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現代産科における中心的な課題は、陣痛活動の調節です。子宮収縮を刺激するメカニズムの性質を解明することは、病的出産、外科的介入、低張性出血および弛緩性出血の減少、そして周産期死亡率の低減に不可欠な前提条件だからです。現在、陣痛異常の発生リスクが高い妊婦群が特定されています。
新しい薬理学的薬剤や非薬物療法の医療現場への導入により、分娩異常の治療における医師の能力は飛躍的に向上しました。しかし、平滑筋の緊張調節という問題は解決されていません。これは主に、新薬、特に筋向性薬の探索過程において経験的手法が主流であり、複雑な妊娠・分娩における平滑筋の緊張形成メカニズム、そして分娩中の子宮収縮活動に関する十分な深い知識が不足していることに起因しています。
筋肉の収縮の性質に関する長年の研究を通じて、生物学的可動性に関する中心的な問題の解決に大きな進歩がありました。
- 収縮装置の超微細構造の同定;
- 主要な収縮タンパク質であるアクチンとミオシンの物理化学的特性と相互作用のメカニズムの研究。
- アデノシン三リン酸(ATP)の化学エネルギーを機械的エネルギーに変換する方法の探索。
- さまざまな筋細胞の収縮システムの形態機能特性の比較分析において。
筋肉活動の調節の問題はここ 10 年ほどでようやく取り組まれ始めたばかりであり、これらの研究は主に収縮動作そのものの引き金となるメカニズムを特定することに焦点を当てています。
収縮する筋肉の機械的仕事を含む、生細胞の様々な収縮系によって行われる機械的仕事は、ATPに蓄積されたエネルギーによって行われ、アクトミオシンアデノシントリホスファターゼ(ATPase)の機能と関連していることが、現在では一般的に認められています。加水分解プロセスと収縮の関連性は否定できません。さらに、筋収縮の分子メカニズムを理解するには、筋収縮の性質とアクチンとミオシンの構造的相互作用に関する正確な知識も必要であり、アクトミオシンATPaseの働きに関連する分子プロセスに関する知識をさらに深めることになります。
筋細胞のエネルギーと収縮装置を制御する生化学的メカニズムを分析し、これらのATPase制御の生化学的メカニズムと筋疲労現象との関係について考察する。収縮中の筋における疲労の指標は、収縮力とその増加速度の低下、そして弛緩速度の低下である。したがって、単収縮時または等尺性収縮時に筋が発揮する力の大きさ、ならびに筋短縮の最大速度は、アクトミオシンATPaseの活性に比例し、弛緩速度は細網ATPaseの活性と相関する。
近年、ますます多くの研究者が平滑筋収縮の調節の特徴の研究に注目しています。これにより、しばしば矛盾する様々な視点、概念、仮説が生まれました。平滑筋は、他の筋肉と同様に、ミオシンとアクチンというタンパク質の相互作用のリズムに合わせて収縮します。平滑筋では、アクチン-ミオシン相互作用、ひいては収縮をCa 2+が調節する二重システムが実証されています。アクチン-ミオシン相互作用を調節するための複数の経路の存在は、2つ以上の制御システムの活性によって調節の信頼性が高まるため、明らかに大きな生理学的意味を持っています。これは、動脈圧、労働、および平滑筋の働きに関連するその他の制御などの恒常性メカニズムの維持に非常に重要であると考えられます。
薬物、特に鎮痙薬の影響下にある平滑筋の弛緩を特徴付ける生理学的および生化学的パラメータのいくつかの規則的な変化が確認されています。自発的または誘発性のピーク活動の抑制と同時に観察される膜電位の増加、平滑筋による酸素消費量と平滑筋内の ATP 含有量の減少、アデノシン二リン酸 (ADP)、アデノシン一リン酸 (AMP)、および環状 3,5-AMP の濃度の増加です。
子宮筋収縮とその調節のプロセスに関与する細胞内イベントの性質を理解するために、相互に関連する 4 つのプロセスを含む次のモデルが提案されています。
- シグナル(例:オキシトシン、PGEg)と子宮筋細胞の膜受容体との相互作用、または細胞膜の電気的脱分極との相互作用。
- カルシウム刺激による膜内のホスファチジルイノシトールの転座とイノシトール三リン酸(強力な細胞内活性化因子)およびアラキドン酸の放出。
- 子宮筋層でのプロスタグランジン(PGEgおよびPGF2 )の合成により、細胞内のカルシウム濃度が増加し、細胞間空間に接合点が形成されます。
- ミオシン軽鎖のカルシウム依存性リン酸化と筋収縮。
子宮筋弛緩は、サイクリックAMPとプロテインキナーゼC依存性プロセスによって達成されます。筋収縮中に放出される内因性アラキドン酸はPG12に代謝され、活性化受容体によるcAMP産生を刺激します。サイクリックAMPはAキナーゼを活性化し、ミオシン軽鎖キナーゼとホスホリパーゼC(ホスファチジルイノシトール代謝に関与するホスホジエステラーゼ)のリン酸化を触媒することで、これらの活性を阻害します。サイクリックAMPはまた、筋小胞体へのカルシウム沈着と細胞からのカルシウム排出を刺激します。
プロスタグランジン(内因性および外因性の両方)は子宮筋層に対してさまざまな刺激作用を及ぼします。
まず、分泌膜受容体に作用して膜内のホスファチジルイノシトールの流れを刺激し、続いてカルシウムの移動と子宮収縮を引き起こすと考えられます。
第二に、アラキドン酸の放出後に子宮筋層で合成される興奮性プロスタグランジン(PGE2およびPGF2 )は、イオンフォアとして作用して、筋小胞体からより多くのカルシウムを動員し、膜貫通カルシウム移動を増加させることができる。
第三に、プロスタグランジンは細胞間空間の接合点の形成を誘導することにより、細胞回路の電気的結合を増加させます。
第4に、プロスタグランジンは拡散能力が高く、細胞膜を通過して拡散できるため、生化学的に細胞接着が強化されます。
妊娠中、子宮筋層は外因性プロスタグランジンの作用に敏感であることが知られています。プロスタグランジンまたはその前駆体であるアラキドン酸の投与は、ホスホリパーゼの阻害作用によるプロスタグランジン生合成の局所的抑制を回避することを可能にします。そのため、外因性プロスタグランジンは子宮筋層に侵入し、一連の細胞内イベントを刺激することで、子宮筋収縮の同期化と強化につながります。
このようなプロスタグランジンの効果により、初期の刺激信号(胎児または母体のオキシトシン、または羊膜または剥離した子宮膜からのプロスタグランジン)が増加し、活動細胞の数と単一細胞によって生成される収縮力の両方が増加するため、収縮の強度が増加します。
出産に関連する子宮収縮の発達に寄与するプロセスは相互に関連しており、各プロセスはあらゆるレベルで追加の代謝バイパスを持つ可能性があり、その結果、特定の薬剤(子宮収縮抑制薬など)の望ましい作用が達成されない場合があります。