Düz kasların psif viskoelastik özelliklerinin geçici kuvvetyanıtlarındaki erken toparlanma evresine katkısı /
Yazar: BELGİN BÜYÜKAKILLI
Danışman: DOÇ.DR. NECLA ÖZTÜRK
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1994
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Kas-düz = Muscle-smooth ; Kaslar = Muscles

Özet:
III ÖZET Bu çalışmada, taenia coli düz kaslarının pasif mekanik özelliklerinin geçici kuvvet yanıtlanndaki ikinci evreyi ne derece etkilediğinin incelenmesi ve bunun kasa uygulanan öngerilime bağlı olarak değişip değişmediğinin saptanması amaçlanmıştır. Bunun için 400-500g ağırlığındaki dişi kobaylardan izole edilen 32 adet taenia coli preparatı kullanılmıştır. Deneyler 28 °C'de yürütülmüş; kasta tonik kasılma oluşturmak için 60 mM KC1 çözeltisi içeren Krebs çözeltisi kullanılmıştır. Kası pasif hale getirmek için de kas ortamına izoptin eklenmiştir. Geçici kuvvet yanıtlarını ölçmek için tonik olarak kasılan veya dinlenim (pasif) durumundaki kasa, genliği 0.3 mm (kasın uzunluğunun yaklaşık %2'si), süresi 60-65 s olan adım şeklinde germe uyarısı verilmiş ve bu uzunluk uyarılarına karşı oluşan geçici kuvvet yanıtları kaydedilmiştir. Bu yanıtlar dört farklı öngerilim seviyesi (0.25, 0.5, 0.75 ve 1.0 g) için elde edilmiştir. Tonik olarak kasılan kastan kaydedilen geçici kuvvet yanıtlarının üç evre içerdiği gözlenmiştir. Önce uygulanan germe ile eş zamanlı olmak üzere kuvvette ani bir artış oluşmuştur. Daha sonra kuvvet azalarak 9-26 s içinde minimum bir değere inmiştir. Bu ikinci evreden sonra kuvvette tekrar artış (gecikmiş kuvvet) gözlenmiştir. Ortama izoptin ekleyerek düz kas hücreleri gevşek hale getirilen taenia coli preparatlanndan kaydedilen kuvvet yanıtlarının ise iki evreden oluştuğu gözlenmiştir. Pasif kasa uygulanan ani bir germe kasta kuvvetin artmasına neden olmuş, ancak daha sonra kuvvet azalarak (ikinci evre) kalıcı yanıta dönüşmüştür. Tetanik olarak kasılmakta olan kas ile pasif hale getirilen kastan ölçülen kuvvet kayıtlarında erken toparlanma evresindeki bileşenleri bulmak amacıyla, kaydedilen bütün yanıtlar BMDP-paket programı yardımıyla incelenmiştir. Bu inceleme sonucunda, tetanik kasta bu evrenin bir sabit ve iki üstel fonksiyondan oluşan üç terim ile ifade edilebildiği; pasif kasta ise, biri sabit diğeri üstel fonksiyon olmak üzere, CQ+Cvexp(-Ux0) biçimindeki iki terimin yeterli olabildiği görülmüştür. Tonik kasa uygulanan öngerilim 0.25 g iken ölçülen yanıtlarda zaman sabiti, hızlı bileşen için ortalama 0.57 s ve yavaş bileşen için ortalama 3.85 s olarak bulunmuştur. 0.5, 0.75 ve LOg'lık öngerilimler içinsezaman sabitinin hızlı bileşeni, sırasıyla, 0.33, 0.33 ve 0.31 s olarak; yavaş bileşeni ise, sırasıyla, 3.04, 2.86 ve 3.52 s olarak saptanmıştır.IV Pasif kas içinbulunan fonksiyona aitzaman sabitinin 0.25, 0.5, 0.75 ve LOg'lık öngerilimler için elde edilen ortalama değerleri ise, sırasıyla; 1.82, 1.69, 1.68 ve 1.95 s olarak hesaplanmıştır. Pasif kaslardan ölçülen geçici kuvvet yanıtlarının zaman alanındaki özelliklerinden yararlanılarak üç bileşenden -iki yay ve bir viskoz eleman- oluşan bir analog model önerilmiş ve bu bileşenlere ait değerlerin kastaki öngerilime oldukça duyarlı olduğu saptanmıştır. Pasif kasın ikinci evresine ait C0 ve C^ katsayılarının tonik kastaki yanıtların ikinci evresine katkısı yüzde olarak hesaplanmış ve bu değerlerden yararlanılarak, her öngerilim seviyesi için bu katkının yüzde kaçını C0 ve yüzde kaçını C,'in oluşturduğunu gösteren değerler bulunmuştur. Buna göre, 0.25 g'lık öngerilimde pasif kasın tonik kasa toplam katkısının %73.6'sının C0'dan %26.3'ünün 0,'den; O.Sg'lık öngerilimde %79.3'ünün C0'dan %20.1'inin C/den; 0.75 g'lık öngerilimde %80.9'unun C0'dan, %19.1'inin C/den; LOg'lık öngerilimde ise %81.7'sinin C0'dan, %1 8.1 'inin C/den kaynaklandığı hesaplanmıştır. Bu bulgulara dayanarak, kalıcı yanıtın katkısının üstel terimin katkısından daha fazla olduğu, hatta C^in katkısının toplam katkının yanında oldukça küçük olduğu, dolayısıyla pasif kas için önerdiğimiz modelde pasif kasın kalıcı yanıtını temsil eden yayın, aktif kastan ölçülen yanıtları önemli ölçüde etkilediği, buna karşılık üstel terimi temsil eden yayın aktif kastan ölçülen yanıtlara etkisinin çok küçük olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
