Patofyziologie svalů Obr. č.1 Obr. č.2 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem, státním rozpočtem České republiky a rozpočtem hlavního města Prahy.

Biochemické složení a fyzikální vlastnosti kosterního svalu Složení svalu:  75% vody  20% bílkovin  1% anorganických látek  zbytek: svalový glykogen, ATP, CP, myoglobin (svalové barvivo) Fyzikální vlastnosti svalu:  pružnost (při zatížení se protáhne, poté se vrací na původní délku)  pevnost (je mezi 4-12 kg na 1cm 2 kolmého průřezu svalem) Fyziologické vlastnosti svalu:  dráždivost (schopnost reagovat sval na vnější podněty)  stažlivost (schopnost svalu se stahovat)

Aktivace kontrakce svalu nervosvalová ploténka (acetylcholin) akční potenciál propustnost pro Ca 2+ uvolňování acetylcholinu vybavení akčního potenciálu na membráně svalového vlákna propustnost postsynaptické membrány pro Na + = ploténkový akční potenciál

Vztah mezi napětím ve svalu a jeho protažením Svalové vřeténko ouloženo ve svalu v intrafuzálním vláknu – má senzitivní inervaci a gama neuron (extrafuzální vlákna mají pouze alfa neuron) oreaguje na protažení svalu ozajišťuje zpětnou vazbu informující o pohybu svalu senzitivní nervová vlákna motorická nervová vlákna: gama neuron alfa neuron Obr. č.3

 Energetické krytí svalové práce 1.ATP a.Tvorba: -z ADP -CP -v anaerobní glykolýze -v dýchacím řetězci mitochondrií b.Úloha: zdroj energie pro chemické reakce poměr ATP:ADP+AMP reguluje obnovu ATP (katabolismus x anabolismus)

2.Tvorba ATP v kosterním svalu a.Myokinázová reakce 2 ADP ATP + AMP (AMP – při pH rozpad na kyselinu močovou) b.Lohmannova reakce CP + ADP ATP + P i (tvoří se kreatinin) c.Anaerobní glykolýza tvorba kyseliny mléčné d.Oxidativní fosforylace z glycidů, lipidů a aminokyselin

Mechanické projevy kontrakce 1.Kontrakce izometrická (délka se v průběhu kontrakce nemění) 2.Kontrakce izotonická (sval se zkrátí, ale síla je stejná jako síla zátěže) 3.Kontrakce auxotonická (nárůst síly při současném zkracování svalu)

Mechanická odpověď svalu na podráždění motorického nervu Odpověď na jediný podnět Odpověď na dva po sobě následující podněty elektrické změny mechanické změny při zvyšování napětí na vrcholu kontrakce druhý podnět je aplikovaný v průběhu relaxace

Odpověď kosterního svalu na sérii podnětů Schéma vzniku superpozice a sumace Vliv série rytmických maximálních podnětů na svalovou kontrakci Schéma vzniku sumace a hladkého Obr. č.4 Obr. č.5

Proteiny svalové membrány -Na svalové membráně probíhají velmi složité děj -Ty jsou zajišťovány vzájemně propojenými proteinovými komplexy Dystrofinový glykoproteinový komplex -udržuje stabilitu svalové membrány -zahrnuje: 1.dystrofin, syntrofiny a dystrobrevin – jsou na intracelulární straně sarkolemy 2.dystroglykany a sarkoglykany – procházejí membránou Obr. č.6

Dystrofinový protein Dystrofinový gen zaujímá asi 1% chromozomu X Dystrofin existuje v různých izomorfách: -Svalový dystrofin -Kortikální dystrofin (je v postsynaptické membráně, kosterním svalu a retině) -Dystrofin Purkyňových buněk (v mozečku) -Retinální dystrofin -Fetální dystrofin mozku a ledvin -Dystrofin Schwannových buněk -Gliální dystrofin -Apodystrofin

Základní svalové pojmy  Svalový tonu = reflexní udržení napětí svalu -regulace: extero- a propriocepce pyramidový a extrapyramidový systém mozeček, retikulární formace statokinetický systém míšní motorický okruh -vyšetření: pohmat odpor kladený pasivnímu pohybu

