Sarkoplasmatiskt retikulum

Kurs: Basvetenskap 5 Moment 1

Vad är det?

• Sarkoplasmatiskt retikulum (SR) är muskelcellens specialiserade endoplasmatiska retikulum, ett membranomslutet nätverk som lagrar, frisätter och återupptar Ca²⁺.
• Är den strukturella basen för excitation–kontraktionskopplingen — omvandlingen av en elektrisk signal till mekanisk kraft.

Struktur

• Longitudinella tubuli omger varje myofibrill och innehåller SERCA-pumpar.
• Terminala cisterner ligger tätt intill T-tubuli och innehåller RyR samt kalciumbuffertproteinet Kalsekvestrin.
• Triad i skelettmuskel: en T-tubulus flankerad av två terminala cisterner, vid A–I-övergången.
• Diad i hjärtmuskel: en T-tubulus mot en cistern, belägen vid Z-linjen.

Excitation–kontraktionskoppling — de två varianterna

	Skelettmuskel	Hjärtmuskel
Sensor i T-tubulus	DHPR som spänningssensor	DHPR som verklig Ca²⁺-kanal (L-typ)
Koppling till RyR	mekanisk, fysisk kontakt	kemisk, via inströmmande Ca²⁺
Isoform	RyR1	RyR2
Behov av extracellulärt Ca²⁺	nej	ja, obligat
Mekanismnamn	direkt koppling	CICR

Tenta-fokus

Denna enda skillnad förklarar en lång rad kliniska observationer. Skelettmuskeln fungerar i ett kalciumfritt bad eftersom kopplingen är mekanisk; hjärtat slutar slå omedelbart utan extracellulärt kalcium eftersom triggersignalen måste komma utifrån. Det är också därför Kalciumflödeshämmare har negativ inotrop effekt på hjärtat men inte påverkar skelettmuskelstyrkan — de blockerar en kanal som bara hjärtat är beroende av för sin kontraktion.

Kalciumåterupptag och relaxation

• SERCA2a pumpar Ca²⁺ tillbaka in i SR med ATP-förbrukning — cirka 70 % av all kalciumavlägsning i den mänskliga hjärtmuskeln.
• Regleras av Fosfolamban: i defosforylerad form hämmar det SERCA; vid β-adrenerg stimulering fosforylerar PKA fosfolamban, hämningen släpper, upptaget accelererar.
• Resten avlägsnas av NCX (cirka 28 %) och sarkolemmal Ca²⁺-ATPas.

Klinisk pärla

Fosfolambanfosforylering är den molekylära förklaringen till positiv lusitropi — att adrenalin får hjärtat att inte bara slå kraftigare utan också slappna av snabbare. Det är helt nödvändigt: vid hög frekvens krymper diastole, och utan accelererad relaxation skulle fyllnaden bli otillräcklig. Samma β-stimulering som ökar kraften ger alltså också tiden att fyllas — en av fysiologins mest välkonstruerade kopplingar.

Patofysiologi

• Hjärtsvikt: nedreglerat SERCA2a och hyperfosforylerad RyR2 som läcker kalcium diastoliskt → långsammare relaxation, minskad SR-laddning, sämre kontraktion och ökad arytmirisk via DAD.
• Malign hypertermi: RyR1-mutation → okontrollerad SR-kalciumfrisättning vid exponering för Halogenerade inhalationsanestetika eller Suxameton → hypermetabolism, rigiditet, hyperkapni, hypertermi, rabdomyolys. Behandlas med Dantrolen, som blockerar RyR1.
• CPVT: RyR2-mutation → kateolaminutlöst diastoliskt läckage → DAD → polymorf VT vid ansträngning hos unga med normalt vilo-EKG.
• Digoxins verkningsmekanism: Na⁺/K⁺-ATPas-hämning → högre intracellulärt Na⁺ → minskad NCX-drivkraft → mer Ca²⁺ kvar → större SR-laddning → ökad kontraktilitet.

Tenta-fokus

RyR1-mutation ger en muskelsjukdom som bara visar sig under narkos (Malign hypertermi), medan RyR2-mutation ger en hjärtsjukdom som bara visar sig vid ansträngning (CPVT). Samma proteinfamilj, samma typ av defekt — läckande kalciumkanal — men helt olika kliniska scenarier eftersom isoformerna uttrycks i olika vävnader. Båda är dessutom normala i vila, vilket gör dem till klassiska “dolda” ärftliga tillstånd.

Klinisk pärla

Att SERCA står för merparten av kalciumavlägsningen förklarar varför diastole är en aktiv, ATP-krävande process. Vid ischemi med ATP-brist drabbas relaxationen därför före kontraktionen — diastolisk dysfunktion är det tidigaste tecknet på myokardischemi och syns på ekokardiografi innan väggrörelsen försämras. Detsamma förklarar rigor mortis.

Kopplingar

Relaterat: Muskelfysiologi, Excitation-kontraktionskoppling, T-tubuli, Ryanodinreceptorn, SERCA, Aktionspotential