I Tessuti muscolari. scheletrico -tessuto muscolare striato: cardiaco. -tessuto muscolare liscio

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1 I Tessuti muscolari scheletrico -tessuto muscolare striato: cardiaco -tessuto muscolare liscio

2 CLASSIFICAZIONE DEI TESSUTI MUSCOLARI: 1. T.M. STRIATO SCHELETRICO 2. T.M. STRIATO CARDIACO 3. T.M.LISCIO

3 T. M. STRIATO SCHELETRICO

4 muscolo scheletrico: funzioni movimenti volontari delle diverse parti dello scheletro mantenimento della postura contenimento e protezione degli organi interni controllo degli orifizi mantenimento della temperatura corporea

5 Sezione di braccio muscolo

6 Dal muscolo alla fibra muscolare Fascio di fibre muscolari Singola fibra muscolare miofibrilla

7 Il t. muscolare striato scheletrico Fibre muscolari

8 Le fibre muscolari al M.O. ed al S.E.M. Sono elementi cellulari polinucleati (sincizi derivanti dalla fusione di mioblasti embrionali)

9 FIBRE M. IN SEZIONE TRASVERSALE E.E.

10 FIBRE M. IN SEZIONE TRASVERSALE Azan-Mallory

11 Bandeggiatura trasversale (e longitudinale)

12 fibra muscolare (=sincizio) e miofibrille sarcolemma Miofibrille (spessore: 1-3µm) nucleo 2,5 µm sarcomero

13 Miofibrille al TEM

14 Miofibrille al TEM

15 ULTRASTRUTTURA sarcomero sarcomero

16 sarcomero banda I banda A banda H banda I ½ banda ½ banda SARCOMERO linea Z linea M linea Z

17 Linea Z, dal tedesco zwischenscheibe, disco intermedio Banda A, da anisotropa Banda I, da isotropa Linea M, da Mitte, in mezzo Banda H, da Hell, chiaro

18 schema strutturale del sarcomero semibanda I banda A semibanda I banda H miofibrille linea Z linea M linea Z

19 Semibanda I: 0,4 mm ; Banda A:1,5 mm Linea M Banda H

20 componenti struttur. del sarcomero: i miofilamenti banda I banda A banda I Linea M + - Linea Z Linea Z banda H Filamento spesso: miosina Filam. sottile: actina

21 ACTINA E MIOSINA

22 Organizzazione dei filamenti nel sarcomero teste I filamenti spessi risultano dalla associazione di centinaia di molecole di miosina II con le teste globulari sporgenti a legare l actina dei filamenti sottili. Entrambi i filamenti hanno polarità opposta che si inverte alla linea M.

23 Banda I Banda A Tropomodulina (alla estremità -) estremità + Banda H Altre componenti dei miofilamenti: Nebulina: proteina ad alto p.m. (600 kd); lega l actina e regola la lunghezza dei filamenti sottili Titina (p.m kda) si lega con una estremità alla linea Z; l altra arriva sino alla banda H in prossimità della linea M; si interpone tra filamenti spessi e sottili ed evita un eccessivo stiramento del sarcomero (al massimo può estendersi fino a 3 mm). Linea M: è data da ponti trasversali nella zona centrale dei filamenti spessi; è formata da proteine come creatinchinasi (CK), miomesina e proteina M. Tiene uniti i filamenti spessi. a-actinina: principale componente della linea Z, incappuccia l estremità + del miofilamento sottile Tropomodulina: incappuccia l estremità - del miofilamento sottile

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25 Disposizione dei filamenti Ogni filamento spesso (ø15 nmx1,5 mm) è circondato da 6 filamenti sottili (di 5-7 nm) 45 nm

26 Contrazione del sarcomero I. Sarcomero rilasciato al TEM; II. Sarcomero contratto. La banda A mantiene dimensioni costanti. Contrazione max.: 1,5 mm. Schema di sarcomero rilasciato Schema di sarcomero contratto. I filamenti di actina scorrono verso il centro tra i filamenti di miosina.

27 La contrazione: è data dallo scorrimento reciproco tra filamenti sottili e filamenti spessi Modello dello scivolamento dei filamenti nella contrazione muscolare I filamenti di actina scivolano su quelli di miosina verso il centro del sarcomero. Risultato: si accorcia il sarcomero ma la lunghezza dei filamenti resta inalterata.

