กล้ามเนื้อหัวใจ
รายละเอียด
ส่วนหนึ่งของ	กำแพงหัวใจ
ตัวระบุ
ละติน	ข้อความของกล้ามเนื้อกล้ามเนื้อ striatus cardiacus
เมช	D009206
TA98	A12.1.06.001
ทีเอ2	3950
เอฟเอ็มเอ	9462
ศัพท์ทางกายวิภาคศาสตร์

กล้ามเนื้อหัวใจ (เรียกอีกอย่างว่ากล้ามเนื้อหัวใจหรือไมโอคาร์เดียม ) เป็นหนึ่งในสามประเภทของเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อในสัตว์มีกระดูกสันหลัง อีกสามประเภทได้แก่กล้ามเนื้อโครงร่างและกล้ามเนื้อเรียบ เป็นกล้ามเนื้อลายที่ไม่สามารถควบคุมได้และเป็นเนื้อเยื่อหลักของผนังหัวใจกล้ามเนื้อหัวใจ (ไมโอคาร์เดียม) ก่อตัวเป็นชั้นกลางที่หนาอยู่ระหว่างชั้นนอกของผนังหัวใจ ( เยื่อหุ้มหัวใจ ) และชั้นใน ( เยื่อบุหัวใจ ) โดยมีเลือดมาเลี้ยงผ่านทางหลอดเลือดหัวใจประกอบด้วยเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ แต่ละเซลล์ ที่เชื่อมต่อกันด้วยแผ่นเชื่อมต่อระหว่างเซลล์และถูกห่อหุ้มด้วยเส้นใยคอลลาเจนและสารอื่นๆ ที่ก่อตัวเป็นเมทริกซ์นอกเซลล์

กล้ามเนื้อหัวใจหดตัวในลักษณะคล้ายกับกล้ามเนื้อโครงร่างแม้ว่าจะมีข้อแตกต่างที่สำคัญบางประการ การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าในรูปแบบของศักย์ไฟฟ้าของหัวใจ จะกระตุ้นการปล่อยแคลเซียมจากแหล่งเก็บแคลเซียมภายในเซลล์ ซึ่งก็คือซาร์โคพลาสมิกเรติคูลัม การเพิ่มขึ้นของแคลเซียมทำให้ ไมโอฟิลาเมนต์ของเซลล์เลื่อนผ่านกันในกระบวนการที่เรียกว่าการเชื่อมโยงการกระตุ้นและการหดตัว โรคของกล้ามเนื้อหัวใจที่เรียกว่า โรคกล้ามเนื้อหัวใจมีความสำคัญอย่างยิ่ง ซึ่งรวมถึง ภาวะ ขาดเลือดที่เกิดจากการไหลเวียนของเลือดไปเลี้ยงกล้ามเนื้อไม่เพียงพอ เช่นโรคหลอดเลือดหัวใจตีบและภาวะกล้ามเนื้อหัวใจตาย

เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อหัวใจหรือไมโอคาร์เดียมเป็นส่วนประกอบหลักของหัวใจ ผนังหัวใจมีโครงสร้างสามชั้น โดยมีชั้นไมโอคาร์เดียมหนาอยู่ระหว่างชั้นเอนโดคาร์เดียม ชั้นใน และ ชั้น เอพิคาร์เดียม ชั้นนอก (หรือที่เรียกว่าเยื่อหุ้มหัวใจชั้นใน) เอนโดคาร์เดียมชั้นในบุผนังห้องหัวใจ คลุมลิ้นหัวใจและเชื่อมต่อกับเอนโดทีเลียมที่บุผนังหลอดเลือดที่เชื่อมต่อกับหัวใจ ด้านนอกของไมโอคาร์เดียมคือเอพิคาร์เดียมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของถุงเยื่อหุ้มหัวใจที่ล้อมรอบ ป้องกัน และหล่อลื่นหัวใจ^{[ 1 ]}

ภายในกล้ามเนื้อหัวใจ มีแผ่นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจหรือคาร์ดิโอไมโอไซต์หลายแผ่น แผ่นกล้ามเนื้อที่พันรอบโพรงหัวใจด้านซ้ายที่อยู่ใกล้กับเยื่อบุหัวใจชั้นในจะวางตัวตั้งฉากกับแผ่นที่อยู่ใกล้กับเยื่อบุหัวใจชั้นนอก เมื่อแผ่นเหล่านี้หดตัวอย่างประสานกัน จะทำให้โพรงหัวใจบีบตัวในหลายทิศทางพร้อมกัน ได้แก่ ตามแนวยาว (สั้นลงจากยอดถึงฐาน) ตามแนวรัศมี (แคบลงจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง) และด้วยการบิดตัว (คล้ายกับการบิดผ้าเปียก) เพื่อบีบเลือดออกจากหัวใจให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในแต่ละจังหวะการเต้นของหัวใจ^{[ 2 ]}

