Information

Hvorfor er der glat muskulatur i vores bronkioler?

Hvorfor er der glat muskulatur i vores bronkioler?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

At have muskelvæv i vores bronkioler, der kan trække sig sammen, virker som et dårligt valg til væv. Hvorfor skulle vores luftvej nogensinde lukke op? Ville det ikke være mere gavnligt for vores bronkioler bare at forblive åbne?


Der er mindst to ting at overveje.

For det første er evnen til at begrænse luftstrømmen en forsvarsmekanisme for dyr. Forestil dig at komme ind i et område med en form for giftig fordampning, f.eks. CO2-sky nær vulkanen, så er det fornuftigt at reducere leveringen af ​​toksin via lungerne til et minimum. Som jeg forstår, er det et allergisk astmaanfald. (Beklager ikke at give en god nok kilde til det)

For det andet er du forkert i at antage, at normaltilstanden er "udvidet". Dilatation af branchioles er sympatisk ("kæmp-og-flyv") reaktion fra nervesystemet på noget i retning af fare, der kræver kortsigtet boost i energiproduktionen. Det vil sige, at din luftstrøm som standard er begrænset. Sandsynligvis for at begrænse mængden af ​​energi, du effektivt forbrænder via iltning. Men vigtigst af alt efterlader du dig selv en reserve med hensyn til iltforsyning til kritiske øjeblikke.

Nogle flere oplysninger kan du finde her.


Vores luftveje lukker for at gøre dem mere effektive. Åndedrætstræet fra munden til de terminale bronkioler kan ikke optage ilt, så hver gang du trækker vejret, er al den luft, der flyttes ind og ud af luftrørene, ekstra unødvendigt arbejde for musklerne. Vi kan gøre det mere effektivt ved at formindske størrelsen af ​​disse rør ved at trække den glatte muskel sammen.

Når du træner, vil disse små rør ikke være store nok til at få nok luft ind og ud, så den glatte muskel slapper af for at tillade mere luft at bevæge sig hurtigere ind i lungen. Det er lidt mindre effektivt, men nødvendigt, når du har brug for meget ilt.


Hvorfor er der glat muskulatur i vores bronkioler? - Biologi

Skeletmuskulatur: Producerer bevægelse, opretholder holdning, stabiliserer led og genererer varme

Glat muskel: Findes i væggene i hule organer

Hjertemuskel: Findes kun i dit hjerte

Du har omkring 650 muskler i din krop, og de udgør cirka halvdelen af ​​din kropsvægt. Disse muskler kan opdeles i tre forskellige grupper: skelet, glat og hjerte. Alle disse muskler kan strække og trække sig sammen, men de udfører meget forskellige funktioner.

Det væv, der oftest betragtes som muskel, er skeletmuskulatur. Skeletmuskler dækker dit skelet og giver din krop sin form. De er knyttet til dit skelet af stærke, fjedrende sener eller er direkte forbundet med ru knoglepletter. Skeletmuskler er under frivillig kontrol, hvilket betyder, at du bevidst styrer, hvad de gør.

Næsten al kropsbevægelse, fra at gå til at nikke med hovedet, er forårsaget af sammentrækning af skeletmuskler. Dine skeletmuskler fungerer næsten uafbrudt for at opretholde din kropsholdning og foretager den ene lille justering efter den anden for at holde din krop oprejst. Skeletmuskulaturen er også vigtig for at holde dine knogler i den korrekte position og forhindrer dine led i at gå af led. Nogle skeletmuskler i dit ansigt er direkte knyttet til din hud. Den mindste sammentrækning af en af ​​disse muskler ændrer dit ansigtsudtryk.

Skeletmuskulaturen genererer varme som et biprodukt af muskelaktivitet. Denne varme er afgørende for at opretholde din normale kropstemperatur.

Glatte muskler findes i væggene i hule organer som dine tarme og mave. De fungerer automatisk, uden at du er opmærksom på dem. Glatte muskler er involveret i mange 'husholdnings' funktioner i kroppen. De muskulære vægge i dine tarme trækker sig sammen for at skubbe mad gennem din krop. Musklerne i din blærevæg trækker sig sammen for at udstøde urin fra din krop. Glatte muskler i en kvindes livmoder (eller livmoder) hjælper med at skubbe babyer ud af kroppen under fødslen. Pupil lukkemuskelen i dit øje er en glat muskel, der formindsker størrelsen af ​​din pupil.

Dit hjerte er lavet af hjertemuskler. Denne type muskel findes kun i dit hjerte. I modsætning til andre muskeltyper bliver hjertemusklerne aldrig trætte. Den fungerer automatisk og konstant uden nogensinde at holde pause. Hjertemusklen trækker sig sammen for at presse blod ud af dit hjerte og slapper af for at fylde dit hjerte med blod.


