background image

Physiology 

  

Smooth muscles

 

  

 


background image

Objectives

 

1-Describe the structural morphology of the 

smooth muscles and their types? 
2-Explain the bases of contraction of smooth 

muscles? 
3-list the factors affecting the smooth muscle 

contraction? 
4- How does changing the length of smooth 

muscle affect its tension? 
  

 


background image

Morphology

: 

-Lack visible cross striations. 
-Actin and myosin are present. 
-There are dense bodies instead of Z lines. 
-Contain tropomyosin but toponin absent. 
-Poorly developed sarcoplasmic reticulum 
-Few  mitochondria  so  depend  on  glycolysis  in 

their metabolism. 

  

 


background image

 

2 Types: 
-Visceral smooth muscle (unitary or single unit).  
 -Multi-unit smooth muscle. 
  
-Unitary or visceral smooth muscles (or syncytial smooth 
muscles):
 
  It occurs in large sheets, has low-resistance bridges between 
individual muscle cells, and functions in a syncytial fashion, they 
contract together as a single unit. It is found primarily in the 
walls of hollow viscera. 
   The cell membranes are joined by gap junctions through whom 
ions can flow freely from one muscle cell to another. 
  
Multi-unit smooth muscle:   
 It is made up of individual units without interconnecting bridges. 
It is found in structures such as the iris of the eye, in which fine, 
graded contractions occur. It is not under voluntary control. 
  


background image

background image

Electrical & Mechanical Activity

Visceral smooth muscle: 
   It is characterized by the instability of its membrane potential 
and by the fact that it shows continuous, irregular contractions 
that are independent of its nerve supply. 
  
 This maintained state of partial contraction is called tonus or 
tone. 
 There is no true "resting" value for the membrane potential, but 
it averages about -50 mV, when the muscle active it becomes 
low and high during inhibition. 
 

 


background image

Superimposed on the membrane potential are waves of various types: 
There are  
-Slow sine wave-like. 
Sharp spikes.   
Pacemaker potentials. 
  Thus, the excitation-contraction coupling in visceral smooth muscle is a very 
slow process compared with that in skeletal and cardiac muscle, in which the 
time from initial depolarization to initiation of contraction is less than 10 ms. 
 
  

 

 


background image

Molecular Basis of Contraction

1-Binding of Ach to Muscarinic reseptors. 
2-Ca

2+

 influx from the ECF via Ca

2+

 channels. 

3-Ca

2+

  binds  to  calmodulin,  and  the  resulting  complex  activates 

calmodulin-dependent  myosin  light  chain  kinase.  This  enzyme 

catalyzes the phosphorylation of the myosin light chain. 

4-The phosphorylation allows the myosin ATPase to be activated, and 

actin slides on myosin, producing contraction. 

5-Myosin  is  dephosphorylated  by  myosin  light  chain  phosphatase  in 

the cell. 

6-Relaxation of the smooth muscle. 
 Dephosphorylation  of  myosin  light  chain  kinase  does  not  necessarily 

lead to relaxation of the smooth muscle.  a latch bridge mechanism 

by  which  myosin  cross-bridges  remain  attached  to  actin  for  some 

time  after  the  cytoplasmic  Ca

2+

  concentration  falls.  This  produces 

sustained  contraction  with  little  expenditure  of  energy,  which  is 

especially important in vascular smooth muscle.  

 


background image

of the smooth muscles:

Stimulation 

 

 

1- Stretch: 
It contracts when stretched in the absence of 

any extrinsic innervations. Stretch is followed 
by a decline in membrane potential, an 
increase in the frequency of spikes and a 
general increase in tone. 

 


background image

Chemical mediators

: 

1-epinephrine or norepinephrine 

The  membrane  potential  usually  becomes  larger,  the  spikes  decrease  in  frequency, 

and the muscle relaxes. 

Norepinephrine exerts both α and β actions on the muscle.   
The β action, reduced muscle tension in response to excitation, is mediated via cyclic 

AMP and is due to increased intracellular binding of Ca

2+

 The α action, which is also inhibition of contraction, is associated with increased Ca

2+

 

efflux from the muscle cells. 

  

2- Acetylcholin: 

Has  an  effect  opposite  to  that  of  norepinephrine  on  the  membrane  potential 

acetylcholine  causes the membrane potential  to decrease and the spikes become 
more  frequent    ,  with  an  increase  in  tonic  tension  and  the  number  of  rhythmic 
contractions. 

 Released by stimulation of cholinergic nerves (similar to cold and stretch in vitro). 
  
Other  chemicals:  like  progesterone  which  decreases  the  activity  and  estrogen  which 

increase it (in uterine smooth muscles). 

-Thermal  stimuli : like cold which causes spasm. 
  
 

 


background image

Function of the Nerve Supply to Smooth Muscle: 

 

 It  has  two  important  properties:  (1)  its  spontaneous  activity  in 

the absence of nervous stimulation, and  

(2) Its sensitivity to chemical agents released from nerves locally 

or brought to it in the circulation. 

  
  
The  function  of  the  nerve  supply  is  not  to  initiate  activity  in  the 

muscle but rather to modify it (control).  

It  has  dual  nerve  supply  from  2  divisions  of  the  autonomic 

nervous  system.  Stimulation  of  one  division  usually  increases 

smooth  muscle  activity,  whereas  stimulation  of  the  other 

decreases it. 

(i.e  if  noradrenergic  increase  ,the  Acetylcholine  decrease  and 

visa versa). 

  

  

 


background image

Relation of Length to Tension; Plasticity

 
 It is the variability of the tension it exerts at any given length. If a 

piece of visceral smooth muscle is stretched, it first exerts increased 

tension, if the muscle is held at the greater length after stretching, 

the tension gradually decreases. It is consequently impossible to 

correlate length and developed tension accurately. 

In intact humans, For example, the tension exerted by the smooth 

muscle walls of the bladder can be measured at different degrees of 

distention as fluid is infused into the bladder via a catheter Initially 

there is relatively little increase in tension as volume is increased, 

because of the plasticity of the bladder wall. However, a point is 

eventually reached at which the bladder contracts forcefully. This 

phenomenon is called stressrelaxation and reverse stress-relaxation. 

Its importance is that its ability to return to nearly its original force 

of contraction seconds or minutes after it has 

been elongated or shortened 
  

 


background image

MULTI-UNIT SMOOTH MUSCLE: 

  
-It is nonsyncytial . 
-Contractions  do  not  spread  widely  through  it  (discrete,  fine  and  more 

localized). 

-  Very  sensitive  to  circulating  chemical  substances  and  is  normally  activated 

by chemical mediators (acetylcholine and norepinephrine). 

- Norepinephrine tends to persist in the muscle and to cause repeated firing 

of the muscle after a single stimulus rather than a single action potential. 
Therefore,  the  contractile  response  produced  is  usually  an  irregular 
tetanus rather than a single twitch.  

The simple muscle twitch resembles the twitch contraction of skeletal muscle 

except that its duration is ten times longer. 

  

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 123 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل