Физиология сокращения матки. Молекулярная регуляция гладкомышечного сокращения.

Обновлено: 18.04.2024

Что общего у кишечника, матки, сосудов, мочевого пузыря? Все они имеют в своей стенке гладкую мускулатуру, которая позволяет им быть в тонусе и сокращаться. Благодаря такому строению пища может продвигаться по кишечнику, сосуды — регулировать свой диаметр (просвет) и влиять на кровяное давление, матка — выталкивать плод, а мочевой пузырь — регулировать выведение мочи из организма.

Разбираемся, как это работает.

Строение мышечных клеток

«Мускулатура мускулатуре рознь».

Гладкая мускулатура отличается по строению от скелетной (поперечно-полосатой) и сердечной мускулатуры. Чтобы понять принципы мышечного сокращения, рассмотрим строение скелетной и гладкой мускулатуры.

Как устроена скелетная (поперечно-полосатая) мышца 1,2 ?

Ее основная сократительная единица — саркомер — похожа на цилиндр.

Этот цилиндр состоит из перемежающихся толстых и тонких белковых волокон, которые тянутся от верхнего до нижнего основания цилиндра. На поперечном срезе это можно сравнить с охапкой толстых и тонких карандашей, которые скрепили вместе канцелярской резинкой.
Толстые нити образованы белком миозином — это один из главных компонентов сократительных волокон мышц. Они закреплены в центре цилиндра — саркомера.
Тонкие нити из актина — другого мышечного сократительного белка — закреплены по основаниям цилиндра.
Чередование тонких и толстых нитей придает скелетной мышечной ткани поперечную исчерченность, из-за чего такая ткань называется поперечно-полосатой.
Каждая толстая нить миозина имеет причудливую форму клюшки для гольфа, что позволяет ей при определенных условиях взаимодействовать со специфическими участками тонкой нити, приводя таким образом к скольжению нитей относительно друг друга и заставляя мышцу изменять свою длину.
Саркомеры своими основаниями соединяются друг с другом в длинный цилиндр побольше — миофибриллу. А уже миофибриллы объединяются в цельное мышечное волокно, совокупность которых и составляет целую мышцу.

Как устроена гладкая мышца 1,2 ?

Такая мышечная ткань состоит из гладкомышечных клеток. Они имеют веретеновидную форму — с толстой серединой и тонкими концами. Клетки расположены параллельно друг другу так, что толстая средняя часть одной клетки прилежит к тонкому концу соседней клетки. Плотные контакты между клетками называются нексусами, благодаря им обеспечивается передача сигналов от клетки к клетке.

Сократительные белки — актин и миозин — располагаются внутри каждой гладкомышечной клетки. Они ориентированы вдоль ее длины или в косом направлении. В отличие от скелетной мускулатуры, здесь белки актин и миозин располагаются менее упорядоченно. Поэтому у гладкой мускулатуры под микроскопом нет поперечной исчерченности.

Совокупность гладкомышечных клеток образует гладкомышечную ткань, которая выстилает внутренние органы и кровеносные сосуды, поддерживая давление, а также обеспечивая опорожнение полых органов.

Еще одно принципиальное отличие скелетной мускулатуры от гладкой — это регуляция сокращений. Поперечно-полосатая мускулатура находится под контролем центральной нервной системы, поэтому человек может осознанно контролировать ее, например, согнуть руку. А гладкая мускулатура управляется вегетативной нервной системой, на которую воля человека не влияет. То есть кишечник и матка будут сокращаться вне зависимости от того, хотим мы этого или нет 3 .

Механизм сокращения мышц

Сокращение мышц обеспечивается специальными белками — актином и миозином. При сокращении нити актина и миозина движутся друг относительно друга. Но из-за различного строения клеток у скелетной и гладкой мускулатуры разный механизм сокращения 2 .

Как сокращение происходит в скелетной мускулатуре 2 ?

В поперечно-полосатых мышцах закрепленные у оснований цилиндра тонкие нити актина скользят вдоль нитей миозина, из-за чего основания цилиндра сближаются. Это и есть сокращение.

Если перенести это на пример с карандашами: представим, что в нашей охапке все карандаши одинаковой длины, разной толщины и располагаются относительно друг друга «заборчиком». Толстые карандаши располагаются в центре так, что канцелярская резинка охватывает их прямо посередине. А тонкие карандаши располагаются дальше от центра, то есть канцелярская резинка охватывает их не посередине, а где-то ближе к концу карандаша. Хоть карандаши и располагаются по-разному, они все равно держатся в одной охапке. Если мы сдавим эту охапку по бокам (по основаниям воображаемого цилиндра), то тонкие карандаши будут двигаться вдоль толстых, пока не сравняются с ними по длине и не займут такую же центральную позицию. В итоге сама охапка станет менее длинной из-за того, что тонкие карандаши теперь стоят в ряд с толстыми.

По тому же принципу сокращается саркомер, только никто не давит на основания цилиндра, а нити белков приходят в движение за счет имеющихся в мышечных клетках ионов кальция и запасенной энергии 2 .

Как сокращение происходит в гладкой мускулатуре 2 ?

При сокращении гладкомышечной клетки работает тот же принцип движения актиновых нитей вдоль миозиновых. Только располагаются они не в виде воображаемого цилиндра, а внутри клетки в продольном и косом направлениях. Кроме того, для сокращения гладкомышечной клетки необходим еще ряд белков, отсутствующих в миофибриллах поперечно-полосатой мускулатуры. Когда нити начинают двигаться относительно друг друга, они сближают концы клетки. В результате гладкомышечная клетка укорачивается и утолщается. Это и есть сокращение.

Такой процесс можно сравнить с открытием и закрытием зонта. Когда зонт закрывается, спицы складываются, а их общая длина сокращается, в результате уменьшается и размер купола.

Что приводит в движение нити актина и миозина 1,2 ?

В спокойном состоянии, когда мышца расслаблена, белки актин и миозин не могут взаимодействовать друг с другом. Дело в том, что актин заблокирован другим белком — тропонином. Тропонин, как заглушка, закрывает участки связывания на актине. Чтобы произошло сокращение, нужно убрать этот белок. Этим занимаются ионы кальция.

