Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Biofisica e Fisiologia I Muscolo cardiaco

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1 Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Biofisica e Fisiologia I Muscolo cardiaco

2 Muscolo cardiaco Cellule muscolari striate con fibre contrattili organizzate in sarcomeri; un solo nucleo; Le singole cellule muscolari cardiache si ramificano e si collegano con le cellule vicine tramite le loro estremità per formare una rete complessa. Le giunzioni cellulari sono regioni specializzate note come dischi intercalari. Esse sono costituite da membrane interdigitate collegate da desmosomi che mantengono unite tra loro cellule adiacenti. Inoltre i dischi intercalari presentano giunzioni comunicanti che permettono il movimento diretto di ioni da una cellula all altra. Queste giunzioni collegano elettricamente le cellule in modo che le onde di depolarizzazione diffondono rapidamente. Il segnale per la contrazione del miocardio non proviene dal sistema nervoso ma da cellule miocardiche specializzate dette cellule autoritmiche definite anche pacemaker, perché controllano la frequenza cardiaca.

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5 Sinapsi elettriche: gap junctions

6 Accoppiamento eccitazione-contrazione

7 1. Un potenziale d azione invade la membrana di un miocita provenendo da una cellula adiacente 2. Il potenziale d azione apre i canali voltaggio-dipendenti per il calcio presenti nel sarcolemma, permettendo l ingresso nella cellula di calcio che si sposta seguendo il proprio gradiente elettrochimico 3. l ingresso di calcio innesca il rilascio di altro calcio dal reticolo sarcoplasmatico. Questo processo è definito rilascio di calcio indotto da calcio 4. l incremento del calcio citoplasmatico innesca la contrazione muscolare con un meccanismo simile al muscolo scheletrico 5. Il rilasciamento si verifica quando il calcio si stacca dalla troponina a seguito della diminuzione della concentrazione di calcio citosolico libero 6. Una calcio-atpasi pompa nuovamente il calcio nel reticolo sarcoplasmatico, dove il calcio viene accumulato fino alla contrazione successiva 7. Una parte del calcio viene espulsa dalla cellula in cambio di sodio. Questo cotrasportatore utilizza l energia potenziale del sodio che entra nella cellula secondo gradiente per trasportate il calcio fuori della cellula contro gradiente.

8 Potenziale d azione del muscolo cardiaco L ingresso di calcio durante la fase 2 prolunga la durata del potenziale d azione miocardico. Ciò impedisce che si verifichi una contrazione tetanica. Questa è una caratteristica importante per la funzione del cuore perché il miocardio tra una contrazione e l altra deve rilasciarsi per permettere ai ventricoli di riempirsi di sangue.

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10 Effetto inotropo positivo delle catecolamine

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13 Fosfolambano (PL) È una proteina di membrana di basso P.M. (52 AA, MW = 6080) presente in elevata concentrazione nel reticolo sarcoplasmatico (cuore e muscolo liscio) con una stechiometria approssimata di 1:1 con la Ca-ATPasi. (Anche la Ca-ATPasi è abbondante: nel muscolo striato è circa l 80% delle proteine totali). Ha una coda altamente idrofobica e forma degli aggregati di 5 monomeri. Quando il PL non è fosforilato, si unisce alla SERCA-ATPasi inibendola. Il PL è substrato sia della CaM-PK che della PKA e, quando è fosforilato, si stacca dalla SERCA-ATPasi realizzandosi di fatto un attivazione della Ca-ATPasi stessa. Il PL presenta 2 residui fosforilabili al suo N-terminale.

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15 Potenziale d azione nelle cellule autoritmiche: Le cellule miocardiche autoritmiche generano p.a. spontaneamente in assenza di uno stimolo dal SN Il potenziale di membrana di queste cellule è instabile, parte da -60 mv e lentamente sale verso il valore soglia. Ogni volta che il potenziale pacemaker depolarizza la cellula portandola al valore soglia, parte un potenziale d azione. Alla base del potenziale pacemaker vi sono i canali I f che si aprono a valori di potenziali negativi e permettono il passaggio di Na e K. La membrana si depolarizza, i canali I f si chudono e si aprono i canali per il Ca, l ingresso di calcio depolarizza ulteriormente la membrana portandola al valore soglia.

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