Luftvejs glatte muskler og astma

Struktur og funktion af glatte luftvejsmuskler

Luftvejs glatte muskulatur er en strukturel komponent af væggene i alle luftvejene i bronkialtræet, fra luftrøret til de mindste respiratoriske bronkioler (1,2). I lungeparenkymvævet findes glat muskulatur i de alveolære kanaler, der danner indgangen til alveolære sække og kan også være spredt inden for andre områder af lungeparenkymet. I luftrøret er den glatte muskel udelukkende indeholdt i trachealis-membranen, der strækker sig langs den dorsale side af luftrøret, hvor luftrøret støder op til spiserøret (3). Trachealis-membranen, som indeholder et tyndt lag af muskelvæv støder op til slimhinden, der beklæder hele luftrøret, forbinder enderne af de hesteskoformede ringe af brusk, der danner længden af ​​luftrøret. I de største bronkier er bundter af glat muskulatur anbragt periferielt og spiralformet inden for luftvejsvæggen lige under slimhinden (4) og er omgivet af bruskringe, som gør disse bronkier stive og kan begrænse forsnævring af lumen, når luftvejene. muskelkontrakter (1,5,6) . Når bronkierne opdeles i successive generationer i lungerne, aftager mængden af ​​brusk og tager form af uregelmæssige plader. I de mere distale generationer af intra-parenkymale bronkier (bronkioler) forsvinder brusken helt fra luftvejsvæggen, og det glatte muskellag og tilhørende bindevæv repræsenterer den væsentligste strukturelle komponent af væggen (2). I disse luftveje reguleres luftvejsomkreds og stivhed således primært af det glatte muskelvæv. Forsnævringen af ​​den glatte luftvejsmuskulatur i de mindre bronkier og bronkioler kan resultere i luftvejslukning og obstruktion af luftvejslumen, hvilket fuldstændig blokerer luftstrømmen, som det sker ved astma (7) .

Luftvejs glatte muskler kan være det eneste glatte muskelvæv i kroppen, for hvilket den normale fysiologiske funktion er ukendt. Selvom der er fremsat en række hypoteser for funktionen af ​​glat muskulatur i luftvejene, er der betydelig debat om, hvorvidt den overhovedet har nogen gavnlig funktion! Da sammentrækningen af ​​glat muskulatur i luftvejene resulterer i luftvejsindsnævring og blokering af luftstrømmen, er tydeligt udbredt luftvejskonstriktion ikke gavnlig for vejrtrækningen eller helbredet. Faktisk betragtes gennemgribende indsnævring af luftvejene og hyperreaktivitet i glat muskulatur i luftvejene som et kardinalt patofysiologisk træk ved astma. Ablation af lokaliserede områder af glat muskulatur i luftvejene gennem påføring af varme anvendes i øjeblikket som en behandling for astma (8), og brugen af ​​genterapi til at inaktivere den kontraktile mekanisme af glat muskulatur i luftvejene er blevet foreslået som en behandling for astma (9). Den kendsgerning, at den udbredte forsnævring af glatte luftvejsmuskler har patologiske konsekvenser, har ført til antydningen af, at glatte luftvejsmuskler faktisk kan være "appendiks i lungen" - i det væsentlige et rudimentielt organ uden brugbar funktion (10) !

Hvis glatte luftvejsmuskler har en nyttig funktion, hvad kan den funktion være? Den normale funktion af glat muskulatur i luftvejene har været diskuteret i årtier, og en række mulige funktioner er blevet foreslået for den (11). En fysiologisk funktion, der traditionelt er blevet tilskrevet glat muskulatur i luftvejene, er at modulere fordelingen af ​​ventilation for at optimere ventilationsperfusionsmatchning. Sammentrækningen af ​​den glatte muskulatur i de alveolære kanaler og små luftveje kan markant påvirke lungernes udspilningsevne, således at ændringer i bronkomotorisk tonus kan påvirke ventilationsfordelingen ved lokalt at modulere lunge-compliance og dermed forbedre homogeniteten af ​​lungeudvidelsen. En yderligere mekanisme, hvormed glat muskulatur i luftvejene kan regulere ventilationsfordelingen, er gennem ændringer i luftvejstonen induceret af ændringer i CO2. Som CO2 forårsager afslapning af glat muskulatur i luftvejene (12), utilstrækkelig ventilation af lokale lungeenheder, hvilket resulterer i en ophobning af CO2 kan føre til udvidelse af luftvejene og dermed øge ventilationen af ​​de lungeenheder, som de underkaster sig. Andre funktioner er blevet foreslået for glat muskulatur i luftvejene, blandt dem: at det beskytter luftvejene mod overudstrækning eller forvrængning under vejrtrækning (13), at det optimerer anatomisk dødrumsvolumen (1,14), at det hjælper med slimclearance ved at modulere placeringen og omfang af luftvejskompression under hoste (11), at det hjælper med udånding eller slimfremdrift gennem peristaltikken (15), at det stabiliserer de store luftveje under hoste (6) . Kritikere hævder, at selvom nogle af disse argumenter kan være plausible, er det svært at komme med et overbevisende argument for nogen af ​​dem baseret på den tilgængelige eksperimentelle evidens (10,16).