SUMMARY The aim of this study is to investigate the effect of the passive tissue mechanics of the taenia coli on the early recovery phase of the tension responses and to determine whether this effect depends on the preload applied to the muscle. For this purpose, 32 taenia coli strips- were used, isolated from female guinea pigs weighting 400-500 g. Experiments were carried out at 28 °C;and to generate tonic contractions, Krebs solution of 60 mM KCI used. In order to relax the muscle strips, isoptin was added to the bathing solution. To record the tension responses, sudden stretches with an amplitude of 0.3 mm (%2 of the muscle length) and 60-65 s in duration were applied to the tonically contracting or relaxed muscles and the force responses were measured. These responses were recorded for four different preload levels of 0.25, 0.5, 0.75 and 1.0 g. It was found that the tension responses of the tonically contracting muscles exhibited three phases. Initially there was a rapid increase in the tension which was coincident with the applied stretch. Thereafter the tension decreased and reached a minimum within 9-26 s. This phase was followed by an increase in the tension. On the other hand the responses recorded from the taenia coli strips bathed in isoptin added Krebs solution displayed two phases. A sudden stretch imposed to a relaxed muscle caused an initial increase in the tension, but later on the tension decreased leading to the steady- state. In order to determine the components in the early recovery phase of the tonically contracting or relaxed muscle, the tension responses were analyzed by means of BMDP program. It was found that the tension responses of contracting muscles can best be fitted by an equation consisting of a constant and two exponential terms. On the other hand it was determined that the responses of the relaxed muscles can be fitted by a function with a constant and an exponential term as follows: Co+C^exp^t/To). When the preload was 0.25 g, the time constant for fast component of the contracting muscle was 0.57 s while for the slow component it was 3.85 s. For the preloads of 0.5, 0.75 and 1.0 g, these values were 0.33, 0.33 and 0.31 s for the fast; and 3.04, 2.86 and 3.52 s for the slow component, respectively. TheVI time constants evaluated for the relaxed muscle were 1.82, 1.69, 1.68 and 1.95s, for the preloads 0.25, 0.5, 0.75 and 1.0 g, respectively. By means of the tension responses of the relaxed muscle, an analog model with three elements -one viscous and two elastic- were proposed and it was found that the constants for the three elements were sensitive to the changes in the preload. Also, in this study, the contribution of the components (i.e. C0 and C.,) second phase (early recovery phase) of the passive responses, to the responses measured from the contracting muscles were evaluated. Accordingly, at a preload of 0.25 g, 73.6% of the contribution of the passive response to the active was due to C0 and 26.3% was due to C,. At 0.5 g, 79.3% of the contribution was due to C0 and 20.1% was due to G,. At 0.75 g, these values were 80.9% and 19.1%; whereas, at 1.0 g they were 81.7% and 18.1%, respectively. On the basis of these results it was deduced that the contribution of the steady response of the relaxed muscle is much greater than that of the exponential term; and the spring representing the steady response of the relaxed muscle affects markedly the responses of the contracting muscle. On the contrary, the effect of the spring representing the exponential term on the active responses was much lower.