Mechanizm Franka-Starlinga — film z polskimi napisami

Dawno dawno temu było sobie dwóch badaczy. Jeden nazywał się Frank, a drugi Starling. Frank i Starling pochodzili z różnych krajów. Frank był Niemcem, a Starling Anglikiem. Ich wyjaśnienie pewnych zjawisk nadal są aktualne. Nie tylko są aktualne, ale wręcz niezbędne do zrozumienia tego, jak pracuje serce. Warto więc zapamiętać te nazwiska, bo choć żyli i prowadzili swoje badania ponad 100 lat temu, bo choć żyli i prowadzili swoje badania ponad 100 lat temu, ich odkrycia wciąż są dla nas niezwykle ważne. ich odkrycia wciąż są dla nas niezwykle ważne. To nad czym pracowali i o czym dziś opowiem, To nad czym pracowali i o czym dziś opowiem, ma związek z ciśnieniem i objętością. Od tego zaczniemy. Na tej osi będziemy mieć ciśnienie, a na tej objętość. P to ciśnienie, a V to objętość. Jeśli ciśnienie i objętość będą rosły w czasie, załóżmy, że serce jest maksymalnie rozluźnione, wykres będzie wyglądał tak. I nieco rósł przy samym końcu, gdy serce jest już napełnione krwią. To moment końca rozkurczu. Skrót ED oznacza tu "końcoworozkurczowy", a PVR to "relacja ciśnienia i objętości". A więc tak wygląda ta krzywa. Zaznaczę na niej kilka punktów. Niech będą jakieś losowe, 3 albo 4. Niech będą jakieś losowe, 3 albo 4. A może jeszcze jeden. Zatem 5 punktów. Zobacz, idąc od pierwszego zaznaczonego punktu, oznaczę je jeszcze 1, 2, 3, 4 i 5. Idąc od punktu 1 do 5 obciążenie wstępne wzrasta. Pamiętaj, że obciążenie wstępne ma związek z ciśnieniem. Oraz że obciążenie wstępne wyraża naprężenie ścian serca. Oraz że obciążenie wstępne wyraża naprężenie ścian serca. Ściana serca zbudowana jest z takich malutkich komórek. Ściana serca zbudowana jest z takich malutkich komórek. A więc mówi, jakie jest naprężenie tych komórek. Wiemy już, że kiedy rośnie naprężenie, komórki serca ulegają znacznemu rozciągnięciu. Oznaczę to na naszym schemacie. Oznaczę to na naszym schemacie. Niech to będzie numer 1, to numer 3, a to numer 5. a to numer 5. A więc tak zachowują się komórki serca, gdy rośnie obciążenie wstępne. Ulegają rozciągnięciu. Zatem komórki serca ulegają znacznemu rozciągnięciu i dzieje się to tuż przed skurczem. Ale jakie ma to znaczenie dla skurczu? Nad tym właśnie pracowali Frank i Starling. I za moment to sobie wyjaśnimy. Spójrzmy na te pięć punktów, 1, 2, 3, 4, 5 i przejdziemy sobie przez nie po kolei. i przejdziemy sobie przez nie po kolei. Zacznijmy od numeru 1. W tym miejscu obciążenie wstępne jest bardzo niskie. W tym miejscu obciążenie wstępne jest bardzo niskie. Bardzo, bardzo niskie. Będzie nam łatwiej, kiedy narysuję nam miozynę. Niech to będzie nasza miozyna i jej głowy. Narysuję ich około 20 na górze i na dole. Narysuję ich około 20 na górze i na dole. Oto nasza miozyna. Zobaczymy, ile spośród jej głów jest zaangażowanych w pracę. Ile spośród głów miozyny pracuje w tym danym momencie. Ile spośród głów miozyny pracuje w tym danym momencie. Ile spośród głów miozyny pracuje w tym danym momencie. Upewnijmy się, ile z nich robi to, co chcemy żeby robiły, czyli wiąże się z aktyną. Zróbmy to sobie na skróty, żebym nie musiał tego jeszcze raz rysować. Przeniosę to niżej i przejdziemy dalej. Może jeszcze niżej. Mamy naszą miozynę Podpiszę ją jeszcze zanim zaczniemy się zgłębiać w