Когда мышце дана команда к сокращению, мышечной клетке передается нервный импульс, вследствие чего в ней увеличивается содержание ионов кальция. Кальций связывается с тропонином, в результате чего последний обнажает участки связывания актина. После этого взаимодействие актина и миозина становится возможным, они начинают двигаться относительно друг друга. В итоге происходит сокращение.

Сигнал к расслаблению мышцы приводит к уменьшению количества свободного кальция в ней, поэтому тропонин снова блокирует актин. Сокращение вновь невозможно.

Сокращение гладких мышц внутренних органов

Сокращения кишечника

Стенка кишечника состоит из двух слоев гладкомышечной ткани: наружного продольного и внутреннего циркулярного 4 . Их взаимодействие обеспечивает несколько видов моторики кишечника 5 :

Перистальтика

Это скоординированные волны сжатий и расширений кишки. Они распространяются по направлению к толстой кишке и продвигают перевариваемую пищу в этом направлении.

Ритмические сокращения

Это попеременное сокращение циркулярного слоя мускулатуры то на одних, то на других участках кишки, благодаря чему пища в просвете перемешивается.

Маятникообразные сокращения

Это сокращения продольных слоев с участием циркулярного. В результате пища движется вперед-назад, постепенно продвигаясь в направлении толстого кишечника.

Тонические сокращения

Это длительные сокращения гладкой мускулатуры кишки. Являются основой перистальтического, маятникообразного сокращений и ритмической сегментации.

Пропульсивные сокращения

Характерные для толстой кишки, возникают лишь несколько раз в сутки, также способствуя продвижению кишечного содержимого к концу пищеварительного тракта.

Скоординированное сокращение гладкой мускулатуры является основой моторики кишечника.

Сокращения матки

Мышечный слой матки — миометрий — состоит из трех слоев гладкомышечных клеток: внутреннего косого, среднего циркулярного и наружного продольного 4 . Их попеременное и совместное сокращение происходит во время менструации и родов. Именно сокращения гладкомышечных клеток помогают малышу появиться на свет.

Во время месячных повышенный уровень биологически активных веществ — простагландинов приводит к сокращению мышечных слоев 6 . В итоге внутренняя оболочка матки вместе с ее сосудами отторгается, и появляется менструальная кровь.

Спазм гладкой мускулатуры

Одним из нарушений тонуса гладкомышечных клеток внутренних органов является спазм.

Спазм — это продолжительное, зачастую болезненное сокращение мышцы 9 . Такое может произойти в любой точке организма, где представлены мышцы, в том числе гладкомышечная ткань: кишечнике, сосудах, матке, бронхах, мочеточниках и мочевом пузыре и т. д.

Спазм мускулатуры органов пищеварительной системы зачастую сопровождает заболевания желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) 7 . Проявляться это может схваткообразной болью, резями, ощущением переполнения и распирания 9 .
Избыточное сокращение матки также может вызывать боль схваткообразного характера, отдающую в прямую кишку, область яичников и мочевого пузыря 6 .

Регулярное столкновение с дискомфортными ощущениями, которые вызваны спазмами гладкой мускулатуры, неизбежно сказывается на качестве жизни 10 .

Для борьбы с болью, вызванной спазмом, существует группа препаратов — спазмолитиков. Например, препарат Но-шпа® форте содержит в своем составе действующее вещество дротаверин. Дротаверин блокирует фермент фосфодиэстеразу-4, в результате чего снижается поступление кальция в гладкомышечную клетку 1,8 . А без кальция невозможно и мышечное сокращение. Поэтому мышечная клетка расслабляется, что способствует устранению боли, вызванной спазмом 1,8 .

Помните, что боль может быть вызвана не только спазмом гладкой мускулатуры, но и рядом других причин. Важно не пропустить серьезную патологию органов брюшной полости, поэтому при боли и дискомфорте в животе не нужно избегать консультации врача.

Но-шпа ® форте воздействует избирательно на спазм гладкой мускулатуры как на основную причину боли в животе 12 , бережно расслабляя напряженные мышцы 8

Подробнее

Спазмолитики, в том числе Но-шпы ® форте , способствуют расслаблению гладкой мускулатуры органов и улучшению кровоснабжения тканей, тем самым помогая снизить болевые ощущения 7, 9 . Мышечный спазм зачастую является ключевым механизмом развития боли в животе. Поэтому применение спазмолитиков является патогенетически обоснованным 7 .

Прием стандартных обезболивающих препаратов, под которыми обычно понимаются средства группы нестероидных противовоспалительных средств (НПВС), в указанном случае будет нерациональным, поскольку они не оказывают влияния на тонус гладкой мускулатуры внутреннихорганов — не влияют на возможную причину, вмешиваются в процессы восприятия боли и могут исказить клиническую картину «острого живота», что может затруднить своевременную постановку диагноза 11 .

Узнайте больше о препарате Но-шпа ® форте

Физиология сокращения матки. Молекулярная регуляция гладкомышечного сокращения.

Особый интерес представляет физиология сокращения матки. Установлено что финальным исходом начала маточного сокращения является возрастание концентрации ионов кальция (Са2+) в клетках миометрия в ответ на действие уте-ротонина. Определенную роль играют "щелевые контакты" (gap junction) между клетками миометрия для обеспечения ею сокращения и течения родового процесса. Эти "щелевые контакты" проявляются при доношенной беременности и их количество увеличивается в родах (Garfield R.E.G., 1988; Ulstrom U., 1992), а затем они исчезают в течение 24 часов после родов. Эти "щелевые контакты" отсутствуют в миометрии при недоношенной беременности и наблюдаются при преждевременных родах и при родах спонтанных или индуцированных. В исследованиях на животных in vivo и in vitro установлено, что прогестерон предотвращает, а эстрогены способствуют образованию связей ("щелевых контактов")- Для этого необходим синтез протеина, важна также роль простагландинов, тромбоксана и, возможно, эндоперекиси. Угнетение синтеза ПГ подавляет образование "щелевых контактов".

Сокращения волокон миометрия отличаются от такового скелетной мускулатуры. Расположение волокон в миометрии в различном направлении способствует усилению выталкивающей силы матки независимо от положения и предлежания плода.

