ve seri işlem
KAYNAKLAR: Ders notu + Ganong + Vander-Sherman-Luciano (Human Physiology)
A- Sınıflandırma: Somatik duyu denince: İşitme, görme, koku, tat, vestibuler denge (iç kulaktaki denge organı) dışındaki tüm duyular…
Somatik duyu reseptörleri vücudun her yerine dağılmış, en büyük duyu organı.
Reseptörleri çok çeşitli.
Somatik duyu tipleri:
Temel 4 tipi, dokunma, sıcak-soğuk, ağrı ve proprioseptif-pozisyon (derin) duyu
Yerine göre: yüzeyel, derin ve visseral duyu
Yüzeyel duyu: Epikritik- Protopatik
Tiplendirme-sınıflandırma insana özgü
Somatik duyu reseptörleri:
Reseptör ayrı bir hücre değil, 1. nöronun özelleşmiş akson sonlanmaları
1. nöron gövdesi spinal ganglionlarda (kafa hariç)
Periferik akson, periferik sinirlerle deri-eklem-kas-organ vs. gelir. Dallara ayrılır, miyelinli ise miyelini kaybeder, duyu cisimciği (reseptör) olarak sonlanır.
Bir nöronunun tüm akson sonlanmaları, tek tip duyu cisimcikleridir.
a) Periferik sonlanma şekline (reseptör yapısı),
b) Uygun uyaranına,
c) Akson çapı ve miyelin kılıfına göre farklı özellikler taşır.
a) Periferik sonlanma: Reseptör tipleri (Kapsüllü ve çıplak sinir sonlanmaları)
Deride:
Kapsüllü sonlanmalar (Meissner, pacini, merkel, ruffini) (dokunma-basınç)
Serbest sinir sonlanmaları (dokunma-basınç, ağrı, sıcak/soğuk), kıl dibi reseptörü (dokunma-basınç)
Eklem-kas ve iç organlarda
Kapsüllü (Kas iğciği, golgi tendon organı)
Serbest sonlanmalar
Somatik duyunun 1. duysal nöronu
a) Periferik sonlanma şekline (reseptör yapısı),
b) Uygun uyaranına,
c) Akson çapı ve miyelin örtülerine göre farklı özellikler taşır.
b) Uygun uyarana göre
b1- Dokunma-basınç reseptörleri
b2- Sıcak-soğuk reseptörleri
b3- Nosiseptörler
b1- Dokunma-basınç reseptörleri
1.nöron periferik aksonu, kapsül merkezinde miyelinsiz sonlanır. Sonlanma membranında mekanosensitif iyon kanalları bulunur.
Dokunma, kan basıncı (damar-kalp), gerilme (GİS, safra kesesi, mesane)
DERİ
Vücut sıvısının buharlaşmasını önler.
Güneş ışığından korur
Mikropların girmesini engeller.
Çıplak ve kıllı deri, dermis-epidermis
0.006 mm yükseklik, 0.04 genişlikte bir kabartıyı farkedebiliriz.
Derideki kapsüllü reseptörler:
Yüzeyel (Meissner, Merkel), Derin (Pacini, Ruffini)Derin kapsüllü mekanoreseptörler
Pacini cisimciği (2x1mm), çok duyarlı, res. alanı geniş, titreşim-basınç, fazik reseptör (en hızlı adapte olan reseptör), deri altında, Pacini 250-350 Hz’e duyarlı, 800 Hz’e kadar yanıt verir. Mekanosensitif bilginin %10-15’i
Ruffini organı, kollajen liflerle kas vs tutunmuş. Kollajen lifler gerilince uyarılır, tonik reseptör (Kas golgi tendon organı gibi) Mekanosensitif bilginin %20’si
Yüzeyel kapsüllü mekanoreseptörler
Merkel diskleri epidermisin hemen altında, deri şekil değişikliğine duyarlı, tonik reseptör, en büyük uzaysal çözümleme, yüzey bilgisi, mekanosensitif bilginin %25’i
Meissner cisimciği, dermal katlantılarda, kollajen liflerle epitel hücrelerine tutunmuş, derinin çekilmesi ile uyarılır. Fazik reseptör, 3-40 Hz duyarlı, deride hareket bilgisi, mekanosensitif bilginin %40’ı
Serbest sonlanmalar (Mekanoreseptör)
Kıllı ve kılsız deri bölgelerinde bulunur.
