Il tessuto muscolare striato cardiaco

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1 Il tessuto muscolare striato cardiaco La parete del cuore è formata da tre tonache: miocardio intermedio comprende t. muscolare cardiaco e connettivo, vasi e nervi epicardio, esterno, formato da mesotelio e connettivo sottostante endocardio, interno, costituito da un singolo strato di cellule endoteliali che si continua con l endotelio dei vasi in continuità col cuore Epicardio miocardio endocardio

2 Tessuto muscolare cardiaco il cuore Epicardio Miocardio Miocardio Endocardio Epicardio

3 Il tessuto muscolare striato cardiaco Costituito da cellule uninucleate: miocardiociti Alcuni sono binulceati 15µm x 80µm (m.schel µm X cm) Il nucleo è al centro della cellula Tra una cellula e l altra, sul lato più corto, sono visibili linee trasversali dette dischi intercalari o strie scalariformi dove troviamo Giunzioni di ancoraggio (Zonule adhaerens) Desmosomi Gap junction accoppiamento elettrico L adesione tra le cellule è importante in quanto sono continuamente contratte e rilasciate

4 CARDIACO (lungitudinale)

5 fibre muscolari cardiache in sezione longitudinale (MO) come nel muscolo scheletrico, è possibile osservare la striatura trasversale. L organizzazione del sarcomero è analoga a quella del muscolo scheletrico, ma i miofilamenti non sono organizzati in miofibrille distinte asse longitudinale delle cellule cellule adiacenti sono saldamente ancorate fra loro a livello del disco intercalare

6 fibre muscolari cardiache in sezione trasversale

7 fibre muscolari cardiache in sezione cellula muscolare cardiaca (TEM) trasversale (ME) la striatura è dovuta alla presenza di sarcomeri regolarmente allineati mitocondri più numerosi che nel muscolo scheletrico (~40% in volume), allineati in file longitudinali disco intercalare

8 Dischi Intercalari Desmosomi e Giunzioni aderenti Si trovano nei tratti a decorso trasversale. A livello dei desmosomi prendono contatto filamenti intermedi di desmina A livello delle giunzioni prendono contatto i filamenti sottili Contatto e coesione fra la cellule Gap junctions Si trovano nei tratti a decorso longitudinale. Comunicazione elettrica tra le cellule (ioni). Segnali di contrazione si diffondono da una cellula all'altra. Battito sincrono.

9 ultrastruttura del disco intercalare gap junction giunzioni aderenti desmosomi

10 Il reticolo sarcoplasmatico Tubuli T più numerosi e ampi Reticolo sarcoplasmatico meno organizzato: Mancano le cisterne trasversali Diadi a livello delle strie Z invece che: Triadi a livello A -I diade

11 Contrazione del muscolo cardiaco La contrazione del muscolo cardiaco si verifica attraverso lo stesso tipo di scorrimento di miofilamenti che si ha nel muscolo scheletrico Tuttavia sono presenti isoforme specifiche di proteine contrattili un potenziale di azione nella cellula muscolare cardiaca costituisce il segnale di inizio della contrazione come nel muscolo scheletrico, TUTTAVIA non ha origine da placche motrici come nel muscolo scheletrico ma

12 Il tessuto muscolare striato cardiaco tessuto di conduzione Cellule del tessuto di conduzione sono cellule muscolari specializzate che depolarizzano spontaneamente e ciclicamente

13 Il tessuto muscolare striato cardiaco Cellule del tessuto di conduzione si depolarizzano (passaggio di ioni attraverso la membrana plasmatica) e tramite gap junctions la depolarizzazione si trasmette: - alle cellule muscolari del miocardio - tra le cellule muscolari

14 Cos ha di diverso dal muscolo scheletrico? Quando la cellula si depolarizza Ca++ ++ Il Ca entra dall esterno della cellula tramite canali Calcio aperti dalla depolarizzazione e poi attiva il rilascio di ++ altro Ca dal reticolo sarcoplasmatico diadi

15 Accoppiamento eccitazione-contrazione Muscolo scheletrico Il recettori diidropiridinico (DHP) cambia conformazione inducendo la apertura del recettore Rianodinico (canale del calcio sulla membrana del reticolo sarcoplasmatico) Accoppiamento fisico Tra il recettore diidropiridinico (DHP) e quello rianodinico La concentrazione di Calcio aumenta nel citoplasma e si scatena la contrazione

16 Accoppiamento eccitazione-contrazione Muscolo cardiaco Ingresso di Na+ e Ca2+ durante PA Pot. Azione Apertura canali DHPR del Calcio RyR Ca2+ induce rilascio di calcio dal RS tramite RyR DHPR Canale calcio Ca2+ Ca2+ DHPR è diverso rispetto al muscolo scheletrico Serca Smooth endoplasmic Reticulm Calcium ATPase Sembra non ci sia accoppiamento fisico tra DHPR e RyR Contrazione Rilassamento Contrazione Rilassamento Ca2+ si dissocia da troponina e recuperato in RS da SERCA Ca2+/Na+ ATPasi mantiene Gradiente Ca2+ membrana plasmatica nella

