Nöromüsküler Kavşak

Açılış

Hiçbir iskelet kası lifi kendiliğinden kasılmaz. Her lif, omuriliğin ön boynuzunda ya da beyin sapında bulunan bir motor sinir hücresinin uzantısından emir alır. Sinir hücresinin uzun uzantısı, aksonu, kasa ulaştığında dallara ayrılır ve her dal tek bir kas lifinin yüzeyinde, lifin genellikle ortasına yakın bir noktada, özel bir bağlantı kurar. Bu bağlantıya nöromüsküler kavşak denir. Burada sinirdeki elektrik sinyali, asetilkolin adlı kimyasal bir habercinin salınmasına ve bu haberci de kas lifinde yeni bir elektrik sinyaline dönüşür. Aynı akson birçok kas lifine dal verir ve bu liflerin hepsi o sinir hücresi her uyarıldığında birlikte kasılır.

Sinirden gelen bir sinyal, arada boşluk olan bir bağlantıda kas lifine nasıl geçer? Bu geçiş neden her seferinde başarılı olur? Ve göz kapağı akşama doğru düşen, merdiven çıktıkça bacakları güçsüzleşen bir hastada kavşakta ne bozulmuştur?

Bu derste ne olacak

Önce nöromüsküler kavşağın yapısını, sinir ucunu, aradaki dar boşluğu ve kas lifinin kıvrımlı zarını göreceğiz. Sonra sinyalin bu kavşakta hangi sırayla aktarıldığını adım adım izleyeceğiz. Ardından bu aktarımın neden neredeyse hiç başarısız olmadığını, güvenlik payı kavramıyla açıklayacağız. Son olarak bir sinir hücresinin yönettiği lif sayısını, motor birimi, ve kavşağı hedef alan üç klinik durumu ele alacağız.

Sıfır noktası

Mekanizma

Kavşağın yapısı

Motor akson kasa yaklaşırken miyelin kılıfını kaybeder ve kas lifinin yüzeyinde birkaç küçük şişkinlik, uç düğmeleri oluşturur. Bu uçlar kas lifinin zarındaki sığ bir oluğa oturur. Sinir ucunun içinde her biri binlerce asetilkolin molekülü taşıyan çok sayıda küçük kese bulunur. Sinir ucunun üstünü, onu saran destek hücresinin, bir Schwann hücresinin ince bir örtüsü kapatır.

Sinir ucu ile kas lifi arasında yaklaşık elli ile yüz nanometrelik dar bir boşluk vardır. Boşluk, kas lifini saran taban zarının bir uzantısıyla doludur ve asetilkolinesteraz bu taban zarına tutunmuş olarak bulunur. Oluğun tabanındaki kas lifi zarı ise derin kıvrımlar yapar. Asetilkolin alıcıları bu kıvrımların tepelerinde, sinir ucunun tam karşısında yoğunlaşır; kıvrımların derinlerinde ise kas lifinde elektrik sinyalini başlatan sodyum kanalları bulunur.

Sinyalin aktarımı

Motor sinir hücresinden gelen elektrik sinyali uca ulaştığında, uçtaki kalsiyum kanalları açılır ve dışarıdaki kalsiyum sinir ucuna girer. Kalsiyum, keselerin sinir ucunun zarıyla birleşmesini ve içindeki asetilkolinin boşluğa boşalmasını tetikler. Tek bir sinyal yüzlerce keseyi aynı anda boşaltır.

Asetilkolin boşluğu kısa sürede geçer ve kas lifi zarındaki alıcılara bağlanır. Bu alıcılar aynı zamanda iyon kanallarıdır; açıldıklarında içeri giren sodyum, zarın o bölgesinde yerel bir elektrik değişimi, son plak potansiyeli, oluşturur. Bu değişim kıvrımların derinindeki sodyum kanallarını açar ve kas lifinin bütün zarı boyunca yayılan bir sinyal başlar. Bu sinyal lifin içine ilerleyerek kasılmayı başlatır. Bu sırada boşluktaki asetilkolinesteraz, asetilkolini birkaç milisaniye içinde parçalar. Böylece her sinir sinyali tek bir kısa kas yanıtı üretir ve bir sonraki sinyale hazır olunur.

