KAS DOKUSU BYOKMYASI Prof Dr Hafize UZUN Vcudun

KAS DOKUSU BİYOKİMYASI Prof. Dr. Hafize UZUN

§ Vücudun en büyük dokusudur Yeni doğanda vücudun %25’ini oluşturan kas kütlesi, genç erişkin dönemde % 40 düzeylerine çıktıktan sonra, yaşlı dönemde %30’a kadar azalır. § Vücut yakıtlarının ve ATP’ nin temel tüketicisidir.

Organizmada 3 tip kas bulunur. İskelet kası (çizgili kas) İstemli hareket Kalp kası (çizgili kas) İstemsiz hareket Düz kas (çizgisiz kas) İstemsiz hareket

Kaslarda • ~ %72 -78 su; • %19 -20 protein; • %3 lipid ve • %1 glikojen bulunur.

• Myozit = kas hücresi • Sarkolemma = Hücre (plazma) membranı

Bir kas lifi hücresi(miyozit) içinde, sarkoplazma adlı hücre içi sıvıya gömülüdür. Kas lifleri birbirinden ayrı filamanlara (aktinmyozin) bölünebilen birbirine paralel şekilde yerleşmiş miyofibrillerden oluşur. Her miyofibril sarkomer denilen ve kasılma yetisi olan parçalardan oluşur

• Miyofibriller membranöz bir tübül sistemi olan sarkoplazmik retikulum ile çevrilidir. • Özelleşmiş bir ER türüdür. Yapısal olarak düz ve tanecikli ER’den farkı, gerektiğinde kullanılmak üzere yoğun oranda Ca ihtiva etmesidir. • Kas hücrelerinde, hareketi sağlayan aktin-miyozin fibrillerini bir ağ gibi sararak bu liflerin kasılması için gereken Ca iyonlarını gerektiğinde dışarı salar. • Kasın kasılmadığı durumlarda ise, yüzeyindeki Ca -Mg ATPaz proteinleri ile Kalsiyum’u tekrar içine alarak hapseder.

• Sarkolemmanın hücre içine doğru yaptığı Transvers şekilli invaginasyonlara T tubul denmektedir. • Görevleri aksiyon potansiyelinin hücre içine yayımını kolaylaştırmaktır. • T Tubul her iki yanında bulunan sarkoplazmik retikulum parçaları ile Triad adı verilen yapıları oluşturmaktadır. • Sarkoplazmik retikulum transvers (T) tübül aracılığı ile sarkolemmaya bağlanmaktadır.

İSTEMLİ KASIN YAPISI

Kas Lifi

Elektron mikroskopta miyofibril enine ve boyuna çizgilenmeler gösterir. Bu çizgilenmelere bant denir. ØMiyofibril boyunca polarize ışığı kırma özelliği değişen anizotrop bantlar A bandı; değişmeyenler ise izotrop I bandı olarak tanımlanır

İki komşu Z çizgisi arasında kalan bölge sarkomer; kasın fonksiyonel birimidir Sarkomer, kas lifi boyunca 1500 -2300 nm aralıklarla tekrar eder. Sarkomer uyarılabilen bir membran olan T-tubul sistem ile sarılıdır. Bu sistem sarkoplazmik retikulum ile ilişkili T kanallarından meydana gelmiştir.

Miyofibrillerde iki tip filament bulunur. 1. Kalın filament: Miyozin içerir ve A bandını kapsar. 2. İnce filament: Aktin, tropomiyozin, troponin içerir. I bandını ve A bandının H bölgesine kadar olan kısmını kapsar. Z ve M çizgileri, aktin ve miyozin filamentlerinin bağlanması için temel tabakalar olarak işlev görmektedir.

Çizgili kaslarda filamentlerın yerleşimi

KAS PROTEİNLERİ Taze bir kas kütlesinin %72 -78’i su, %19 - 20 proteindir. Aktin ve miyozin iki ana proteindir.