C ve A δ tipi yavaş liflerin akson sonlanmalarıdır.
Kıl follikülleri de serbest sinir sonlanmaları ile çevrilidir. Hızlı ve yavaş adapte olan türleri vardır.
Proprioseptif duyuyla ilgili mekanoreseptörler
Proprioseptif duyu: Vücut pozisyonu duyusu
Reseptörü: Eklemler-kaslar ve çevresindeki mekanoreseptörler
Tipleri: Statik ve dinamik
Şuurlu derin duyu: Bir anatomi terimi
Bazı kaynaklarda derin duyu=proprioseptif duyu
Ancak genelde eklem-kas ve çevresinden kaynaklanan tüm duyulardır. (Derin ağrı gibi)
Proprioseptif duyu
Denge, hareketin kontrolü, tutulan objenin tanınması
Proprioseptif duyu başlıca 3 tip mekanoreseptörün birlikte aktivitesine bağlıdır.
1- Eklem kapsülündeki mekanoreseptörler
2- Kas iğciği reseptörleri (aksonları Tip Ia, Tip II) ve Golgi tendon organı (aksonları Tip Ib)
3- Deri mekanoreseptörleri
b2- Termal reseptörler
Sıcak ve soğuk duyusu için ayrı reseptör, serbest sinir sonlanmaları. 0,01 °C değişikliği algılayabiliriz.
Deri 20-40 °C sorunsuz, beyin 37 °C olmalı
Deri, hipotalamus, …
Seyrek, sıcak-soğuk duyarsız deri bölgeleri var. Lokalizasyon kötü, MSS’de görece az sayıda nöron ve lifle iletilir.
C tipi veya A δ tipi liflerle MSS’e iletilir.
Termal reseptörler
Sıcak-ağrı reseptörlerinin bazı iyon kanalları “kapsaisin” gibi maddelere de duyarlıdır, acı biberde var, acı tat sıcaklık-yanma duyusuna da yol açar.
Soğuk reseptörlerinin bazı iyon kanalları mentole de yanıt verir, naneli şeker soğuk hissi oluşturur.
b3- Ağrı reseptörleri (nosiseptörler)
Sıcak-soğuk reseptörleri veya mekanoreseptörler aşırı uyarılında ağrı oluşmaz. Ağrı reseptörleri doku harabiyetine özelleşmiş spesifik reseptörlerdir.
Serbest (çıplak) sinir sonlanmalarıdır.
Mekanik, termal (45 °C üstü ve 5 °C altı uyarılan iki ayrı tip), kimyasal (H+, K+, histamin, bradikinin vb.), polimodal nosiseptörler (mekanik, termal, kimyasal) tanımlanmış
C tipi veya A δ tipi liflerle MSS’e iletilir.
Somatik duyunun 1. duysal nöronu
a) Periferik sonlanma şekline (reseptör yapısı),
b) Uygun uyaranına,
c) Akson çapı ve miyelin örtülerine göre farklı özellikler taşır.
Somatik duyu sistemi, merkezi mekanizmalar
Dermatom
Derideki bir nokta, en az iki dermatomdaki nöronun reseptif alanındadır (dermatomlar iç içe) (Dokunmada, ağrı-sıcak/soğuktan fazla)
Organlardan somatik duysal uyarılar sempatik-parasempatik sinirlerle spinal ganglionlara gelir. Omurilik laminalarında sonlanmalar duyu altmodalitesine göre farklıdır.
