شروع تحریک و پتانسیل عمل در عضله اسکلتی
تحریک انحصاری عضلات مخطط از طریق مسیر عصبی
در فیزیولوژی سیستم حرکتی، عضلات مخطط دارای ویژگیهای بسیار منحصربهفرد و متمایزی در مقایسه با سایر بافتهای عضلانی بدن هستند. یکی از مهمترین اصول در ساختار فیزیولوژیک این عضلات، چگونگی آغاز فرآیند انقباض و پاسخ به محرکها است. عضلات مخطط منحصراً تحت تأثیر تحریک عصبی مستقیم و ایجاد پتانسیل عمل الکتریکی در غشای سارکولم خود منقبض میشوند. این بدین معناست که فاکتورهای موضعی و محیطی گوناگون، بدون ایجاد پتانسیل عمل، به هیچ عنوان نمیتوانند در فیبرهای عضلانی مخطط انقباض ایجاد کنند. این ویژگی دقیق نشاندهنده کنترل کامل سیستم عصبی بر فعالیت عضلات اسکلتی است و تضمین میکند که هیچ حرکتی بدون صدور فرمان الکتریکی از سوی اعصاب حرکتی صورت نگیرد.
عضلات مخطط منحصراً با تحریک عصبی و ایجاد پتانسیل عمل منقبض میشوند و فاکتورهای موضعی توانایی ایجاد انقباض بدون پتانسیل عمل را در آنها ندارند.
مراحل اولیه و بیوشیمیایی شروع تحریک
درک صحیح گامهای اولیه در فرآیند جفتشدن تحریک-انقباض اهمیت بسزایی در مباحث علمی فیزیولوژی دارد. یک اشتباه بسیار رایج در میان دانشجویان این است که تصور میکنند اولین مرحله در این زنجیره فرآیندی، ورود مستقیم یون کلسیم از فضای سیناپسی به درون فیبر عضلانی است. این باور کاملاً با یافتههای علمی مغایرت دارد و نادرست است. در واقعیت، زنجیره وقایع تحریک با رسیدن پتانسیل عمل الکتریکی به پایانه انتهایی آکسون عصب حرکتی آغاز میشود. این تحریک در پایانه عصبی موجب آزاد شدن انتقالدهنده عصبی استیل کولین به درون فضای سیناپسی میگردد. استیل کولین رها شده به سرعت در فضای سیناپسی پخش شده و به گیرندههای اختصاصی خود در غشای پسسیناپسی فیبر عضلانی متصل میشود.
نقش جریان سدیم و ایجاد پتانسیل صفحه انتهایی
اتصال استیل کولین به گیرندههای خود، مستقیماً منجر به باز شدن کانالهای سدیمی وابسته به لیگاند در غشای فیبر عضلانی میشود. با باز شدن این کانالها، یونهای سدیم به دلیل گرادیان غلظتی و الکتریکی به سرعت وارد فیبر عضلانی میشوند. ورود این یونهای مثبت به درون سلول عضلانی، پتانسیل الکتریکی غشا را دپلاریزه کرده و پدیدهای تحت عنوان پتانسیل صفحه انتهایی ایجاد میکند. این پتانسیل موضعی در نهایت منجر به تولید و انتشار یک پتانسیل عمل در سراسر غشای فیبر عضلانی میشود. بنابراین، گام نخست در این زنجیره، آزادسازی استیل کولین و ورود یون سدیم است و یونهای کلسیم در این مرحله اولیه نقشی در ورود مستقیم از فضای سیناپسی به داخل فیبر عضلانی ندارند.
برای مثال، در پاسخ به پیام عصبی مغز برای حرکت دادن دست، ابتدا انتقالدهنده عصبی استیل کولین آزاد شده و با باز کردن کانالهای سدیمی، پتانسیل عمل ایجاد میکند که این امر شروعکننده کل فرآیند انقباض است.
واژگان کلیدی
- عضلات مخطط
- عضلاتی که برای انقباض منحصراً به تحریک عصبی و ایجاد پتانسیل عمل نیاز دارند و فاکتورهای موضعی بدون پتانسیل عمل نمیتوانند در آنها انقباض ایجاد کنند.
- استیل کولین
- پیامرسان عصبی که در ابتدای فرآیند تحریک-انقباض از انتهای آکسون آزاد شده و با باز کردن کانالهای سدیمی، پتانسیل صفحه انتهایی را شکل میدهد.
- پتانسیل صفحه انتهایی
- پتانسیل الکتریکی که در اثر ورود یونهای سدیم به درون فیبر عضلانی به دنبال باز شدن کانالهای سدیمی ایجاد میشود.
اشتباههای رایج
- تصور اشتباه اینکه عضلات مخطط میتوانند با فاکتورهای موضعی و بدون نیاز به پتانسیل عمل منقبض شوند؛ در حالی که انقباض آنها منحصراً به تحریک عصبی و ایجاد پتانسیل عمل وابسته است.
- باور نادرست مبنی بر اینکه اولین مرحله تحریک-انقباض، ورود مستقیم کلسیم از فضای سیناپسی به درون فیبر عضلانی است؛ در صورتی که مرحله نخست شامل آزادسازی استیل کولین و ورود سدیم برای ایجاد پتانسیل صفحه انتهایی است.
جمعبندی این مفهوم
- انقباض عضلات مخطط منحصراً وابسته به تحریک عصبی و ایجاد پتانسیل عمل در غشای آنها است.
- فاکتورهای موضعی بر خلاف تحریک عصبی، بدون ایجاد پتانسیل عمل الکتریکی توانایی ایجاد انقباض در عضلات مخطط را ندارند.
- اولین مرحله در زنجیره تحریک-انقباض عضله اسکلتی، رسیدن پیام عصبی به پایانه آکسون و آزاد شدن انتقالدهنده عصبی استیل کولین است.
- آزادسازی استیل کولین موجب باز شدن کانالهای سدیمی، ورود سدیم به درون فیبر و ایجاد پتانسیل صفحه انتهایی میشود.
- در مرحله اولیه تحریک، کلسیم مستقیماً از فضای سیناپسی وارد فیبر عضلانی نمیشود و نقش آغازگر پتانسیل عمل را ندارد.
نکتهٔ تکمیلی
جالب است بدانید که سم بوتولینوم (که در بوتاکس استفاده میشود) با مهار آزاد شدن استیل کولین از پایانههای عصبی عضلانی، از ایجاد پتانسیل صفحه انتهایی و پتانسیل عمل در عضله جلوگیری میکند. در غیاب این تحریک عصبی، عضلات مخطط صورت دیگر قادر به انقباض نخواهند بود و به حالت فلج موقت و شل درمیآیند که این امر چین و چروکهای پوستی را به طور موقت برطرف میسازد.