Vrstvy stěny jícnu:1. Sliznice2. Submukóza3. Svalovina4. Adventitia5. Příčně pruhovaná svalovina6. Příčně pruhovaná a hladká7. Hladká svalovina8. Lamina muscularis mucosae9. Jícnové žlázy
Hladká svalovina je mimovolní nepruhovaná svalovina, která se nachází ve vrstvě tunica media velkých a malých tepen a žil, močového měchýře, dělohy, mužských a ženských pohlavních cest, trávicího traktu, dýchacích cest, řasnatého svalu a oční duhovky. V glomerulech ledvin se nachází buňka podobná hladkému svalu, která se nazývá mezangiální buňka. Hladká svalovina se zásadně liší od kosterní a srdeční svaloviny, pokud jde o strukturu, funkci, spojení vzruchu a kontrakce a mechanismus kontrakce.
Hladká svalová vlákna mají vřetenovitý tvar a stejně jako příčně pruhované svalstvo se mohou napínat a uvolňovat. V uvolněném stavu má každá buňka vřetenovitý tvar, 20-500 mikrometrů v je u příčně pruhovaného svalu ~6:1 a u hladkého svalu ~15:1. [Jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text] Hladký sval neobsahuje protein troponin; místo toho jsou v hladkém svalu exprimovány významné proteiny kalmodulin (který přebírá regulační roli v hladkém svalu), kaldezmon a kalponin.
Existuje však organizovaný cytoskelet, který se skládá z proteinů intermediárních filament vimentinu a desminu a aktinových filament. Aktinová vlákna se k sarkolemě připojují pomocí fokálních adhezí nebo spirálovitě vývrtkovým způsobem a kontraktilní proteiny se mohou organizovat do zón aktinu a myozinu podél osy buňky.
V sarkolemě se nacházejí mikrodomény specializované na buněčnou signalizaci a iontové kanály zvané kavely. Tyto invaginace v sarkoplazmě obsahují řadu receptorů (prostacyklin, endotelin, serotonin, muskarinové receptory, adrenergní receptory), generátory druhých poselů (adenylátcykláza, fosfolipáza C), G proteiny (RhoA, G alfa), kinázy (rho kináza-ROCK, proteinkináza C, proteinkináza A), iontové kanály (kalciové kanály typu L, ATP citlivé draslíkové kanály, kalciové citlivé draslíkové kanály) v těsné blízkosti. Kavely se často nacházejí v těsné blízkosti sarkoplazmatického retikula nebo mitochondrií a bylo navrženo, že organizují signální molekuly v membráně.
Aby se zachovaly rozměry orgánu proti silám, jsou buňky k sobě připevněny pomocí
adherenčními spoji. V důsledku toho jsou buňky vzájemně mechanicky propojeny tak, že kontrakce jedné buňky vyvolá určitý stupeň kontrakce v sousední buňce. Gap junctions spojují sousední buňky chemicky a elektricky, což usnadňuje šíření chemických látek (např. vápníku) nebo akčních potenciálů mezi buňkami hladkého svalstva. Hladká svalovina se může stahovat spontánně (prostřednictvím dynamických iontových kanálů nebo Cajalových pacemakerových buněk) nebo může být vyvolána řadou fyziochemických látek (např. hormony, léky, neurotransmitery – zejména z autonomního nervového systému) a také mechanickou stimulací (např. protažením).
Hladké svaly byly rozděleny na „jednojednotkové“ a „vícejednotkové“ nebo na „fázické“ a „tonické“ typy na základě charakteristik kontraktilních vzorců a vlastností hladkého svalu. Vícejednotková hladká svalovina lemuje velké dýchací cesty do plic a velké cévy. Řasnaté svaly v oku a sval arrector pili v kůži jsou také vícejednotkové. Tato hladká svalovina obsahuje málo mezerovitých spojů a autonomní nervový systém inervuje každou hladkou buňku a reguluje je jako motorické jednotky, takže může docházet ke stupňovaným reakcím. Jednojednotková hladká svalovina lemuje všechny duté orgány a je nejběžnější. Tento typ hladkého svalu má tendenci se rytmicky stahovat, je spojen četnými mezerovitými spoji a často vykazuje spontánní akční potenciál. Jiná nomenklatura rozděluje hladkou svalovinu podle kontraktilního vzoru. Může se stahovat fázově s rychlou kontrakcí a relaxací nebo tonicky s pomalou a trvalou kontrakcí. Tento tonický typ svaloviny se vyskytuje v reprodukčním, trávicím, dýchacím a močovém ústrojí, v kůži, oku a cévách. Například kontraktilní funkce hladké svaloviny cév je rozhodující pro regulaci lumenálního průměru malých tepen – arteriol nazývaných rezistenční cévy. Odporové tepny se významně podílejí na stanovení výše krevního tlaku. Hladká svalovina se smršťuje pomalu a může udržovat kontrakci (tonicky) po delší dobu v cévách, bronchiolech a některých svěračích. V trávicím traktu se hladká svalovina smršťuje rytmicky peristalticky a v důsledku fázické kontrakce rytmicky vytlačuje potravu trávicím traktem. Existují rozdíly v těžkých a lehkých řetězcích myozinu, které také korelují s těmito rozdíly v kontrakčních vzorcích a kinetice kontrakce mezi tonickou a fázickou hladkou svalovinou.