 Svalový turgor = napětí svalu, není podmíněné nervosvalovou reflexní činností, ale hmotou, která tvoří sval (svalová vlákna, vazivo, cévy atd.) = konzistence svalu -regulace: koloidně-osmotický stav svalstva trofická inervace  Spasticita = zvýšený svalový tonus -etiologie: poškození pyramidových a mimopyramidových drah, diskopatie -vyšetření: pasivně napínaný sval zvyšuje odpor  Rigidita = svalový tonus při poškození nc. ruber -vyšetření: pasivně napínaný sval klade od začátku pohybu stejný odpor

=  Svalová hypotonie = snížení svalového napětí -etiologie: porušení periferního nervu, přerušení předních nebo zadních kořenů míšních, léze předních rohů míšních (dětská obrna), léze mozečku  Atrofie svalu = zmenšení svalu -etiologie: přerušení inervace (úraz, zánět), svalová nečinnost, prvotní poškození svalu  Pseudohypertrofie svalová = sval je jako celek zvětšený, ale to je podmíněno zvětšením vaziva a tuku při současné atrofii svalové masy  Kontraktura = fixní držení končetin nebo jiné části těla -etiologie: neurogenní (obrny), myogenní (myopatie), reflexní (klouby, páteř), funkční (hysterické), vazivové

Nemoci kosterního svalstva 1.Geneticky podmíněné -Duchenneův typ (pohlavně vázaný) -Kongenitální svalová dystrofie -Myotonické poruchy -Enzymatické poruchy 2.Zevní faktory -crush syndrom -Ischemické atrofie -Působení toxických látek -Viry, bakterie (tetanus, plynová sněť) -Toxoplazmóza 3.Podmíněné endokrinně nebo metabolicky -nebo funkce štítné žlázy - STH v dospělosti - ACTH, kortikoidů - aldosteronu -rozvoj osteomalácie -nutričně podmíněné ( bílkovin, vitamínů) 4.Nádory svalů

Klinické projevy svalových postižení A.Myopatie -často dědičné - začínají v dětství nebo pubertě -projevují se úbytkem svalstva, někdy svalovou hypertrofií nebo pseudohypertrofií -není neurogenní poškození (jen zprostředkovaně) -účastní se hypotalamus (mediátory) -hlavní představitel: progresívní svalová dystrofie B.Myotonické syndromy -abnormálně zpomalená svalová dekontrakce při neporušené kontrakci C.Myastenické syndromy -chorobně zrychlená svalová unavitelnost -zpomalené zotavování namáhaných svalů přechodné svalové obrny -vliv thymu ? (po jeho odstranění se stav někdy uklidní) -otázka IgG a acetylcholinových receptorů na postsynaptické membráně

Patogeneze onemocnění svalů 1.Postižení svalových vláken a.Opakované konstrikce arteriol ischemizace svalových vláken zánik svalových vláken + proliferace vaziva b.a + snad porucha tvorby svalových bílkovin c. počtu motorických jednotek atrofie svalových vláken + proliferace vaziva porucha funkce svalu či svalových skupin d.Změny mitochondriální (buď obrovské nebo jejich zvýšený počet) křeče ve svalech při činnosti

2.Traumatické afekce svalu a.Crush syndrom (ze zavalení) rozdrcení svalu O 2 ve tkáních nekróza únik myoglobinu poškození ledvin únik plasmy z kapilár poškození ledvin proliferace pojiva zahuštění krve porušená funkce svalů šok b.Ischemická atrofie claudicatio intermitents, svalová atrofie, svalové síly Projevy: claudicatio intermitents, svalová atrofie, svalové síly

3.Svalová onemocnění toxického původu a.Steroidní myopatie (léčba kortikosteroidy) 4.Nervosvalová ploténka a.Tetanus tetanotoxin do CNS na motorické buňky blokáda inhibičního systému Renshawových buněk + na svalu svalový spasmus a rigidita (risus sardonicus, opistotonus) depolarizace myoneurální ploténky

b.Kurare -obsazuje receptory postsynaptické membrány nervosvalové ploténky jako acetylcholin nevyvolávají depolarizaci paréza svalů c.Botulismus - botulotoxin (klobásový jed) uvolňování acetylcholinu na nervosvalové ploténce paralýza

d.Organofosfáty (insekticidy) rozpad acetylcholinu acetylcholinesterázou acetylcholinu na nervosvalové ploténce záškuby až křeče nahromadění acetylcholinu až paralýza (rychlá únava svalů, kontrakce se oslabují, až paralýza dýchacího svalstva)

e.Myastehia gravis = postižení nervosvalového spojení Projevy: -chorobná únavnost -postižení mimických svalů (po několika slovech ztrácí řeč) -po odpočinku aktivita opět roste Etiologie: - acetylcholinových receptorů na postsynaptické membráně -porušená funkce acetylcholinových receptorů -porušení iontových kanálů (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ ), které zabezpečují vznik vzruchu a jeho šíření ve svalu) -? autoimunní -? thymus