28 MIOFILAMENTI DI ACTINA E MIOSINA Molecole di G-actina assemblate in un filamento sottile di F-actina Linea Z Molecola di miosina Molecole di miosina assemblate in un filamento spesso

29 Organizzazione dei filamenti nel sarcomero teste I filamenti spessi risultano dalla associazione di centinaia di molecole di miosina II con le teste globulari sporgenti a legare l actina dei filamenti sottili. Entrambi i filamenti hanno polarità opposta che si inverte alla linea M.

30 Teste di miosina Filamento spesso Filamento sottile

31 Come avviene la contrazione? Dato sperimentale: actina e miosina interagiscono spontaneamente (per staccarle occorre ATP)

32 ATP 3. Meccanismo 2. della contrazione 1. cross bridge 4.

33 abbiamo descritto il meccanismo della contrazione a livello molecolare. ma da chi e come viene regolata la contrazione? i fattori regolatori sono l ATP e il Ca++

34 Ruolo dell ATP nella contrazione: RIPOSO Contrazione actina-miosina CONTRAZIONE

35 per comprendere il ruolo del Ca++ nella contrazione occorre sapere che, nei filamenti di actina, ci sono anche

36 Ruolo del Ca++ nella contrazione Se è bassa la concentrazione di Ca++ intracellulare -troponina e tropomiosina mascherano il sito di legame tra actina e miosina (interazione impedita=muscolo rilasciato) Se è alta la concentrazione di Ca++ -il Ca++ lega la troponina -che sposta la tropomiosina -così il sito di legame è smascherato -ora l actina può legare le teste della miosina (interazione consentita= contrazione muscolare) filamento sottile

37 in dettaglio dove si lega il Ca++

38 ma come può variare la concentrazione del Ca++ nel citoplasma della fibra muscolare? Nella fibra muscolare a riposo, il Ca++ viene attivamente pompato e sequestrato entro le cisterne e i tubuli del REL (qui denominato reticolo sarcoplasmatico); all arrivo di un impulso nervoso (è un fenomeno elettrico) sulla fibra, si aprono canali del Ca++ che fuoriesce dal REL e può legarsi alla troponina C.

39 Da muscolo di Anfibio

40 la triade triade FIBRA MUSCOLARE SCHELETRICA Reticolo sarcoplasmatico (REL) Glicogeno Miofibrilla T

41 fibra muscolare di mammifero: ci sono 2 triadi per sarcomero

42 Reticolo sarcoplasmatico: tubuli di REL che si allargano in cisterne in corrispondenza dei tubuli T (invaginazioni del sarcolemma); insieme formano la triade la triade triade

43 Fibra muscolare striata scheletrica la triade Microfilamenti di actina Linea Z 3=cisterna superiore ed inferiore del reticolo sarcoplasmatico 4= tubulo T 5= triade 6= glicogeno

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46 IL RUOLO DEL CALCIO Lo stimolo nervoso (depolarizzazione) si propaga lungo l assone giunge alla sinapsi neuromuscolare, determinando il rilascio di un neurotrasmettitore (ACETILCOLINA) che lega un recettore sul sarcolemma e lo depolarizza (CANALE del Na+) La depolarizzazione si trasmette ai tubuli T (TT, invaginazioni del sarcolemma) dai tubuli T alle cisterne terminali del reticolo sarcoplasmatico che rilascia ioni Ca++ entro il sarcoplasma Stimolo nervoso Vescicole di neurotrasmettitore Sinapsi neuromuscolare TT TT

47 Ruolo dell ATP e del Ca++ nella contrazione: il rigor mortis RIPOSO RIGOR MORTIS (1. viene a mancare ATP, 2. il Ca++ non rientra nel REL) CONTRAZIONE

48 La triade nel tub. T: Pompe del calcio (ATPasi Ca++/Mg++ dipendenti) fanno entrare Ca++ nel reticolo sarcoplasmatico

49 1. Il potenziale d azione si muove lungo il sarcolemma; 2. giunge ai tubuli T dove attiva i recettori diidropiridinici, sensori proteici di voltaggio; 3. tali recettori attivati inducono i recettori rianodinici* (sulle cisterne terminali) ad aprirsi determinando il rilascio di Ca Questo può rientrare nel reticolo sempre grazie alle pompe del Ca++. *La rianodina è un alcaloide estratto dalla pianta Ryania speciosa; blocca i recettori

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51 Recettore rianodinico Il recettore rianodinico si attiva a concentrazioni citoplasmatiche µmolari di Ca++. Perciò l ingresso di piccole quantità di Ca++ nel citosol produce ulteriore rilascio di Ca++. Invece, una alta concentrazione (ad es.: mm) di Ca++ nel citosol inattiva il canale rianodinico contribuendo allo spegnimento del segnale.

