Sarkomer
Sarkomer (İng. sarcomere; Yun. sarx "et" + meros "parça"), çizgili kasın kasılmasını sağlayan en küçük yapısal ve işlevsel birimidir. İki Z çizgisi arasında uzanır ve birbirinin üzerinden kayan ince ile kalın filamentlerden oluşur.
Etimoloji
Terim, Yunanca sarx (et) ve meros (parça, birim) sözcüklerinin birleşimidir; sözcük anlamıyla "et parçası" demektir ve kasın yinelenen temel biriminden söz eder.
Klinik bağlam
Sarkomerin düzeni, kasın mikroskop altındaki çizgili görünümünü açıklar. Kalın filamentler miyozin, ince filamentler aktin ile bunlara eşlik eden tropomiyozin ve troponin kompleksinden oluşur. Kasılma, filamentlerin kısalmasıyla değil, birbirinin üzerinden kaymasıyla gerçekleşir; bu "kayan filament" modeli, kas fizyolojisinin temel açıklamasıdır. Sitoplazmadaki kalsiyum troponin C'ye bağlandığında tropomiyozin yer değiştirir, aktin üzerindeki bağlanma bölgeleri açılır ve miyozin başları çapraz köprü kurarak filamenti çeker. Adenozin trifosfatın bağlanması köprüyü çözer; enerji tükendiğinde köprüler çözülemez ve kas kasılı kalır.[1]
Sarkomerin boyu, üretilebilecek gücü doğrudan belirler. Filamentlerin örtüşmesi en uygun düzeydeyken kurulabilecek çapraz köprü sayısı en yüksektir; kas aşırı kısaldığında ya da aşırı gerildiğinde örtüşme azalır ve güç düşer. Bu uzunluk-gerilim ilişkisi, kalpteki Frank-Starling mekanizmasının hücresel temelidir: diyastolde daha çok dolan ventrikülün lifleri en uygun uzunluğa yaklaşır ve sonraki kasılma daha güçlü olur. Ön yük kavramının fizyolojik karşılığı budur. Kalp kasında, iskelet kasından farklı olarak, sarkomerlerin aşırı gerilmesini engelleyen yapısal özellikler bulunur; buna karşılık kronik hacim yüklenmesinde sarkomerler seri olarak eklenerek boşluk genişler, basınç yüklenmesinde ise paralel eklenmeyle duvar kalınlaşır — bu iki farklı yeniden şekillenme örüntüsü, kardiyomiyopatilerin yapısal temelini oluşturur.
Yapıyı oluşturan proteinlerdeki kalıtsal bozukluklar, tanımlanmış hastalık gruplarına yol açar. Sarkomer proteinlerini kodlayan genlerdeki mutasyonlar hipertrofik kardiyomiyopatinin başlıca nedenidir; miyozin ağır zinciri ve miyozin bağlayıcı protein C en sık tutulan genlerdir. Dilate kardiyomiyopatinin bir bölümü de sarkomer ve iskelet proteinlerindeki bozukluklarla ilişkilidir; sarkomeri hücre zarına bağlayan distrofin proteinindeki kusur ise musküler distrofilerin — Duchenne ve Becker tiplerinin — nedenidir ve bu hastalarda kalp tutulumu da görülür. Bu genetik temel, hastanın birinci derece yakınlarının taranmasını gerektirdiğinden klinik açıdan doğrudan sonuç doğurur.
Sarkomer, ilaç geliştirmede de bir hedeftir. Kalsiyum duyarlaştırıcı ajanlar, hücre içi kalsiyum derişimini artırmadan miyofilamentlerin kalsiyuma yanıtını güçlendirerek kasılmayı artırır; bu yaklaşım, kalsiyum artışına bağlı aritmi ve oksijen tüketimi artışını sınırlamayı amaçlar. Miyozin etkinliğini doğrudan düzenleyen ajanlar da geliştirilmiş; kalp yetmezliğinde kasılmayı güçlendiren ve hipertrofik kardiyomiyopatide aşırı kasılmayı baskılayan iki karşıt yaklaşım klinik kullanıma girmiştir.[2]
Sarkomer proteinlerinin klinikteki bir başka yansıması laboratuvar tanısıdır: kalp kasına özgü troponin izoformlarının kana geçmesi, miyokart hasarının en duyarlı göstergesidir ve akut koroner sendrom tanısının temelini oluşturur. Benzer biçimde iskelet kası hasarında kreatin kinaz ve miyoglobin yükselir.
Klinik tuzakların başında, kasılma gücündeki azalmanın her zaman kas hastalığına bağlanması gelir; eksitasyon-kontraksiyon eşleşmesi bozuklukları, elektrolit dengesizlikleri ve enerji üretimindeki yetersizlikler yapısal olarak sağlam sarkomerlerde de güçsüzlük yaratır. Bir diğeri, kalp yetmezliğinde ön yükün artırılmasının her zaman debiyi artıracağı varsayımıdır; sarkomerler en uygun uzunluğu aştığında ek hacim yalnızca dolum basıncını ve konjesyonu artırır.
Eş anlamlılar
- Kas birimi