Nylige fremskridt inden for studiet af glat muskulatur i luftvejene har ført til erkendelsen af, at den har komplekse fysiologiske egenskaber ud over egenskaberne ved blot at trække sig sammen og slappe af som reaktion på ekstern stimulation – disse opdagelser kan forbedre vores perspektiver på musklens normale funktion (17-20) ). Kontraktiliteten af ​​glat muskulatur i luftvejene og dens materialeegenskaber er meget formbare og moduleres dynamisk som reaktion på kræfter, der påføres den (18,19,21). I lungen kan dette være en kritisk egenskab, da vejrtrækningsprocessen resulterer i et miljø, hvor de fysiske kræfter, der påføres luftvejene, konstant ændrer sig, og både luftvejskaliber og stivhed skal justeres dynamisk for at tilpasse sig ændringer i lungevolumen. og ventilationsmønstre. Ydermere er glat muskulatur i luftvejene nu bredt accepteret som et syntetisk organ, der er i stand til at producere og udskille immunmodulerende og andre forbindelser som reaktion på en række eksterne stimuli (20). Dens fænotypiske status er også dynamisk - glatte muskelceller i luftvejene kan aktivt skifte mellem en kontraktil og en syntetisk tilstand som reaktion på flere signaler fra det lokale miljø, såsom mekaniske stimuli og vævsmatrix-interaktioner (20,22). Patofysiologiske tilstande i luftvejene, såsom astma, resulterer i ændringer i alle disse egenskaber: Astma er forbundet med øget overfølsomhed i luftvejene over for kontraktile stimuli, ændringer i dets reaktion på mekaniske kræfter under vejrtrækningen og øget sekretion af inflammatoriske mediatorer og moduleringen af dets strukturelle egenskaber. Den grad, i hvilken ændringer i disse funktioner er indbyrdes forbundne og ligger til grund for de patofysiologiske træk ved astma, er genstand for intensiv undersøgelse. Ingen tvivl om, at en bedre forståelse af de brede funktionelle egenskaber ved glatte muskler i luftvejene kan give ny indsigt i den rolle, som glatte muskler i luftvejene spiller i normal lungefunktion.


Hvorfor er der glat muskulatur i vores bronkioler? - Biologi

Åndedrætssystemet består af to opdelinger med distinkte strukturelle elementer, der afspejler deres unikke funktioner. Disse omfatter:

  • De ledende luftveje, som tjener til at lede, rense, varme og fugte luften. Denne del er sammensat af næse, svælg, strubehoved, luftrør, bronkier og bronkioler.
  • Luftvejene, som letter gasudvekslingen. Disse er placeret helt i lungen og er repræsenteret af respiratoriske bronkioler, alveolære kanaler, alveolære sække og alveoler.

Udførelse af Airways

Epitelet, der forer luftvejene fra næsehulen gennem bronkierne, kaldes den respiratoriske slimhinde og er karakteriseret ved et pseudostratificeret cilieret epitel med rigelige ikke-cilierede celler kendt som bægerceller. I lamina propria er der blandede seromukøse (protein- og slimudskillende) kirtler, lymfevæv og brede vener.

De ledende luftveje er opdelt i to hovedsektioner:

  • Ekstrapulmonære luftkanaler er placeret uden for lungerne og begynder med næse, svælg og strubehoved. Luftrøret er kontinuerligt med strubehovedet over og de to primære bronkier nedenfor. Det er den understøttende ramme for 16-20 C-formede hyalinbrusk. Disse brusk "armbånd" er åbne på bagvæggen af ​​luftrøret støder op til spiserøret. Et bundt af glatte muskelfibre bygger bro mellem de to ender af brusken.
  • Intrapulmonære luftkanaler strækker sig fra de intralobare bronkier til de terminale bronkioler. Når bronkierne kommer ind i lungen, erstattes de C-formede brusk, der kendetegner luftrøret og primære bronkier, af uregelmæssige plader eller brusk, der fuldstændigt omgiver det cylindriske muskulære luftvejsrør. Brusk forsvinder i de terminale bronkioler, som er indsnævret til en diameter på 1 millimeter. De terminale bronkioler har oprindeligt et cilieret søjleepitel, der snart går over til et lavt kubisk epitel. Slim- og seromukøse kirtler og diffust lymfatisk væv er forbundet med mindre bronkier, men findes ikke distalt for det område, hvor der er tab af bruskplader.