การหดตัวของกล้ามเนื้อหัวใจใช้พลังงานมาก ดังนั้นจึงต้องการการไหลเวียนของเลือดอย่างต่อเนื่องเพื่อส่งออกซิเจนและสารอาหาร เลือดจะถูกส่งไปยังกล้ามเนื้อหัวใจโดยหลอดเลือดแดงโคโรนารีซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากรากเอออร์ติกและอยู่บนพื้นผิวด้านนอกหรือผิวหัวใจชั้นนอก จากนั้นเลือดจะถูกระบายออกโดยหลอดเลือดดำโคโรนารีไปยังห้องหัวใจด้านขวา^{[ 1 ]}

เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ (เรียกอีกอย่างว่าคาร์ดิโอไมโอไซต์ ) คือไมโอไซต์ ที่หดตัวได้ ของกล้ามเนื้อหัวใจ เซลล์เหล่านี้ถูกล้อมรอบด้วยเมทริกซ์นอกเซลล์ที่สร้างขึ้นโดยเซลล์ไฟโบรบลาสต์ ที่ทำหน้าที่สนับสนุน คาร์ดิโอไมโอไซต์ที่ดัดแปลงพิเศษที่เรียกว่าเซลล์สร้างจังหวะจะกำหนดจังหวะการหดตัวของหัวใจ เซลล์สร้างจังหวะจะหดตัวได้เพียงเล็กน้อยโดยไม่มีซาร์โคเมียร์ และเชื่อมต่อกับเซลล์ที่หดตัวได้ที่อยู่ใกล้เคียงผ่านทางช่องว่างเชื่อมต่อ^{[ 3 ]} เซลล์ เหล่านี้ตั้งอยู่ในปมไซโนเอเทรียล (ตัวสร้างจังหวะหลัก) ซึ่งอยู่บนผนังของห้องหัวใจด้านขวาใกล้กับทางเข้าของหลอดเลือดดำใหญ่ส่วน บน ^{[ 4 ]}เซลล์สร้างจังหวะอื่นๆ พบได้ในปมเอทริโอเวนทริคู ลา ร์(ตัวสร้างจังหวะรอง)

เซลล์สร้างจังหวะหัวใจทำหน้าที่ส่งกระแสประสาทซึ่งเป็นสาเหตุของการเต้นของหัวใจ เซลล์เหล่านี้กระจายอยู่ทั่วหัวใจและมีหน้าที่หลายอย่าง ประการแรก เซลล์เหล่านี้มีหน้าที่สร้างและส่งกระแสประสาท ได้เองโดยธรรมชาติ นอกจากนี้ เซลล์เหล่านี้ยังต้องสามารถรับและตอบสนองต่อกระแสประสาทจากสมองได้ และสุดท้าย เซลล์เหล่านี้ต้องสามารถส่งกระแสประสาทจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งได้^{[ 5 ]}เซลล์สร้างจังหวะหัวใจในปมไซโนเอเทรียลและปมเอทริโอเวนทริคูลาร์มีขนาดเล็กกว่าและนำกระแสประสาทระหว่างเซลล์ได้ในอัตราที่ค่อนข้างช้า เซลล์นำกระแสประสาทเฉพาะในมัดของฮิสและเส้นใยพูร์คินเจมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าและนำสัญญาณได้ในอัตราที่รวดเร็ว^{[ 6 ]}

เส้นใย Purkinje ส่งสัญญาณไฟฟ้าอย่างรวดเร็วหลอดเลือดแดงโคโรนารีจะนำสารอาหารไปยังเซลล์กล้ามเนื้อ และหลอดเลือดดำและ เครือข่าย เส้นเลือดฝอยจะนำของเสียออกไป^{[ 7 ]}

เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจเป็นเซลล์ที่หดตัวซึ่งทำให้หัวใจสูบฉีดเลือดได้ เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจแต่ละเซลล์จำเป็นต้องหดตัวประสานกับเซลล์ข้างเคียง ซึ่งเรียกว่าซิงไซเทียมที่ทำงานร่วมกัน เพื่อสูบฉีดเลือดจากหัวใจอย่างมีประสิทธิภาพ และหากการประสานงานนี้ล้มเหลว แม้ว่าเซลล์แต่ละเซลล์จะหดตัว หัวใจก็อาจไม่สามารถสูบฉีดเลือดได้เลย เช่นที่อาจเกิดขึ้นในระหว่างจังหวะการเต้นของหัวใจที่ผิดปกติเช่น ภาวะหัวใจ ห้องล่างสั่นพลิ้ว^{[ 8 ]}