4.Svalové nemoci podmíněné endokrinně nebo metabolicky a.Tyreotoxická myopatie porucha oxidativní fosforylace ze zvýšeného množství T4 inhibice kreatinfosfokinázy sval nezachycuje kreatin (jeho ztráty močí) slabost m.quadriceps a m.iliopsoas „sign de tabouret“ – není schopen vstát z dřepu = výrazná adynamie (týká se i svalů okohybných, bolesti svalů pletence pažního)

b.Hypotyreóza a myopatie -svalová slabost pánevních pletenců (chůze unavuje) -svalová atrofie i hypertrofie -časté křeče -bolesti ve svalech -zpomalení pohybu c.Akromegálie STH morfologie svalového vlákna je fyziologická, je však funkční porucha kontraktility schopnost a síla kontrakce klesá, ačkoliv je svalová hypertrofie ačkoliv je svalová hypertrofie

d.Myopatie při zvýšeném vyplavování kortizolu (nebo ACTH) glukokortikoidů glukoneogeneze proteolýza proteosyntéza adynamie se svalovou slabostí (hlavně postižen čtyřhlavý sval stehenní jako u hypertyreózy) špatně stoupá do schodů (svalová atrofie)

e.Zvýšení aldosteronu aldosteronu K + v krvi K + ve svalových vláknech svalová slabost svalová slabost změny metabolismu Mg 2+ a Ca 2+ parestézie až tetanie

5.Paroxysmální myoplegie -metabolické obrny -vznikají záchvatovitě, náhle a.Hyperkalemická obrna -v noci -příčina: K + se zvýšeně ukládá ve svalech K + v séru (neztrácí se močí) b.Normokalemická obrna -postihuje děti -v noci -provokuje ji: hodně jídla, chlad, alkohol (léčba: inzulín)

c.Hypokalemická obrna -postihuje děti -ve dne i v noci -provokuje ji: chlad, vlhko, odpočinek po fyzické námaze, hypoglykémie 6.Ostatní příčiny -chronický alkoholismus -svalové hypertrofie -atrofie z nečinnosti -svalové kachexie

Únava únava fyzickápsychická fyziologickápatologická místní celková akutníchronická lehký stupeňtěžký stupeň přetrénování přetíženíschvácení

Příčiny: - energetických rezerv (glykogenu…) - metabolických zplodin (laktát…) -Fyzikálně-chemické změny (osmotické, pH, hydratační, iontové, teplotní…) - aktivity enzymů -Regulační a koordinační změny (hormony, útlum CNS, koordinace CNS …) -Strukturální změny (bobtnání mitochondrií…) Projevy: V, LA, TK, TF, hemokoncentrace, pH, glukózy, proteinurie, bolesti ve svalech, slabost, pocení

 Akutní únava -poruchy koordinace -zhoršené vnímání -bledost - TF a DF - nervosvalové dráždivosti -sklon ke křečím  Chronická únava -nechutenství -poruchy trávení -nespavost -předrážděnost - výkonu - imunity

Seznam publikací, ze kterých byly použity obrázky Obr. č.1- Bednařík J.: Nemoci kosterního svalstva. Praha : Triton, 2001.ISBN Obr. Č.2 - Bednařík J.: Nemoci kosterního svalstva. Praha : Triton, 2001.ISBN Obr. Č.3 - Fox S.I.: Human Physiology. The McGraw-Hill ISBN Obr. Č.4 – Trojan S. et al.: Fyziologie I. a II. Avicenum Praha, 1988, s.1057 Obr. Č.5 - Trojan S. et al.: Fyziologie I. a II. Avicenum Praha, 1988, s.1057 Obr. Č.6 – Maříková T. et al.: Neurogenetika svalových dystrofií a kongenitálních myopatií. Maxdorf Jessenius. Praha ISBN