Aktin v. Kas proteinlerinin % 25 ‘ni oluşturur, ince filamentlerin proteinidir ØG-aktin, globüler ve çözünür olup, fizyolojik iyonik kuvvet koşullarında, Mg 2+ varlığında, filamentöz F-aktine polimerize olarak çift sarmal yapı oluşturur. ØF-aktin çözünür olmayıp çentik veya tekrarlayan bir yapı gösterir. Her ikisininde katalitik etkileri yoktur.

Miyozin • Kas proteinlerinin %55’ ini oluşturur; kalın filamentlerin proteinidir. • α-heliks yapısında 2 ağır zincir ve 4 hafif zincirden oluşur. Ağır zincirler globüler baş kısım ve çift sarmal -heliks kuyruk kısmından oluşur Globüler baş ve fibröz kısım. • Her iki ağır zincirin globüler baş yapısına bir çift hafif zincir bağlıdır. • Miyozinin baş kısmı F- aktin ile kompleks oluşturur ve intrinsik ATPaz aktivitesi taşır; aktinmiyozin kompleksinin oluşumu bu aktiviteyi artırır.

Tripsin ile; Hafif meromiyozin (insoluble), -heliks fiberlerinden oluşur. ATPaz aktivitesi yoktur ve F- aktine bağlanmaz. Ağır meromiyozin (hem fibröz, hemde globüler ), soluble, ATPaz aktivitesi vardır ve F- aktine bağlanır. olmak üzere ikiye ayrılır.

Ağır meromiyozin papain ile; S 1 (ATPaz aktivitesi vardır) ve S 2 (fibröz karakterde olup ATPaz aktivitesi yoktur, F- aktine bağlanmaz) olmak üzere ikiye ayrılır.

α-aktinin: Z çizgisinde bulunur, Fibriler (F) aktini Z çizgisine bağlar. Fleksör grubu kaslar kasılırken, ekstansör kaslar Titin ile gevşeyip, yay gibi gerilirler (kas lifinin gerilmesini sağlar). β- aktinin: F-aktine bağlanır ve ince filamentlerin uzunluğunu kontrol eder.

Tropomiyozin • Fibröz yapılı , iki zincirden( ve ) oluşur. Tüm kaslarda bulunur. • Kasın ince filamentlerinde aktin çift sarmalının oluğunda F- aktinle birleşir ve aktinmiyozin etkileşimini düzenler. .

Troponin Aktomiyozin etkileşiminin düzenlenmesini sağlar. Sadece çizgili kasların ince filamentinde bulunur. 3 tipi bulunur: v. Troponin T: Tropomiyozine ve diğer troponinlere bağlanır. v. Troponin I: F-aktin-miyozin etkileşimini inhibe eder , diğer troponinlere ve aktine bağlanır. v. Troponin C: Yapısı kalmodüline benzer. Ca 2+ bağlayıcı peptid’dir. 4 kalsiyum iyonu bağlar.

Miyoglobin • Miyoglobin, kasın kırmızı rengini veren bir proteindir. Bir hem grubu içerir, O 2’i depolar ve yüksek p. O 2 gradyanının varlığında mitokondriye taşır. • Yavaş kasılan iskelet kaslarında miyoglobin bulunur(kırmızı kaslar), hızlı kasılan kaslarda bulunmaz(beyaz kaslar). • Miyoglobin, ağır kas harabiyetinde ekstrasellüler ortama çıkar ve idrarla atılır(miyoglobinüri)

Diğer önemli kas proteinleri ve fonksiyonları Titin: Vücudun en büyük proteinidir. Kas gevşemesinde fonksiyon görür. Z çizgisinden M çizgisine uzanır. Sarkomerin aşırı geilmesini önler. Nebulin: Aktin filamentleri boyunca Z çizgisinde bulunur. Aktin filamentlerinin uzunluğunu ve biraraya toplanmalarını düzenler. Desmin: . Sarkolemma ile miyofibriller arasındaki bağlantıyı sağlayan ara filamenttir (Z çizgisini iskelet kası hücre zarına bağlar).