Arka sütun-ML sistem
Epikritik duyu, şuurlu derin duyu taşınır.
1. nöron spinal ggl’da. Merkezi akson aynı taraf arka sütunda beyin sapına çıkar (fasciculus Cuneatus ve gracilis, posterior funiculi)
2. nöron gövdesi medullada Nucleus gracilis ve Nucleus cuneatus’da. 2. nöron aksonu karşıya geçer, medial lemniscus olarak talamusa çıkar.
3. nöron gövdesi talamus VP nukleusunda
VPLateralis, gövde-ekstremite ile,
VPMedialis yüzle ilgili.
VP nöron aksonları SI’e projekte olur.
Yüzün somatik duyusu trigeminal sinirle taşınır. 1. nöron trigeminal ganglionda. 2. nöron ponstaki nukleusda, 2. nöron aksonu karşıya geçer, medial lemniscus’a katılır.
--------------------------------------------------
Proprioseptif aksonların bir kısmı med.spi.’de sonlanır (refleksler), bir kısmı AS-ML’ ile birlikte.
Derin duyuya ait diğer bir yol (şuursuz derin duyu) serebelluma projekte olur.
Anterolateral yol
Protopatik duyu. Sıcak-soğuk, ağrı, kaba dokunma, kaşınma, seksüel duyular taşınır.
1. nöron gövdesi spinal ggl.da.
2. nöron gövdesi omurilikte. 2. nöron aksonu karşıya geçer, tr. spinothalamicus anterior ve lateralis’i oluşturur.
Anterior kısım, neospinotalamik yol. Hızlı ağrı, kaba dokunma duyusu.
Lateral kısım, paleospinotalamik yol. Yavaş ağrı, sıcak-soğuk duyusu
Gn.de içgüdüsel yanıtlarla ilgili (böcek, g.çek, termoregülasyon)
Anterolateral sistem başlıca 3 beyin alanında sonlanır.
a) Talamus: VPL nukleus’dan SI (neospinotalamik kısım)
b) Mezensefalon (özlle ağrı) (paleospinotalamik kısım)
c) Retikuler formasyo (retikuler aktive edici sistem (paleospinotalamik kısım)
Brown-Sequard Sendromu: Omurilik yarı hasarında, duyu yollarının özelliklerine göre farklı belirtiler oluşur.
E- Kortikal alanlar (stereognozis)
Korteks, Korteks bağlantıları
Somatik duyu ile ilgili kortikal alanlar
S1: 3a, 3b, 1, 2. Brodmann alanları
Uyarılar talamustan ağırlıklı olarak 3b, daha az 3a’ya gelir.
3b, 1’e deri mekanoreseptörlerinden,
3a’ya proprioseptif reseptörlerden,
2’ye deri ve proprioseptif reseptörlerden uyarı gelir
S2 alanı: 4 S1 alanından uyarı alır, limbik sistem ve bellek alanlarına projekte olur. Taktil öğrenme-bellek ile ilgili
5. ve 7. alanlar: Brodmann 2’den uyarı alır, motor, premotor alanlara projekte olur.
Somatik duyunun asosiasyon alanları, reseptif alanları büyük, hasarında astereognozi, ihmal görülür.
Tüm kortikal somatik alanlardan talamusa, beyin sapına ve omuriliğe projeksiyonlar var. Çıkan liflerden daha fazla sayıda.
Kortekste hiyerarşik-paralel işlem devam eder
Somatotopik yapı vardır.
Ağrı duyusu
AĞRI RESEPTÖRLERİ
1.nöron gövdesi spinal ve trigeminal ganglionda
Serbest sinir sonlanmaları, adaptasyonu az.