Respiratoriske luftveje

De respiratoriske luftveje strækker sig fra de respiratoriske bronkioler til alveolerne.

  • De respiratoriske bronkioler har en diameter på 0,5 millimeter og har nogle få alveoler spredt langs deres vægge. Epitelet forbliver her lavt kubisk. Hver respiratorisk bronchiole forgrener sig i mellem 2 og 11 alveolære kanaler, der stadig indeholder glatte muskelfibre i deres vægge. Langs disse vægge giver alveolekanalerne anledning til enkelte alveoler og til talrige alveolære sække, som er forbundet med 2 til 4 alveoler. Rummet ved indgangen fra alveolekanalen til en alveolær sæk kaldes atrium.
  • Alveoler kan lettest studeres i præparater af ekspanderet lunge, især i de områder, hvor erytrocytter er blevet tilbageholdt i kapillærerne. Alveolerne har en tydelig skålform adskilt af løkke- eller halvmåneformede vægge kendt som interalveolære septa. De interalveolære septa indeholder utallige kapillærer.

Grænsefladen mellem det kapillære lumen og det alveolære epitel er kendt som luft-blod-barrieren. Barrieren består af kapillærens endotel, alveolens epitel og deres fælles basalmembran.

Alveolernes overfladeepitel indeholder to udviklingsrelaterede, men funktionelt adskilte celler, kendt som pneumocytter. Type I-pneumocytter er svækkede vesikelbesatte celler, der beklæder alveolernes vægge nær kapillærerne. Kun deres fladtrykte kerner kan genkendes med sikkerhed ved lysmikroskopi. Type II-pneumocytter er kubiske og forekommer enkeltvis eller i små klynger mellem type I-celler. De indeholder 0,2 til 1 mikron brede multilamellære legemer, der indeholder et højt indhold af fosfolipid, der er forløberen for pulmonal overfladeaktivt stof, som forstyrrer overfladespændingen i alveolerne, som ellers ville få dem til at kollapse. Club (Clara) celler menes også at deltage i syntesen af ​​overfladeaktivt stof. Type II-celler tjener som forstadier til type I-celler.

Hvor der ikke er kapillærer, indeholder alveolar septum fibroblaster, kollagen, elastiske fibre, glatte muskelceller og makrofager kendt som støvceller. Også bemærkelsesværdige er alveolære porer, som udligner lufttrykket mellem alveolerne.

Lungens kredsløbssystem

Grene af lungearterien ledsager bronkierne til niveauet af de respiratoriske bronkioler. Derfra forgrener de sig til et omfattende netværk af kapillærer suspenderet inden i alveolernes vægge. Venuler, der stammer fra disse kapillærer, slutter sig til det intersegmentale bindevæv og tømmes senere ud i lungevenerne. Bronkier og bindevævssepta i lungen vaskulariseres af grene af bronkialarterierne, som er en del af det systemiske kredsløbssystem. Disse to systemer anastomerer på niveau med alveolerne, der stammer fra de respiratoriske bronkioler.


Beliggenhed og struktur

Placeret i lungerne er bronkioler rørformede strukturer omkring 1 mm i diameter [4] , bestående af bindevæv og nogle glatte muskler, der holder rørene åbne. Disse deler sig yderligere i mindre tubuli, som igen fortsætter med at underdele sig, indtil de når alveolerne. De fleste dele af bronkiolerne er foret med cilierede pseudostratificerede søjleformede eller kubiske epitelvæv indeholdende bægerceller.

Lobulære bronkioler

Også kaldet præterminale bronkioler, hver lobulær bronkiole forgrener sig til flere terminale bronkioler efter at have passeret ind i en pulmonal lobule [5].

Terminale bronkioler

Mindre tubuli på omkring 0,5 mm i diameter, med cilieret kubisk epitel (der er ingen bægerceller) [6] . Som deres navn antyder, betragtes disse som den sidste ledende struktur i det menneskelige åndedrætssystem, som til sidst ender i luftvejsbronkioler [6, 7]

Terminal bronkiole histologi

Respiratoriske bronkioler

Den endelige opdeling af bronkioler, disse ender i 2-11 alveolære kanaler [7, 8] , omgivet af proteinerne elastin og kollagen, og glatte muskler, der hver fører ind i en alveolær sæk. Disse sække indeholder flere alveoler, omkranset af lungesystemets blodkar [9]. Cilierede cuboidale epitelceller beklæder de respiratoriske bronkioler, mens nogle ikke-cilierede celler, kendt som clara-celler, også er til stede [6].