Kas lifi zarında başlayan sinyal, zarın lifin içine doğru uzanan ince borucukları, T tübüllerini, izleyerek derine iner. Bu borucukların hemen yanında lifin kalsiyum deposu olan sarkoplazmik retikulum durur; sinyal buradan kalsiyum salınmasına yol açar. Salınan kalsiyum, Ders 03-49'da gördüğümüz sarkomerlerde ince ve kalın iplikçiklerin birbiri üzerinde kaymasını başlatır. Kavşak lifin ortasına yakın durduğu için sinyal iki uca doğru aynı anda yayılır ve uzun bir lifin bütün sarkomerleri neredeyse eş zamanlı kasılır.

Güvenlik payı

Tek bir sinir sinyalinin ürettiği son plak potansiyeli, kas lifinde sinyali başlatmak için gereken eşiğin birkaç katı büyüklüğündedir. Salınan asetilkolin miktarı, alıcıların sayısı ve kıvrımların derinindeki sodyum kanallarının yoğunluğu bu fazlalığı birlikte sağlar. Bu fazlalığa güvenlik payı denir. Sağlıklı bir kavşakta sinyal, tekrarlayan uyarılarda salınan asetilkolin miktarı biraz azalsa bile, her seferinde kas lifine geçer.

Güvenlik payı klinikte önemlidir, çünkü kavşağı etkileyen hastalıkların çoğu önce bu fazlalığı tüketir. Pay azaldığında dinlenmiş bir kas normal çalışabilir, ama tekrarlanan kasılmalarda salınan asetilkolin miktarı hafifçe düştükçe bazı liflerde sinyal eşiğin altında kalır ve kas giderek güçsüzleşir.

Motor birim ve klinik bağ

Bir motor sinir hücresinin yönettiği lif sayısı kasın işine göre çok değişir. Göz küresini hareket ettiren kaslarda bir sinir hücresi yalnızca on kadar lifi uyarır; bu kaslar çok ince ayarlı hareketler yapar. Baldırdaki musculus gastrocnemius gibi büyük kaslarda ise bir sinir hücresi bin ile iki bin arasında lifi yönetir. Bir motor birimin lifleri kasın içinde tek bir demette toplanmaz, başka birimlerin lifleri arasına dağılmış olarak bulunur.

Miyastenia gravis, bağışıklık sisteminin kas lifi zarındaki asetilkolin alıcılarına karşı antikor üretmesiyle gelişen bir hastalıktır. Alıcı sayısı azalır, kıvrımlar düzleşir ve güvenlik payı tükenir. Hastada kaslar kullanıldıkça artan bir güçsüzlük görülür: göz kapakları gün ilerledikçe düşer, çift görme olur, çiğneme ve yutma yorar. Asetilkolinesterazı baskılayan ilaçlar asetilkolinin boşlukta daha uzun kalmasını sağlayarak güçsüzlüğü azaltır. Botulinum toksini ise sinir ucundan asetilkolin salınmasını engeller; bu yüzden zehirlenmede kaslar felç olur, küçük dozları ise kasılmaları aşırı olan kasları gevşetmek için tedavide kullanılır. Ameliyatta kullanılan bazı kas gevşetici ilaçlar da asetilkolin alıcılarını geçici olarak kapatarak kasları gevşetir.

Kendin dene

Toparlayalım

• Her iskelet kası lifi, bir motor sinir hücresinin akson dalından junctio neuromuscularis aracılığıyla uyarılır.
• Sinir ucu asetilkolin dolu keseler taşır; altında dar bir boşluk ve derin kıvrımlı motor son plak bulunur.
• Kalsiyum girişi asetilkolin salınmasını tetikler; asetilkolin alıcılara bağlanır ve kas lifinde sinyal başlar.
• Asetilkolinesteraz asetilkolini milisaniyeler içinde parçalar; her sinir sinyali tek bir kısa yanıt üretir.
• Son plak potansiyeli eşiğin birkaç katıdır; bu güvenlik payı aktarımın her seferinde başarılı olmasını sağlar.
• Unitas motoria göz kaslarında on kadar, büyük bacak kaslarında bin ile iki bin arasında lif içerir.
• Miyastenia gravis alıcıları, botulinum toksini asetilkolin salınmasını hedef alır.

Bu derste sinirin kas liflerine emir verdiği bağlantıyı gördük. Bu emirle kasılan liflerin kasın içindeki dizilişi ise kasın ne kadar kuvvet ve ne kadar hareket üreteceğini belirler. Bundan sonraki derslerde kasları lif dizilişlerine göre tek tek ele alacağız; ilk grup, liflerin kasın uzunluğu boyunca uzandığı paralel ve iğ biçimli kaslardır. Paralel ve Fusiform Kaslar.