שריר חלק

שריר חָלָק הוא רקמת שריר המצטיינת במבנה האחיד בציטופלזמה, בניגוד לשריר שלד או שריר לב בעלי המרקם הסיבי המפוספס. תאי השריר החלק קטנים (קוטרם 2–10 מיקרון) ובעלי גרעין אחד בלבד. התאים מתכווצים לאט יותר משריר סיבי. השרירים החלקים אינם נתונים לשליטה רצונית כמו שרירי השלד, אלא מופעלים על ידי מערכת העצבים האוטונומית, באופן בלתי מודע. השרירים החלקים מהווים את המרכיב העיקרי בדפנות איברים פנימיים כגון הקיבה, כיס המרה, הלימפה, כלי הדם והרחם. שריר חלק, בדומה לשריר שלד, משתמש בתנועות החלקה וצילוב (crossbridge) בין אקטין ומיוזין כדי ליצור כוח, ויוני הסידן עוזרים לשלוט בפעילות זו. עם זאת, התהליך עצמו שונה מאוד בין שני סוגי השרירים. מבנה התא של שריר חלק הוא דמוי-ציר, בקוטר של 2–10 מיקרון (בהשוואה ל-10–100 מיקרון בשריר השלד). תאי השריר החלק הם בעלי גרעין אחד בלבד, וכך גם יכולים להמשיך ולהתחלק לאורך כל מחזור החיים של האדם. ניתן אף לגרות את תאי השריר החלק להתחלק על ידי paracrine – קורה בעיקר כתגובה לפגיעה ברקמות. קרוב לממברנת התא מצויים חלבונים הקרויים גופים דחוסים (dense bodies), המחברים את האקטין (פילמנטים דקים) לממברנה. מולקולות המיוזין נמצאות בין סיבי האקטין, במבנה הדומה לשרירי השלד – סך כל המבנה הזה מתחבר לסיבים, שפרוסים יחדיו כרשת בתא. בזמן ההתכווצות, מחליקות שכבות המיוזין והאקטין זו על פני זו וגורמות לשריר להתרחב ולהתקצר – זאת בשל הסידור הגאומטרי דמוי הרשת. ריכוז המיוזין בשריר החלק הוא בערך שליש מריכוזו בשרירי השלד, בעוד ריכוז האקטין הוא פי שניים. למרות הבדלים אלו, אין השפעה על ההתכווצות המקסימלית, הנשמרת ברמה דומה בשני סוגי השרירים. לסיבי האקטין בשריר חלק אין טרופונין. במקום זאת, ישנו אנזים המופעל על ידי סידן, ה-myosin light-chain kinase. אנזים זה גורם לראש המיוזין לעבור תהליך פוספורילציה. ריכוז הסידן בשריר עולה. הסידן נקשר לקלמודולין, חלבון המצוי בתאים, בעל מבנה הדומה לזה של הטרופונין. קומפלקס הסידן-קלמודולין נקשר ל-myosin light-chain kinase ומפעיל את האנזים. החלבון האקטיבי myosin light-chain kinase משתמש ב-ATP (מולקולת האנרגיה) על מנת להעביר את ראש המיוזין פוספורילציה. ראש המיוזין נקשר לאקטין. מאחר שכמות ה-ATP הנדרשת לתהליך מגדירה את היקף מחזור גשרי הרוחב (cross bridge cycle), וכך את מהירות ההתקצרות, הרי שתהליך ההתקצרות בשריר חלק הוא איטי יותר מזה שבשריר השלד. לעומת זאת, השריר החלק אינו חווה עייפות לאורך תקופה ארוכה של פעילות. על מנת לשחרר שריר חלק מכווץ, יש לעשות דה-פוספורילציה למיוזין, וכך למנוע ממנו להיקשר לאקטין. הדה-פוספורילציה נעשית על ידי האנזים myosin light-chain phosphatase, אשר אקטיבי בתא גם בעת התכווצות וגם בעת מנוחה. כאשר עולה ריכוז הסידן, עולה היקף פוספורילציה של המיוזין על ידי ה-activated kinase על זה של הדה-פוספורילציה על ידי ה-phosphatase, ובסך הכול השריר מתכווץ. כאשר יורד ריכוז הסידן, עולה היקף הדה-פוספורילציה על ידי ה-phosphatase על זה של הפוספורילציה של המיוזין על ידי ה-activated kinase, וכך יש