§Distrofin: Aktini kas membranına bağlar ve intraselüler stabiliteyi oluşturur. Plazma membranına bağlanır. Genetik olarak eksikliği Duchenne tipi kas atrofisine neden olur. Bu proteini kodlayan gende mutasyon Duchenne ve ılımlı Becker müsküler distrofiye neden olur. Kalsinörin: Kalmodülin tarafından düzenlenen protein fosfatazdır. İskelet kasında yavaş ve hızlı kas liflerinin sayılarını kontrol eder. Kardiyak hipertrofide rol oynar Miyozin bağlayan protein C: Miyozin ve titin’i bağlar. Sarkomer’in yapısal düzenlenmesinde rol oynar.

KAS KONTRAKSİYONU Kas kontraksiyonu asetil kolin aracılığı ile sarkolemmanın depolarizasyonu ile başlar. Kasılmada ana olaylar şu şekilde sıralanır. ATP hidrolizi ADP + Pi –Miyozin - F-aktin etkileşimi ADP + Pi’ nin ayrılması ATP ile tekrar birleşme(gevşeme fazı)

Kas kasılma ve gevşemesi, esas olarak S-1 miyozin başının F-aktin filamentlerine döngüsel olarak bağlanıp ayrılmasıyla gerçekleşir. ATP’nin hidrolizi bağlanma ve ayrılmayı yönetir

Kas kasılması ve gevşemesinde görülen biyokimyasal olaylar Ø 1 - Kasılmanın gevşeme evresinde, miyozinin S-1 başı, ATP’yi ADP ve Pi’ye hidroliz eder ve aynı anda bu ürünlere bağlı kalır. ADP-Pi-miyozin kompleksi yüksek enerjili konformasyondadır. Ø 2 -Kas kasılması uyarıldığında, S-1 başı, aktin’e bağlanarak aktin-miyozin-ADP-Pi kompleksi oluşur. Ø 3 - Bu kompleksin oluşması, Pi salınmasını teşvik eder ve buda güç darbesini başlatır. • ADP salınır ve miyozinin başında, kuyruğuna göre daha büyük bir konformasyon değişikliği buna eşlik eder, bu ise, aktini, sarkomer merkezine doğru 10 nm kadar çeker. Bu güç darbesidir. Aktin-miyozin kompleksi düşük enerji durumundadır

Ø 4 - ATP molekülü miyozinin S-1 başına tekrar bağlanır. Aktinmiyozin-ATP kompleksi oluşur. Ø 5 - Miyozin-ATP’nin aktine olan affinitesi düşük olduğundan aktin salınr. Bu son basamak gevşemenin kilit bileşeni olup, ATP’nin aktinmiyozin kompleksine bağlanmasına bağlıdır.

ÖLÜM Hücre içi ATP azalır S-1 baş kısmına bağlanacak ATP kalmaz F-aktin ayrılamaz Kas gevşemesi oluşmaz Rigor mortis (ölüm katılığı)

Kasılma ve Gevşemenin Düzenlenmesi Çizgili kaslarda; aktine dayalı düzenlenme F-aktin- tropomiyozin kompleksine, troponinler bağlanır. İnhibitör troponin sistemidir. Troponin I; miyozin başının F-aktine bağlanmasını inhibe eder. Dolayısıyla miyozin başının ATPaz aktivasyonu engellenir Tp I, tropomiyozin molekülleri yolu ile F-aktinin konformasyonunu değiştirerek buinhibisyonu yapar. Düz kaslarda; miyozine dayalı düzenlenme ü ortak olarak her iki düzenlemede de Ca 2+iyonları rol oynar.