Eventuelle støvpartikler og bakterier til stede i den indåndede luft klæber til slimet, der udskilles af bægercellerne i epitelet, så flimmerhårene kan 'feje' det opad for at blive udskilt gennem mund- eller næsehulen [10].


Funktion af glatte muskler

Som alt muskelvæv er glat muskulaturs funktion at trække sig sammen. Billedet ovenfor viser, hvordan actin- og myosinfibrene forkortes, hvilket effektivt krymper cellen. Der er dog nogle vigtige forskelle i, hvordan den glatte muskel trækker sig sammen, sammenlignet med andre typer muskler. I skeletmuskulatur, et signal fra somatisk nervesystem traverserer til musklen, hvor den stimulerer organeller i muskelcellen til at frigive calcium. Calciumet får et protein til at løsne sig fra actin, og myosin binder sig hurtigt til åbningen på actin. Da der altid var tilgængelig ATP, bruger myosin det til hurtigt at trække cellen sammen.

Det samme gælder ikke i glat muskelvæv. I glat muskulatur styres kontraktionen ikke frivilligt af det somatiske nervesystem, men af ​​signaler fra autonome nervesystem, såsom nerveimpulser, hormoner og andre kemikalier frigivet af specialiserede organer. Glat muskulatur er specialiseret til at trække sig vedvarende sammen, i modsætning til skeletmuskulatur, som trækker sig meget sammen og frigives hurtigt. I stedet for en kalkudløser, der udløser en sammentrækningsreaktion, har glat muskulatur mere gas, som i en bil.

En nerveimpuls eller ydre stimulus når cellen, som fortæller den at frigive calcium. Glatte muskelceller har ikke et specielt protein på actin, som forhindrer myosin i at binde sig. Aktin og myosin er snarere konstant bindende. Men myosin kan kun holde fast og kravle frem, når der gives energi. Inde i glatte muskelceller er en kompleks vej, som tillader niveauet af calcium at kontrollere mængden af ​​ATP, der er tilgængeligt for myosin. Når stimulus fjernes, slapper cellerne således ikke af med det samme. Myosin fortsætter med at binde sig til actin og kravle langs filamenterne, indtil niveauet af calcium falder.


Bronkiolernes funktion

Bronkiolerne fungerer som en overgang mellem de store bruskstøttede bronkier, der kommer ind i lungerne, og de små alveolære kanaler, der forbinder direkte til alveolerne. Bronkiolerne transporterer iltrig luft ind i lungerne og transporterer kuldioxidholdig luft ud af lungerne og hjælper derved i processerne af vejrtrækning og respiration. Den glatte muskel, der omgiver bronkiolerne, kan indsnævre eller udvide luftvejene, hvilket kan hjælpe med at få den rette mængde ilt ind i blodet.


Materialer og metoder

Vævsforberedelse og måleapparatur

Apparatet og vævsforberedelsen er blevet beskrevet tidligere (Herrera et al., 2002 Herrera et al., 2004). Svin tracheal glat muskulatur (trachealis) blev brugt til eksperimenterne. Luftrørene blev hentet fra et lokalt slagteri. Det parallelle in situ-arrangement af trachealisceller i et bundt og lav hvilespænding gjorde præparatet ideelt til denne undersøgelse. Efter fjernelse fra dyrene blev luftrørene anbragt i fysiologisk saltvandsopløsning (PSS) ved 4°C. In situ længde (Lin situ) af en trachealisstrimmel fra den ene bruskvedhæftning til den anden blev målt, før den C-formede brusk blev skåret. Opmærksomhed blev rettet mod udseendet af epitel-slimhindelaget i den intakte luftrør: et rynket epitel-slimhindelag indikerer sædvanligvis sammentrukne glatte muskelceller nedenunder. Enhver sådan luftrør blev kasseret, fordi in situ-længden ikke kunne måles nøjagtigt. Et rektangulært ark af afslappet glat muskelvæv i sin in situ længde, fri for bindevæv, blev dissekeret fra luftrøret. Vævsstykket blev derefter skåret i flere strimler langs cellebundternes langsgående akser, alle de strimler, der blev brugt i et enkelt eksperiment, havde samme initiallængde som resultat. Muskelpræparaterne var ~11×1×0,3 mm i dimension. Muskelstrimlerne blev fastgjort til aluminiumsfolieclips i begge ender og monteret i et muskelbad. Den ene ende af strimlen var forbundet til en stationær krog og den anden ende til en længde/kraft-transducer (armsystem) med et støjniveau på <0,1 mN og en overensstemmelse på ~1 μm/mN (QJin Design, Winnipeg, Canada ). Det computerstyrede armsystem var i stand til at måle muskelkraft enten ved en konstant længde (isometrisk kraft), eller tillade musklen at forkortes under en konstant belastning (isotonisk kontraktion), eller påføre en trinvis ændring i længden på musklen ved en forudbestemt tid. En trinændring i længden blev gennemført på mindre end 100 millisekunder.