เมื่อมองผ่านกล้องจุลทรรศน์ เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจจะมีรูปร่างคล้ายสี่เหลี่ยมผืนผ้า โดยมีขนาด 100–150 μm คูณ 30–40 μm ^{[ 9 ]}เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจแต่ละเซลล์จะเชื่อมต่อกันที่ปลายด้วยแผ่นเชื่อมต่อระหว่างเซลล์เพื่อสร้างเส้นใยยาว แต่ละเซลล์ประกอบด้วยไมโอไฟบริลซึ่งเป็นเส้นใยหดตัวของโปรตีนชนิดพิเศษที่ ประกอบด้วย แอคตินและไมโอซินที่เลื่อนผ่านกัน ไมโอไฟบริลเหล่านี้ถูกจัดเรียงเป็นซาร์โคเมียร์ซึ่งเป็นหน่วยหดตัวพื้นฐานของเซลล์กล้ามเนื้อ การจัดเรียงไมโอไฟบริลอย่างเป็นระเบียบเป็นซาร์โคเมียร์ทำให้เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจมีลักษณะเป็นลายหรือริ้วเมื่อมองผ่านกล้องจุลทรรศน์ คล้ายกับกล้ามเนื้อโครงร่าง ริ้วเหล่านี้เกิดจากแถบ I ที่สว่างกว่า ซึ่งประกอบด้วยแอคตินเป็นหลัก และแถบ A ที่มืดกว่า ซึ่งประกอบด้วยไมโอซินเป็นหลัก^{[ 7 ]}

เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจมีท่อที (T-tubules ) ซึ่งเป็นถุงของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ทอดยาวจากพื้นผิวเซลล์ไปยังภายในเซลล์ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการหดตัว เซลล์เหล่านี้ส่วนใหญ่มีนิวเคลียส เพียงหนึ่งเดียว (บางเซลล์อาจมีนิวเคลียสกลางสองอัน) ซึ่งแตกต่างจากเซลล์กล้ามเนื้อโครงร่างที่มีนิวเคลียสหลายอันเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจมีไมโทคอนเดรีย จำนวนมาก ซึ่งให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับเซลล์ในรูปของอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) ทำให้เซลล์เหล่านี้ทนต่อความเหนื่อยล้าได้สูง^{[ 9 ] [ 7 ]}

ท่อที (T-tubules)เป็นท่อขนาดเล็กมากที่ทอดยาวจากผิวเซลล์เข้าไปลึกภายในเซลล์ ท่อทีเหล่านี้ต่อเนื่องกับเยื่อหุ้มเซลล์ ประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดไบเลเยอร์ ชนิดเดียวกัน และเปิดที่ผิวเซลล์สู่ของเหลวภายนอก เซลล์ ที่ล้อมรอบเซลล์ ท่อทีในกล้ามเนื้อหัวใจมีขนาดใหญ่และกว้างกว่าท่อทีในกล้ามเนื้อโครงร่างแต่มีจำนวนน้อยกว่า^{[ 9 ]}พวกมันจะรวมกันที่ใจกลางเซลล์ วิ่งเข้าไปและทอดยาวไปตามเซลล์เป็นเครือข่ายแนวขวาง-แกน ภายในเซลล์ ท่อทีจะอยู่ใกล้กับแหล่งเก็บแคลเซียมภายในเซลล์ ซึ่งก็คือซาร์โคพลาสมิกเรติคูลัมที่นี่ ท่อทีเดี่ยวจะจับคู่กับส่วนหนึ่งของซาร์โคพลาสมิกเรติคูลัม เรียกว่า เทอร์มินัลซิสเทอร์นา ในรูปแบบที่เรียกว่าไดแอด^{[ 10 ]}

หน้าที่ของท่อ T ได้แก่ การส่งผ่านแรงกระตุ้นไฟฟ้าที่เรียกว่าศักย์การกระทำจากพื้นผิวเซลล์ไปยังแกนกลางของเซลล์อย่างรวดเร็ว และช่วยควบคุมความเข้มข้นของแคลเซียมภายในเซลล์ในกระบวนการที่เรียกว่าการเชื่อมโยงการกระตุ้นและการหดตัว [ ^{9 ] นอกจาก}นี้ยังเกี่ยวข้องกับการป้อนกลับเชิงกลไฟฟ้า^{[ 11 ]}ดังที่เห็นได้จากการแลกเปลี่ยนเนื้อหาในท่อ T ที่เกิดจากการหดตัวของเซลล์ (การแพร่กระจายแบบอาศัยการพาความร้อน) ^{[ 12 ]}ซึ่งได้รับการยืนยันโดยการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์คอนโฟคอลและการสร้างภาพสามมิติด้วยอิเล็กตรอน^{[ 13 ]}