• Düz kaslarda miyozin hafif zincirleri, çizgili kaslardan farklıdır. • Miyozin p-hafif zincirleri miyozin başlarının Faktine bağlanmalarını engellerler. • Kasılmanın başlayabilmesi için miyozin p-hafif zincirinin fosforillenmesi gereklidir. Bu miyozin hafif zincir kinaz ile gerçekleşir

Çizgili iskelet kasında kasılma ve gevşemenin aktine dayalı düzenlenmesi, Kasılmada Ca+2 un rolü Ca+2 ATPaz etkisiyle sarkoplazmik retikulumun (SR) içine aktif transportla Ca+2 pompalanır İstirahat başlar (Ca+2; 10 -7 -10 -8 mol/L) Ca+2 SR’de kalsekuestrine bağlanır Bir sinir impulsu ile sarkolemma uyarılınca

Sinyal T-tubul sistemi ile SR, sarkomere iletilir SR’de Ca+2 salıveren kanal (=RYR=Ryanodin* reseptörü) açılır SR’den sarkoplazmaya kalsiyum iyonu akar (sarkoplazma Ca+ , 10 -5 mol/L ) İnce filamentde troponin C’deki Ca+2 bağlayan kısımlar hızla dolar

Tp. C-4 Ca+2 oluşur Bu yapı Tp. I ve Tp. T ile etkileşir, bunların tropomiyozinle olan ilişkisini değiştirir Tropomiyozin yer değiştirir veya Faktinin konformasyonunu değiştirir Miyozin-ADP-Pi ile F-aktin etkileşir, kasılma başlar

Kas Gevşemesi; Ca+2 ATPaz etkisiyle, sarkoplazmik Ca+2 10 -7 mol/L altına düştüğünde, Tp. C-4 Ca+2 den Ca+2 iyonlarının kaybı ile, Troponin I, tropomiyozinle etkileşmesi yoluyla F-aktin-miyozin etkileşimini inhibe ettiğinde, ATP varlığında (miyozin başı F-aktinden ayrılır) meydana gelir

İskelet kasında Ca+2 kasılma ve gevşemeyi troponinler, tropomiyosin ve F-aktin aracılı bir allosterik mekanizmayla kontrol eder

DÜZ KAS • Düz kaslarda aktin/miyozin iskelet ve kalp kasının aksine düzenli bir yapı göstermez. Bu nedenle çizgilenme yoktur. • Düz kaslarda Z çizgisi bulunmaz. Bunun yerine dens body bulunur. Dens cisimler membrana bağlanırlar. • T tübülüs sistemi yoktur. Kaveola denen sarkolemmanın yaptığı invaginasyonlar bulunur. • Düz kasta Troponin olmadığı için, hücre içine Ca++ girince kalmoduline bağlanır.

• Kalmodulin, hemem hemen tüm ökaryotik hücrelerde bulunan bir protein olup dört Ca 2+ bağlama bölgesi bulunur. Ca 2+ iyonunun başlıca hücre içi reseptörüdür. • Kalsekestrin, iskelet ve kalp kası sarkoplazmik retikulumunda en sık rastlanan Ca. BP’dir. Bu protein elli kalsiyum bağlama bölgesi içerir. Kalsekestrinin yüksek depolama kapasitesi kasılma için gereken Ca 2+’nın 20 m. M’a kadar depolanmasını sağlar

Düz Kasların Miyozine Dayalı Düzenlenmesi Kasılma Düz kas sarkoplazmasında Ca+2 bağımlı miyozin hafif zincir kinaz enzimi bulunur ↓ Kalmodulin-4 Ca+2, miyozin hafif zincir kinaz enziminin alt birimine bağlanır ↓ Miyozin p-Hafif zincirler fosforillenir ↓ Miyozin-F-aktin etkileşiminin inhibisyonu sona erer ↓ Kasılma siklusu başlar

Gevşeme Sarkoplazmada Ca+2 10, 7 mol/L den aşağıya düşerse ↓ Ca+2, kalmodulinden ve bu da miyozin hafif zincir kinazından ayrılır ↓ Kinaz inaktive olur ↓ Miyozin hafif zincir protein fosfataz, p-hafif zincirden fosfatı uzaklaştırır ↓

Defosforillenmiş miyozin p-hafif zinciri ↓ Miyozinin F-aktine bağlanmasını ve ATPaz aktivitesini inhibe eder ↓ Miyozin, F-aktinden ayrılır ↓ Gevşeme