Молекулярная регуляция гладкомышечного сокращения. В мышечном сокращении основную роль играет миозин. У молекулы миозина есть функциональные "головная" и "хвостовая" части. Шаровидная (глобулярная) "головная" часть является местом взаимодействия с актином, т.е. местом, где генерируется сила сокращения; местом, где находится АТФ-аза, под действием которой гидролизуется АТФ, и, тем самым, химическая энергия превращается в физическую силу; местом, где расположены легкие цепи миозина с низкой молекулярной массой («20 000), фосфорилирование которых представляет собой ключевую реакцию в регуляции сокращения, т.е. во взаимодействии актина и миозина в гладкой мышце.

В связи с этим важно помнить, что для генерации мышечного сокращения необходимо поступление ионов кальция (Са+) из внеклеточных пли внутриклеточных запасов. Са накапливается внутри клеток в пузырьках саркоплазматичес-кого ретикулума. В гладких мышцах взаимодействие актина и миозина peгулируется ферментативным фосфорилированием (или дефосфорилированием) легких цепей миозина (Still 1 J.T, et al., 1980). В клетках миометрия взаимодействие актина с миозином происходит только после фосфорилирования легкой цепи миозина. Оно катализируется ферментом киназа легкой цепи миозина; важно, что этот фермент активизируется Са2+. Соединения, которые увеличивают содержание внутриклеточного свободного Са, усиливают сокращения гладкой мускулатуры миометрия. Кальций связывается с кальмодулином (регуляторным белком, который опосредует эффект кальция), который в свою очередь, связывается с киназой легкой цепи миозина и активирует ее.

Ситуации, уменьшающие уровень свободного внутриклеточного кальция, способствуют расслаблению. Дефосфорилирование легкой цепи миозина под действием фосфатаз также способствует расслаблению мышцы. Актин не взаимодействует с нефосфорилированным миозином. Соединения, которые повышают внутриклеточную концентрацию циклического АМФ (цАМФ), усиливают релаксацию матки. Эти соединения включают р-адренергические агонисты. Считается, что цАМФ вызывает снижение внутриклеточного Са2, хотя это не доказано. Согласно другой точке зрения, происходит инактивация фермента киназа легкой цепи миозина в результате его фосфорилирования под воздействием цАМФ-зависи-мого фермента протеинкиназы.

Снижение активности фосфорилирования фермента объясняется снижением его сродства к кальмодулину; для проявления активности этого фермента его взаимодействие с кальмодулином должно быть обязательным.

Можно считать, что регуляция сократительной активности миометрия на клеточном уровне осуществляется при посредстве киназы легкой цепи миозина, па активность которой влияет кальцин. Одновременно следует учитывать и дефосфорилирование её под действием соответствующей фосфатазы. Активация сокращения осуществляется путем взаимодействия фосфорилированного миозина и актина с образованием фосфорилированного актомнозина.

Акт родов протекает при наличии сформированной родовой доминанты, объединяющей в динамическую систему как высшие нервные центры, так и исполнительные органы. В формировании родовой доминанты большое значение имеет воздействие половых гормонов па различные образования центральной и периферической нервной системы. Центральная нервная система осуществляет высшую и тонкую регуляцию родового акта. Значительное возрастание электрической активности головного мозга наступает за 1-1,5 нед до наступления родов.

Большое значение для возникновения родовой деятельности и правильного ее течения имеет подготовленность женского организма, готовность матки, а также чувствительность миометрия к воздействию контрактильных веществ.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Гладкие мышцы

Гладкие мышцы представлены в полых органах, кровеносных сосудах и коже. Гладкие мышечные волокна не имеют поперечной исчерченности. Клетки укорачиваются в результате относительного скольжения нитей. Скорость скольжения и скорость расщепления аденозинтрифосфата в 100-1000 раз меньше, чем в скелетных мышцах. Благодаря этому гладкие мышцы хорошо приспособлены для длительного стойкого сокращения без утомления, с меньшей затратой энергии.

Гладкие мышцы являются составной частью стенок ряда полых внутренних органов и участвуют в обеспечении функций, выполняемых этими органами. В частности, они регулируют кровоток в различных органах и тканях, проходимость бронхов для воздуха, перемещения жидкостей и химуса (в желудке, кишечнике, мочеточниках, мочевом и желчном пузыре), сокращение матки при родах, размер зрачка, кожного рельефа.

Гладкомышечные клетки имеют веретенообразную форму, длину 50-400 мкм, толщину 2-10 мкм (рис. 5.6).

Гладкие мышцы относятся к непроизвольным мышцам, т.е. их сокращение не зависит от воли макроорганизма. Особенности двигательной деятельности желудка, кишечника, кровеносных сосудов и кожи в известной степени определяют физиологические особенности гладких мышц этих органов.

Характеристика гладкой мускулатуры

Обладает автоматизмом (влияние интрамуральной нервной системы носит корригирующий характер)
Пластичность — способность долго сохранять длину без изменения тонуса
Функциональный синтиций — отдельные волокна разделены, но имеются особые участки контакта — нексусы
Величина потенциала покоя — 30-50 мВ, амплитуда потенциала действия меньше, чем у клеток скелетных мышц
Минимальная «критическая зона» (возбуждение возникает, если возбуждается некоторое минимальное число мышечных элементов)
Для взаимодействия актина и миозина необходим ион Ca 2+ который поступает извне
Длительность одиночного сокращения велика

Особенность гладких мышц — их способность проявлять медленные ритмические и длительные тонические сокращения. Медленные ритмические сокращения гладких мышц желудка, кишечника, мочеточников и других полых органов способствуют перемещению их содержимого. Длительные тонические сокращения гладких мышц сфинктеров полых органов препятствуют произвольному выходу их содержимого. Гладкие мышцы стенок кровеносных сосудов, также находятся в состоянии постоянного тонического сокращения и влияют на уровень артериального давления крови и кровоснабжение организма.

Важным свойством гладких мышц является их мистичность, т.е. способность сохранять вызванную растяжением или деформацией форму. Высокая пластичность гладких мышц имеет большое значение для нормального функционирования органов. Например, пластичность мочевого пузыря позволяет при его наполнении мочой профилактировать повышение в нем давления без нарушения процесса мочеобразования.

Чрезмерное растяжение гладких мышц вызывает их сокращение. Это происходит в результате деполяризации мембран клеток, вызванной их растяжением, т.е. гладкие мышцы обладают автоматизмом.

Сокращение, вызываемое растяжением, играет важную роль в авторегуляции тонуса кровеносных сосудов, перемещении содержимого желудочно-кишечного тракта и других процессах.

