Кіріспе

Серілік бұлшықет (оған жүрек бұлшық еті немесе миокард деп те атайды) – омыртқалы жануарлардың үш бұлшық ет түрінің бірі, қалған екеуі – қаңқа бұлшық еттері мен тегіс бұлшық еттер. Бұл жүрек қабырғасының негізгі тінді құрайтын, еріксіз, жолақты бұлшықет. Жүрек бұлшық еті (миокард) жүрек қабырғасының сыртқы қабаты (перикард) мен ішкі қабаты (эндокард) арасындағы қалың ортаңғы қабатты құрайды, ал қан коронарлық айналым арқылы жеткізіледі. Ол интеркаляциялық дискілермен біріккен жеке жүрек бұлшық еті жасушаларынан тұрады және коллаген талшықтарымен, сондай-ақ клеткадан тыс матрица құрайтын басқа заттармен қоршалған. Жүрек бұлшық еті қаңқа бұлшық еті сияқты жиырылады, бірақ бірнеше маңызды айырмашылықтар бар. Жүрек әрекет потенциалы түріндегі электрлік стимуляция жасушаның ішкі кальций резервуары – саркоплазмалық тордан кальцийдің босатылуын тудырады. Кальцийдің деңгейінің артуы жасушаның миофиламенттерінің бір-бірінің бағытында жылжуына себеп болады, бұл процеске «қызу-жиырылу байланысы» деп аталады. Кардиомиопатия деп аталатын жүрек бұлшық еттерінің аурулары өте маңызды. Оларға миокард инфаркті және стенокардия сияқты бұлшық етке қан ағыны шектелуінен туындаған ишемиялық жағдайлар жатады.

Аралас дискілер

Кардиосинцитий – кардиомиоциттердің желісі, олар интеркаляциялық дискілермен байланысқан, бұл дискілер желі арқылы электр импульстарын жылдам таратуға мүмкіндік береді, соның арқасында синцитий миокардтың үйлесімді жирылуын қамтамасыз етеді. Сердектік байланыс талшықтары арқылы қосылған, қарыншалық және жүрекшелік синцитийлер бар. Интеркаляциялық дискілер арқылы электрлік кедергі өте төмен болғандықтан, иондардың еркін таралуына жағдай жасалады. Иондардың жүрек бұлшық еті талшықтарының бағытымен оңай қозғалғандықтан, әрекет потенциалы бір кардиомиоциттен екіншісіне минимал қарсылықпен жетеді. Әрбір синцитий «барлығы немесе ешнәрсе» заңына бағынады. Интеркаляциялық дискілер – бұл жеке кардиомиоциттерді электрохимиялық синцитийге (скелеттік бұлшық етінен өзгеше, ол эмбрионалық даму кезінде көпжасушалы синцитийге айналады) жалғайтын күрделі байланыс құрылымдары. Дискілер негізінен бұлшықет жирылғанда күшті таратуға жауапты. Интеркаляциялық дискілер үш түрлі жасушалық байланыстардан тұрады: актин филаменттерін бекітетін фасциялық жабысулар, аралық филаменттерді бекітетін десмосомалар және аралық түйісулер (gap junctions). Олар жүрек жасушалары арасында иондардың өтуіне мүмкіндік жасап, жүрек бұлшық етінің деполяризациясын тудырады. Бұл үш түрлі байланыс бірлесіп, біртұтас құрама аймақ ретінде жұмыс істейді. Жарық микроскопияда интеркаляциялық дискілер жақын орналасқан жүрек бұлшық еті жасушаларын бөлетін жұқа, көбінесе қара түсті сызықтар ретінде көрінеді. Дискілер бұлшық ет талшықтарының бағытына перпендикуляр орналасқан. Электрондық микроскопияда интеркаляциялық дискілердің жолы күрделірек болып көрінеді. Төмен үлкейтуде бұл жасырылған Z-сызығының орнындағы электронды тығыздығы жоғары, иілген құрылым ретінде көрінуі мүмкін. Жоғары үлкейтуде дискілердің жолы одан да иілген болып көрінеді, бойлық және көлденең аймақтар бойлық қимада анықталады.

Фибробластар

Жүрек фибробластары жүрек бұлшықетіндегі маңызды қолдаушы жасушалар болып табылады. Олар кардиомиоциттер сияқты күшті жиырылулар жасауға қабілетсіз, бірақ кардиомиоциттерді қоршап тұрған клеткадан тыс матрицаны құру және оны сақтау бойынша негізгі рөл атқарады. Фибробластар кардиомиоциттерден кішідірек, бірақ олардың саны көп, және бірнеше фибробластар бір уақытта бір кардиомиоцитке бекінуі мүмкін. Кардиомиоцитке бекінген кезде, олар бұлшықет жасушасының қабықшалық мембранасы арқылы өтетін электр тогына әсер ете алады, және осы жағдайда олар электрлік байланыстас деп аталады, бұл алғаш рет 1960 жылдары in vitro жағдайында көрсетілді, ал кейін оптогенетикалық әдістердің көмегімен жүрек тінінде расталды. Фибробластардың басқа да мүмкін рөлдеріне жүрек өткізгіш жүйесін электрлік оқшаулау және кардиомиоциттер мен адипоциттер сияқты басқа жасуша түрлеріне айналу қабілеті жатады.