Düz kasılmasının Ca tarafından düzenlenmesi

KALDESMON Düz kaslarda kasılmayı Ca 2+’a bağımlı olarak düzenleyen bir proteindir İntrasellüler Ca 2+ iyon konsantrasyonu düşük düzeylerde olduğu zaman kaldesmon tropomiyozine ve aktine bağlanarak aktin ile miyozinin bağlanmalarını ve kasılmayı engeller. Ca 2+ iyon konsantrasyonunun yükselmesi ile kaldesmon, Ca 2+- kalmoduline bağlanarak aktinden ayrılır ve aktin serbest kalır

Düz kasta relaksasyonvazodilatasyon

EDRF (Endothelium derived relaxing factor ( = NO nitrik oksit) NO, sitozolik NO sentaz etkisiyle argininden sentezlenir NO sentazın 3 izoenzimi bulunur 1. e. NOS (endotelyal) 2. n NOS (nöronal) 3. i NOS (indüklenebilir makrofaj enzimi) Kofaktörleri; NADPH, FAD, FMN, hem, tetrahidrobiyopterin

NO Biyolojik Fonksiyonları Vazodilatasyon Trombosit adezyon ve agregasyonunun inhibisyonu Nörotransmitter Kan basıncı regülasyonu Makrofajların bakterisidal ve tümörosidal etkilerine aracılık eder.

Asetil kolin damar düz kaslarının gevşemesine neden olarak etki eden bir vazodilatatördür. Ancak düz kas üzerine doğrudan etkisi yoktur. Asetilkolin, reseptörler aracılığı ile damar endotel hücreleriyle etkileşir Reseptörler fosfoinozitol siklusuna kenetlenir

İnozitol trifosfat etkisiyle hücre içine Ca+2 salınımı Hücre içi Ca+2 düzeyi artar EDRF serbestleşir EDRF komşu düz kasa difüzlenir Guanilat siklazı aktifler

Hücre içi c-GMP düzeyi artar c-GMP bağımlı protein kinazlar stimule olur spesifik kas proteinleri fosforillenir Gevşeme

NO’nun düz kaslardaki etkisi

Nitrogliserin, Anjina pektoris’de kullanılan koroner arter vazodilatatör olup, NO salınımı ve c-GMP’yi artırır. Viagra (sildenafil sitrat), c-GMP fosfodiesterazı inhibe ederek etkisini gösterir

Kas kasılma-gevşemesi için enerji (ATP) kaynakları Glikoliz Oksidatif Fosforilasyon(oksijen yedeğine bağlıdır) Kreatin Fosfat(gevşeme sırasında ve ATP gereksinimi yok ise oluşur) Adenilat Kinaz(2 ADP →ATP+AMP)

ATP’nin kastaki çeşitli kaynakları

İskelet kasında temel yakıt deposu: Hafif kas işinde enerjinin %60’ı ve daha fazlası yağ asitleriyle keton cisimlerinden sağlanır. ØAğır ve uzun kas işinde enerjinin %60’ı ve daha fazlası kas glikojeni ve kan glukozundan sağlanır. ØYemekten sonra kan glukoz düzeyi yüksektir; glukozun oksidasyonu ve glikojene dönüşümü baskın olaylardır; glukoz, laktata dönüşebilir. Øİki yemek arasında ise kan glukoz düzeyi düşüktür; yağ asitleriyle keton cisimleri enerji kaynağı olarak kullanılırlar. ØUzun süren açlıkta yağ asitleri ve keton cisimlerine ek olarak proteinler de enerji kaynağı olarak kullanılırlar

İskelet Kasında Bulunan Lif Tipleri Tip Miyoglobin bol (kırmızı görünümlü) Mitokondri içerir → Aerobik metabolizma Oksidatif lifler Kasılma hızı yavaş Uzun süreli kasılma sağlar