temat. Podpiszę ją jeszcze zanim zaczniemy się zgłębiać w temat. To jest miozyna. To jest miozyna. Wokół miozyny znajduje się aktyna. Użyję większych liter, żeby było wyraźniej. Aktyna będzie na czerwono. Ale w tym przypadku obciążenie wstępne jest bardzo niskie, w zasadzie prawie żadne. Zobaczymy, co to oznacza dla tych białek. Wygląda to wtedy tak. Wszystko jest bardzo stłoczone i chciałbym, żebyśmy zwrócili na to uwagę, i chciałbym, żebyśmy zwrócili na to uwagę, bo stłoczenie białek jest bardzo problematyczne. Tutaj mamy końcówki miozyny, czyli linię Z. Tutaj mamy końcówki miozyny, czyli linię Z. Podpiszę ją. I jeszcze kolejną tutaj. Schemat ten przedstawia fragment sarkomeru. Przypomnę, że sarkomer to podstawowa jednostka skurczowa i liczymy go od linii Z do linii Z. A więc to tylko jego fragment, bo sarkomery składają się ze znacznie większej ilości cząsteczek aktyny i miozyny. bo sarkomery składają się ze znacznie większej ilości cząsteczek aktyny i miozyny. To tylko jego fragment poglądowy. To tylko jego fragment poglądowy. To tylko jego fragment poglądowy. To oczywiście jest aktyna. Teraz pytanie brzmi, jeszcze zanim je zadam, dodam do schematu tytynę. Ta zielona cząsteczka to właśnie tytyna. Pytanie brzmi, jak dochodzi do skurczu? Na początek spróbujmy poszukać wszelkich problemów, jakie mogłyby tu wystąpić. Na początek spróbujmy poszukać wszelkich problemów, jakie mogłyby tu wystąpić. Na początek spróbujmy poszukać wszelkich problemów, jakie mogłyby tu wystąpić. Czy widzisz jakieś? Co może pójść nie tak? Zastanówmy się też nad siłą. Jakiej siły spodziewamy się w tego rodzaju układzie? Jakiej siły spodziewamy się w tego rodzaju układzie? Dużo, czy mało? Jak myślisz? Ja od razu widzę tu pewne przeszkody. Ja od razu widzę tu pewne przeszkody. Chodzi o to, żeby linie Z znalazły się jak najbliżej siebie. Chodzi o to, żeby linie Z znalazły się jak najbliżej siebie. O to chodzi w skurczu. Miozyna ma pociągnąć aktynę i zbliżyć w ten sposób linie Z do siebie. A tutaj nie ma na to miejsca, zobacz jak mało tu przestrzeni. Jest zbyt tłoczno. Do tego stopnia, że miozyna prawie dotyka linii Z. Do tego stopnia, że miozyna prawie dotyka linii Z. Ta część już prawie dotyka linii Z, jest bardzo blisko. Jak więc będzie tu wyglądał skurcz? Jego siła będzie bardzo niewielka, bo jeszcze raz, cząsteczki miozyny są zbyt blisko siebie. Miozyna jest zbyt stłoczona. I linie Z są już od samego początku blisko siebie. I linie Z są już od samego początku blisko siebie. To stwarza problem, To stwarza problem, bo to, co chcemy osiągnąć, czyli zbliżenie do siebie linii Z, bo to, co chcemy osiągnąć, czyli zbliżenie do siebie linii Z, już się wydarzyło. Nie ma więcej miejsca na przesunięcie włókien aktyny i zbliżenie linii Z w skurczu. Nie ma na to miejsca. Jest zbyt tłoczno. To największy problem. Ale są też inne. Chodzi o aktynę. Chodzi o aktynę. Wykazuje ona polarność, a to bardzo istotne. Te dwie cząsteczki aktyny, do których dorysowałem strzałki, diametralnie się różnią, ponieważ ułożone są w przeciwnych kierunkach. To właśnie polarność. Zatem cząsteczki aktyny wykazują polarność. Oznacza to, że miozyna nie może się po prostu związać z najbliższą aktyną. Oznacza to, że miozyna nie może się po prostu związać z najbliższą aktyną. Musi to być konkretna