Sinh lý cơ

Phân loại cơ

Cơ vân

• Vị trí

+ Cơ bám xương

+ 1 phần cơ ở hệ tiêu hóa: cơ miệng, cơ lưỡi, 1 /4 trên thực quản, cơ thắt hậu môn

+ Cơ mặt

+ Cơ vận nhãn...

Cơ vân

• Cấu tạo

Bắp cơ --> Bó cơ --> Sợi cơ (tế bào cơ) --> Vi sợi cơ (tơ cơ) --> Siêu sợi cơ (sarcomere)

Cơ vân

• Cấu trúc: Sarcomere

• Mỗi sarcomere có khoảng 2000 xơ actin (mỏng) và khoảng 1000 xơ myosin (dày)

+ Giữa chiều dài các xơ actin có đĩa Z --> xơ actin nằm ở 2 sarcomere kề nhau

+ Kề vạch Z chỉ có xơ actin --> dải I

+ Vùng có các xơ actin và xơ myosin lồng vào nhau --> dải A

+ Phần chỉ có các xơ myosin -->  đĩa H

+ Phần giữa các xơ myosin dày lên --> đường M = nằm ở trung tâm sarcomere

 

• Khi cơ co 2 vạch Z gần nhau: xơ myosin và xơ actin chồng lên nhau nhiều hơn (chiều dài các xơ không đổi); dải I và vùng H ngắn lại.

• Khi các xơ myosin chạm vào vạch Z thì cơ ở mức co tối đa

Cơ vân

• Cấu trúc: Sarcomere: xơ actin

• gồm 2 chuỗi actin F xoắn vào nhau

• Cuốn xung quanh là tropomyosin có dạng sợi và cứ cách khoảng 40 nanomet lại có một phân tử troponin gắn vào

• Troponin: gồm 3 tiểu đơn vị

+ TN-C co rút liên kết với ion calci

+ TN-T gắn troponin với tropomyosin

+ TN-I ngăn tạo liên kết giữa actin và myosin

--> --> gắn tropomyosin vào xơ actin.

Cơ vân

• Cấu trúc: Sarcomere: xơ actin

• Hình thành do sự xoắn lại của 2 sợi polypeptid.

• Mỗi xơ myosin có 150 - 360 các phân tử xoắn vào nhau.

• Phần đầu và phần cổ tạo meromyosin nặng

• phần đuôi là meromyosin nhẹ

Cơ vân:

• Cấu trúc: màng nội cơ tương

Các ống ngang (Tubule T):

• Hình thành từ chỗ lõm của màng tế bào cơ, tại vị trí tiếp xúc giữa dải A và dải I.

• Chạy ngang qua các tơ cơ, mở thông ra bên ngoài (chứa dịch ngoại bào).

• Chức năng: Dẫn truyền điện thế hoạt động từ màng tế bào vào bên trong sợi cơ.

Các ống dọc:

• Nằm song song với các tơ cơ

• đổ vào các bể chứa tận cùng.

Bể chứa tận cùng:

• Tiếp giáp trực tiếp với các ống ngang (ống T)

Hệ thống ống T (Bộ ba - Triade)

• Gồm 1 ống ngang kẹp giữa 2 bể chứa tận cùng (ống dọc).

• Đặc điểm:

  • Rất phát triển ở các cơ vận động nhanh.

  • Là kho chứa chủ yếu của ion calci

• Cơ chế hoạt động: mở kênh cho ion calci đi ra ngoài tế bào chất để khởi phát quá trình co cơ.

Cơ vân:

• Đơn vị vận động

• Gồm: nơron vận động + sợi cơ do nó chi phối

• Các sợi cơ trong 1 đơn vị vận động nằm rải rác trong cả khối cơ vân, và nơron vận động phải phân chia thành nhiều nhánh để chi phối. Mỗi sợi cơ vân chỉ nhận duy nhất một nhánh tận cùng.

• Quy luật tham gia: Cơ co càng mạnh --> càng có nhiều đơn vị vận động tham gia.

• Tần số xung động: Tần số xung động truyền theo sợi thần kinh tới đơn vị vận động tăng --> tăng lực co cơ.

cơ vân

• Synap thần kinh - cơ: Cấu trúc

• Màng trước synap (Cúc tận cùng): Chứa các bọc nhỏ chứa 5.000 – 10.000 phân tử Acetylcholin (ACh) – tổng hợp từ cholin và acetyl coenzym A =enzym cholin – acetyltransferase.

