MUSCOLO LISCIO. Prof. Clara Iannuzzi. Dipartimento di Biochimica, Biofisica e Patologia Generale

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1 Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Fisiologia Medica A.A MUSCOLO LISCIO Prof. Clara Iannuzzi Dipartimento di Biochimica, Biofisica e Patologia Generale

2 Le fibre muscolari scheletriche appaiono striate e multinucleate. Controllano i movimenti del corpo. Sono volontari, si contraggono in risposta a stimoli che provengono da motoneuroni. Le fibre muscolari cardiache sono uninucleate e striate. Si connettono tra loro attraverso dischi intercalari. Sono involontarie, si contraggono spontaneamente senza stimoli esterni. L attività è modulata dal sistema nervoso viscerale e anche dal sistema endocrino. Muscolo liscio è il tipo principale di muscolo degli organi interni e cavi, come stomaco, vescica, vasi sanguigni. Cellule uninucleate senza evidenti striature. L attività è controllata sistema nervoso autonomo e può essere sia eccitatoria (parasimpatico) che inibitoria (simpatico).

3 Muscolo cardiaco scheletrico liscio

4 MUSCOLO LISCIO La muscolatura liscia si trova nelle pareti degli organi cavi. La sua contrazione genera forza per spostare materiale attraverso il lume degli organi cavi o per modificare la conformazione dell organo. Il muscolo liscio si contrae e rilascia molto più lentamente rispetto al muscolo striato, ma può sostenere la contrazione per lunghi periodi di tempo. Questa facoltà consente alla parete degli organi di mantenere la tensione con un carico continuato. Es. vescica urinaria. Alcuni muscoli lisci sono tonicamente contratti e mantengono costantemente la tensione. Es. sfinteri.

5 MUSCOLO LISCIO UNITARIO L onda di depolarizzazione diffonde nel tessuto attraverso le giunzioni che collegano le cellule.

6 MUSCOLO LISCIO MULTI-UNITARIO Nell iride e nel corpo ciliare dell occhio, nel tratto genitale maschile e nell utero tranne che prima del travaglio e del parto. Cellule non connesse elettricamente. Ogni cellula deve essere stimolata indipendentemente. Ciò consente un controllo fine e contrazioni graduate, visto che rende possibile l attivazione selettiva di singole fibre.

7 Eterogeneità: muscolo liscio vascolare gastrointestinale urinario respiratorio riproduttivo oculare Anatomia: le fibre contrattili del muscolo liscio sono disposte in fasci intrecciati. Gli strati di muscolo liscio all interno di un organo sono disposti in varie direzioni. Controllo della contrazione: neurotrasmettitori, ormoni, segnali paracrini. Poiché diversi segnali possono raggiungere la fibra simultaneamente, questa agisce come centro di integrazione dei segnali. Variabilità delle proprietà elettriche: la contrazione può avvenire in seguito ad un potenziale d azione, oppure dopo un potenziale elettrotonico sotto-soglia o anche in assenza di variazioni del potenziale di membrana. Accoppiamento eccitazione-contrazione: ingresso di Ca 2+ attraverso canali controllati dalla depolarizzazione, stiramento e segnali chimici. Rilascio dal reticolo sarcoplasmatico mediato da recettori accoppiati all IP 3.

8 Le fibre muscolari liscie sono piccole e a forma di fuso. Le fibre contrattili non sono disposte in sarcomeri organizzati, quindi i muscoli lisci non hanno un aspetto a bande. Actina e miosina sono disposte in lunghi fasci che si estendono in diagonale alla periferia cellulare, tenuti insieme da corpi densi di natura proteica, formando una struttura a rete intorno al nucleo centrale. Il rapporto actina/miosina è 10-12:1 contro 2-4:1 nel muscolo scheletrico.

9 La linea continua di teste di miosina consente ai filamenti di actina di scorrere lungo la miosina senza interruzione (assenza di zona nuda), mantenendo una tensione continua grazie all interazione dei ponti trasversali La disposizione obliqua delle fibre fa sì che la cellula diventi tondeggiante quando si contrae.

10 La funzione di deposito di calcio da parte del reticolo sarcoplasmatico è integrata da caveole, piccole vescicole vicine alla membrana cellulare che contengono canali a cancello

11 Relazione forza-lunghezza Nel muscolo liscio la forza cresce con l allungamento toccando un massimo a ~3L 0 per poi decrescere ad allungamenti di ~6L 0. Questo consente di sviluppare un elevata forza contrattile anche ad allungamenti molto elevati.