Рис. 1. А. Волокно скелетной мышцы, клетка сердечной мышцы, гладкая мышечная клетка. Б. Саркомер скелетной мышцы. В. Строение гладкой мышцы. Г. Механограмма скелетной мышцы и мышцы сердца.

Автоматизм в гладких мышцах обусловлен наличием в них особых пейсмекерных (задающих ритм) клеток. По своей структуре они идентичны другим гладкомышечным клеткам, но обладают особыми электрофизиологическими свойствами. В этих клетках возникают пейсмекерные потенциалы, деполяризующие мембрану до критического уровня.

Возбуждение гладкомышечных клеток вызывает увеличение входа ионов кальция в клетку и высвобождение этих ионов из саркоплазматического ретикулума. В результате повышения концентрации ионов кальция в саркоплазме активируются сократительные структуры, но механизм активации их в гладком волокне отличается от механизма активации в поперечно-полосатых мышцах. В гладкой клетке кальций взаимодействуете белком кальмодулином, который активирует легкие цепи миозина. Они соединяются с активными центрами актина в протофибриллах и совершают «гребок». Гладкие мышцы расслабляются пассивно.

Гладкие мышцы относятся к непроизвольным, и их сокращение не зависит от воли животного.

Физиологические свойства и особенности гладких мышц

Гладкие мышцы, так же, как и скелетные, обладают возбудимостью, проводимостью и сократимостью. В отличие от скелетных мышц, обладающих эластичностью, гладкие мышцы имеют пластичность — способность длительное время сохранять приданную им при растяжении длину без увеличения напряжения. Такое свойство важно для выполнения функции депонирования пищи в желудке или жидкостей в желчном и мочевом пузыре.

Особенности возбудимости гладкомышечных клеток в определенной мере связаны с низкой разностью потенциалов на мембране в покое (E₀ = (-30) — (-70) мВ). Гладкие миоциты могут обладать автоматией и самопроизвольно генерировать потенциал действия. Такие клетки — водители ритма сокращения гладких мышц имеются в стенках кишечника, венозных и лимфатических сосудов.

Рис. 2. Строение гладкомышечной клетки (A. Guyton, J. Hall, 2006)

Длительность ПД гладких миоцитов может достигать десятков миллисекунд, так как ПД в них развивается преимущественно за счет входа ионов Са 2+ в саркоплазму из межклеточной жидкости через медленные кальциевые каналы.

Скорость проведения ПД по мембране гладких миоцитов малая — 2-10 см/с. В отличие от скелетных мышц возбуждение может передаваться с одного гладкого миоцита на другие, рядом лежащие. Такая передача происходит благодаря наличию между гладкомышечными клетками нексусов, обладающих малым сопротивлением электрическому току и обеспечивающих обмен между клетками ионов Са 2+ и другими молекулами. В результате этого гладкая мышца проявляет свойства функционального синтиция.

Сократимость гладкомышечных клеток отличается длительным латентным периодом (0,25-1,00 с) и большой длительностью (до 1 мин) одиночного сокращения. Гладкие мышцы развивают малую силу сокращения, но способны длительно находиться в тоническом сокращении без развития утомления. Это связано с тем, что на под/держание тонического сокращения гладкая мышца расходует в 100-500 раз меньше энергии, чем скелетная. Поэтому расходуемые гладкой мышцей запасы АТФ успевают восстанавливаться даже во время сокращения и гладкие мышцы некоторых структур организма практически постоянно находятся в состоянии тонического сокращения. Абсолютная сила гладкой мышцы составляет около 1 кг/см 2 .

Механизм сокращения гладкой мышцы

Важнейшей особенностью гладкомышечных клеток является то, что они возбуждаются под влиянием многочисленных раздражителей. Сокращение скелетной мышцы в естественных условиях инициируется только нервным импульсом, приходящим к нервно-мышечному синапсу. Сокращение же гладкой мышцы может быть вызвано как влиянием нервных импульсов, так и действием гормонов, нейромедиаторов, простагландинов, некоторых метаболитов, а также воздействием физических факторов, например растяжением. Кроме того, возбуждение и сокращение гладких миоцитов может произойти спонтанно — за счет автоматик.

Способность гладких мышц отвечать сокращением на действие разнообразных факторов создаст значительные трудности для коррекции нарушений тонуса этих мышц в медицинской практике. Это видно на примерах трудностей лечения бронхиальной астмы, артериальной гипертензии, спастического колита и других заболеваний, требующих коррекции сократительной активности гладких мышц.

В молекулярном механизме сокращения гладкой мышцы также имеется ряд отличий от механизма сокращения скелетной мышцы. Нити актина и миозина в гладкомышечных клетках располагаются менее упорядочение, чем в скелетных, и поэтому гладкая мышца не имеет поперечной исчерченности. В актиновых нитях гладкой мышцы нет белка тропонина и центры актина всегда открыты для взаимодействия с головками миозина. В то же время головки миозина в состоянии покоя не энергизированы. Для того чтобы произошло взаимодействие актина и миозина, необходимо фосфорилировать головки миозина и придать им избыток энергии. Взаимодействие актина и миозина сопровождается поворотом головок миозина, при котором актиновые нити втягиваются между миозиновыми и происходит сокращение гладкого миоцита.

Фосфорилирование головок миозина производится при участии фермента киназы легких цепей миозина, а дефосфорилирование — с помощью фосфатазы. Если активность фосфатазы миозина преобладает над активностью киназы, то головки миозина дефосфорилируются, связь миозина и актина разрывается и мышца расслабляется.

Следовательно, чтобы произошло сокращение гладкого миоцита, необходимо повысить активность киназы легких цепей миозина. Ее активность регулируется уровнем ионов Са 2+ в саркоплазме. Нейромедиаторы (ацетилхолин, норадрсналин) или гормоны (вазопрессин, окситоцин, адреналин) стимулируют свой специфический рецептор, вызывая диссоциацию G-белка, а-субъединица которого далее активирует фермент фосфолипазу С. Фосфолигтза С катализирует образование инозитолтрисфосфата (ИФЗ) и диацилглицерола из фосфо-инозитолдифосфата мембраны клетки. ИФЗ диффундирует к эндоплазматическому ретикулуму и после взаимодействия со своими рецепторами вызывает открытие кальциевых каналов и высвобождение ионов Са 2+ из депо в цитоплазму. Увеличение содержания ионов Са 2+ в цитоплазме является ключевым событием для инициации сокращения гладкого миоцита. Увеличение содержания ионов Са 2+ в саркоплазме достигается также за счет его поступления в миоцит из внеклеточной среды (рис. 3).