ซิงไซเทียมของหัวใจเป็นเครือข่ายของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจที่เชื่อมต่อกันด้วยแผ่นเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ซึ่งช่วยให้การส่งผ่านกระแสไฟฟ้าผ่านเครือข่ายเป็นไปอย่างรวดเร็ว ทำให้ซิงไซเทียมสามารถทำงานร่วมกันในการหดตัวของกล้ามเนื้อหัวใจได้ มีทั้งซิงไซเทียมของหัวใจห้องบนและซิงไซเทียมของหัวใจห้องล่างที่เชื่อมต่อกันด้วยเส้นใยเชื่อมต่อของหัวใจ^{[ 14 ]}ความต้านทานไฟฟ้าผ่านแผ่นเชื่อมต่อระหว่างเซลล์นั้นต่ำมาก จึงทำให้ไอออนสามารถแพร่กระจายได้อย่างอิสระ ความง่ายในการเคลื่อนที่ของไอออนไปตามแกนของเส้นใยกล้ามเนื้อหัวใจนั้นทำให้ศักยภาพการกระทำสามารถเดินทางจากเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจหนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งได้ โดยเผชิญกับความต้านทานเพียงเล็กน้อย ซิงไซเทียมแต่ละอันเป็นไปตามกฎทั้งหมดหรือไม่มีเลย^{[ 15 ]}

แผ่นเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ (Intercalated discs) เป็นโครงสร้างยึดเกาะที่ซับซ้อนซึ่งเชื่อมต่อเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจแต่ละเซลล์เข้ากับซิงไซเทียม ทางไฟฟ้า เคมี (ซึ่งแตกต่างจากกล้ามเนื้อโครงร่างซึ่งกลายเป็นซิงไซเทียมหลายเซลล์ในระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อน ) แผ่นเชื่อมต่อเหล่านี้มีหน้าที่หลักในการส่งผ่านแรงในระหว่างการหดตัวของกล้ามเนื้อ แผ่นเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประกอบด้วยจุดเชื่อมต่อระหว่างเซลล์สามประเภทที่แตกต่างกัน ได้แก่ จุดเชื่อมต่อแบบยึดเกาะของเส้นใยแอคติน ( fascia adherens junctions) จุดเชื่อมต่อแบบยึดเกาะของเส้นใยระดับกลาง(desmosomes ) และจุดเชื่อมต่อแบบช่องว่าง (gap junctions ) ^{[ 16 ]}พวกมันช่วยให้ศักยภาพการกระทำแพร่กระจายระหว่างเซลล์หัวใจโดยอนุญาตให้ไอออนผ่านระหว่างเซลล์ ทำให้เกิดการลดขั้วของกล้ามเนื้อหัวใจ จุดเชื่อมต่อทั้งสามประเภททำงานร่วมกันเป็นพื้นที่คอมโพสิตเดียว^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแผ่นเชื่อมต่อระหว่างเซลล์จะปรากฏเป็นเส้นบางๆ ที่มักย้อมติดสีเข้ม แบ่งเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจที่อยู่ติดกัน แผ่นเชื่อมต่อระหว่างเซลล์จะวิ่งตั้งฉากกับทิศทางของเส้นใยกล้ามเนื้อ ภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เส้นทางของแผ่นเชื่อมต่อระหว่างเซลล์จะดูซับซ้อนมากขึ้น ที่กำลังขยายต่ำ อาจปรากฏเป็นโครงสร้างที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่คดเคี้ยวอยู่เหนือตำแหน่งของเส้น Z ที่ถูกบดบัง ที่กำลังขยายสูง เส้นทางของแผ่นเชื่อมต่อระหว่างเซลล์จะดูคดเคี้ยวมากยิ่งขึ้น โดยมีทั้งบริเวณตามยาวและตามขวางปรากฏในส่วนตัดตามยาว^{[ 20 ]}

ไฟโบรบลาสต์ในหัวใจเป็นเซลล์สนับสนุนที่สำคัญภายในกล้ามเนื้อหัวใจ พวกมันไม่สามารถหดตัวอย่างรุนแรงได้เหมือนเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจแต่มีหน้าที่หลักในการสร้างและบำรุงรักษาเมทริกซ์นอกเซลล์ซึ่งล้อมรอบเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ^{[ 7 ]} ไฟโบรบลาสต์มีบทบาทสำคัญในการตอบสนองต่อการบาดเจ็บ เช่นกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดเฉียบพลัน หลังจากการบาดเจ็บ ไฟโบรบลาสต์สามารถถูกกระตุ้นและเปลี่ยนเป็นไมโอไฟโบรบลาสต์ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีพฤติกรรมอยู่ระหว่างไฟโบรบลาสต์ (สร้างเมทริกซ์นอกเซลล์) และเซลล์กล้ามเนื้อเรียบ (ความสามารถในการหดตัว) ในความสามารถนี้ ไฟโบรบลาสต์สามารถซ่อมแซมการบาดเจ็บได้โดยการสร้างคอลลาเจนในขณะที่หดตัวอย่างอ่อนโยนเพื่อดึงขอบของบริเวณที่บาดเจ็บเข้าหากัน^{[ 21 ]}