12 Relazione forza-velocità Nel muscolo liscio l accorciamento avviene con lentezza molto maggiore. Questa differenza è di almeno 10 volte quando il carico è trascurabile, si attenua all aumentare del carico, si annulla quando la contrazione diviene isometrica.

13 Eccitabilità muscolo liscio Il muscolo liscio è soggetto ad una duplice azione vegetativa (orto- e parasimpatica)

14 Muscolo liscio multiunitario L eccitazione richiede l applicazione di impulsi di corrente sovraliminari e si manifesta in maniera simile al tetano se i potenziali d azione hanno una frequenza sufficientemente elevata.

15 Muscolo liscio unitario Il potenziale di membrana va solitamente incontro ad oscillazioni spontanee (onde lente) caratterizzate da una depolarizzazione seguita da una fase di plateau con lenta ripolarizzazione. Nella fase di plateau si osservano spesso delle scariche di potenziali di azione. In alcuni casi la contrazione si manifesta in mancanza di potenziali d azione

16 La contrazione del muscolo liscio può anche manifestarsi senza alcuna variazione del potenziale di membrana. In muscoli di tipo viscerale stimoli chimici, farmacologici e anche naturali (es. ormonali) possono determinare un rilascio di ioni Ca 2+ dalle riserve intracellulari e indurre la contrazione direttamente, senza modificazioni del potenziale di membrana.

17 Accoppiamento eccitazionecontrazione nel muscolo liscio

18 Ingresso del Ca 2+ (contrazione) 1. Apertura dei canali ionici voltaggio-dipendenti per il Ca 2+ in seguito a depolarizzazione della membrana. 2. Apertura di altri canali cationici ad opera dello stiramento della membrana. 3. Recettori ionotropici aperti da uno specifico agonista. 4. L ingresso di Ca 2+ stimola la liberazione del Ca 2+ dal RS.

19 Fuoriuscita del Ca 2+ (rilasciamento) Il rilasciamento del muscolo è determinato dalla riduzione del [Ca 2+ ] intracellulare e può avvenire mediante: a. Ricaptazione da parte del RS ad opera della pompa SERCA b. Estrusione di Ca 2+ nell ambiente EC ad opera della Ca 2+ ATPasi di membrana. c. Attraverso il controtrasporto 3Na + / Ca 2+.

20 Meccanismo eccitazione-contrazione Il Ca ++ entra nelle fibre muscolari lisce attraverso: canali voltaggio-dipendenti attivati dalla depolarizzazione canali attivati meccanicamente canali a controllo di neurotrasmettitore Il Ca ++ viene anche rilasciato dal R.S. Il Ca ++ si lega alla calmodulina Il complesso Ca-calmodulina si lega alla chinasi della catena leggera della miosina attivandola La chinasi attivata fosforila la miosina ripristinandone l attività ATPasica.

21 Il Ca ++ viene rimosso dal citoplasma usando una proteina di antiporto Ca ++ -Na + ed una Ca ++ -ATPasi La calmodulina rilascia il calcio e si stacca dalla chinasi delle catene leggere. La miosina fosfatasi rimuove il fosfato dalla miosina diminuendone l attività ATPasica

22 Gli eventi molecolari della contrazione nel muscolo liscio sono simili a quelli del muscolo scheletrico con alcune differenze: -Sia nel m. liscio che in quello scheletrico, il segnale di inizio della contrazione è un aumento del calcio citoplasmatico -Nel m. liscio il calcio entra da liquido extracellulare oltre a venire rilasciato dal reticolo sarcoplasmatico -Nel m. liscio il calcio si lega alla calmodulina. Nel m. scheletrico si lega alla troponina che manca nel m. liscio -Nel m. liscio il calcio, che si lega alla calmodulina, è solo il primo passo della cascata che termina con la contrazione. Nel m. scheletrico il calcio che si lega alla troponina avvia immediatamente la contrazione -Nel m. liscio la fosforilazione delle proteine è caratteristica essenziale del processo contrattile - Nel m. liscio la regolazione della miosina è il principale controllo della contrazione. Nel m. scheletrico è l actina a essere regolata.

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24 La miosina ha una attività ATPasica più lenta quindi la fase contrattile è più lunga (fenomeno del blocco dei ponti trasversali)

25 Fibre colinergiche Fibre adrenergiche SISTEMA NERVOSO AUTONOMO

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27 A seconda del recettore coinvolto si indurrà vasocostrizione o vasodilatazione nell arteriola.

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29 Frequenza contrattile costante nel tempo genera vasocostrizione.

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