Hladká svalovina v různých oblastech cévního stromu, dýchacích cest a plic, ledvin, pochvy atd. se liší expresí iontových kanálů, hormonálních receptorů, buněčných signálních drah a dalších proteinů, které určují její funkci. Tkáň obsahující hladkou svalovinu musí být často natahována, takže elasticita je důležitou vlastností hladké svaloviny. Buňky hladké svaloviny mohou vylučovat komplexní extracelulární matrix obsahující kolagen (převážně typy I a III), elastin, glykoproteiny a proteoglykany. Tato vlákna se svými extracelulárními matricemi přispívají k viskoelasticitě těchto tkání. Hladká svalovina má také specifické elastinové a kolagenové receptory, které s těmito proteiny interagují.
Základy kontrakce a relaxace
Kontrakce hladkého svalu je způsobena vzájemným posouváním myozinových a aktinových vláken (mechanismus posuvných vláken). Energii k tomu dodává hydrolýza ATP. Myosin funguje jako ATPáza využívající ATP k molekulární konformační změně části myosinu a vyvolává pohyb. K pohybu filament přes sebe dochází, když se kulovité hlavičky vyčnívající z myozinových filament připojí a interagují s aktinovými filamenty a vytvoří příčné můstky. Myozinové hlavičky se nakloní a táhnou se podél aktinového vlákna na malou vzdálenost (10-12 nm). Poté se hlavičky uvolní z aktinového vlákna a zaujmou svou původní konformaci. Mohou se pak znovu navázat na jinou část aktinové molekuly a táhnout ji dál. Tento proces se nazývá cyklování příčného můstku a je stejný pro všechny svaly (viz svalová kontrakce). Na rozdíl od srdečního a kosterního svalu hladký sval neobsahuje protein troponin vážící vápník. Kontrakce je iniciována fosforylací myozinu regulovanou vápníkem, nikoliv troponinovým systémem aktivovaným vápníkem.
K cyklování příčných můstků může dojít až po aktivaci myozinových hlavic, které umožní tvorbu příčných můstků. Myozinové hlavičky se skládají z těžkých a lehkých proteinových řetězců. Když jsou lehké řetězce fosforylovány, stanou se aktivními a umožní vznik kontrakce. Enzym, který fosforyluje lehké řetězce, se nazývá kináza lehkých myozinových řetězců (MLCK). Za účelem řízení kontrakce bude MLCK pracovat pouze tehdy, když je sval stimulován ke kontrakci. Stimulace zvýší intracelulární koncentraci vápenatých iontů. Ty se navážou na molekulu zvanou kalmodulin a vytvoří komplex kalcium-kalmodulin. Právě tento komplex se naváže na MLCK a aktivuje jej, čímž umožní vznik řetězce reakcí pro kontrakci. Proti fosforylaci lehkých řetězců pomocí MLCK působí fosfatáza lehkých řetězců myosinu, která lehké řetězce myosinu defosforyluje a kontrakci inhibuje. Do regulace dynamiky aktinu a myozinu byly zapojeny i další signální dráhy. Obecně lze říci, že k relaxaci hladkého svalu dochází prostřednictvím buněčných signálních drah, které zvyšují aktivitu myosinfosfatázy, snižují intracelulární hladinu vápníku, hyperpolarizují hladký sval a/nebo regulují dynamiku aktinu a myosinu.
Fosforylace 20 kd lehkých myozinových řetězců dobře koreluje s rychlostí zkracování hladké svaloviny. Během tohoto období dochází k rychlému nárůstu využití energie měřené spotřebou kyslíku. Během několika minut od zahájení se hladina vápníku výrazně sníží, fosforylace 20 kd lehkých myozinových řetězců se sníží a využití energie se sníží a sval může relaxovat, avšak v hladkém svalu cév dochází k trvalému udržení síly. Trvalá fáze byla přisuzována pomalu se cyklujícímu defosforylovanému myozinovému příčnému můstku označovanému jako latch-bridges a polymerizaci aktinu ztužující buňku. Během kontrakce svalu se mezi aktivovaným aktinem a fosforylovaným myosinem vytvářejí rychle se opakující příčné můstky, které generují sílu. Během udržovací fáze hladina fosforylace klesá a pomalu se cyklující defosforylované příčné můstky působí jako západkové můstky a přispívají k udržení síly při nízkých energetických nákladech. Na udržování síly se podílejí i další buněčné signální dráhy a proteinové kinázy (proteinkináza C, ROCK kináza, Zip kináza, kinázy fokální adheze) a roli hraje i dynamika polymerace aktinu. Zatímco fosforylace lehkého řetězce myosinu dobře koreluje s rychlostí zkracování, do vývoje síly a jejího udržování byly zapojeny i další signální dráhy buněk. Zejména bylo prokázáno, že fosforylace specifických tyrozinových zbytků na adaptorovém proteinu fokální adheze – paxilinu specifickými tyrozinkinázami je pro vývoj a udržování síly zásadní. Cyklické nukleotidy mohou uvolnit arteriální hladkou svalovinu bez snížení fosforylace příčného můstku, což je proces označovaný jako potlačení síly. Tento proces je zprostředkován fosforylací malého proteinu tepelného šoku, hsp20, a může zabránit interakci fosforylovaných hlavic myosinu s aktinem.