aktyna. Na przykład te cztery, oznaczę je na żółto, te cztery mogą wiązać się w aktyną po tej stronie. Natomiast te cztery mogą związać się z tą aktyną. Ale obydwie te grupy miozyny są zablokowane przez włókna aktyny. Te cztery na górze zablokowane są przez ten fragment, Te cztery na górze zablokowane są przez ten fragment, a te na dole są zablokowane, poprawię to trochę, Są zablokowane przez ten fragment. Są zablokowane przez ten fragment. Aktyna blokuje połączenie miozyny z właściwą aktyną. Nie pozwala na połączenie z inną aktyną, Nie pozwala na połączenie z inną aktyną, wchodzi im w drogę. Aktyna wchodzi w drogę, ale to tak naprawdę drugorzędny problem, bo najistotniejsze jest to, że włókna miozyny są zbyt blisko siebie. Czy w takim układzie skurcz będzie silny? Nie. Nie pojawi się żaden skurcz, bo nie ma możliwości, żeby miozyna pociągnęła aktynę. Nie ma na to miejsca. Teraz trochę to rozciągnijmy. Scenariusz 2. Sarkomer jest teraz nieco bardziej naciągnięty. Spójrzmy na nasz wykres. Mamy trochę większe rozciągnięcie, a więc wygląda to inaczej niż na pierwszym rysunku. a więc wygląda to inaczej niż na pierwszym rysunku. Nadal mamy pewien problem z polarnością aktyny, ale jest trochę więcej miejsca. ale jest trochę więcej miejsca. Wygląda to teraz tak, a po drugiej stronie mniej więcej tak. a po drugiej stronie mniej więcej tak. Co tutaj widzimy. Jest nadal parę cząsteczek miozyny, które są zablokowane. Jest nadal parę cząsteczek miozyny, które są zablokowane. Wciąż nie jest idealnie. Te są zablokowane i te są zablokowane. Tak jak poprzednio, są one zablokowane z powodu polarności włókien aktyny Tak jak poprzednio, są one zablokowane z powodu polarności włókien aktyny i miozyna nie może związać się z odpowiednim włóknem. i miozyna nie może związać się z odpowiednim włóknem. Nie jest w stanie sięgnąć na drugą stronę i dotrzeć do aktyny, z którą powinna się połączyć. Zatem 4 spośród tych 20 główek miozyny nie może wykonać swojej pracy. Jednak reszta wygląda znacznie lepiej niż poprzednio. Jednak reszta wygląda znacznie lepiej niż poprzednio. Jednak reszta wygląda znacznie lepiej niż poprzednio. Jest progres. Mamy nadal problem z aktyną. Blokowanie dostępu do aktyny nadal stanowi przeszkodę, Blokowanie dostępu do aktyny nadal stanowi przeszkodę, Ale w kwestii siły skurczu, zniknął nam przynajmniej problem stłoczonych włókien miozyny. zniknął nam przynajmniej problem stłoczonych włókien miozyny. Miozyna ma w więcej miejsca na ruch, zatem powinien się pojawić jakiś widoczny skurcz. Gdy dojdzie do skurczu, to wygeneruje on jakąś siłę. A więc sporo się poprawiło. A więc sporo się poprawiło. Rozciągnięcie mięśnia pomaga, ponieważ przesuwa włókna aktynowe w ten sposób, że zyskują one miejsce na działanie. Oraz odsuwa miozynę od linii Z. Narysuję ich jeszcze kilka. Zrobię jeszcze jedno i przejdziemy dalej. Zajmijmy się teraz trzecim scenariuszem. Zobaczmy. Zobaczmy co będzie się działo, jeśli naciągniemy mięsień jeszcze bardziej. I tym razem, spójrz. Zrobiło się mnóstwo miejsca dla miozyny. Nasz pierwszy problem zupełnie zniknął. Zobacz jak wygląda tytyna. Zobacz jak wygląda tytyna. Zobacz jak wygląda tytyna. Miozyna ma teraz mnóstwo miejsca. Linie Z są daleko od siebie i zyskały mnóstwo miejsca na ruch. Gdybyśmy chcieli je