ไฟโบรบลาสต์มีขนาดเล็กกว่าแต่มีจำนวนมากกว่าคาร์ดิโอไมโอไซต์ และไฟโบรบลาสต์หลายตัวสามารถเกาะติดกับคาร์ดิโอไมโอไซต์ได้พร้อมกัน เมื่อเกาะติดกับคาร์ดิโอไมโอไซต์แล้ว พวกมันสามารถส่งผลต่อกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์กล้ามเนื้อ และในบริบทนี้เรียกว่ามีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า^{[ 22 ]}ดังที่แสดงให้เห็นในหลอดทดลองในช่วงทศวรรษ 1960 ^{[ 23 ]}และได้รับการยืนยันในที่สุดในเนื้อเยื่อหัวใจตามธรรมชาติด้วยความช่วยเหลือของเทคนิคออปโตเจเนติกส์^{[ 24 ]}บทบาทอื่นๆ ที่เป็นไปได้ของไฟโบรบลาสต์ ได้แก่ การเป็นฉนวนไฟฟ้าของระบบนำไฟฟ้าของหัวใจ และความสามารถในการเปลี่ยนไปเป็นเซลล์ชนิดอื่นๆ รวมถึงคาร์ดิโอไมโอ ไซต์และอะดิโปไซต์^{[ 21 ]}

เมทริกซ์นอกเซลล์ (ECM) ล้อมรอบเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจและไฟโบรบลาสต์ ECM ประกอบด้วยโปรตีน ได้แก่คอลลาเจนและอีลาสตินพร้อมด้วยพอลิแซ็กคาไรด์ (โซ่น้ำตาล) ที่เรียกว่าไกลโคซามิโนไกลแคน [ ^{7 ] สาร}เหล่านี้ร่วมกันให้การสนับสนุนและความแข็งแรงแก่เซลล์กล้ามเนื้อ สร้างความยืดหยุ่นในกล้ามเนื้อหัวใจ และรักษาความชุ่มชื้นของเซลล์กล้ามเนื้อโดยการจับโมเลกุลน้ำ

เมทริกซ์ที่สัมผัสโดยตรงกับเซลล์กล้ามเนื้อเรียกว่าเยื่อฐานซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยคอลลาเจนชนิด IVและลามินินเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจเชื่อมต่อกับเยื่อฐานผ่านไกลโคโปรตีน ชนิดพิเศษ ที่เรียกว่าอินทิกริน^{[ 25 ]}

มนุษย์เกิดมาพร้อมกับจำนวนเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจหรือคาร์ดิโอไมโอไซต์ที่กำหนดไว้ ซึ่งจะเพิ่มขนาดขึ้นเมื่อหัวใจมีขนาดใหญ่ขึ้นในระหว่างการพัฒนาในวัยเด็ก หลักฐานชี้ให้เห็นว่าคาร์ดิโอไมโอไซต์จะค่อยๆ เปลี่ยนไปเมื่ออายุมากขึ้น แต่คาร์ดิโอไมโอไซต์ที่มีอยู่ตั้งแต่แรกเกิดจะถูกแทนที่น้อยกว่า 50% ในช่วงอายุขัยปกติ^{[ 26 ]}การเติบโตของคาร์ดิโอไมโอไซต์แต่ละเซลล์ไม่เพียงแต่เกิดขึ้นในระหว่างการพัฒนาของหัวใจตามปกติเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการออกกำลังกายอย่างหนัก ( กลุ่มอาการหัวใจนักกีฬา ) โรคหัวใจ หรือการบาดเจ็บของกล้ามเนื้อหัวใจ เช่น หลังจากการเกิดภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด คาร์ดิโอไมโอไซต์ของผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีจะมีรูปร่างทรงกระบอกยาวประมาณ 100 ไมโครเมตรและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10–25 ไมโครเมตร ภาวะคาร์ดิโอไมโอไซต์โตเกินขนาดเกิดขึ้นผ่านกระบวนการซาร์โคเมอโรเจเนซิส ซึ่งเป็นการสร้างหน่วยซาร์โคเมียร์ใหม่ในเซลล์ ในระหว่างที่หัวใจมีปริมาตรเกิน คาร์ดิโอไมโอไซต์จะเติบโตผ่านภาวะไฮเปอร์โทรฟีแบบเยื้องศูนย์^{[ 27 ]}คาร์ดิโอไมโอไซต์จะขยายออกไปตามความยาวแต่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่าเดิม ส่งผลให้โพรงหัวใจขยายตัว ในระหว่างภาวะหัวใจรับภาระความดันเกิน เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจจะเจริญเติบโตผ่านภาวะกล้ามเนื้อหัวใจหนาตัวแบบศูนย์กลาง^{[ 27 ]}เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้น แต่มีความยาวเท่าเดิม ส่งผลให้ผนังหัวใจหนาขึ้น

สรีรวิทยาของกล้ามเนื้อหัวใจมีความคล้ายคลึงกับกล้ามเนื้อโครงร่าง หลายประการ หน้าที่หลักของกล้ามเนื้อทั้งสองชนิดคือการหดตัว และในทั้งสองกรณี การหดตัวเริ่มต้นด้วยการไหลของไอออน ลักษณะเฉพาะ ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ที่เรียกว่าศักย์ไฟฟ้า แอ็กชัน ศักย์ไฟฟ้า แอ็กชันของหัวใจจะกระตุ้นการหดตัวของกล้ามเนื้อโดยการเพิ่มความเข้มข้นของแคลเซียมภายในไซโตซอล