הירגעות של השריר. אם נשאר ריכוז הסידן קבוע, אזי יורד ריכוז ה-ATP שלו זקוק השריר, על אף שלא היה שינוי במתח השריר. כאשר עובר ראש מיוזין מזורחן דה-פוספורילציה בעודו מחובר לאקטין, הוא יודע לשמור על מתיחות ללא תזוזה. ניתוק של ראש המיוזין הזה על ידי ATP קורה בקצב איטי בהרבה מאשר זה הנעשה על ידי phosphorylated bridges. התוצאה היא היכולת של השריר לשמור על כיווץ למשך תקופות ארוכות, תוך שימוש בכמות ATP מינימלית. ישנם שני מקורות האחראיים על העלייה בסידן בתאי השריר החלק: הרשת הסרקופלזמית (Sarcoplasmic Reticulum,‏ SR). יוני סידן חוץ-תאיים הנכנסים לתא דרך תעלות סידן על הממברנה. נבחן ראשית את ה-SR: הכמות הכוללת של אברון זה בשריר חלק קטנה מזו של שרירי השלד, ואף אינה מאורגנת בשום תבנית ספציפית בהקשר של המיוזין והאקטין. מעבר לכך, אין T-tubuli הנקשרים לממברנת הפלזמה בשריר חלק. היקף האקטין והקצב האיטי של ההתכווצות אינם דורשים מכניזם מסובך שכזה, כמו בשרירי השלד. חלקים מה-SR פשוט ממוקמים על ממברנת הפלזמה. פוטנציאל פעולה המגיע לממברנה, גורר יציאה של יוני סידן מה-SR אל התא. נוסף על ה-SR ישנם גם יוני סידן חוץ-תאיים. על הממברנה יושבות תעלות סידן תלויות מתח, וכן, גם תעלות תלויות ליגאנד, המאפשרות לתאים להגיב לשינויים הורמונליים של מולקולות אחרות. התוצאה היא שלשריר החלק יש מרחב פעולה גדול יותר מזה של שרירי השלד. ישנם 5 קלטים המשפיעים על השריר: פעילות חשמלית ספונטנית בסיבים של פלזמת הממברנה. נוירוטרנסמיטרים המשוחררים על ידי מערכת העצבים האוטונומית. הורמונים. שינויים מקומיים בהרכב הכימי של הנוזל החוץ-תאי המקיף את שרירי התא. מתח. סיבים מסוימים של השריר החלק מייצרים פוטנציאל פעולה באופן ספונטני, ללא שום קלט נוירוני או הורמוני. פוטנציאל המנוחה של סיבים אלו אינו קבוע, ומדי פעם מתרחשת דה-פולריזציה ספונטנית של הממברנה. כאשר תנודות אלה חדות מספיק, הן מייצרות פוטנציאל פעולה. סף זה, המספיק לפריצת פוטנציאל פעולה ספונטני, קרוי Pacemaker Potential (פוטנציאל קוצב). דרך נוספת להשפיע על התכווצות השריר החלק היא בעזרת נוירוטרנסמיטורים, המשוחררים מקצות העצבים האוטונומים. העצבים אשר מעצבבים את משטחי השרירים החלקים פרוסים לאו דווקא על שריר מסוים, אלא לאורך כל המרחב. האקסון של הנוירון מסתעף, וכל הסתעפות מכילה מספר דליות (Varicosities). כך, כל תא שריר חלק יכול לקבל עצבוב ממספר רב של תאי עצב, וכל תא עצב יכול לעורר מספר תאי שריר. התוצאה היא שכל תאי השריר החלק מגיבים בדרך כלל כמקשה אחת. בעוד כמה נוירוטרנסמיטרים משפרים את פעילות ההתכווצות, אחרים מייצרים הפחתה של הפעילות. לכן, בניגוד לשרירי השלד, אשר מקבלים רק קלט מעורר מן העצב המוטורי, מתיחות השרירים החלקים יכולה להיות מוגברת או מופחתת על ידי פעילות עצבית. נוסף על הקולטנים של נוירוטרנסמיטרים, יש בממברנה של תא השריר החלק גם קולטנים להורמונים מסוימים. קישור של הורמון לקולטן המיועד לו, יכול להוביל לעלייה או ירידה בפעילות השריר. למרות שרוב השינויים בכיווץ השריר החלק נגרמים משנוי במתח הממברנה, זה לא תמיד המצב – לדוגמה, אינוזיטול