Даму

Адамдар туған кезде жүрек бұлшық еттерінің, яғни кардиомиоциттердің белгілі бір санымен дүниеге келеді. Балалық шақта жүрек өскен сайын кардиомиоциттердің мөлшері артады. Кардиомиоциттердің қартаю процесінде бірте-бірте жаңаруы мүмкін екеніне дәлелдер бар, бірақ өмір бойында туған кездегі кардиомиоциттердің 50% -ден азы ауыстырылады. Жеке кардиомиоциттердің өсуі тек жүректің қалыпты даму кезінде ғана емес, сонымен қатар, жүрек аурулары, жүрек бұлшық етінің зақымдануы (мысалы, миокард инфарктісінен кейін) немесе қарқынды жаттығулар (спортшылардың жүрегі синдромы) салдарынан да жүреді. Денсаулы ересек адамның кардиомиоциті цилиндр тәрізді болып келеді, оның ұзындығы шамамен 100 мкм, ал диаметрі 10–25 мкм. Кардиомиоциттердің гипертрофиясы саркомерогенез арқылы, яғни жасуша ішінде жаңа саркомерлік бірліктердің пайда болуы арқылы жүзеге асады. Жүрек көлемінің артық жүктелуі кезінде кардиомиоциттер эксцентрикалық гипертрофия арқылы өседі. Кардиомиоциттер ұзындығы бойынша созылады, бірақ диаметрі өзгермейді, нәтижесінде қарыншалар кеңейеді. Жүрек қысымының артуы кезінде кардиомиоциттер концентрикалық гипертрофия арқылы өседі. Дегенмен, цитозольдегі кальций концентрациясының арту механизмі қаңқа және жүрек бұлшық еттерінде әртүрлі болады. Жүрек бұлшығында әрекет потенциалы натрий және кальций иондарының жасушаға бірдей ағынын қамтиды. Натрий иондарының ағыны жылдам, бірақ қысқа мерзімді, ал кальций ағыны тұрақты болып, жүрек бұлшығының әрекет потенциалына тән плато фазасын құрайды. L-типті кальций арналары арқылы өтетін салыстырмалы түрде аз кальций ағыны, саркоплазмалық тордан кальцийдің көп мөлшерде шығуына себеп болады, бұл құбылыс кальциймен шақырылған кальцийдің босатылуы деп аталады. Керісінше, қаңқа бұлшығында әрекет потенциалы кезінде жасушаға минималды мөлшерде кальций енеді, ал саркоплазмалық тор тікелей жасуша бетімен байланысады. Бұл айырмашылықты мына байқау арқылы көрсетуге болады: жүрек бұлшығы талшықтарының жиырылуы үшін жасушаның айналасындағы ерітіндіде кальций болуы қажет, ал қаңқа бұлшығы талшықтары жасушадан тыс кальцийсыз да жиырылады. Жүрек бұлшық жасушасының жиырылуы кезінде жасушаның ұзындығы бойымен орналасқан ұзын ақуызды миофиламенттер бір-біріне қарай жылжиды, бұл сырғу теориясы деп аталады. Миофиламенттердің екі түрі бар: миозин ақуызынан құралған қалың жіптер және актин, тропонин және тропомиозин ақуыздарынан құралған жұқа жіптер. Қалың және жұқа жіптер бір-бірінен өтіп бара жатқанда жасуша қысқарады және жуандайды. Крос-көпір циклы деп аталатын механизмде кальций иондары тропонин ақуызымен байланысады, ол тропомиозинмен бірге актиндегі байланысу орындарын ашады. Содан кейін миозин (қалың жіпте) актинге байланысып, қалың жіптерді жұқа жіптермен бірге тартады. Жасушадағы кальций концентрациясы төмендегенде, тропонин мен тропомиозин актиндегі байланысу орындарын қайтадан жауып, жасушаның босаңсуына себеп болады.