Tip Miyoglobin yoktur (beyaz görünümlü) Mitokondri birkaç tane Anaerob metabolizma(anaerobik glikoliz) Glikolitik lifler Kasılma hızlı Kısa süreli kasılma sağlar

100 m Koşucusu Tip lifler hakim Ana enerji kaynağı ilk 4 -5 saniye için kreatin fosfat Ana yakıt; kas glikojeninden türetilen glukoz, anaerobik glikoliz ile metabolize edilir Kas glikojeni hızla tükenir

Maraton koşucusu (42. 2 Km) Tip lifler hakim ATP nin başlıca kaynağı aerobik metabolizmadır Ana yakıtlar; kan glukozu ve yağ dokusu TG kaynaklı FFA Kas glikojeni yavaş hızda yıkıma uğratılır Maraton koşusunda Kan glukozu 4 dakika Karaciğer glikojeni 18 dakika Kas glikojeni 70 dakika FFA ise 4000 dakika Kasa gerekli enerji sağlayabilir

İskelet Kası Biyokimyasının Temel Özellikleri Aerobik ve anaerobik koşullarda çalışır Koşullara bağlı olarak hem aerobik metab. (yavaş liflerde) hem de anaerobik glikoliz (hızlı liflerde) yapılır Myoglobin, oksijen deposudur Kasılma ile ilişkili ana bileşenler : Aktin, myozin, troponin kompleksi, ATP, Ca+2

Ca+2 metabolizması ile ilişkili proteinler : Ca+2 ATPaz, Ca+2 salıveren kanal, kalsekuestrin’dir. Toklukta glukozun çoğu glikojen sentezinde kullanılır. İnsülin glukoz tutulumunu arttırır Maroton koşucularında glikojen depolarını doldurabilmek için önceden glukoz yüklemesi yapılabilir Epinefrin kas glikojenolizini stimule eder Glukagon kas glikojenolizini stimule edemez, çünkü kasda reseptörü bulunmaz

İskelet kasında Glukoz 6 -fosfataz bulunmadığından kan glukozuna doğrudan katkı yapamaz Anaerobik glikolizle kasda oluşan laktat, karaciğere taşınır, glukoneojenezle glukoz sentezlenerek tekrar kan yolu ile kasa taşınır (Cori siklusu) Uzun süreli açlıkta ve maratonda ana enerji kaynağı plazma serbest yağ asidleri (FFA) dir

Uzun süreli açlıkta keton cisimlerini kullanabilir İskelet kası dallı zincirli amino asidlerin enerji amaçlı metabolize edildiği yerdir. Açlık ve diyabette katabolizma artar İskelet kas proteinleri en önemli lipid dışı enerji kaynağıdır Uzun süreli kalori yetersizliğinde kas kütlesinde çok büyük kayıplar olur

v. Hücre içi proteinlerin parçalanmasıyla açığa çıkan amino asidler yeniden protein sentezinde kullanılabilir veya diğer organlara taşınarak anabolik yollara girer Uzun süreli açlıkta proteolizle serbestleşen amino asidler glukoneogenezde kullanılabilir Başlıca alanin ve glutamin sentezler ve dolaşıma verir. Bu bileşikler dallı zincirli amino asidlerin yıkımından oluşan amino gruplarının taşınmasında ve glukoneogenezde yer alır Alanin (glukoz-alanin siklusunu oluşturur) ve Glutamin (başlıca barsak ve böbreklere yönelir)

Aktin ve miyozin proteolizi sırasında oluşan posttranslasyonel modifikasyonla 3 -metil histidin oluşur ve idrarla atılır. Bu şekilde miyofibriler proteinin yıkım hızı belirlenir. Kas liflerinin yıkım hızının güvenilir bir indeksi; idrarda metillenmiş amino asidlerin ölçülmesidir

İnsülin, kas hücrelerine glukozun transportunu uyarır. Tip I ve Tip II DM’da glukozun kas hücreleri tarafından alınması azalmıştır. Bu durum hiperglisemiye katkıda bulunan faktörlerden biridir.