Nosiseptörler spesifik. Uygun uyaranına göre 3 tip nosiseptör var: (çok sayıda alt tip)
-Polimodal: Kimyasal, termal ve mekanik uyarıya duyarlı (C tipi lifler),
-Mekanik uyarıya duyarlı: A delta tipi lifler (çoğu)
-Termal uyarıya duyarlı: A delta tipi lifler
Sessiz reseptörler
AĞRI RESEPTÖRLERİ
TRP (geçici reseptör potansiyeli) kanalları
Termal reseptörler de bu grupta
Katyon kanalları, Na ve Ca girişi
Nosiseptörlerde ASIC (asite duyarlı iyon kanalları) da bulunur. (ASIC3 kalp kası, iskelet kası)
Doku hasarı ile nosiseptörlerin uyarılması
Doku hasarında açığa çıkan bradikinin, serotonin, histamin, potasyum, asitler, asetilkolin, proteolitik enzimler, ATP, kapsaisin gibi maddeler nosiseptörleri uyarır.
Ağrı eşiği değişken (görünce artar, diş hekimi)
Nosiseptörler: Vücudun hemen her yeri
-Deri
-Periosteum, eklem yüzeyleri, kaslar
-Damar duvarları
-Kafa içerisindeki falks ve tentoryumlar
-İç organlar, organ zarları
-………
Ağrı oluşumu
Hızlı-Yavaş Ağrı
Anoksi öncelikle büyük lifleri etkilediğinden sırası ile propriosepsiyon/basınç,hızlı (batıcı-keskin, birinci) ağrı/sıcak-soğuk, yavaş (künt, yanıcı, ikinci) ağrı/kaşınma duyuları kaybolur.
Lokal anestezikler ise öncelikle küçük çaplı lifleri etkiler, önce yavaş ağrı,kaşınma; sonra sıcak-soğuk ve hızlı ağrı, en son basınç /propriosepsiyon kaybolur.
Basınç res çok uyarılınca ağrı olmaz
Hızlı ve yavaş ağrı
Ağrı iletimi
MSS’e C ve A delta tipi liflerle iletilir.
Aksonlar MSS’e girince beyaz maddede 1-2 segment aşağı-yukarı gider.
2. sıra nöronlarla (projeksiyon nöronları) (1 ve 5. laminalar)
2. lamina (ara nöronlarda)
Geri çekilme refleksi gibi refleks devrelerle ilgili nöronlarla
Ağrı iletimini düzenleyen ara nöronlarla sinaps yapar.
Ağrı iletimi
A delta tipi lifler 1 ve 5. laminalarda
C tipi lifler 1 ve 2. laminalarda sonlanır.
Lamina 5’deki ikinci nöronlardan bir kısmı hem A beta (ağrı ile ilgilisiz) aksonlardan hem A delta (ağrı ile ilgili) aksonlardan uyarı alır, WDR (wide-dynamic range) nöronları denir.
Lamina 1 ve 5’deki ikinci nöronların aksonları karşı tarafa geçer, beyaz maddede anterolateral yolu oluşturur.
Ağrı iletimi
2. nöronlarla sinaptik bağlantılarda A delta tipi liflerden glutamat; C tipi liflerden glutamat ve P maddesi salınır.
Glutamat hızlı-kısa; P maddesi yavaş-uzun süre etkili. Glutamat uzaklaştırılır. P maddesi sinaptik aralıkta uzun süre kalır, çevre nöronları da etkiler.
Hızlı-yavaş ağrı özelliklerinde bu etkiler önemli.
MSS’de Hızlı Ağrı iletimi
Ağırlıklı olarak, neospinotalamik bölümde iletilir.
Bu yolun küçük kısmı, beyin sapı retikuler alanlarda sonlanır.
Büyük kısmı talamusun VP nuk. yoluyla SI, SII, emosyonla ilgili singulat kortekse projekte olur.
MSS’de Hızlı Ağrı iletimi (devam)
Ağrı ile ilgili kortikal alanlar, ağrının ayırdedilmesi, anlamlandırılması, emosyonel kısımları ile ilgilidir.
Hızlı ağrı, kortekse topografik projekte olur. Bu nedenle yavaş ağrıdan daha iyi lokalize edilir. Arka sütun yolu ile iletilen duyulara göre yerleşimi zayıftır.