Қайта жаңғыру

Жалпы, жүрек бұлшық еттерінің жасушалары жаңаруға келмейді деп есептелді. Бірақ 2009 жылы жарияланған бір хабарлама мұны жоққа шығарды. Олаф Бергман және Стокгольмдегі Каролинска институтындағы оның әріптестері 1955 жылға дейін туған, жүрегінің айналасында өте аз жүрек бұлшық еті болған адамдардың жүрек бұлшық етінің үлгілерін зерттеді, олардың көпшілігі осы кемшіліктен мүгедектік көрінеді. Көптеген жүректерден алынған ДНК үлгілерін пайдаланып, зерттеушілер 4 жастағы баланың жүрек бұлшық етінің шамамен 20 пайызын жыл сайын жаңартатынын, ал 50 жастағы адамның жүрек бұлшық етінің 69 пайызы оның туғаннан кейін пайда болғанын есептеді. 2000 жылдары ересектердің ішкі жүрек түбірлі жасушаларының табылуы туралы хабарланды, сондай-ақ түрлі түбірлі жасушалардың, оның ішінде сүйек кемігінің түбірлі жасушалары кардиомиоциттерге айналуға қабілетті екендігі және жүрек жеткіліксіздігін емдеу үшін қолданылуы мүмкін деген зерттеулер жарияланды. Алайда, басқа топтар бұл нәтижелерді қайталай алмады, ал бастапқы зерттеулердің көпшілігі кейіннен ғылыми алаяқтық фактісі үшін қайтарылып алынды.

Алқалар мен қарыншалар арасындағы айырмашылықтар

Жүрек бұлшық еті жүректің алқаптары мен қарыншаларын құрайды. Бұл бұлшықет тіні жүрек камералары арасында өте ұқсас болғанымен, кейбір айырмашылықтар бар. Қарыншалардағы миокард күшті жиырылулар үшін қалың, ал алқаптардағы миокард әлдеқайда жұқа. Миокардты құрайтын жеке миоциттер де жүрек камералары арасында өзгеше. Қарыншалық кардиомиоциттер ұзын және кең, Т-түтікшелері тығыз. Кальцийді басқарудың негізгі механизмдері қарыншалық және алқаптық кардиомиоциттерде ұқсас болғанымен, кальцийдің өте қарқынды өзгеруі алқаптық миоциттерде кішкентай және тез жойылады, кальцийді буферлеу қабілетінің сәйкес артуымен бірге. Иондық каналдардың жиынтығы камералар арасында әртүрлі, бұл қарыншаларда ұзақ әрекет ету потенциалы мен тиімді рефрактерлік кезеңдерге алып келеді. Белгілі бір иондық тоқтар, мысалы IK(UR), алқаптық кардиомиоциттерге тән, оларды алқаптық фибрилляцияны емдеу үшін мақсатты нысанаға айналдырады.

Клиникалық маңызы

Жүрек бұлшық етіне әсер ететін кардиомиопатия деп аталатын аурулар дамыған елдерде өлімнің басты себебі болып табылады. Ең көп таралған жағдай – жүрекке қан жеткізудің төмендеуіне байланысты коронарлық артерия ауруы. Коронарлық артериялар атеросклероздық тақталардың қалыптасуынан тарылады. Егер бұл тарылулар қан ағынын ішінара шектейтіндей болса, стенокардия синдромы пайда болуы мүмкін. Егер бұл тұйықталған жер дәрі-дәрмекпен, коронарлық ангиопластика немесе хирургиялық араласу арқылы уақтылы түрде ашылмаса, жүрек бұлшық етінің бір бөлігі қайтымсыз зақымдануы мүмкін. Белгілі бір кардиомиопатиялар жүрек бұлшық етінің тым қалыңдауын (гипертрофиялық кардиомиопатия), тым үлкендеуін (дилатациялық кардиомиопатия) немесе тым қаттылауын (рестриктивті кардиомиопатия) тудыруы мүмкін. Осы жағдайлардың кейбіреулері генетикалық мутациялар нәтижесінде пайда болып, тұқым қуалауы мүмкін. Жүрек бұлшық еті қалыпты қанмен қамтамасыз етілген жағдайда да зақымдануы мүмкін. Миокардит деп аталатын жағдайда жүрек бұлшық еті қабынуы мүмкін, көбінесе бұл вирустық инфекциядан, бірақ кейде организмнің өзінің иммундық жүйесінен туындайды. Жүрек бұлшық еті алкоголь, созылмалы жоғары қан қысымы немесе гипертония, сондай-ақ жүрек соғысының тұрақсыздығы сияқты факторлардың салдарынан зақымдануы мүмкін. Бұл жағдайлардың көптеген түрлері, егер олар жеткілікті түрде ауыр болса, жүректің сорғылау функциясын төмендетуге жеткізе алады. Егер жүрек ағзаның қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін жеткілікті мөлшерде қанды айыруға шамасы келмесе, бұл жүрек жеткіліксіздігі деп аталады.