Inden et trachealispræparat var klar til eksperiment, blev det ækvilibreret i ca. 1 time ved en forudbestemt længde (0,75, 1,0 eller 1,5 Lin situ). Under ækvilibreringsperioden blev musklen elektrisk stimuleret periodisk til at producere 12 sekunders tetani med 5 minutters intervaller. Præparatet blev betragtet som ækvilibreret, når det udviklede en stabil maksimal isometrisk tetanisk kraft med ubetydelig hvilespænding. Isotoniske afkortninger blev alle påbegyndt i en isometrisk tilstand, dvs. musklen blev stimuleret isometrisk, og først når den udviklede aktive kraft nåede niveauet af en forudindstillet isotonisk belastning, fik musklen lov til at forkorte isotonisk. Under afslapning fik musklen ikke lov til at forlænges ud over den forudindstillede isometriske længde. Stimulering af musklen blev tilvejebragt elektrisk med en 60 Hz vekselstrøm ved en spænding (20 V), der fremkaldte maksimal respons fra muskelpræparaterne. Stimuleringens begyndelse og varighed var computerstyret. Muskelbadet indeholdt PSS med pH 7,4 ved 37°C og beluftet med en gasblanding indeholdende 5% CO2/95 % O2. PSS havde en sammensætning af 118 mM NaCl, 4,5 mM KCl, 1,2 mM NaH2PO422,5 mM NaHCO32 mM MgSO42 mM CaCl2 og 2 g/l dextrose.

Bestemmelse af sammenhængen mellem aktivt forkortet muskellængde og den tilhørende aktive kraft

I en isotonisk kontraktion (dvs. en kontraktion under konstant belastning) vil en muskel forkortes dynamisk, indtil systemet kommer til en statisk mekanisk ligevægt. Afkortningen stopper, når den statiske kraftgenerering af musklen er lig med den påførte belastning. Denne statiske kraftligevægt opstår på plateauet af en isotonisk sammentrækning, hvor afkortningshastigheden er nul. Ved at påføre musklen forskellige isotoniske belastninger kan de tilsvarende forkortede længder (ved plateauer) måles. I denne undersøgelse, en række isotoniske belastninger spænder fra 10-90% af maksimal isometrisk kraft (Fmax) blev påført en muskel for at opnå de tilsvarende maksimalt forkortede længder og således opnå længde-kraft-forholdet for muskelpræparationen.

I eksperimenter, hvor en hurtig strækning blev påført musklen efterfulgt af en isotonisk kontraktion, blev den hurtige længdeændring opnået ved rotation af servoarmen, som musklen var fastgjort til, ved at bruge apparatets trin-længde-ændringsfunktion. Ændringen i længden skete 10 sekunder før stimulering af musklen for at tillade den passive viskoelastiske vævsreaktion at sætte sig. Den maksimale isometriske kraft (Fmax) opnået fra en sammentrækning umiddelbart efter et hurtigt stræk var lidt lavere end Fmax opnået uden en hurtig strækning. For hver tilberedning skal Fmax post-stræk blev bestemt, og i den efterfølgende isotoniske kontraktion blev den isotoniske belastning beregnet efter post-stretch Fmax.

Analyse af kraft-hastighed og kraft-kraftforhold

I vores eksperimenter forekom den maksimale afkortningshastighed nær begyndelsen af ​​en isotonisk kontraktion. For hver isotonisk belastning målte vi den maksimale afkortningshastighed, og dataparret udgjorde et kraft-hastighedspunkt. Fem sådanne point blev opnået ved isotoniske belastninger, der var 10, 30, 50, 70 og 90 % af Fmax. Fordi afkortning af glat muskulaturs hastighed er en funktion af både belastning og tid (Dillon et al., 1981 Seow og Stephens, 1986), repræsenterede kraft-hastighedskurven opnået med den foreliggende metode ikke standard (eller konventionelle) kraft-hastighed muskelforhold på grund af det faktum, at hastighederne blev målt på forskellige tidspunkter efter stimulation. Grunden til, at hastighederne blev målt på forskellige tidspunkter i nærværende undersøgelse, var, at starten af ​​isotonisk kontraktion var belastningsafhængig, dvs. I denne undersøgelse var vi ikke interesserede i at opnå standardkraft-hastighedsforholdet for musklen, vi var interesserede i at sammenligne hastighederne af den samme muskel tilpasset forskellige længder.

