Canlıların ortak özelliklerinden biri hareket etmektir. Örneğin kuşlar uçar, balıklar yüzer, insanlar yürür, kediler-köpekler koşar, yılanlar sürünür vs. Bunların her birini makro hareket olarak varsayabiliriz. Bu olayları gözümüzle uzaktan gözlemleyebiliriz. Birçoğumuz da bunların kas ve kemik gibi destek ve hareket sistemi elemanları tarafından yapıldığını biliyoruzdur. Mesela herhangi bir hareket türünde kas ve/veya kemik aktif rol oynar.

Tıp fakültelerinde kas konusuna girişte kullanılan genel geçer basit bir espri vardır. Ne kasılır: kas. Ancak makro inceleme yaptığımızda her şeyin bu kadar basit olduğu kanısına varıyoruz. Kaslar kasılır, gevşer ve kemikleri de oyuna dahil ederek hareketi gerçekleştirir. Halbuki bu makro incelemeyi oluşturan mikro düzeyde olaylar vardır. Mikroskopla ancak görebildiğimiz fiziksel birtakım olaylar. Birbirinden ilginç bir sürü şeyin çok kısa bir zamanda gerçekleşmesi basit bir açıklama olsun. Bu yazımda sizlere kasın kasılması ve gevşemesini fizyolojik açıdan anlatacağım.  

Kasın görevleri

Kas denilince akla ilk hareket gelir. Nefes alırken akciğer, kaburga kasları, diyafram vs. birçok yapı kasılırken, birçoğu da gevşer. Ancak kaslar kasılıp gevşeyerek sadece hareketin oluşmasını sağlamaz. Örneğin kaslar içerisinde toplardamarlar yer alır. Ve toplardamarlardaki kanın kalbe gitmesi gerekir. Bunun için de vücut birçok olanağı harekete geçirir. Bunlardan biri de kasların kasılarak toplardamarları daraltıp basınç etkisiyle kanın akış hızını artırmasıdır. Gerçi kasılma sonucu yine bir hareket gerçekleşmiş oluyor. Ancak bu hareketi makro seviyede gözlemeleyince hareket olarak değerlendiremeyiz. Yani kaslar sadece makro seviyedeki hareketlerin oluşumuyla ilgili bir yapı değildir. 

İnsan vücudunda üç tür kas vardır: Çizgili, düz ve kalp kası. Çizgili kaslar isteğimiz doğrultusunda harekete geçer. Düz kaslar ve kalp kası ise isteğimiz dışında, otonom olarak çalışır. Kolumuzu istediğimiz an kaldırabilir, istediğiniz an indirebilir veya hiçbir şey yapmayabiliriz. Yani bizim istediğimize bağlı. Ki zaten kol kası çizgili bir kastır (İstemli kas). Ama kalp kası ve iç organlarımızdaki düz kaslar böyle değildir. Otomatik çalışırlar. Biz dur dediğimiz zaman kalbimiz durmaz veya diyafram kasılmayı kesmez. Otomatik olarak çalışan kaslarımız otonom sinir sistemi ile kontrol eder.

Heyecan hâlinde beyinden gelen uyartılar ve kimyasal bileşikler adrenalin hormonunu salgılar. Bu hormonda kanla omurilik ve beyinde değerlendirilir ve kalbimizin daha hızlı kasılmasını gerçekleştirir. Aynı durum iç organlarımız için de geçerlidir. Kalp ve düz kaslar sinsityal yani hep beraber kasılma ve gevşeme gerçekleştirir. 

Kasın yapısı

Kaslarımız belirli bir düzen içerisinde vücudumuzun hemen hemen her bölgesinde yer alır. Yeri gelir hareket etmeyi yeri gelir yeme, içme, boşaltım gibi olayları gerçekleştirir. Büyük bir kas kütlesini incelediğimizde en küçük biriminin hücre olmasını bekleriz. Ardından da dokuları. Ancak vücut kasları bu kadar basit bir düzende değildir. Öncelikle her bir kas hücresine kas lifi denir. Kas lifleri de sarkomer ve miyofibrillerden meydana gelir. Kas lifleri de (hücre) kas fasiküllerini oluşturur. Şöyle düşünebilirsiniz. Bir paket içi dolu kraker düşünün. Bu pakete kas hücresi veya kas lifi deriz. İçerisindeki kırakerlere de miyofibril diyelim. Kraker içerisinde de iki farklı madde olsun. Bunlar da aktin ve miyozin mikrofilamentleridir.

