Ποιος είναι ο ρόλος του δυναμικού δράσης στους μυς;

Όταν τα μυϊκά κύτταρα διεγείρονται, συστέλλονται και ασκούν δύναμη προς μία κατεύθυνση. Η διέγερση των μυϊκών κυττάρων προκαλείται από νευρικά ερεθίσματα που μεταφέρονται από το κεντρικό νευρικό σύστημα στους μυς. Όταν η νευρική ώθηση φτάσει στο τέλος του νευρώνα, προκαλεί μεταφορά του δυναμικού δράσης στους μυς, η οποία οδηγεί σε συστολή.

Υπάρχουν τρεις τύποι μυϊκών κυττάρων στο σώμα, τα οποία είναι καρδιακά, λεία και σκελετικά. Ο καρδιακός μυς βρίσκεται μόνο στην καρδιά και έχει τη δική του εγγενή μέθοδο συστολής, αν και τα νεύρα μπορούν να τον διεγείρουν για να επιταχύνει ή να επιβραδύνει, όπως απαιτείται. Ο λείος μυς βρίσκεται στα στρώματα που περιβάλλουν τα όργανα και διεγείρεται από το αυτόνομο ή ακούσιο νευρικό σύστημα. Ο σκελετικός μυς αποτελείται από ίνες και προκαλεί κίνηση. Το δυναμικό δράσης στους μυς του σκελετού μεταφέρεται από το σωματικό ή εκούσιο νευρικό σύστημα.

Τα μυϊκά κύτταρα δεν συστέλλονται από μόνα τους, αλλά πρέπει να διεγερθούν πρώτα από μια νευρική ώθηση. Οι νευράξονες των νευρώνων συναντούν τα μυϊκά κύτταρα στη νευρομυϊκή ένωση. Για να διασφαλιστεί ότι η συστολή των μυών είναι ταυτόχρονη και γρήγορη, υπάρχουν πολλές νευρομυϊκές συνδέσεις που βρίσκονται σε έναν μυ. Όλοι αυτοί οι νευρώνες στέλνουν ώσεις ταυτόχρονα για να ξεκινήσουν ένα δυναμικό δράσης στους μυς. Έχοντας πολλές νευρομυϊκές συνδέσεις για κάθε μυ επιτρέπει στο σώμα να ελέγχει τη δύναμη της σύσπασης μεταβάλλοντας τον αριθμό των μονάδων που στέλνουν την ώθηση στον μυ.

Όταν το δυναμικό δράσης φτάσει στο τερματικό άκρο του νευράξονου σε μια νευρομυϊκή ένωση, τα κυστίδια συγχωνεύονται με την κυτταρική μεμβράνη για να επιτρέψουν την απελευθέρωση ενός νευροδιαβιβαστή – ακετυλοχολίνης. Ο νευροδιαβιβαστής εξαπλώνεται στο διάκενο μεταξύ του νευρώνα και του μυϊκού κυττάρου, μέχρι να φτάσει στο σαρκολήμα, το οποίο είναι η μεμβράνη που περιβάλλει ένα μυϊκό κύτταρο. Η ακετυλοχολίνη προκαλεί αλλαγή της διαπερατότητας του σαρκολήματος, έτσι ώστε τα ιόντα νατρίου να εισέρχονται και να εξέρχονται από τη μεμβράνη. Αυτή η αλλαγή στα ιόντα αποπολώνει τη μεμβράνη και προκαλεί πυροδότηση ενός δυναμικού δράσης στους μυς.

Όταν ένας μυς βρίσκεται σε ηρεμία, η τροπομυοσίνη μπλοκάρει τις θέσεις δέσμευσης μυοσίνης που βρίσκονται στα νημάτια ακτίνης. Κατά τη διάρκεια μιας συστολής, η μυοσίνη προσκολλάται στην ακτίνη και εκτελεί έναν τύπο κωπηλασίας κατά μήκος των νημάτων της ακτίνης. Αυτό προκαλεί τη σύσπαση του μυός. Για να συμβεί αυτό, η μυοσίνη πρέπει να μπορεί να συνδεθεί με την ακτίνη, οπότε η τροπομυοσίνη πρέπει να μετακινηθεί.

Η αποπόλωση που προκαλείται από το νευρικό ερέθισμα εξαπλώνεται στο σαρκόλημα και το σύστημα Τ – ένα σύστημα σωλήνων που συνδέονται με το σαρκοπλασματικό δίκτυο. Τόσο το σύστημα Τ όσο και το σαρκοπλασματικό δίκτυο περιέχουν ιόντα ασβεστίου, τα οποία απελευθερώνονται όταν υπάρχει δυναμικό δράσης στους μυς. Τα ιόντα ασβεστίου διαχέονται σε όλο το μυϊκό κύτταρο και συνδέονται με μια πρωτεΐνη που ονομάζεται τροπονίνη, η οποία είναι προσαρτημένη στα νήματα της τροπομυοσίνης που βρίσκονται στις ίνες ακτίνης. Η τροπονίνη αλλάζει σχήμα όταν προσκολλώνται ιόντα ασβεστίου σε αυτήν, η οποία μετακινεί τα νήματα της τροπομυοσίνης και απελευθερώνει τις θέσεις σύνδεσης μυοσίνης κατά μήκος των ινών ακτίνης. Η μυοσίνη μπορεί τώρα να έρθει σε επαφή με την ακτίνη και να προκαλέσει μυϊκή σύσπαση.