52 Rapporti con il tessuto nervoso Ogni fibra muscolare è collegata ad una cellula nervosa da cui riceve lo stimolo tramite una giunzione specializzata: la sinapsi neuromuscolare.

53 La sinapsi neuromuscolare o placca motrice

54 Sinapsi neuromuscolare

55 In sintesi... Lo stimolo nervoso, tramite la sinapsi neuromuscolare, depolarizza il sarcolemma e i tubuli T, che sono delle invaginazioni del sarcolemma. La depolarizzazione si trasmette dai tubuli T alle cisterne terminali del reticolo sarcoplasmatico che rilascia ioni Ca++ ioni Ca++ si legano alla troponina la troponina fa spostare la tropomiosina così le teste della miosina agganciano l actina e i filamenti scorrono consumando ATP: il sarcomero si accorcia Nel muscolo striato scheletrico tutte le fibre sono in contatto con una cellula nervosa e quindi possono ricevere un impulso nervoso

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57 FIBRE M. IN SEZIONE TRASVERSALE Azan-Mallory

58 involucri connettivali del muscolo

59 involucri connettivali: dall esterno all interno: epimisio (t. connett. denso) avvolge l intero muscolo perimisio (t. connett. lasso) avvolge un fascio di fibre all interno del muscolo l endomisio (t. connett. reticolare, in continuità con la lamina basale) avvolge una singola fibra muscolare le fibre collagene dei diversi involucri si fondono le une nelle altre e all estremità del muscolo formano il tendine

60 Fibre muscolari tendine Fibre muscolari Fasci collagenici del tendine

61 Fibre muscolari tendine Fibre muscolari Fasci collagenici del tendine

62 Le fibre muscolari sono eterogenee Fibre rosse (o lente o di tipo I). + piccole, + ricche di mitocondri + capillarizzate + ricche di mioglobina Metabolismo aerobico: per contrazioni poco intense ma prolungate Cap

63 Fibre bianche (o fibre veloci) + grandi - capillarizzate - mitocondri = colore pallido - mioglobina + granuli di glicogeno Metabolismo anaerobico: per contrazioni intense ma di breve durata

64 ISTOCHIMICA: MUSCOLO Muscolo: ematossilina-eosina nessuna distinzione funzionale Muscolo: ematossilina-eosina Istochimica: ATPasi R: più piccole, lente, metabol. aerobico W: veloci anaerobie Reazione istochimica al NADH Istochimica: PAS per il glicogeno R: veloci, metab. anaerobico R: lente aerobie

65 Reazione PAS Le fibre con maggior contenuto in glicogeno sono più colorate

66 Tre sarcomeri nell ambito di una miofibrilla in una fibra muscolare striata scheletrica MIT REL MIT granuli di glicogeno tubulot 1 2 REL PLASMALEMMA 3

67 Rigenerazione del t. muscolare striato scheletrico Le cellule satelliti (S), localizzate tra il sarcolemma e la lamina basale (BL) a stretto contatto con la fibra muscolare, possono essere considerate cellule staminali muscolari.

68 Rigenerazione del t. muscolare striato scheletrico Rigenerazione per discontinuità (tramite le cellule satelliti, [4]).

69 Rapporti tra miofibrille, citoscheletro, sarcolemma ed ECM Aspetti clinici: Distrofina e distrofie muscolari (di Duchenne e di Becker)

70 Distrofia muscolare Famiglia di difetti ereditari che colpiscono il sistema muscolare. DM di Duchenne (legata al cromosoma X, colpisce solo i maschi, compare a 3 anni e peggiora verso i 12. Sopravvivenza non oltre l adolescenza): deriva dalla mancata produzione della proteina distrofina che si trova sul versante citoplasmatico del sarcolemma dove interagisce con la F-actina. Si ha perdita delle DAPs (dystrophin-associated proteins) e il complesso proteina-distroglicano si rompe; il sarcolemma si lacera durante la contrazione muscolare. Il sistema immunitario reagisce contro le cellule muscolari aggravando il danno.

71 Distrofia muscolare DM di Becker: stessi sintomi ma decorso più benigno (sopravvivenza fino ai 50 anni)