17 Accoppiamento eccitazione-contrazione Muscolo cardiaco Le isoforme di DHPR e RyR espresse nel miocardio risultano meno strettamente accoppiate fisicamente tra loro di quelle del muscolo scheletrico SCHELETRICO CARDIACO

18 Accoppiamento eccitazione-contrazione Muscolo cardiaco L ingresso di Ca2+ tramite il canale DHPR diidropiridinico è indispensabile per la contrazione del m. cardiaco perché rappresenta il segnale necessario per la liberazione di Ca2+ dai depositi intracellulari. DHPR Canale calcio Rilascio di Calcio indotto da calcio RyR (DHPR)

19 Cos ha di diverso dal muscolo scheletrico? La contrazione si origina in modo autonomo nel cuore (tessuto di conduzione): cellule che si depolarizzano spontaneamente senza l intervento di una terminazione nervosa Da queste cellule del tessuto di conduzione l impulso (DEPOLARIZZAZIONE) si trasmette alla membrana delle cellule muscolari cardiache La membrana si depolarizza e dall esterno entra CA++, tramite canali, che determina il rilascio di Calcio dal RETICOLO SARCOPLASMATICO I dischi intercalari o strie scalariformi Giunzioni comunicanri (Gap junction ) accoppiamento elettrico permettono la sincronizzazione della contrazione L innervazione (SNA) ha la funzione di modulare il battito cardiaco (contrazione) ma non di originarla NOTA LA DIFFERENZA CON tutte IL MUSCOLO SCHELETRICO Nel muscolo striato scheletrico le fibre ricevono un impulso nervoso e sono quindi in contatto con la terminazione di una cellula nervosa: giunzione neuromuscolare

20 Accoppiamento eccitazione-contrazione Muscolo cardiaco Regolato da adrenalina ( ) e Acetilcolina ACh ( ) Ingresso di Na+ e Ca2+ durante PA I messaggeri chimici della innervazione da parte del sistema nervoso autonomo sono: RyR DHPR adrenalina e acetilcolina Canale calcio Ca2+ Contrazione Rilassamento

21 Regolazione nervosa della contrazione INNERVAZIONE del SNA : controlla la forza e la frequenza Le fibre nervose prendono contatto con: - le cellule del sistema di conduzione - i cardiomiociti -Il SN parasimpatico (nervo vago) rallenta il battito Acetilcolina (Ach) inibisce l ingresso di Calcio -Il SN ortosimpatico accelera il battito Adrenalina aumenta l ingresso di Calcio Nel Muscolo scheletrico L ACH lega il recettore nicotinico che è un canale Sodio che si attiva e attiva la contrazione Nel Muscolo cardiaco L ACH lega il recettore muscarinico (via proteine G) e inibisce l ingresso di calcio

22 cellule staminali: approcci terapeutici Diversi Trials clinici (infarto acuto) utilizzando MSCs sono stati condotti, ma i risultati sono stati altamente contrastanti: Piccoli effetti Nessun effetto Effetti non duraturi (pochi mesi) Quindi la capacità delle staminali di migliorare la funzionalità cardiaca è ancora altamente controversia

23 IPOTESI Altamente controversi anche i dati mirati a stabilire come potrebbero agire le MSCs per riparare i danni cardiaci Attivazione di progenitori dei cardiomiociti Differenziamento delle MSCs Le MSCs secernono molecole che stimolano l angiogenesi e riducono i processi di fibrosi e cicatrizzazione. Questi effetti sembrano responsabili del ruolo terapeutico di queste cellule nell infarto del miocardio o nell ictus celebrale (VEGF)

24 Il tessuto muscolare liscio LOCALIZZAZIONE muscolare TONACHE MUSCOLARI TONACHE MUSCOLARI Apparato digerente digerente Vie Apparato respiratorie respiratorie Vie Vie urinarie e genitali urinarie e genitali VasiVie (parete arterie e vene) Vasi (parete arterie e vene) Condotti escretori delle ghiandole Condotti escretori delle ghiandole muscolare

25 Il tessuto muscolare liscio Funzionalità muscolare Contrazione più lenta rispetto al muscolo striato ma generalmente sostenuta più a lungo nel tempo muscolare

26 Il tessuto muscolare liscio Cellule fusiformi L micron nuclei nuclei Uninucleate con nucleo centrale Prive di striature Disposte in fasci, sfasate circondate da connettivo lasso (fibre reticolari argirofile, e glicoproteine)

27 Fibre muscolari lisce in sezione longitudinale e trasversale (MO) nuclei Notiamo l assenza della striatura trasversale quindi non sono presenti sarcomeri

28 Tessuto muscolare liscio e striato (MO) Notiamo il diametro e la differenza nei nuclei

29 Il tessuto muscolare liscio In molti organi cavi sono presenti due strati: longitudinale circolare Le fibre nei due strati presentano un orientamento diverso ad angolo retto Strato circolare Strato longitudinale