Ионы Са 2+ образуют комплекс с белком кальмодулином, и комплекс Са 2+ -кальмодулин повышает киназную активность легких цепей миозина.

Последовательность процессов, приводящих к развитию сокращения гладкой мышцы, можно описать следующим образом: вход ионов Са 2+ в саркоплазму — активация кальмодулина (путем образования комплекса 4Са 2 -кальмодулин) — активация киназы легких цепей миозина — фосфорилирование головок миозина — связывание головок миозина с актином и поворот головок, при котором нити актина втягиваются между нитями миозина — сокращение.

Рис. 3. Пути поступления ионов Са 2+ в саркоплазму гладкомышечной клетки (а) и удаления их из саркоплазмы (б)

Условия, необходимые для расслабления гладкой мышцы:

снижение (до 10-7 М/л и менее) содержания ионов Са 2+ в саркоплазме;
распад комплекса 4Са 2+ -кальмодулин, приводящий к снижению активности киназы легких цепей миозина — дефосфорилирование головок миозина под влиянием фосфатазы, приводящее к разрыву связей нитей актина и миозина.

В этих условиях эластические силы вызывают относительно медленное восстановление исходной длины гладкомышечного волокна и его расслабление.

Механизм сокращения матки

Матка представляет собой полый мышечный орган. Мышечная ткань матки — миометрий, способна к регулярным спонтанным сокращениям без какого-либо гормонального или нервного воздействия. За последние два десятилетия наука сделала большой скачок в понимании молекулярного и клеточного механизма сокращения матки.

В период ранней беременности миометрий находится в состоянии покоя, что позволяет плоду расти, при этом он резко меняет свои свойства во время родов, превращаясь в очень сильный и активный орган для изгнания плода и плаценты [1].

В последнее время особое внимание уделяется физиологии и механизму сокращения матки у небеременных женщин. Небеременная матка отличается от беременной «волнообразной активностью» в течение менструального цикла, в котором задействован субэндотелиальный слой. В течение же ранней беременности сокращения матки обычно имеют «неправильный характер» со слабой интенсивностью, а во время родов эти сокращения превращаются в мощные и регулярные [1].

Однако на протяжении всей менструации матка может производить нерегулярные и несогласованные сокращения [1].

Как и у любых висцеральных гладкомышечных клеток, сокращения матки носят фазовый характер и представляют собой дискретные прерывистые сокращения различной амплитуды, продолжительности и частоты. Эти сокращения относительно коротки, быстры, с периодами релаксации между ними [1].

В попытке понять механизм сокращения матки была предложена концепция пейсмейкера и нисходящей волны сокращения миометрия. Однако данные теории так и не нашли своего научного подтверждения [3]. Подобного подтверждения также и не находит теория «электрической активности», управляющей сократительной деятельностью матки при родах [3].

«Проводящая система матки», аналогичная проводящей системе сердца, является лишь «красивой гипотезой», поскольку и сама сократительная система матки, и система ее управления не имеют ничего общего ни с сократительной системой миокарда, ни с системой управления его сократительной деятельностью [3]. Это доказывается наличием следующих фактов, имеющих клиническую доказанность: к моменту родов матка человека является практически полностью денервированным органом. В миометрии отсутствуют прямая трофическая и двигательная нервная регуляции. При родах в миометрии женщины не выявляется признаков активности холинергической нервной системы и в нем не удается обнаружить ни проводников, ни нервных окончаний адренергической системы [3]. Функционирующий в родах миометрий находится фактически только под гуморальным контролем. В основе координации родового сокращения матки лежит относительно автономная система саморегуляции сократительной активности гладкомышечных клеток миометрия, главная роль в которой отводится импульсу дорастяжения и Са 2+ [1, 2, 3, з6].

Основная биологическая задача синхронизации этих процессов заключается в том, чтобы адекватно гипертрофирующаяся гладкомышечная клетка увеличивала свою длину на величину, строго определенную масштабами увеличения внутриматочного объема, что нивелирует ряд физиологических эффектов растяжения — пейсмекерная активность клеток остается подавленной [3]. Сокращения матки, начинающиеся приблизительно с 14 недель беременности, носят «гемодинамический» характер и индуцируются еще одной фундаментальной особенностью миоцитов миометрия — способностью реагировать на импульс дорастяжения сокращением [3]. Эта реакция миоцитов остается неподавленной в процессе гипертрофии миоцитов миометрия и с ее помощью возникают одиночные сокращения фазного типа, освобождающие от переполнения кровью венозные депо матки [3, 4]. Предвестники родов являются биомеханическим проявлением начала десинхронизации процессов гипертрофии миоцита и его растяжения [5].

Исходя из того, что потенциал действия в основном создается движением ионов Са 2+ и учитывая, что деформация мембраны вызывает сдвиг мембранного потенциала и последующее сокращение миоцита, растяжение миометрия можно рассматривать как саморегулирующийся клеточный механизм [1, 3, 9]. При растяжении длина клеток изменяется, и это оказывает влияние на пассивные эластические волокна (межмембранные мостики и др.) и систему сократительных белков. Следовательно, длина гладкомышечных клеток влияет не только на уровень поляризации мембраны, но и на систему сократительных белковых молекул [3]. Быстрое растяжение гладкомышечной клетки, уже находящейся в оптимальной степени растяжения, вызывает появление потенциала действия и ее сокращение [3, 6]. Импульс дорастяжения практически мгновенно транслируется по гладкомышечным клеткам, вызывая в них сокращения [3].

Таким образом, есть все основания полагать, что так называемая «электрическая активность» есть типичный вторичный феномен — то есть реакция, вызванная деформацией клеточной мембраны. При ее повреждении происходит изменение мембранного потенциала, который запускает многокомпонентную систему «ионных насосов», в результате чего активируются сократительные белки клеток [3].

Сокращение матки является контролируемым процессом и происходит благодаря кратковременному увеличению внутриклеточного кальция, которое инициируется и контролируется маточным потенциалом действия [1, 6].