Sitoplazmada Bulunan Filamentler 1. Aktin filamentleri Kasdaki kadar organize olmasa da myozinle etkileşerek hücre hareketine neden olur 2. Mikrotübüller Mitotik iğ oluşumunda ve fonksiyonunda gereklidir Endositik ve ekzositik veziküllerin hareketinde önemlidir Cilia ve flagellanın ana yapısını oluşturur Akson ve dendritlerin ana yapısını oluşturur

Mikrotübül proteinleri Kinezinler, dineinler, dinamin ve myozinler olup bunlara “moleküler motorlar” adı verilir Dinein yokluğunda flagella hareket edemez, erkekte sterilite ve kronik solunum yolları enfeksiyonları olduğu “Kartagener Sendrom” görülür

Mikrotübüllere bağlanarak onların fonksiyonlarını etkileyen ilaçlar Kolsişin (akut gutlu artrit), Vinblastin (bazı kanserlerin tedavisinde) Taxol (over Ca’da) Griseofulvin (antifungal)

Ara flamentler İp gibi yapı oluşturan uzun fibröz moleküllerdir Örnek ; Keratinler, vimentinler Sinir hücrelerinde çok önemlidir (nörofilamentler) Keratinleri kodlayan genlerde mutasyon nedeniyle cilt mekanik streslere direnç gösteremeyerek kolayca yırtılabilir

Çizgili kasta filamanların düzenlenmesi Gevşemiş Durum A bandı; Işığı absorblama özellikleri her yer-de farklıdır (anizotrop). Orta kısmında H bölgesi vardır. Bu bölgenin ortasında M çizgisi bulunur. I bandı; Işığı absorblama özellikleri her yerde aynıdır (izotrop). Orta bölgesinde Z çizgisi bulunur. İki komşu Z çizgisi arasına sarkomer denir. Sarkomer kasın fonksiyonel birimidir. Z bölgesi aktin, desmin ve az oranda filamin, vimentin ve synemin içerir. Sarkomer uyarılabilen bir membran olan T-tubul sistem ile sarılıdır Bu sistem sarkoplazmik retikulum ile ilişkili T kanallarından meydana gelmiştir.

İstirahat fazı ATP- Miyozinin S-1 baş kısmı ATP’yi hidrolizler ADP-Pi-Miyozin kompleksi yüksek enerjili bir konformasyona sahiptir Stimulasyon fazı : Ca+2, troponin, tropomiyozin ve aktini içeren olaylar yoluyla kasılma uyarılınca

Aktin- miyozin- ADP- Pi kompleksi Önce Pi sonra ADP salınır Aktini sarkomerin merkezine çekerek miyozin başında büyük bir konformasyonel değişim gerçekleştirir Aktin-miyozin (Düşük enerjili)

ATP, S-1 baş kısmına bağlanır Aktin-miyozin-ATP kompleksi Aktin salıverilir Kas gevşemesi ATP’nin hidroliziyle yeni bir siklus başlar

İskelet Kasında Olayların Sırası Kasılma Motor nöronun deşarjı Nörotransmitter (Asetil kolin) salınımı Asetil kolin, reseptörlerine bağlanır Membranın uç kısmında Na+, K+ geçirgenliği artar Membranın uç kısmında potansiyel oluşur

Kas liflerinde aksiyon potansiyeli oluşur Depolarizasyon membranın iç kısmına yayılır SR’den Ca+2 salınımı İnce ve kalın filamentlere Ca+2 diffüzyonu Tp. C’ye 4 Ca+2 bağlanır

Aktin-miyozin arasında çapraz bağlar oluşur İnce filamentler, kalın filamentler boyunca kayar Kasılma

Değişik Durumlarda İskelet Kasının Kullandığı Metabolik Yakıtlar Yemekten sonra →Glukoz Kısa süreli açlıkta →FFA Uzun süreli açlıkta →FFA, asetoasetat, hidroksibütirat Anoksi →Glukoz, glikojen Tetanik kasılma →Glukoz

Kalp kası Hem iskelet kasına hem de düz kasa benzer özelliklere sahip. Aktin ve miyozinin düzenli dizilişine bağlı olarak çizgili görünüm. Düz kas gibi kendine uyarılma özelliği.