30 Il tessuto muscolare liscio I filamenti contrattili sono meno organizzati che nel muscolo striato: manca la striatura trasversale Le cellule muscolari lisce contengono prevalentemente miofilamenti sottili (actina) A riposo la miosina è meno organizzata in filamenti La contrazione avviene in modo simile al muscolo scheletrico tramite uno scorrimento di filamenti

31 Il tessuto muscolare liscio Vedremo una serie di immagini al ME (ultrastruttura) che mostrano alcune caratteristiche ultrastrutturali del muscolo liscio alla base della contrazione GAP JUNCTION CORPI DENSI PLACCHE DENSE CAVEOLE

32 Il tessuto muscolare liscio - ultrastruttura Gap junction Gap junction nucleo mitocondri Golgi Le gap junction sono alla base dell accoppiamento elettrico

33 Il tessuto muscolare liscio - ultrastruttura Corpi densi e le placche dense sono aree di attacco per i filamenti sottili di actina e sono attraversati da filamenti intermedi di desmina (o vimentina nella muscolatura vasale) Corpi Densi Filamenti intermedi e filamenti di actina Placche Dense

34 Il tessuto muscolare liscio - ultrastruttura La membrana plasmatica (sarcolemma) presenta una serie di invaginazioni o caveole STRUTTURE LEGATE ALLA CONTRAZIONE Funzionalmente simili ai tubuli T delle muscolari striate Le caveole potrebbero aumentare la superficie della membrana che contiene canali Calcio, estendendola verso l interno favorendo l ingresso di Calcio attraverso la membrana stessa CAVEOLE

35 Il tessuto muscolare liscio - ultrastruttura Corpi densi Filamenti actina Filamenti miosina Placche dense Gap junction I corpi densi e le placche servono di attacco per i filamenti sottili di actina Filamenti intermedi si associano ai corpi densi e le placche e formano una rete citoscheletrica di sostegno per i filamenti contrattili ancorandoli alla membrana

36 Actina e miosina sono organizzate in fasci incrociati alla periferia della cellula e si agganciano ai corpi densi La organizzazione obliqua dei filamenti fa sì che durante la contrazione la cellula diventa globosa Quando avviene la contrazione corpi densi e placche si avvicinano e tutta la cellula si contrae Calcio La miosina si associa alla actina, ma i filamenti non sono allineati come nei sarcomeri La contrazione avviene in modo analogo per scorrimento dei filamenti

37 I corpi densi servono di attacco per i filamenti sottili di actina ancorandoli alla membrana (placche dense) corpi densi

38 Il tessuto muscolare liscio - contrazione Il Calcio svolge un ruolo diverso dal muscolo scheletrico Nel muscolo liscio la contrazione è regolata dalla fosforilazione e defosforilazione della catena leggera della miosina e non dalle proteine associate alla actina (troponina e tropomiosina), come nel muscolo scheletrico

39 Il tessuto muscolare liscio - contrazione CONTRAZIONE

40 Contrazione del tessuto muscolare liscio Molti meccanismi inducono l aumento di Calcio neurotrasmettitore o ormone R voltageoperated ion channel R Ca2+ 2nd messengers camp, IP3 s.r. Ca2+ Ca2+ Ca2+ contrazione fosforilazione miosina

41 Contrazione del tessuto muscolare liscio In diversi muscoli la contrazione può: essere generata autonomamente indotta da ormoni (ad esempio epinefrina) Es. contrazioni utero in gravidanza o durante il ciclo mestruale o stimoli meccanici Es. a causa di una distensione meccanica (vescica) indotta da stimolo nervoso (SNA) Ortosimpatico e parasimpatico con effetti opposti Neurotrasmettitori: acetilcolina (parasimpatico) e norepinefrina (ortosimpatico) Non tutte le cellule del tessuto muscolare liscio ricevono terminazioni nervose (confronta con muscolo scheletrico) L impulso alla contrazione può trasmettersi in alcune sedi da una cellula all altra (gap junction)

42 Il tessuto muscolare liscio regolazione nervosa e diffusione della contrazione MUSCOLATURA LISCIA UNITARIA o VISCERALE terminazione nervosa a poche cellule MUSCOLATURA LISCIA MULTIUNITARIA o VASCOLARE terminazione nervosa ad ogni cellula

43 MUSCOLATURA LISCIA UNITARIA o VISCERALE Intestino, vescica, utero Le terminazioni nervose giungono a poche cellule contrazione spontanea propagazione della depolarizzazione e della contrazione tramite giunzioni gap (sincizio elettrico) 2 tipi di attività: Contrazione Ritmica (peristalsi) Contrazione Tonica (contrazione parziale, continua, tono muscolare)

44 Mobilità Intestinale Peristalsi

45 Le terminazioni nervose MUSCOLATURA LISCIA giuungono ad ogni cellula MULTIUNITARIA VASCOLARE contrazione contemporanea scarso ruolo delle gap junction Muscoli dell iride, tratto genitale maschile e utero Consente un controllo fine della contrazione e contrazione graduata poiché è possibile la attivazione selettiva di singole fibre