טריפוספט (Inositol trisphosphate) יכול לגרום לשחרור של סידן מה-SR, ולגרום לכיווץ השריר – זאת ללא שינוי במתח הממברנה. שינויים מקומיים, כגון הפרשת חומרים (נוירוטרנסמיטרים והורמונים), חומציות, ריכוז חמצן, האוסמולריות והרכב היונים של הנוזל החוץ-תאי, כולם יכולים לגרום לשינוי במתח של השריר החלק. תגובות לשנויים המקומיים הללו מספקות משאבים לשינויים בכיווץ השריר כתגובה לשינויים בסביבת השריר, אשר יכולים להוביל לרגולציה שתהיה בלתי תלויה בסיגנלים לטווח רחוק מהורמונים ועצבים. את השרירים החלקים ניתן לסווג לשתי קבוצות עיקריות, בהתבסס על המאפיינים החשמליים של ממברנת הפלזמה: זהו שריר חלק המהווה חלק ממשטח שלם ופועל כמקשה אחת. סיבי השריר החלק החד-יחידתי עוברים פעילות מסונכרנת, הן באופן חשמלי והן באופן מכני, כלומר – השריר כולו מגיב לגירוי כיחידה אחת. הדבר מתרחש מאחר שכל סיב שריר מקושר לסיבים הסמוכים על ידי gap-junction, שדרכו מוּפצים פוטנציאלי הפעולה המתרחשים בתא אחד לתאים אחרים על ידי זרמים מקומיים. לכן יכולה הפעילות החשמלית המתרחשת בכל מקום בתוך קבוצה אחת של סיבי שריר חלק להוביל לפוטנציאל בכל התאים האחרים המחוברים. בנוסף, חלק מסיבי השריר החלק החד-יחידתי הם pacemaker cells, אשר באופן ספונטני מייצרים פוטנציאל פעולה. סיבים אלה מחוברים ב־gap-junction לסיבים אחרים, אשר מייצרים גם הם את פוטנציאל הפעולה הספונטני, אף על פי שהם אינם pacemakers cells (הם מייצרים פוטנציאל כתגובה לפוטנציאל המגיע אליהם). מאפיין נוסף של השריר החלק החד-יחידתי הוא שתגובת התכווצות לעיתים קרובות יכולה להיגרם על ידי מתיחת שרירים. באיברים חלולים כמו הרחם, מתיחה של השרירים החלקים בדפנות איבר כתוצאה מגדילה של הנפח תיזום פעולת התכווצות. דוגמאות לשריר חלק חד-יחידתי: הרחם, המעיים, כלי דם קטנים. זהו שריר חלק המשתחרר ומתכווץ אינדיבידואלית. בניגוד לסיבים חד-יחידתיים, לסיבי שריר חלק רב-יחידתי יש מעט (אם בכלל) gap-junction – כל תא מגיב בנפרד משכניו, והשריר מתנהג כיחידות רבות. תאי שריר חלק רב-יחידתי מעוצבבים בשפע על ידי שלוחות של מערכת העצבים האוטונומית. כך, פעולת ההתכווצות של כל השריר תלויה במספר התאים בתא אשר פועלים, וכן, בתדירות הגירויים העצביים. למרות שגירוי עצבי מוביל לרמה כלשהי של דה-פולריזציה, ובשל כך לתגובת התכווצות, פוטנציאלי פעולה לא מתפרצים ברוב התאים של שריר חלק רב-יחידתי. הורמונים יכולים להעלות או להוריד את פעילות ההתכווצות, אך מתיחה של השריר לא גוררת התכווצות של שריר חלק רב-יחידתי (בניגוד לחד-יחידתי). דוגמאות לשריר חלק רב-יחידתי: השריר החלק בריאות, השריר החלק בעורקים הגדולים והשריר המחובר לקצות השערות על העור. Eric P. Widmaier, Hershel Raff, Kevin T. Strang, Vander's human physiology: the mechanisms of body function, McGraw-Hill, 2006 שריר חלק באתר University of Illinois at Chicago קטע וידאו קצר המציג את תאי השריר החלק, סרטון באתר יוטיוב קטע וידאו המסביר את תהליך ההתכווצות בשריר חלק, סרטון באתר יוטיוב שריר חלק, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)