Kalp kası hücrelerinin birbirleri ile birleştikleri bölgelerde her iki hücrenin membranları çok sayıda kıvrımlar yapar ara disk (discus intercalaris) Diskler iki yapı içerir: 1. Desmozomlar ve intermediate bağlantılar 2. Oluklu bağlantılar (gap junction) Desmozomlar & intermediate bağlantılar Kalp kası hücrelerinin birbirine yapışmasını sağlar, böylece bir hücrede oluşan gerim, eksen boyunca diğer hücrelere iletilir.

Oluklu bağlantılar iyonların serbest difüzyonuna izin verir; iyonlar kalp kası liflerinin uzun eksenleri boyunca kolayca hareket ederler aksiyon potansiyelleri bir hücreden diğerine oluklu bağlantıları geçerek kolayca Bu özellik kalp ilerler. kasına bir fonksiyonel sinsisyum niteliği kazandırır Kalpte herhangi bir miyofibrilde oluşan aksiyon potansiyeli kolayca bütün kalbe yayılır. Kalpte iki sinsisyum bulunur: atriyal ve ventriküler Bu sistemler atriyoventriküler kapakları çevreleyen fibröz doku ile ayrılmışlardır. Aksiyon potansiyeli atriyum sinsisyumundan ventrikül sinsisyumuna ancak özel ileti sisteminin A-V demetiyle geçebilir. Bu, atriyumların ventriküllerden hemen önce kasılmasını sağlar.

KAS HASTALIKLARI Miyastenia gravis Miyonöral kavşakta bulunan asetilkolin reseptörlerine karşı antikorların oluştuğu otoimmün bir hastalıktır. Kalıtsal değildir. Otoantikor-reseptör kompleksinin endositozla alınması ve yıkımı (fokal lizis) sonucunda reseptör sayısında belirgin azalma olur. Kompleman sistem proteinleri hücre hasarında önemli rol oynar. Kas kasılamaz ve çabuk yorulur. Nükleus, mitokondri, parietal hücre, düz kas ve tiroid hücrelerine karşı antikorlar ve romatoid faktör (RF) bulunabilir. Vakaların %40’ında anti-DNA antikorları saptanır.

Polimiyozit Kas dokusunda enflamasyon ve kas lifi hasarına yol açan otoimmün bir hastalıktır. Görülme sıklığı 5 -10/100000’dir; kadınlarda daha fazla görülmektedir. Anti-nükleer antikor (ANA) ve RF artışı vardır. Serumda CPK, aldolaz ve LDH enzimleri artmıştır; enzim aktiviteleri sıklıkla steroid tedavisi ile normale döner.

Müsküler distrofi Alt motor nöronda yapısal anormallik olmaksızın, iskelet kaslarının progressif dejenerasyonu ile karakterize, kaslarda güçsüzlük ve atrofiye sebep olan, genetik bir grup hastalıktır. Bu grup içinde en önemli iki hastalık X’e bağlı geçiş gösteren Duchenne Müsküler Distrofi (DMD) ve Becker Müsküler Distrofi (BMD) dir. Her iki hastalık etyolojisinde de Xp 21 de yer alan distrofin gen anomalileri vardır. Serumda CPK, aldolaz, LDH ve AST enzimleri artar. Yüksek serum enzim düzeyleri steroid tedavisinden etkilenmez.

Miyotonik distrofi Müsküler distrofilerden farklı olarak distrofin normaldir. Serum enzim artışları hafif ve düzensizdir. miyotoniler (anormal kasılma durumları), Aktin ve miyozinin intrasellüler yıkılımı sırasında oluşan 3 -metilhistidin idrarla atılır; idrarın 3 metilhistidin içeriği kas miyofibril proteinlerinin yıkımının güvenilir bir göstergesidir.