• Khe synap: chứa enzym acetylcholinesterase có tác dụng phân giải nhanh ACh.

• Màng sau synap (Tấm vận động): Có chỗ lõm đối diện vùng hoạt động, chứa vị trí tiếp nhận ACh.

cơ vân

• Synap thần kinh - cơ: cơ chế dẫn truyền ĐTHĐ

• Giải phóng ACh:

  • Điện thế hoạt động lan truyền theo sợi trục đến cúc tận cùng --> mở kênh calci --> dòng Ca đi vào bào tương --> kích thích giải phóng hàng trăm Ach vào khe synap.

• Hoạt hóa Receptor:

  • Receptor ACh ở cơ vân là receptor nicotinic (protein xuyên màng gồm 5 tiểu đơn vị, trong đó có 2 tiểu đơn vị alpha mang vị trí gắn ACh).

  • Khi 2 phân tử ACh gắn vào 2 tiểu đơn vị alpha--> protein đổi cấu trúc không gian -> mở kênh hoạt hóa hóa học cho ion Na và K đi qua.

• Hình thành điện thế tấm vận động:

  • Theo định luật "tất cả hoặc không" (mức độ khử cực tỷ lệ thuận với số kênh mở)..

  • Co cơ: Giải phóng từ 200 – 300 bọc nhỏ gây khử cực khoảng 50 mV --> xuất hiện điện thế tấm vận động.

• Lan truyền và co cơ:

  • Điện thế tấm vận động đạt ngưỡng --> xuất hiện điện thế hoạt động lan tỏa dọc màng cơ và theo hệ thống ống T vào sâu trong tế bào.

  • Kích thích giải phóng ion calci từ bộ ba --> Ca trong tế bào tăng --> khởi phát phản ứng co cơ.

Cơ vân:

• Synap tk- cơ: Các chất độc và thuốc tác động lên synap thần kinh - cơ

• Độc tố Botulinum: Ức chế giải phóng ACh gây liệt cơ.

• Chất Curare (dùng trong gây mê): Tranh chấp vị trí với ACh, ngăn không cho ACh gắn vào receptor --> gây liệt cơ.

• Thuốc cường phó giao cảm (ví dụ: Succinylcholin): Có tác dụng gây khử cực nhưng bị phá hủy chậm --> gây liệt cơ do khử cực kéo dài.

Cơ vân

• Synap thần kinh - cơ: cơ chế phân tử của co cơ

• Giai đoạn 1: Giải phóng Ion Calci

  • Điện thế hoạt động lan truyền theo hệ thống ống T đi vào sâu trong sợi cơ.

  • Kích thích giải phóng ion calci từ lưới nội cơ tương ra bào tương --> nồng độ Ca nội bào tăng.

• Giai đoạn 2: Gắn Calci vào troponin

  • Calci gắn vào troponin nằm trên sợi actin --> troponin thay đổi cấu trúc không gian--> dịch chuyển sâu hơn vào rãnh giữa 2 chuỗi actin F.

  • Các vị trí gắn trên phân tử myosin được bộc lộ hoàn toàn--> phân tử myosin tạo cầu nối với actin.

• Giai đoạn 3: Các xơ trượt lên nhau (Chu kỳ co cơ)

  • Hình thành cầu nối: Đầu myosin gắn với actin --> actin hoạt hóa ATPase ở đầu myosin và thủy phân ATP--> tạo phức hợp Actin-Myosin-ADP-Photphat vô cơ

  • Phosphat vô cơ tách ra --> đầu myosin gấp lại thành 50 độ, kéo xơ myosin trượt trên xơ actin

  • ADP được giải phóng, đầu myosin trở về vị trí cuối cùng là 45 --> quá trình trượt chấm dứt

  • 1 phân tử ATP mới gắn vào đầu myosin --> đầu này tách khỏi sợi actin và duỗi thẳng trở lại vị trí ban đầu (90).

  • Các đầu myosin không trượt đồng thời mà hoạt động xen kẽ từng đợt để đảm bảo cơ co liên tục, hiệu quả.

• Giai đoạn 4: Cơ giãn ra

  • Ion calci trong bào tương được bơm ngược trở lại lưới nội cơ tương bằng năng lượng.