วงจร การทำงาน ของหัวใจคือการทำงานของหัวใจมนุษย์ตั้งแต่เริ่มต้นการเต้นของหัวใจครั้งหนึ่งจนถึงเริ่มต้นการเต้นของหัวใจครั้งต่อไป ประกอบด้วยสองช่วง: ช่วงแรกคือช่วงที่กล้ามเนื้อหัวใจคลายตัวและรับเลือดใหม่ เรียกว่าไดแอสโตล (diastole ) ตามมาด้วยช่วงที่หัวใจหดตัวและสูบฉีดเลือดอย่างแข็งแรง เรียกว่าซิสโตล (systole ) หลังจากสูบฉีดเลือดจนหมดแล้ว หัวใจจะคลายตัวและขยายตัวทันทีเพื่อรับเลือดที่ไหลกลับมาจากปอดและระบบอื่นๆ ของร่างกาย ก่อนที่จะหดตัวอีกครั้งเพื่อสูบฉีดเลือดไปยังปอดและระบบเหล่านั้น หัวใจที่ทำงานได้ตามปกติจะต้องขยายตัวเต็มที่ก่อนจึงจะสามารถสูบฉีดเลือดได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกครั้ง

ระยะพักถือเป็นระยะโพลาไรซ์ศักย์พักในระหว่างจังหวะนี้แยกไอออนต่างๆ เช่น โซเดียม โพแทสเซียม และแคลเซียม เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจมีคุณสมบัติของการเกิดโพลาไรซ์อัตโนมัติหรือการเกิดโพลาไร ซ์เองโดย ธรรมชาติ ซึ่งเป็นผลโดยตรงจากเยื่อหุ้มเซลล์ที่ยอมให้ไอออนโซเดียมเข้าสู่เซลล์อย่างช้าๆ จนกว่าจะถึงเกณฑ์การเกิดโพลาไรซ์ ไอออนแคลเซียมจะตามมาและขยายการเกิดโพลาไรซ์ออกไปอีก เมื่อแคลเซียมหยุดเคลื่อนที่เข้า ไอออนโพแทสเซียมจะเคลื่อนที่ออกอย่างช้าๆ เพื่อทำให้เกิดการคืนสภาพโพลาไรซ์ การคืนสภาพโพลาไรซ์ที่ช้ามากของเยื่อหุ้มเซลล์ CMC เป็นสาเหตุของระยะเวลาการไม่ตอบสนองที่ยาวนาน^{[ 28 ] [ 29 ]}

อย่างไรก็ตาม กลไกที่ทำให้ความเข้มข้นของแคลเซียมภายในไซโตซอลเพิ่มขึ้นนั้นแตกต่างกันระหว่างกล้ามเนื้อโครงร่างและกล้ามเนื้อหัวใจ ในกล้ามเนื้อหัวใจ ศักย์ไฟฟ้าแอคชั่นประกอบด้วยการไหลเข้าของทั้งไอออนโซเดียมและแคลเซียม การไหลของไอออนโซเดียมนั้นรวดเร็วแต่มีระยะเวลาสั้นมาก ในขณะที่การไหลของแคลเซียมนั้นต่อเนื่องและทำให้เกิดระยะราบซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของศักย์ไฟฟ้าแอคชั่นของกล้ามเนื้อหัวใจ การไหลของแคลเซียมที่ค่อนข้างน้อยผ่านช่องแคลเซียมชนิด Lกระตุ้นให้เกิดการปลดปล่อยแคลเซียมจากซาร์โคพลาสมิกเรติคูลัมในปริมาณที่มากกว่ามากในปรากฏการณ์ที่เรียกว่า การปลดปล่อยแคลเซียมที่เกิดจากแคลเซียมในทางตรงกันข้าม ในกล้ามเนื้อโครงร่าง แคลเซียมไหลเข้าสู่เซลล์เพียงเล็กน้อยในระหว่างศักย์ไฟฟ้าแอคชั่น และซาร์โคพลาสมิกเรติคูลัมในเซลล์เหล่านี้เชื่อมต่อโดยตรงกับเยื่อหุ้มเซลล์ ความแตกต่างนี้สามารถแสดงให้เห็นได้จากการสังเกตว่าเส้นใยกล้ามเนื้อหัวใจต้องการแคลเซียมในสารละลายรอบเซลล์เพื่อหดตัว ในขณะที่เส้นใยกล้ามเนื้อโครงร่างจะหดตัวได้โดยไม่ต้องมีแคลเซียมภายนอกเซลล์