Bizler kasın fizyolojik incelemesini yaparken sarkomer denen yapıyla ilgileniriz. Sarkomerler kasılma ve gevşemenin gerçekleştiği ana birim yapılardır. Çeşitli proteinlere sahiptir ve birden çok sarkomer miyofibril yapısını meydana getirir. Sarkomerler temelde aktin ve miyozin proteinlerinden oluşur. Aktinler ışığı geçiren (izotrop), miyozinler ise ışığı geçirmeyen (anizotrop) yapıdadır. Bu yüzden de aktinler açık, miyozinler de koyu renklidir. Aktin ve miyozinlerin her biri mikrofilamnettir. Bu miktofilamnetler bir araya gelerek miyofibril denen protein iplikçiklerini oluşturur. Sarkomer birimlerinin sınırlarını Z çizgileri oluşturur. Miyozinler görselde de gözüktüğü gibi ortada yer almaktadır. Miyozinler miomezin proteinlerinden oluşan M çizgisi ile tam ortadan tutturulmuştur. sarkomer sınırlarını oluşturan Z çizgilerine de titin proteinleri ile tutunmaktadır. Titin proteinleri bir nevi esnek yaydır. Kasılmadan sonra miyozinleri tekrar eski konumuna getirmeye yardımcı olur. Aktinlerde aktif bölgeler vardır. Miyozinler bu bölgelere baş kısımları ile tutunarak halat çeker gibi aktinlerin üzerlerinde kaymalarını sağlar. 

Kasılma

Kaslarımızın kasılma ve gevşemesi sarkomer dediğimiz birim yapılarda gerçekleşir. Sarkomerlerin kasılması için de bir uyarı -sinirsel iletim- gereklidir. Yani sarkomer bir nörona ihtiyaç duyar. Bu yüzden sarkomerler nöronlarla bağlantı kurar. Bu bağlantıya motor ünitesi denir. Sarkomerdeki mikrofilamentlerin -aktin ve miyozinin- birbirleri üzerinde kayması olayları kasılma ve gevşemenin ta kendisidir. Ancak sarkomerdeki bu durum söylenildiği kadar basit değildir. Tam bir mühendislik ve fizik harikası… 

Kasılma olayını anlamak için -vücutta izlenen yollarla beraber- kronolojik olara aktarmak anlamı daha da kolaylaştıracaktır.

Aksiyon potansiyeli oluşturma

Herhangi bir kasın kasılmasını incelerken sarkomer birim yapısı üzerinden incelemek daha yararlı olacaktır. Beynimiz her şey için bir emir verir. Gerek hormon gerek de elektrik ile...

Merkezi sinir sistemimizde bir elektrik sinyali veya daha doğru tabiriyle aksiyon potansiyeli değerlendirilir ve motor nörona (alfa motor nöron) aktarılır. Motor nöronunun aksonu boyunca ilerleyen bu aksiyon potansiyeli hücre membranındaki (sarkolemma) sinaptik boşluğa gelir. Sinaptik boşlukta sarkolemmanın üzerinde reseptörler yer alır. Ayrıca sarkolemmanın üzerinde sarkoplazmik retikulum yer alır. Bu retikulum kalsiyum (Ca) iyonu depolar ve granülsüzdür. Motor nöronun getirdiği aksiyon potansiyeli ile sarkoplazmik retikulumdaki Ca, voltaj kapılı kanallardan nörona girer. İçeri giren Ca nörondaki asetilkolin veziküllerini harekete geçirip ekzositsoz ile sarkolemmadaki sinaptik boşluğa verir.