• Troponin trở về cấu trúc không gian ban đầu.

• Tropomyosin quay lại che lấp vị trí gắn, ức chế tương tác giữa actin và myosin.

  • Cơ bước vào trạng thái giãn

Cơ vân:

• Hình thức co cơ

Co cơ trương lực

• Do điện thế hoạt động ở các đơn vị vận động riêng lẻ gây ra.

• Mắt thường không thấy cơ co do các đơn vị vận động hoạt động lệch pha nhau

Co cơ đơn độc

• Thời gian kích thích quá ngắn --> cơ không co đến mức tối đa.

• Các kích thích liên tiếp tạo ra hiệu ứng cộng kích thích

Co cơ đẳng trường

• Chiều dài cơ không thay đổi, nhưng trương lực cơ thay đổi (tăng lên).

Co cơ đẳng trương

• Chiều dài cơ thay đổi (ngắn lại), nhưng trương lực cơ (sức tải) không thay đổi.

Cơ vân

• Hiệu suất co cơ

• Là tỷ lệ % năng lượng tiêu hao --> công cơ học

• H max: 20-25%

• Nguyên nhân: trong tạo ATP, 40-45% năng lượng ATP chuyển thành công cơ học.

• H cao nhất: khi co cơ với tốc độ vừa phải (30% tốc độ co cơ tối đa)

• Khi co cơ rất chậm: NL ATP --> nhiệt năng --> H thấp

• Khi co cơ nhanh quá: phần lớn NL thắng lực ma sát nhớt trong cơ --> H không cao lên

Cơ vân

• Mỏi cơ

• Xuất hiện khi cơ co mạnh và kéo dài

• Do: thiếu oxy và tích lũy các chất chuyển hóa như acid lactic, giảm nồng độ glycogen trong cơ

      Cơ căng --> chèn ép mạch --> giảm lưu thông máu đến cơ

• Ko tái tạo kịp các chất truyền đạt thần kinh --> giảm dẫn truyền TK- cơ ở tấm vận động

Cơ vân

• Điều hoà co cơ vân

• Bởi hệ TKTW

• thông qua các sợi vận động với chất Acetylcholin

• Tổn thương nơron vận động --> cơ sẽ không hoạt động (liệt) --> teo cơ.

 

Cơ vân

• Phì đại cơ

• Teo cơ

• Phì đại sinh lý:

Khi cơ co với tốc độ tối đa/gần tối đa.

Do lao động thể lực hoặc tập luyện đúng cách, xuất hiện nhanh nhưng cũng mất dần khi ngừng tập.

 

• Phì đại bệnh lý: Do sự tích tụ các chất bất thường trong tế bào cơ (như collagen, sợi xơ,...).

• Teo cơ

Do cơ không hoạt động/giảm hoạt động lâu ngày hoặc tổn thương thần kinh chi phối.

Khả năng phục hồi: Nếu tái lập được liên hệ thần kinh trong vòng 3 tháng đầu, cơ có thể phục hồi hoàn toàn; để càng lâu khả năng phục hồi càng kém rồi mất hẳn.

Cơ trơn

• Vị trí

+ Thành tạng rỗng: Ống tiêu hoá, phế quản, bàng quang, tử cung, mạch máu

+ Mống mắt, thể mi

Cơ trơn

• Tế bào cơ trơn

• Hình thoi dài, một nhân nằm ở trung tâm

• Chứa actin, myosin nhưng không tạo sarcomer

Xơ mảnh: Actin, tropomyosin, không có troponin --> gắn vào thể đặc tạo bởi alpha actinin

Xơ dày: Myosin

• Tế bào cơ trơn nhỏ nên kích thích từ bề mặt tế bào có thể đi tới các thành phần co bên trong tế bào mà không cần đến hệ thống ống T.

• Tốc độ co của cơ trơn chậm hơn của cơ vân tới 100 lần.

Cơ trơn

• Cơ chế co cơ

• Chất tiếp nhận ion calci là calmodulin (tương tự troponin C ở cơ vân).

• Sự phosphoryl hóa myosin bởi ion Ca --> myosin gắn với actin (=

• Các con đường làm tăng Calci nội bào:

+ Chất truyền đạt thần kinh gắn vào receptor làm mở kênh calci.

+ Kênh calci mở do điện thế hoạt động ở màng tế bào.

+ Calci được giải phóng từ mạng nội cơ tương thông qua các kênh mở = inositol triphosphat (IP_3).

Cơ vân

• Chiều dài và lực co

• Tốc độ co (tốc độ hình thành cầu nối) phụ thuộc vào sự phosphoryl hóa chuỗi nhẹ.

• Các cầu nối không còn được phosphoryl hóa vẫn gắn vào actin --> cơ trơn chỉ tiêu hao ít năng lượng để duy trì được trương lực

• Lực co tối đa lớn hơn cơ vân: Do thời gian tồn tại của cầu nối kéo dài

• Cơ trơn có thể co ngắn nhiều hơn cơ vân --> các tạng rỗng thay đổi đường kính trong phạm vi lớn.

• Cơ trơn có khả năng trở lại lực co ban đầu chỉ sau vài giây hoặc vài phút khi bị thay đổi độ dài.

 

Cơ trơn:

• điều hoà co cơ trơn

• Điều hòa bằng thần kinh: Hệ thần kinh tự chủ (giao cảm và phó giao cảm) thông qua acetylcholin và noradrenalin

• Điều hòa bằng thể dịch:

+ Các hormon trong máu (angiotensin II, serotonin, vasopressin, adrenalin...):

+ Các yếu tố tại chỗ: oxy, CO2, ion H+, ion K+, ion Ca, acid lactic, các chất trung gian viêm (bradykinin, histamin...)

Cơ tim:

• Hình thái

• Giống cơ vân: Có vân sẫm tối, có sarcomere.

• Giống cơ trơn: Chỉ 1 nhân, không có tấm vận động.

• Đặc điểm cấu trúc riêng biệt:

  • Ống T: Rất lớn và nằm ở vị trí vạch Z (cơ vân nằm ở chỗ tiếp xúc giữa dải A và dải I).

  • Các tế bào cơ tim xếp nối tiếp nhau, có những chỗ hòa màng giữa 2 sợi kề nhau --> truyền xung động rất dễ dàng.

Cơ tim

• Đặc điểm chức năng

• Không có tấm vận động: tuân theo định luật "tất cả hoặc không".

• Độ đàn hồi: Cơ tim khó bị kéo dài hơn cơ vân (với cùng độ giãn, lực tạo ra lúc co của cơ tim lớn hơn).

• Lực co bóp: thay đổi theo thời gian của điện thế hoạt động

• Đặc điểm co bóp:

  • không có hiện tượng cộng kích thích.

  • Thời gian trơ dài --> cơ tim không bao giờ bị co cứng.

Cơ tim

• Cơ chế điều hoà

• Luật Frank-Starling (Cơ chế nội tại): Độ dài sarcomere trước khi co phụ thuộc vào lượng máu về tim.

• Vai trò của Ion Calci: lực co phụ thuộc vào lượng ion calci đi vào tế bào.

• Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng Calci giải phóng khỏi lưới nội bào:

  • Adrenalin và Noradrenalin: tăng lượng Ca đi vào tế bào --> tăng Ca giải phóng từ lưới nội bào.

  • Catecholamin: tăng lượng Ca trong lưới nội bào.

Năng lượng co cơ

• ATP:

• NL để cơ phát triển, duy trì hoạt động tế bào, hoạt động bơm ion

• Để CO CƠ

 

• Phosphocreatin

• Nguồn cung cấp NL để tái tạo ATP

• Chỉ nhiều > 5 lần ATP

 

• Glucogen:

• Nguồn NL để tái tạo ATP và Phosphocreatin, co cơ

• Phân giải trong bào tương tế bào cơ và gan --> Glucose

• Phân giải Glucose theo 2 con đường:

+ Thoái hoá hiếu khí: 1 Glucose --> 36 ATP

+ Thoái hoá yếm khí: P/ứ hoá học xảy ra nhanh hơn

 

• Oxy hoá các dạng thức ăn khác

• Trong 3 loại Glucid, protid, lipid: Lipid là nguồn cung cấp năng lượng nhiều nhất.

Hiện tượng nợ oxy

• Tình trạng nợ oxy: Sự tích tụ quá nhiều acid lactic và sự thiếu glycogen xảy ra trong khi luyện tập

--> trả lại bằng sự tiêu thụ oxy sau co cơ.

--> Lượng oxy nợ này cao gấp 6 lần lượng oxy tiêu thụ cơ bản cho co cơ