Korteks olmasa da ağrı hissedilir.
MSS’de Yavaş Ağrı iletimi
Ağrının afektif, motivasyonal yönleri ile ilgili (hoş olmayan duygu, korku-huzursuzluk, otonom aktivasyon-bulantı, terleme, taşikardi vs.)
Paleospinotalamik bölümde iletilir.
Bu yol eski, çoğu lif beyin sapında sonlanır. 1/10-1/4’ü talamusla kortekse gider
Bu nedenle mezensefalon üstünde MSS çıkarılsa da ağrı hissedilir.
MSS’de Yavaş Ağrı iletimi (devam)
Paleospinotalamik yol başlıca 2 alanda sonlanır.
a) Beyin sapı retikuler alanları à Talamus nonspesifik nukleusları à -kortekse yaygın proj. (uyanık) -sing.kor, insular kor. (emosyonlar)
b) Mezensefalon: Bu yol limbik sistemi uyarır, limbik sistem tarafından uyarılır. Ayrıca ağrı iletiminin düzenlenmesi ile ilgilidir.
Ağrı ile ilgili bazı beyin sapı nöronları hipotalamusa projekte olur, ağrıya eşlik eden endokrin-otonom bulgularla ilgili. Amigdalaya projekte olur, emosyonlarla ilgili
MSS’de Analjezi sistemleri
Kapı kontrol teorisi: Medulla spinalise giren ağrı ile ilgisiz büyük çaplı aksonlar (A beta) ağrı iletimi ile ilgili nöronları inhibitör ara nöronlar üzerinden inhibe ederler.
Beynin analjezi sistemi
Kapı kontrol teorisi
Plasebo etkisi: Placebo etkisi altındayken ağrıyla ilgili alanlarda aktivasyon var.
Hipnoz ve akapunkturlar ağrı tedavisi de placebo kabul ediliyor.
Beynin analjezi sistemi
Endojen opioit peptitler: Enkefalinler, endorfinler, dinorfinler
Beyin sapında ağrı ile ilgili yolların sonlandığı bölgelerde analjezik nörotransmitterler (endojen opioit peptidler) salgılayan nöronlar var.
Bu nöronların aksonları, omurilik arka boynuzunda ağrı ile ilgili nöronları inhibe ederler.
Başlıca 3 beyin alanı var. Bu alanların uyarılması, bu bölgelere morfin benzeri opiat maddelerin (endorfinler, enkefalinler) uygulanması analjezik etki yapar.
1- Mezensefalon ve ponsta periventriküler ve periakudaduktal gri madde (PAG): Limbik sistemden uyarılar alır.
2- Bulbusta Rafe çekirdekleri (PAG’den uyarı alır)
3- Omurilik arka boynuzunda enkefalinerjik nöronlar (Rafe çek. uyarı alır)
Beynin analjezi sistemi (devam)
1 no’lu bölgelerdeki nöronlar rafe nöronları üzerine enkefalin salar. Enkefalin rafe nukleusu nöronlarını uyarır.
Rafe nöronları serotonin salgılar. Bu nöronlar omurilik arka boynuzuna projekte olur (akson gönderir)
Serotonin omurilik arka boynuzunda ağrı projeksiyon nöronlarını direkt veya ara nöronlar (enkefalinerjik) üzerinden inhibe eder. Ayrıca primer afferentlerden P maddesi ve glutamat salınımı inhibe edilir.
Ağrı iletiminin düzenlenmesi
Sensitizasyon: Hiperaljezi
Periferik duyarlılaşma: Hasarlı dokulardan, kan hücrelerinden ve sinir sonlarından salgılanan çeşitli kimyasal maddeler (bradikinin, histamin, prostaglandinler, lökotrienler, Ach, serotonin, P maddesi, ATP):
A) Nosiseptör eşiğini düşürerek duyarlılaştırır (Sessiz nosiseptörler).