teraz do sobie zbliżyć, to nie ma problemu. Spokojnie mogłyby się do siebie przysunąć, bo miozyna nie stoi już na przeszkodzie. Rozwiązał się również problem blokady aktynowej. Rozwiązał się również problem blokady aktynowej. Nie ma już żadnego blokowania. Powstały odpowiednio duże przerwy i aktyna nie blokuje już dostępu miozyny do odpowiednich włókien aktyny. Zatem zniknęły wszystkie utrudnienia i możemy teraz wygenerować sporą siłę, ponieważ całe 20 głów miozyny jest gotowe do pracy. ponieważ całe 20 głów miozyny jest gotowe do pracy. Wszystkie mogą się teraz połączyć z aktyną i przyciągnąć do siebie linie Z. Tak więc wygląda trzeci scenariusz. Czwarty jest bardzo bardzo podobny. Wygląda to bardzo podobnie, tylko naciągamy nasz fragment mięśnia jeszcze bardziej. tylko naciągamy nasz fragment mięśnia jeszcze bardziej. I jeszcze raz, wszystkie włókna miozyny są gotowe do pracy. Zniknął problem stłoczenia miozyny, a nawet zrobiło się więcej miejsca dla tytyny i linie Z są jeszcze dalej od siebie. Wszystkie 20 głów miozyny może być zaangażowane w skurcz i nie spodziewam się żadnych problemów. I naprawdę żadnych nie ma. W przypadku trzecim i czwartym warunki są bardzo dobre i oczywiście spodziewamy się silnych skurczów. Skurczę będą tu bardzo silne. Wydaje się zatem, że im bardziej rozciągniemy mięsień, tym lepiej. Wydaje się zatem, że im bardziej rozciągniemy mięsień, tym lepiej. Rozciągnijmy go zatem jeszcze bardziej i zobaczmy. Rozciągnijmy go zatem jeszcze bardziej i zobaczmy. Naciągamy mięsień ile tylko się da, aż zaczyna on wyglądać tak. Ale chwileczkę. Chwileczkę Rishi, to już chyba zaszło za daleko. Jak to się ma niby teraz trzymać w kupie? Pamiętaj, że tytyna silnie wiąże miozynę z linią Z. Pamiętaj, że tytyna silnie wiąże miozynę z linią Z. Przynajmniej tyle, miozyna się nie rozleci, bo jej włókna są przytwierdzone. Ale jeśli chodzi o skurcz, czy to jest dobry układ? Białka zostały mocno rozciągnięte, więc na pewno nie mamy już problemu ze stłoczeniem. To fakt. Ale pojawił się inny problem. Ale pojawił się inny problem. Aktyna znalazła się poza zasięgiem. Aktyna przesunęła się poza zasięg miozyny, więc jakim cudem ma to zadziałać? Skoro miozyna nie może dosięgnąć aktyny, to czy dojdzie w ogóle do skurczu? Nie. Nie wygenerujemy żadnej siły, bo wszystko jest zbyt mocno rozciągnięte. Tak to z grubsza wygląda w trakcie narastania obciążenia wstępnego. Tak to z grubsza wygląda w trakcie narastania obciążenia wstępnego. W miarę rozciągania komórek serca warunki do wykonania skurczu się poprawiają, aż pod koniec, gdy są już naprawdę mocno rozciągnięte. aż pod koniec, gdy są już naprawdę mocno rozciągnięte. Najbardziej optymalne warunki i to bardzo ważne, najbardziej optymalne warunki spośród tych pięciu scenariuszy stwarzają te dwa. Trójka i czwórka to najlepsze sytuacje, w których skurcz będzie najsilniejszy, bo nie ma stłoczenia białek, ani wchodzenia aktyny w drogę miozynie. Nic z tych rzeczy. Nic z tych rzeczy. Scenariusze trzeci i czwarty są najlepsze. Miej to na uwadze analizując krzywą obciążenia wstępnego, bo ma to znaczący wpływ na siłę skurczu, jaką mogą wygenerować aktyna i miozyna. Tę relację rozciągnięcia i siły skurczu odkryli Frank i Starling już dawno dawno temu. odkryli Frank i Starling już dawno dawno temu.