ในระหว่างการหดตัวของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ เส้นใยโปรตีนยาวที่เรียงตัวตามความยาวของเซลล์จะเลื่อนผ่านกันในสิ่งที่เรียกว่าทฤษฎีการเลื่อนของเส้นใย (sliding filament theory ) เส้นใยโปรตีนมีสองชนิด คือ เส้นใยหนาที่ประกอบด้วยโปรตีนไมโอซินและเส้นใยบางที่ประกอบด้วยโปรตีนแอคตินโทรโปนินและโทรโปไมโอซินเมื่อเส้นใยหนาและเส้นใยบางเลื่อนผ่านกัน เซลล์จะสั้นลงและอ้วนขึ้น ในกลไกที่เรียกว่าการหมุนเวียนของสะพานเชื่อม (cross-bridge cycling ) ไอออนแคลเซียมจะจับกับโปรตีนโทรโปนิน ซึ่งร่วมกับโทรโปไมโอซินไปเปิดเผยตำแหน่งการจับที่สำคัญบนแอคติน จากนั้นไมโอซินในเส้นใยหนาจะสามารถจับกับแอคตินได้ ดึงเส้นใยหนาไปตามเส้นใยบาง เมื่อความเข้มข้นของแคลเซียมภายในเซลล์ลดลง โทรโปนินและโทรโปไมโอซินจะกลับไปปิดตำแหน่งการจับบนแอคตินอีกครั้ง ทำให้เซลล์คลายตัว

เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจไม่สามารถสร้างใหม่ได้ อย่างไรก็ตาม รายงานที่ตีพิมพ์ในปี 2552 ได้หักล้างความ เชื่อนี้ ^{[ 30 ]}โอลาฟ เบิร์กมันน์และเพื่อนร่วมงานของเขาที่สถาบันคาโรลินสกาในสตอกโฮล์มได้ทดสอบตัวอย่างกล้ามเนื้อหัวใจจากผู้ที่เกิดก่อนปี 1955 ซึ่งมีกล้ามเนื้อหัวใจรอบหัวใจน้อยมาก และหลายคนแสดงอาการพิการจากความผิดปกตินี้ โดยใช้ตัวอย่างดีเอ็นเอจากหัวใจจำนวนมาก นักวิจัยประเมินว่าเด็กอายุ 4 ขวบสร้างเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจใหม่ได้ประมาณ 20% ต่อปี และเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจประมาณ 69% ของผู้ที่มีอายุ 50 ปีถูกสร้างขึ้นหลังจากที่พวกเขาเกิด^{[ 30 ]}

วิธีหนึ่งที่การสร้างเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจขึ้นใหม่เกิดขึ้นคือการแบ่งตัวของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจที่มีอยู่เดิมในระหว่างกระบวนการชราตามปกติ^{[ 31 ]}

ในช่วงทศวรรษ 2000 มีการรายงานการค้นพบเซลล์ต้นกำเนิดหัวใจภายในร่างกายของผู้ใหญ่ และมีการตีพิมพ์งานวิจัยที่อ้างว่าเซลล์ต้นกำเนิดหลายสายพันธุ์ รวมถึงเซลล์ต้นกำเนิดจากไขกระดูกสามารถแยกตัวเป็นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจได้ และสามารถใช้รักษาภาวะหัวใจล้มเหลวได้^{[ 32 ] [ 33 ]} อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยอื่น ๆ ไม่สามารถทำซ้ำผลการค้นพบเหล่านี้ได้ และงานวิจัยดั้งเดิมหลายชิ้นถูกถอนออก ในภายหลัง เนื่องจากการฉ้อโกงทางวิทยาศาสตร์^{[ 34 ] [ 35 ]}

กล้ามเนื้อหัวใจประกอบเป็นทั้งห้องหัวใจเอทริอัมและเวนทริเคิล แม้ว่าเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อนี้จะคล้ายคลึงกันมากระหว่างห้องหัวใจ แต่ก็มีความแตกต่างกันอยู่บ้าง กล้ามเนื้อหัวใจที่พบในเวนทริเคิลจะหนาเพื่อให้สามารถหดตัวได้อย่างรุนแรง ในขณะที่กล้ามเนื้อหัวใจในเอทริอัมจะบางกว่ามาก เซลล์กล้ามเนื้อแต่ละเซลล์ที่ประกอบเป็นกล้ามเนื้อหัวใจก็แตกต่างกันระหว่างห้องหัวใจเช่นกัน เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจในเวนทริเคิลจะยาวและกว้างกว่า โดยมี เครือข่าย ท่อ T ที่หนาแน่นกว่า แม้ว่ากลไกพื้นฐานของการจัดการแคลเซียมจะคล้ายคลึงกันระหว่างเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจในเวนทริเคิลและเอทริอัม แต่การเปลี่ยนแปลงของแคลเซียมจะมีขนาดเล็กกว่าและสลายตัวได้เร็วกว่าในเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจในเอทริอัม ซึ่ง ส่งผลให้ ความสามารถ ใน การบัฟเฟอร์แคลเซียม เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ^{[ 36 ]}องค์ประกอบของช่องไอออนแตกต่างกันระหว่างห้องหัวใจ ทำให้ระยะเวลาของศักย์ไฟฟ้าและระยะเวลาการไม่ตอบสนองที่มีประสิทธิภาพในเวนทริเคิลยาวนานขึ้น กระแสไอออนบางชนิด เช่นI _K(UR)มีความเฉพาะเจาะจงสูงต่อเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจห้องบน ทำให้เป็นเป้าหมายที่มีศักยภาพสำหรับการรักษาภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้ว^{[ 37 ]}