B) Direkt olarak nosiseptörleri uyarır, aktive eder.
Hiperaljezi (periferik) (devam)
1. nöron gövdesinde sentezlenen P maddesi, periferik akson sonlanmalarından (nosiseptörlerden) salınır.
P maddesi çevredeki nosiseptörleri de uyarır.
P maddesi vazodilatasyon yapar, kızarıklık ve ödem oluşur. Mast hücrelerini uyarır, histamin salınır.
Nosiseptörlerden ATP de salgılanır.
Histamin, C lifleri üzerinden kaşıntı yapar, kaşıntıya spesifik reseptör bilinmiyor).
Merkezi sensitizasyon (duyarlılaşma)
Omurilik arka kordon nöronlarının duyarlılığı, nosiseptif afferentlerin yüksek aktivitesi ile artar.
Hasar bölgesindeki ağrısız uyaran bile ağrı oluşturur (allodini)
AĞRI SINIFLANDIRMASI
1- Nörofizyolojik mekanizmaya göre:
a) Nosiseptif
- Somatik
- Visseral
b) Nöropatik
- Merkezi (talamus örn.)
- Periferik (zona örn.)
2- Süreye göre (akut, kronik)
3- Etyolojiye göre (kanser ağrısı, artrit ağrısı gibi)
4- Bölgelere göre (baş, göğüs, sırt, ekstremite gibi)
Nöropatik ağrı
-Periferik nöron-akson veya ağrı ile ilgili MSS bölgeleri-yollarının hasarlanması sonucu oluşur.
-Nosiseptör uyarımı şart değildir. Kendiliğinden veya hafif dokunma, termal uyarılarla başlar.
-Analjezikler çok etkili değil.
-Hayalet ekstremite, hayalet ağrı
-Hayalet ekstremite ağrısının tedavisi çok zor.
Visseral Ağrı
İç organlardan kaynaklanır.
Az sayıda termal-mekanik reseptör bulunur, nosiseptörler deriye göre daha seyrek yerleşimlidir. Örn. kesme/yakma ib’da ağrısız.
Yavaş ağrıdır. Lokalizasyonu kötüdür. Rahatsız edicidir.
Sıklıkla bulantı ve otonom belirtiler vardır.
Yayılır ve yansır.
Visseral ağrı iletimi
MSS’e PS ve S sinirler içerisinde iletilir.
1. nöron hücre gövdesi arka kök ganglionu veya ilgili kafa çiftinin ganglionundadır.
Omurilikte somatik ağrı yolları gibi seyreder.
Bir grup visseral ağrı 2. sıra aksonu AL’e katılmaz, arka kordonda orta hatta yakın ayrı bir bölgede talamus üzerinden kortekse iletilir.
Visseral ağrıda ağrı liflerinin uyarılması
İçi boş organların gerilmesi (örn. İntestinal tıkanma)
Organların iltihaplanması
İskemi
Visseral ağrıya eşlik eden bulgular
Affektif komponent
Kas spazmı, rijidite (özlle periton etkilenmişse)
Bulantı, kusma, otonom belirtiler (visseral reflekslerin aktive olması)
(Visseral ağrının dual karakteri)
Yansıyan ağrı
Derin ağrı ve visseral ağrının somatik yapılara yansıması, dermatomal kural yanında deneyimin rolü vardır.
Örneğin:
Kardiyak ağrılar sol kola, göğsün sol tarafına
Üreter ağrısı testislere ve alt karın bölgesine
Özofagus ağrısı göğüs duvarına
Safra kesesi skapula kemikleri çevresine
Appendix ön karın ve göbek çevresine yansır.
Dermatomal kural
Ağrı genellikle kaynaklandığı dokunun embriyojenik gelişimde orijin aldığı segment-dermatoma yansır. Nedeni konverjans
Örneğin kalp ve kol; diafram ve omuzlar, böbrek-üreter ve testisler aynı segmentlerden kaynaklanır.