دیاد: ساختار کلیدی در انقباض عضله قلب

در بافت عضلانی حیوانات و انسان‌ها، انقباض و انبساط سلول‌های عضلانی (میوسیت‌ها) فرآیندی بسیار تنظیم‌شده و ریتمیک است. در کاردیومیوسیت‌ها یا سلول‌های عضله قلب، انقباض عضلانی به دلیل حرکت در ساختاری به نام دیاد (یا دایاد) رخ می‌دهد. دیاد، ارتباط بین تیوبول‌های عرضی (تی-تیوبول‌ها) و رتیکولوم سارکوپلاسمی اتصال‌یافته (jSR) است.

همانند انقباضات عضلانی اسکلتی، یون‌های کلسیم (Ca2+) برای قطبی‌شدن و ازقطبی‌شدن از طریق کانال‌های کلسیم وابسته به ولتاژ لازم هستند. ورود سریع کلسیم به سلول، سیگنال انقباض سلول‌ها را فعال می‌کند. زمانی که ورود کلسیم در سراسر عضله گسترش یابد، انقباض عضلانی یکپارچه‌ای را ایجاد می‌کند. این فرآیند به نام کوپلینگ انقباض-تحریک شناخته می‌شود.

آناتومی میوسیت

میوسیت‌ها سلول‌های بسیار تخصصی هستند که فقط تعداد محدودی از انواع ارگانل‌ها را در خود جای داده‌اند. یک میوسیت از چندین میوفبریل تشکیل شده است که حاوی «واحدهای انقباضی» عضله به نام سارکومِر هستند. این سارکومِرها در تشکیلات مجاور هم در امتداد میوفبریل‌ها قرار دارند. مشابه غشای پلاسمایی سلول‌های دیگر، سارکولما از میوسیت‌ها محافظت کرده و آنها را احاطه می‌کند.

دو جزء سلولی که انقباض «فیلامان لغزنده» را انجام می‌دهند، میوزین و آکتین هستند که به ترتیب به عنوان فیلامان‌های ضخیم و نازک شناخته می‌شوند. خطوط مشاهده‌شده در میکروسکوپی عضله قلب، نتیجه تضاد بین فیلامان‌های ضخیم و نازک است. خط Z مرزهای هر سارکومِر را تعریف می‌کند و به عنوان نقطه اتصال بین فیلامان‌های نازک عمل می‌کند.

کاردیومیوسیت‌ها

کاردیومیوسیت‌ها نوعی خاص از میوسیت‌ها هستند که فقط در بافت قلب وجود دارند. علاوه بر عناصر پایه میوسیت، این سلول‌ها حاوی یک تا چهار هسته و مقدار زیادی آدنوزین تری‌فسفات (ATP) هستند. این اضافات به مقاومت قلب در برابر خستگی برای پمپاژ مداوم خون در سراسر بدن کمک می‌کنند.

در حالی که اکثر سلول‌های عضلانی حاوی تریاد هستند (اتصال دو سیسترن پایانی رتیکولوم سارکوپلاسمی و یک تی-تیوبول)، سلول‌های عضله قلب حاوی دیاد هستند که فقط یک رتیکولوم سارکوپلاسمی و تی-تیوبول مربوطه را متصل می‌کند. یکی دیگر از تفاوت‌های قابل توجه بین سلول‌های عضلانی و سلول‌های عضله قلب، وجود دیسک‌های اینترکالر است. این اتصالات محکم بین کاردیومیوسیت‌ها، ارسال سریع سیگنال‌های پتانسیل عمل را برای انجام انقباض سریع و ریتمیک عضله قلب امکان‌پذیر می‌سازد.

رتیکولوم سارکوپلاسمی

درون لومن کاردیومیوسیت، رتیکولوم سارکوپلاسمی به عنوان ناحیه کنترل میزان ورود کلسیم به داخل سلول عمل می‌کند. پس از عبور از تی-تیوبول، کلسیم در رتیکولوم سارکوپلاسمی ذخیره می‌شود تا غلظت پایین کلسیم در لومن حفظ شود. با انقباض این عضله، سلول ازقطبی می‌شود و کلسیم به لومن آزاد می‌شود تا کوپلینگ انقباض-تحریک را ایجاد کند.