Sarkolemma üzerindeki reseptörler iyon kanallarını kontrol eder. Sinaptik boşluğa verilen asetilkolin nörotransmitter maddeleri bu kanaldaki reseptörleri uyarır. Ardından da iyon kanalları açılır. Açılan iyon kanalları sarkolemmadan içeriye Na iyonunun geçmesini sağlar. Na iyonu içeriye girerek yük farkından dolayı bir aksiyon potansiyeli üretmeye çalışır. Bu kanallardan içeri giren Na iyonları yeterli aksiyon potansiyelini üretemez. Sadece lokal polarizasyonu sağlar. Aksiyon potansiyelini oluşturmak için depolarize olmuş son kanal veya son plak sarkolemma arasında bir yerel akım oluşturur. Bu yerel akım bitişikteki voltaj kapılı sodyum kanalını açar ve kas lifi aksiyon potansiyelini başlatır. 

Ca kontrolünde halat çekme

İstenilen aksiyon potansiyeli oluşunca kas lifi içerisinde yer alan miyofibriller arasına iletilmesi gerekir. Bu da tübüller ile gerçekleşir. Bu tübüller kas lifi üzerinde iki adet sarkoplazmik retikulum arasında yer alır. Bu üçlü yapıya tirat denir.
Sarkoplazmik retikulum arasındaki tübüllere transfer tübül (T-tübül) denir. T-tübüllerin ana görevi oluşan aksiyon potansiyelini kas liflerini oluşturan miyofibrillere taşımaktır. Bir nevi taşıyıcı görevindedir. Elde ettiğimiz aksiyon potansiyeli T-tübüller boyunca taşınır. T-tübül güzergahı üzerindeki sarkoplazmik retikulumlarda bir takım olayların cereyan etmesini sağlar. Sarkoplazmik retikulumun olduğu yerde tübül üzerinde dihidropiridin (DHP) isimli proteinden oluşan bir almaç vardır. Bu almaç riyanodin proteinden oluşan bir almacı aksiyon potansiyeli ile uyarır. Bu uyarılan almaç da sarkoplazmik retikulum siternalarından Ca iyonlarının serbest bırakılmasını sağlar. 

Sarkomerdeki aktinler üzerinde troponin proteinleri vardır. Bu troponinler üç alt birimden oluşur. I,T ve C birimleri. Troponin-I, kas dinlenme hâlinde iken aktine bağlıdır. T-tübüllerindeki aksiyon potansiyeliyle sisternalarda depolarizasyon oluşturunca Ca iyonları serbest kaldı. Ca iyonları troponin-C’ye bağlanarak troponin-I’nın aktin ile olan bağlantısını gevşetir. Gevşeme sonucunda aktindeki koyu renkli aktif bölgeler açığa çıkar. Bu aktif bölgelere çapraz köprü bağlanma noktaları da denir. 

Miyozinler 2 ağır zincirden her bir ağız zincir de 2 hafif zincirden oluşur. Yani Miyozinler 6 adet zincir içerir. Bu ağız zincirlerin herbiri miyozinler bir baş oluşturur. Bu başlara çapraz köprü denir. Miyzoinin baş bölgesinde makromolekül olan ATP, ATPaz enzimi ile bir adet yüksek enerjili fosfat açığa çıkarır. Ardından açığa çıkan enerjiyi kullanır. Hemen peşine aktindeki aktif bölgeler ile çapraz köprü bağlanır ve bir kuvvet uygular. Böylece miyozin üzerinde aktin hareket edip kasılma gerçekleşir. Daha sonrasında ortamdaki Ca, ADP, Kreatin fosfat ve ATPaz gibi maddeler alınır ve geri dönüştürülmek üzere ilgili birimlere giderler. 

Anlattığım tüm bu olaylar sadece bir saniyeden biraz kısa bir sürede gerçekleşir. Ben yine de biraz kırparak aktardım. İnsan vücudunun hem bir mucizesi hem de zorunluluğu…