Внутриклеточный запас кальция в миометрии хранится в саркоплазматической сети, которая расположена или очень близко к миометрию, или близко к центру клетки [9]. Основная физиологическая функция миометриальной саркоплазматической сети заключается в том, чтобы активно поглощать цитозольный кальций против градиента концентрации Са 2+ и хранить его до тех пор, пока он не потребуется [8]. Ионы кальция могут выделяться из саркоплазматической сети через два основных канала, присутствующих на ее мембране. Первый — это канал IP3, который в основном активируется вторичным мессенджером, второй канал — это рианодиновые рецепторы (RyRs), которые активируются главным образом самим Ca 2+ , что приводит к явлению, известному как кальций-индуцированное высвобождение Ca 2+ (CICR) [1, 7]. Идентифицируют три формы рианодиновых каналов: RyR1, RyR2 и RyR3 . Изоформы RyRs экспрессируются в миометрии [1].

Электрофизиология миометрия представляет собой последовательность событий между генерацией потенциала действия и началом мышечного сокращения [9]. Такая последовательность известна как муфта возбуждения-сжатия (ECC) [9]. Она является основополагающим компонентом здорового функционирования матки. Очевидно, что мембранный потенциал покоя клеток гладких мышц матки находится в пределах от –35 до –80 мВ [2]. Спонтанная электрическая активность миоцитов матки характеризуется циклами деполяризации и реполяризации, которые происходят в плазматической мембране матки и известны как потенциал действия [7]. Сокращение в первую очередь зависит от генерации потенциала действия, кратковременного роста внутриклеточного кальция, а также от наличия сократительных элементов и проводящей системы между клетками матки [1, 8]. Однако часть этих показателей может быть вариабельна в зависимости от вида, а также от гестационного состояния миометрия [1, 8].

Подобно большинству других возбудимых тканей, возбудимость гладких мышц матки во многом определяется движением ионов натрия (Na + ), кальция (Ca 2+ ) и хлора (Cl – ) в цитоплазму, а также движением калия (K + ) во внеклеточное пространство. Первые три иона сосредоточены вне миометрия, тогда как последний концентрируется внутри цитоплазмы миометрия. Однако плазматическая мембрана обычно более проницаема для ионов K + , которые понижают его электрохимический градиент, и, следовательно, создают внутри миоцитов электрический потенциал [1].

Возбуждение и сжатие клеток миометрия может происходить путем задействования двух основных механизмов: электрохимического или фармакомеханического. В электрохимическом механизме основным фактором является рост внутриклеточной концентрации кальция (Ca 2+ ) и деполяризация мембраны. Изменение ионной проницаемости клеточной мембраны матки приводит к генерации потенциала действия, открывается потенциал-управляемый кальциевый канал (VGCC) (Ca 2 -каналы L-типа), что приводит к значительному притоку кальция в клетку и связыванию кальция с кальциймодулином (CaM). Кальций-СаМ комплекс активирует киназу легкой цепи миозина (MLCK), который затем фосфорилирует серин-19 (гидроксиаминокислота) на регуляторной легкой цепи миозина (MLC20), что ведет к гидролизу АТФ, активации актомиозиновых мостиков и сокращению. За расслабление матки отвечает другой цитоплазматический фермент — миозиновая легкая цепь фосфатазы (MLCP), которая должна дефосфорилировать фосфорилированный миозин [1].

Окситоцин и другие стимуляторы матки усиливают сокращение, связываясь с их специфическими рецепторами на клеточной мембране и вынуждают небольшие мономерные G-белки связать GTP и активировать PLC. Это впоследствии приводит к распаду фосфатидилинозитолбифосфата (PIP2) на клеточной мембране и активации вторичных мессенджеров — инозиттрифосфата (IP3) и диацилглицерина (DAG). IP3 затем связывается со своим специфическим рецептором на поверхности SR, тем самым увеличивая концентрацию Са 2+ . DAG активирует PKC [1].

В основе фармакомеханического механизма сокращения миометрия повышение Ca 2+ обусловлено связыванием рецептора-агониста, а не деполяризацией мембраны (хотя изменения в мембране потенциала могут возникнуть). Когда агонисты, такие как окситоцин или простагландины F2α (PGF2α), связываются со своим специфическим рецептором на плазматической мембране, они вынуждают мономерные G-белки связывать GTP и активируют фосфолипазу-C (PLC) [1]. Это приводит к расщеплению PIP2 на клеточной мембране и дает сигнал вторичным мессенджерам. IP3-мессенджер впоследствии связывается со своим специфическим рецептором на поверхности саркоплазматического ретикулума (SR) и тем самым увеличивает ток Ca 2+ , а DAG активирует протеинкиназу C (PKC), что вызывает сокращение матки [6].

Физиология родов (причины наступления родов, регуляция родовой деятельности). Периоды родов. Адаптация плода к родам

1. Физиология родов (причины наступления родов, регуляция родовой деятельности). Периоды родов. Адаптация плода к родам.

• Родовой акт – это сложный
многозвеньевой физиологический
процесс, который возникает и
завершается в результате
взаимодействия многих систем
организма.

• При этом ЦНС принадлежит
решающая роль в создании
оптимальных условий для развития
и нормального течения
беременности и родов.
• Т.е. полноценно сформированная
родовая доминанта является
основой благоприятной инициации
родовой деятельности.

• Безусловные цепные рефлексы
начинаются с рецепторов матки,
которые воспринимают
раздражение от плода.
• При изменении информации,
идущей от плода, наблюдаются
рефлекторные изменения тонуса и
моторики матки.

• Характер и степень выраженности
различных рефлекторных реакций
во многом зависит от воздействия
на нервную систему гуморальных и
гормональных факторов, а также от
тонуса симпатического и
парасимпатического отделов
вегетативной нервной системы.

• Матка иннервируется
симпатическими и
парасимпатическими нервами.
• Основными адренергическими
(симпатическими) медиаторами
являются норадреналин и его
предшественник дофамин.

• Физиологический эффект
катехоламинов осуществляется их
действием через два вида
рецепторов - ɑ и ß.
• При возбуждении ɑ-рецепторов
наблюдается сокращение матки,
при возбуждении ß-рецепторов –
торможение сократительной
деятельности матки.

• Сокращения матки обусловлены
также воздействием медиаторного
ацетилхолина – представителя
холинергического отдела нервной
системы.