โรคที่ส่งผลต่อกล้ามเนื้อหัวใจ หรือที่เรียกว่าcardiomyopathiesเป็นสาเหตุการเสียชีวิตอันดับต้น ๆ ในประเทศที่พัฒนาแล้ว [ ^{38 ] ภาวะ}ที่พบบ่อยที่สุดคือโรคหลอดเลือดหัวใจตีบซึ่งทำให้ปริมาณเลือดที่ไปเลี้ยงหัวใจลดลงหลอดเลือดหัวใจตีบลงเนื่องจากการก่อตัวของคราบไขมันในหลอดเลือด[ 39 ^{]หากการ}ตีบเหล่านี้รุนแรงมากพอที่จะจำกัดการไหลเวียนของเลือดบางส่วนอาจเกิด อาการเจ็บหน้าอกได้ ^{[ 39 ]}โดยทั่วไปอาการนี้จะทำให้เกิดอาการเจ็บหน้าอกขณะออกแรง ซึ่งจะบรรเทาลงเมื่อพักผ่อน หากหลอดเลือดหัวใจตีบลงอย่างกะทันหันหรือถูกปิดกั้นอย่างสมบูรณ์ ทำให้การไหลเวียนของเลือดผ่านหลอดเลือดหยุดชะงักหรือลดลงอย่างรุนแรง จะทำให้เกิดภาวะกล้าม เนื้อหัวใจตายหรือหัวใจวาย^{[ 40 ]}หากการอุดตันไม่ได้รับการแก้ไขอย่างทันท่วงทีด้วยยาการแทรกแซงหลอดเลือดหัวใจผ่านทางผิวหนังหรือการผ่าตัดบริเวณกล้ามเนื้อหัวใจอาจเกิดแผลเป็นและเสียหายอย่างถาวรได้^{[ 41 ]}โรคกล้ามเนื้อหัวใจเฉพาะ ได้แก่มวลของหัวใจห้องซ้าย เพิ่มขึ้น ( โรคกล้ามเนื้อหัวใจหนาตัว ) ^{[ 42 ]}มีขนาดใหญ่ผิดปกติ ( โรคกล้ามเนื้อหัวใจขยายตัว ) ^{[ 43 ]}หรือแข็งผิดปกติ ( โรคกล้ามเนื้อหัวใจตีบ ) ^{[ 44 ]}บางภาวะเหล่านี้เกิดจากการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมและสามารถถ่ายทอดทางกรรมพันธุ์ได้^{[ 45 ]}

^{กล้ามเนื้อหัวใจอาจได้รับความเสียหาย ได้}แม้ว่าจะมีเลือดไปเลี้ยงตามปกติ กล้ามเนื้อหัวใจอาจเกิดการอักเสบในภาวะที่เรียกว่ากล้ามเนื้อหัวใจอักเสบ [ ^{46 ]}ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการติดเชื้อไวรัส^{[ 47 ]} แต่บางครั้งก็เกิดจาก ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายเอง[ ^{48 ] กล้าม}เนื้อหัวใจอาจได้รับความเสียหายจากยา เช่น แอลกอฮอล์ ความดันโลหิตสูงเรื้อรัง หรือภาวะหัวใจเต้นเร็วผิดปกติอย่างต่อเนื่อง^{[ 49 ]} สภาวะเหล่านี้หลายอย่าง หากรุนแรงมากพอ อาจทำลายหัวใจจนทำให้การทำงานของหัวใจในการสูบฉีดเลือดลดลง หากหัวใจไม่สามารถสูบฉีดเลือดได้เพียงพอต่อความต้องการของร่างกาย จะเรียกว่าภาวะหัวใจล้มเหลว^{[ 49 ]}

ความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญต่อเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจเรียกว่าไมโอไซโตไลซิส ซึ่งถือเป็น เนื้อเยื่อตายชนิดหนึ่งที่กำหนดโดยการเกิดการแข็งตัวหรือการสลายตัว^{[ 50 ] [ 51 ]}

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับกล้ามเนื้อหัวใจ

• กฎหัวใจของแฟรงค์-สตาร์ลิง
• เนบูเล็ตต์
• โปรตีน S100-A1
• หน้าที่การทำงานของหัวใจในแต่ละบริเวณ
• รายชื่อเซลล์ประเภทต่างๆ ในร่างกายมนุษย์ผู้ใหญ่

• เนื้อเยื่อวิทยาของกล้ามเนื้อหัวใจ