Bestemmelse af sammenhængen mellem isotonisk belastning og mængden af ​​afkortning i en muskel tilpasset forskellige længder

I denne gruppe af eksperimenter bestemte vi længde-kraft-forholdet mellem trachealis-præparater, der blev ækvilibreret i ca. 1 time ved en af ​​de to længder: 1,5 gange in situ-længden (Lin situ) og 0,75 Lin situ. Seks muskelpræparater fra seks grise blev brugt til denne gruppe af forsøg. Tre af muskelpræparaterne blev ækvilibreret ved 0,75 Lin situ de tre andre på 1,5 Lin situ. Fem isotoniske belastninger (som nævnt ovenfor) blev brugt til at generere en kurve, der beskrev forholdet mellem den isotoniske belastning og den tilsvarende maksimale mængde afkortning. Ved lettere belastninger (<50 % Fmax) maksimal afkortning blev nået på mindre end 12 sekunders stimulering ved tungere belastninger, længere stimulationstid (op til 27 sekunder) var nødvendig for at opnå maksimal afkortning. Det skal påpeges, at det sande plateau af en isotonisk kontraktion muligvis ikke kan opnås, hvis der er en løbende tilpasning af musklen til længdeændring. Den ovenfor beskrevne protokol udelukkede derfor virkningerne af langsom længdetilpasning, der kunne forekomme i en langvarig sammentrækning. For muskelpræparater ækvilibreret ved 1,5 Lin situ, blev længde-kraft-forholdet først opnået med muskelafkortningen (mod de fem isotoniske belastninger, tilfældigt påført) fra den oprindelige længde på 1,5 Lin situ. De samme præparater blev derefter gentilpasset til 0,75 Lin situ indtil deres isometriske kraft nåede et stabilt maksimalt niveau. Denne proces (kaldet længdetilpasning) tog omkring 30-40 minutter og bestod af seks til otte isometriske kontraktioner (12 sekunders tetani) fremkaldt med 5 minutters intervaller. Længde-kraft-forholdet blev derefter opnået med muskelafkortningen fra 0,75 Lin situ mod fem isotoniske belastninger (10-90 % Fmax som før, den Fmax blev dog opnået ved 0,75 Lin situ). Mellem isotoniske kontraktioner blev mindst én isometrisk kontraktion fremkaldt for at bestemme niveauet af isometrisk kraft. Afkortning ved lave isotoniske belastninger resulterede ofte i en reduktion i den isometriske kraft af den efterfølgende isometriske kontraktion. Flere isometriske tetani (med 5-minutters intervaller) var ofte påkrævet for at bringe den isometriske kraft tilbage til det oprindelige niveau, før den isotoniske kontraktion blev fremkaldt. For muskelpræparaterne ækvilibreret til 0,75 Lin situ, blev længde-kraft-relationerne opnået i omvendt rækkefølge som beskrevet for præparaterne ækvilibreret ved 1,5 Lin situ. Det vil sige, at et længde-kraft-forhold blev opnået først ved 0,75 Lin situ, efterfulgt af gentilpasning af det samme muskelpræparat ved 1,5 Lin situ og derefter opnå længde-kraft-forholdet for den længde. Resultaterne fra de to grupper var ikke statistisk forskellige og blev kombineret i den endelige analyse.

Elektronmikroskopi (EM)

Muskelpræparater blev fikset til EM ved hjælp af en konventionel protokol beskrevet tidligere (Herrera et al., 2002 Qi et al., 2002). Kort fortalt blev muskelpræparater fikseret med den primære fikseringsopløsning (se nedenfor for detaljer) i 15 minutter, mens de stadig var fastgjort til forsøgsapparatet. Der blev sørget for ikke fysisk at forstyrre vævet under den indledende fiksering. Vævet blev derefter fjernet fra apparatet og skåret i små terninger og nedsænket i den primære fikseringsopløsning i yderligere 2 timer ved 4°C. Den primære fikseringsopløsning indeholdt 2 % glutaraldehyd, 2 % paraformaldehyd og 2 % garvesyre i 0,1 M natriumcacodylatbuffer. I processen med sekundær fiksering blev de små vævsterninger sat i 1% OsO4 i 0,1 M natriumcacodylatbuffer i 2 timer. Vævet blev derefter farvet med 1% uranylacetat, dehydreret med stigende koncentrationer af ethanol og indlejret i harpiks (TAAB 812 blanding). Harpiksblokkene blev sektioneret med en diamantkniv for at opnå sektioner med en tykkelse på ~90 nm. Sektionerne (på kobbergitre) blev yderligere farvet med 1% uranylacetat og Reynolds blycitrat. Billeder af tynde sektioner af glatte muskelceller blev opnået ved hjælp af et Phillips 300 elektronmikroskop.