• Матка как эффекторное звено в
возникновении и
функционировании родовой
деятельности обладает высокой
чувствительностью к различным
гуморальным веществам, гормонам
и растяжению, что позволяет
рассматривать ее как своеобразный
хемо- и механорецептор.

• В миометрии выявлены различные
медиаторные и гормональные
рецепторы: ɑ-адренорецепторы,
серотонин, м-холино- и
гистаминорецепторы, эстрогеновые и
прогестероновые, окситоциновые,
простагландиновые рецепторы.
Чувствительность рецепторов
матки зависит от гормонального
фона, в основном от соотношения
эстрогенов и прогестерона.

• Под утеротонинами следует
понимать вещества, которые
готовят матку к родам (размягчение
и созревание шейки, появление
связей между клетками миометрия,
увеличение количества
окситоциновых рецепторов в
миометрии, возрастание
контрактильной чувствительности
миометрия к утеротропинам).
• Это эстрогены, прогестерон.

• Утеротропинами называют
вещества, вызывающие сокращения
эндометрия.
• Это окситоцин, простагландины,
ангиотензинII, аргивин,
вазопрессин, брадикинин.
• Возможно, что утеротонин также
является утеротропином.

• Определенное значение в развитии
родовой деятельности
принадлежит кортикостероидам.
• Причина повышенной
концентрации КС связана с
увеличением их синтеза
надпочечниками матери и плода,
плацентой.

• Полагают, что плод является
источником сигнала для начала
родов, который заключается во
внезапном подъеме уровня
кортизола в периферической крови
плода.
• Подъем уровня кортизола вызывает
увеличение содержания эстрогенов
и простагландинов.

• Выявлено повышение уровня АКТГ
и кортизола в крови пуповины в
родах.
• Однако неясно, является ли это
результатом родового стресса или
стимуляция функции гипофизарнонадпочечниковой системы плода
предшествует наступлению родов.

• Предлагается три гипотезы начала
родов:
• 1. снижение уровня прогестерона
• 2. окситоциновая теория
• 3. изменения плодово-материнской
связи.

• Согласно 1-ой теории началу
родовой деятельности
предшествует снижение эстрогенпрогестеронового соотношения,
следствием чего является
ликвидация тормозного
прогестеронового блока
миометрия.

• Окситоциновая теория основана на
том, что в конце беременности
отмечено значительное возрастание
количества окситоциновых
рецепторов в миометрии и
окситоцин оказывает влияние на
выделение простагландинов.

• 3-ья теория изменения плодовоматеринской связи основана на
ключевой роли плода в развитии
родовой деятельности.

• Масса плода, генетическая
завершенность развития, иммунные
взаимоотношения плода и матери
влияют на начало родовой
деятельности и течение родов.
• Сигналы, поступающие из организма
зрелого плода, обеспечивают
информирование материнских
компетентных систем, ведут к
подавлению синтеза иммуносупрессорных факторов, в
частности, пролактина, а также ХГ.

• Меняется реакция организма
матери к плоду как к
аллотрасплантату.
• В ФПК меняется стероидный баланс
в сторону накопления эстрогенов,
увеличивающих чувствительность
адренорецепторов к норадреналину,
окситоцину, простагландинам.

• Особый интерес представляет
физиология сокращения матки.
• Финальным исходом начала
маточного сокращения является
возрастание внутриклеточной
концентрации ионов кальция в
миометриии гладкомышечных
клеток в ответ на действие
утеротонина.

• Определенную роль играют
«щелевые контакты» между
клетками миометрия для
обеспечения сокращения
миометрия и течения родового
процесса.
• Эти «щелевые контакты»
проявляются при доношенной
беременности и количество их
увеличивается в родах, а затем они
исчезают в течение 24 часов
после родов.

• «ЩК» отсутствуют в миометрии
при недоношенной беременности и
наблюдаются при
преждевременных родах и при
родах спонтанных или
индуцированных.

• Прогестрон предотвращает, а
эстрогены способствуют
образованию связей, и для этого
необходим синтез прогестерона,
важна также роль простагландинов,
тромбоксана и, возможно,
эндоперекиси.
• Угнетение синтеза ПГ подавляет
образование «ЩК».

• Сокращение гладкомышечных
волокон миометрия отличается от
такового скелетной мускулатуры.
• Расположение волокон в
миометрии в различном
направлении способствует
усилению выталкивающей силы
матки независимо от положения и
предлежания плода.

• В мышечном сокращении основную
роль играет миозин.
• У молекулы миозина есть
функциональные «головная» и
«хвостовая» части.

• «Головная» часть является:
• 1. местом взаимодействия с актином, т.е.
местом, где генерируется сила сокращения
• 2. местом, где находится АТФ-аза, под
действием которой гидролизируется АТФ, и,
тем самым, химическая энергия
превращается в физическую силу
• 3. местом, где расположены легкие цепи
миозина с низкой молекулярной массой,
фосфорилирование которых представляет
собой ключевую реакцию в регуляции
сокращения, т.е. во взаимодействии
актина и миозина в гладкой
мышце.

• В связи с этим важно помнить, что
для генерации мышечного
сокращения необходимо
поступление ионов кальция из
внеклеточных или
внутриклеточных запасов.
• Кальций накапливается внутри
клеток в клетках
саркоплазматического ретикулума.

• В клетках миометрия
взаимодействие актина с миозином
происходит только после
фосфорилирования легкой цепи
миозина.
• Это фосфорилирование
катализируется ферментом киназа
легкой цепи миозина, важно, что
этот фермент активизируется
кальцием.

• Соединения, которые увеличивают
содержание внутриклеточного
свободного кальция, усиливают
сокращения гладкой мускулатуры
миометрия.
• Кальций связывается с
кальмодулином (регуляторным
белком, который опосредует
эффект кальция), который в свою
очередь, связывается с киназой
легкой цепи миозина и
активирует ее.

• Ситуации, уменьшающие уровень
свободного внутриклеточного
кальция, способствуют
расслаблению.
• Дефосфорилирование легкой цепи
миозина под действием фосфотаз
также способствует расслаблению
мышцы.

• Актин не взаимодействует с
нефосфорилизированным
миозином.
• Соединения, которые повышают
внутриклеточную концентрацию
циклического АМФ, усиливают
релаксацию матки. Это ßадренергические агонисты.