Nedávný výzkum naznačuje, že signalizace sfingosin-1-fosfatekkoo (S1P) je důležitým regulátorem kontrakce hladkého svalstva cév. Při zvýšení transmurálního tlaku sfingosinkináza 1 fosforyluje sfingosin na S1P, který se váže na receptor S1P2 v plazmatické membráně buněk. To vede k přechodnému zvýšení intracelulárního vápníku a aktivuje signální dráhy Rac a Rhoa. Ty společně slouží ke zvýšení aktivity MLCK a snížení aktivity MLCP, což podporuje svalovou kontrakci. To umožňuje arteriolám zvýšit odpor v reakci na zvýšený krevní tlak, a tím udržet konstantní průtok krve. Část signální dráhy Rhoa a Rac poskytuje způsob regulace tonu rezistenčních arterií nezávislý na vápníku.
Hladká svalovina bezobratlých
U hladké svaloviny bezobratlých je kontrakce iniciována vazbou vápníku přímo na myozin a následným rychlým cyklickým propojením příčných můstků, čímž vzniká síla. Podobně jako u mechanismu hladké svaloviny obratlovců dochází k záchytné fázi s nízkým obsahem vápníku a nízkým využitím energie. Tato trvalá fáze neboli fáze zachycení byla přisouzena záchytnému proteinu, který má podobnost s kinázou lehkého řetězce myosinu a elastickým proteinem-titinem zvaným twitchin. Mlži a další mlži využívají tuto záchytnou fázi hladké svaloviny, aby udrželi svou schránku uzavřenou po delší dobu s malou spotřebou energie.
Hladké svalové buňky lze stimulovat ke kontrakci nebo relaxaci mnoha různými způsoby. Mohou být přímo stimulovány autonomním nervovým systémem („mimovolně“ řízeny), ale mohou také reagovat na podněty od sousedních buněk a na hormony (vazodilatátory nebo vazokonstriktory) v prostředí, které přenáší.
Mechanismus, jakým vnější faktory stimulují růst a přestavbu, není dosud zcela objasněn. Růst a diferenciaci hladké svaloviny ovlivňuje řada růstových faktorů a neurohumorálních látek. Bylo prokázáno, že receptor Notch a signální dráha buněk mají zásadní význam pro vaskulogenezi a tvorbu tepen a žil.
Embryologický původ hladké svaloviny je obvykle mezodermálního původu. Hladká svalovina aorty a plicních tepen (velkých tepen srdce) je však odvozena z ektomesenchymu neurálního hřebene, ačkoli hladká svalovina koronárních tepen je mezodermálního původu.
„Stav hladké svaloviny“ je stav, kdy se v těle vyvíjejícího se embrya nevytvoří dostatečné množství hladké svaloviny pro trávicí systém. Tento stav je smrtelný.
Protilátky proti hladkému svalu (ASMA) mohou být příznakem autoimunitního onemocnění, jako je hepatitida, cirhóza nebo lupus.
Nádory hladkého svalstva cév jsou velmi vzácné. Mohou být maligní nebo benigní a morbidita může být u obou typů značná. Intravaskulární leiomyomatóza je nezhoubný novotvar, který se šíří žilami; angioleiomyom je nezhoubný novotvar končetin; vaskulární leiomyosarkom je zhoubný novotvar, který se může vyskytovat v dolní duté žíle, plicních tepnách a žilách a dalších periferních cévách.
kosterní sval/obecně: epimysium, fascikl, perimysium, endomysium, svalové vlákno, myofibrila.
sarkomery (pásy a, i a h; čáry z a m), myofilamenta (tenké vlákno/aktin, tlusté vlákno/myozin, elastické vlákno/titin), tropomyozin, troponin.
nervosvalové spojení, intrafuzální svalové vlákno, extrafuzální svalové vlákno, motorická jednotka, svalové vřeténko, mechanismus posuvných vláken
myoblast, satelitní buňky, sarkoplazma, sarkolema, sarkoplazmatické retikulum, T-tubuly
srdeční sval: myokard, interkalární ploténka
hladké svalstvo: kalmodulin, hladké svalstvo cévní