Morfometrisk og statistisk analyse

Prøveudtagning og analyse blev udført 'blindt'. Koderne, der indikerer eksperimentelle betingelser, blev først afsløret efter at analysen af ​​hver gruppe var afsluttet. Specialiseret billedanalysesoftware (Image Pro-Plus 3.0) blev brugt til at hjælpe med manuel optælling af de tykke filamenter ved at markere og holde styr på antallet af talte filamenter (mærkepunkttælling). Softwaren hjalp også med at bestemme afstanden mellem to punkter og områdemålinger.

Statistisk analyse og sammenligning mellem datagrupper blev udført af envejs ANOVA eller Student's t-prøve. Til morfometriske målinger blev gennemsnittet af data fra hvert dyr først taget, før gennemsnittet fra forskellige dyr blev beregnet. Værdier blev udtrykt som middel ± s.e.m. Niveauet for statistisk signifikans blev sat til P<0,05.


Patient hiPSC'er identificerer vaskulær glatmuskel arylacetamiddeacetylase som beskyttende mod åreforkalkning

Selvom modtageligheden for hjerte-kar-sygdomme (CVD) er forskellig for hver patient, er det endnu ikke klarlagt hvorfor nogle patienter med type 2-diabetes mellitus (T2DM) udvikler hjerte-kar-sygdomme, mens andre er beskyttet. Using T2DM-patient-derived human induced pluripotent stem cells (hiPSCs), we found that in patients protected from CVD, there was significantly elevated expression of an esterase, arylacetamide deacetylase (AADAC), in vascular smooth muscle cells (VSMCs). We overexpressed this esterase in human primary VSMCs and VSMCs differentiated from hiPSCs and observed that the number of lipid droplets was significantly diminished. Further metabolomic analyses revealed a marked reduction in storage lipids and an increase in membrane phospholipids, suggesting changes in the Kennedy pathway of lipid bioassembly. Cell migration and proliferation were also significantly decreased in AADAC-overexpressing VSMCs. Moreover, apolipoprotein E (Apoe)-knockout mice overexpressing VSMC-specific Aadac showed amelioration of atherosclerotic lesions. Our findings suggest that higher AADAC expression in VSMCs protects T2DM patients from CVD.

Nøgleord: cardiovascular disease, diabetes, induced pluripotent stem cell, disease modeling, lipid metabolism, cholesterol, Kennedy pathway, arylacetamide deacetylase, vascular smooth muscle cell, endothelial cell.


Species Differences

Between species the diameter of the bronchi and bronchioles vary greatly and more significantly than the variations of the trachea. The number of bronchial divisions before bronchioles are present varies by species - small mammals such as mice may have only 4/5 generations, whereas 12+ may be necessary in larger animals. Avian respiration is very different to that of mammals. The respiratory systems of non-homeotherms are also very different to that of mammals.


Each lung has a primary Bronchi, the left, and right Bronchus. These give rise to the secondary bronchi., which in turn gives rise to the tertiary bronchi. The tertiary bronchi divide into bronchioles. These are different from the tertiary bronchi, where their walls do not have hyaline cartilage ( a cartilage that is transparent) and have club cells ( dome-shaped cells found in the bronchioles of the lungs) in their epithelial lining. The epithelium changes from a simple ciliated columnar epithelium to a simple ciliated cuboidal epithelium , as the bronchioles keep decreasing in size. These bronchioles rely on elastic fibers, instead of a hyaline cartilage in order to maintain their patency. The inner lining of the bronchioles is thin, and has no gland, being surrounded by a smooth muscle. The bronchioles keep getting smaller as they divide into terminal bronchioles, marking the end of the conducting zone. Alveoli become present only when the conducting zone changes into the respiratory zone.

The terminal Bronchiole is the farthest segment of the conducting zone, branching off the lesser bronchioles. Both the terminal bronchiole divide to form the respiratory bronchioles, containing a small number of alveoli. These bronchioles contain a limited amount of ciliated cells and no goblet cells.

The respiratory bronchioles are the narrowest passageways of the lungs, a fifteenth of an inch breadth. The bronchus divides several times before they evolve into the bronchioles. These bronchioles deliver air to the surface of the lungs. The alveolar ducts are the farthest continuations of the respiratory bronchioles.

Bronchoconstriction, narrowing of the bronchioles may occur due to inhalation of toxic fumes, allergic agents, cold air and other irritants. By this, the body keeps the irritants in check. On the other hand, Bronchodilation is the process of the widening of the bronchioles. Adrenaline (the hormone that is released to counter stress) serves to dilate these passageways.


Se videoen: Proč chodíme do ZUŠ a proč byste měli i vy?! (August 2022).