• Можно считать, что регуляция
сократительной активности
миометрия на клеточном уровне
осуществляется при посредстве
киназы легкой цепи миозина, на
активность которой влияет
кальций.
• Одновременно следует учитывать и
дефосфорилирование ее под
действием соответствующей
фосфотазы.

• Активация сокращения
осуществляется путем
взаимодействия
фосфорилированного миозина и
актина с образованием
фосфорилированного актомиозина.

• Итак, акт родов протекает при
наличии сформированной родовой
доминанты, объединяющей в
динамическую систему как высшие
нервные центры, так и
исполнительные органы.

• В формировании родовой
доминанты большое значение
имеет воздействие половых
гормонов на различные
образования центральной и
периферической нервной системы.
ЦНС осуществляет высшую и
тонкую регуляцию родового акта.

• Большое значение для
возникновения родовой
деятельности и правильного ее
течения имеет подготовленность
женского организма, готовность
матки, а также чувствительность
миометрия к воздействию
контрактильных веществ.

• Первый период – период
раскрытия маточного зева
характеризуется наличием
регулярных сокращений матки
каждые 10минут, которые
постепенно усиливаются, а
интервалы между ними
укорачиваются.

• Кроме того, начало первого
периода для первородящих
характеризуется сглаживанием
шейки матки.
• Для повторнородящих
укорачивание шейки матки и
раскрытие маточного зева
происходят параллельно.

• Оценку маточной активности
измеряют в единицах Монтевидео.
• В норме маточная активность по
мере прогрессирования родов
возрастает и колеблется в пределах
150-300ЕМ.

• Латентной фазой называется
промежуток времени от начала
регулярных схваток до открытия
маточного зева на 3-4см.
• Скорость раскрытия маточного зева
в латентной фазе составляет
0,35см/ч.

• Активная фаза родов наступает при
открытии маточного зева на 4см и
продолжается до полного открытия
маточного зева (10-12см).
• Скорость раскрытия маточного зева в
активной фазе зависит от паритета
роженицы.
• Для первородящих не менее 1,2см/ч,
для повторнородящих – не
менее 1,5см/ч.

• Для слежения за течением родов
следует вести партограмму, т.е.
регистрировать на графике темп
раскрытия маточного зева во
временном аспекте.

• В первом периоде родов
происходит излитие вод при
открытии маточного зева более
6см.
• Излитие околоплодных вод до
6см, но после начала регулярной
родовой деятельности считается
ранним, до начала регулярной
родовой деятельности –
преждевременным.

• Второй период родов – период
изгнания характеризуется
присоединением к маточным
сокращениям работы поперечнополосатой мускулатуры (потуги).
• Второй период включает 2 фазы.

• В I фазе происходит опускание предлежащей части, во II – рождение ребенка.
• Продолжительность второго периода
вариабельна и зависит от размеров
плода, характера предлежащей части и
особенностей ее вставления, емкости
таза матери, эффективности
изгоняющих сил, подготовленности
организма женщины к родам и др.
• Для первородящих - 1,1 час (max - 2,9
часа), для повторнородящих - 0,4
часа (max - 1,1 часа).

• Выжидательной тактики при
отсутствии признаков отделения
плаценты следует придерживаться
30минут. Далее приступают к
ручному отделению плаценты и
выделению последа.

• Сразу после рождения ребенка
выполняется первичный и
вторичный туалет, состояние
ребенка оценивается по шкале
Апгар на 1-ой и 5-ой минутах.
• Для лучшей адаптации
новорожденного к внеутробному
существованию следует положить
его на живот матери, прикрыв
пеленкой.

• Важно поддерживать температуру
тела ребенка, этому способствует
контакт между кожей матери и
ребенка.
• Кроме того, ранний контакт между
матерью и новорожденным «кожа к
коже» важен по следующим
основаниям: психологически это
стимулирует мать и ребенка,
ребенок колонизируется флорой
матери, а не мед.персонала и
госпитальной флорой.

• Раннее прикладывание к груди
должно быть осуществлено в
течение первого часа после родов.
• При отсутствии противопоказаний
для лучшей адаптации
новорожденного предпочтительно
совместное пребывание матери и
ребенка в послеродовом отделении
и, конечно же, грудное
вскармливание.

• Роды обычно сопровождаются болевыми ощущениями разл. ст.выраженности.
• Факторами, вызывающими боль во
время схватки, являются: раскрытие
шейки матки, гипоксия тканей матки,
сдавление нервных окончаний,
натяжение маточных связок.
• Избежать этих моментов нельзя, однако
можно использовать возможность снять или уменьшить
болевые ощущения.

• Боль в родах ведет к
психоэмоциональному
напряжению, утомлению,
утомление – к нарушению
сократительной активности матки и
внутриутробному страданию плода.

• Особенно опасны болевые реакции
при наличии осложнений
беременности и ЭГП. Боль
отягощает течение преэклампсии
во время родов вплоть до развития
эклампсии, у больных с пороками
развития сердца боль может
провоцировать развитие острой
сердечной недостаточности, а у
больных с тяжелым заболеванием
легких – отек легких.

• Разорвать порочный круг «родовая
боль – утомление роженицы –
нарушение сократительной
деятельности матки – страдание
плода» можно с помощью
немедикаментозных и
медикаментозных методов.

• К немедикаментозным методам
относят:
- физиопсихопрофилактика
- гипноз
- акупунктура
- электроаналгезия
- чрезкожная
электронейростимуляция
- гидротерапия
- массаж
- аудиоаналгезия.

• Важным психологическим
моментом во время родов является
присутствие мужа или другого
близкого роженице человека при
обоюдном согласии.

• При назначении медикаментозных
средств для обезболивания родов
следует помнить, что нет ни одного
седативного средства, ни одного
аналгетика, которые не проникали
бы через плаценту.

• К обезболивающим средствам
предъявляются следующие
требования:
- снятие отрицательных эмоций, страха
- обеспечение хорошего болеутоляющего
эффекта
- отсутствие угнетающего действия на родовую
деятельность
- полная безопасность метода обезболивания для
матери и плода
- сохранение сознания роженицы, способность ее
активно участвовать в родовом акте
- отсутствие вредного влияния на лактацию и
течение послеродового периода
- простота и доступность для
родовспомогательных учреждений любого
типа.

• При наличии ЭГП, преэклампсии,
дискоординированной родовой
деятельности целесообразно
применение длительной
перидуральной (эпидуральной)
аналгезии.

Читайте также: