Dee Unglaub Silverthorn, Fisiologia umana 2010 Pearson Italia S.p.A

Transcript

1 Muscolatura striata Diversa struttura, proprietà contrattili, meccanismi di controllo Dee Unglaub Silverthorn, Fisiologia umana 2010 Pearson Italia S.p.A

2 D I F F E R E N Z E A N A T O M I C H E F U N Z I O N A L I Dee Unglaub Silverthorn, Fisiologia umana 2010 Pearson Italia S.p.A

3 I muscoli scheletrici costituiscono il 50% del nostro peso corporeo Sostengono lo scheletro e mantengono le ossa in posizione

4 Il muscolo scheletrico è ancorato alle ossa per mezzo dei tendini attraverso i quali la forza è trasmessa allo scheletro Muscolo volontario Struttura altamente vascolarizzata e riccamente innervata

5 MUSCOLI ANTAGONISTI: bicipite / tricipite Un arto può estendersi o flettersi in seguito ad azione muscolare, coordinata dal SN. Se le ossa si avvicinano durante la contrazione, il muscolo è detto flessore, se si allontanano, estensore Fisiologia, Casa Ed. Ambrosiana Dee Unglaub Silverthorn, Fisiologia umana 2010 Pearson Italia S.p.A

6 Il compito della fibra nervosa si esaurisce nella conduzione del potenziale d azione. Nella fibra muscolare il messaggio elettrico determina la risposta meccanica

7 Studio delle caratteristiche ultrastrutturali della fibra muscolare scheletrica per capire le proprietà meccaniche del muscolo

8 Il muscolo scheletrico è composto da fascicoli di fibre, le fibre da miofibrille Tra i fasci di fibre collagene, fibre elastiche nervi e vasi sanguigni Fascicolo Fibra diam µm Miofibrilla diam. 1-3 µm Tra le miofibrille: granuli di glicogeno e mitocondri. Il glicogeno serve per immagazzinare il glucosio, è una riserva di E. Randall et al. Zanichelli, Fisiologia animale

9 Fibra muscolare Il connettivo che riveste il muscolo, i fascicoli e la fibra trasmettono la forza generata dal muscolo al tendine. Le fibre scheletriche umane hanno una lunghezza variabile dai mm ai cm. L attivazione sincrona di tutte le parti della fibra è facilitata dalla presenza dei tubuli T.

10 Nei mammiferi il numero delle fibre di un muscolo è determinato alla nascita; il numero delle miofibrille (sezione trasversa) può cambiare in base alla crescita, all allenamento, atrofia, invecchiamento.

11 L unità contrattile della fibra muscolare: il sarcomero

12 La miofibrilla è costituita da sarcomeri in serie Dee Unglaub Silverthorn, Fisiologia umana 2010 Pearson Italia S.p.A

13 Ricostruzione tridimensionale di una sezione longitudinale della fibra muscolare scheletrica I tubuli T si invaginano nel sarcolemma a intervalli periodici e formano giunzioni con il reticolo sarcoplasmatico (SR) per tutta la loro lunghezza. Le regioni tubulari orientate longitudinalmente contengono le Ca-ATPasi che rimuovono il Ca lungo il sarcomero

14 2 sarcomeri 3 miofibrille Al m.e...sezione longitudinale del muscolo, le miofibrille allineate A. anisotropo, I isotropo al microscopio a luce polarizzata, striature dovute a differenze nell indice di rifrazione della luce che attraversa i filamenti, più alto nella banda con i filamenti di miosina

15 Dee Unglaub Silverthorn, Fisiologia umana 2010 Pearson Italia S.p.A

16 Filamenti di ACTINA polimerizzazione di actina globulare Randall et al., Fisiologia animale, Zanichelli Due filamenti di molecole di actina globulare (G) sono avvolti a spirale a formare una doppia elica (F actina), parte del filamento sottile della miofibrilla insieme alla troponina e tropomiosina

17 Il complesso troponinico è costituito da tre subunità: 1) La troponina T lega la tropomiosina 2) La troponina I lega la F actina 3) La troponina C lega il Ca 2+

18 Ogni molecola di miosina è formata da 6 polipeptidi. Due catene proteiche pesanti si intrecciano a formare una coda terminale, rigida, a spirale, e due teste globose. Due catene proteiche leggere sono associate alle catene pesanti di ogni testa. Esistono diverse isoforme di miosina, in relazione alla velocità di contrazione del muscolo

19 MIOSINA Ogni filamento spesso è costituito da circa 400 molecole di miosina, da ognuna delle quali emergono 2 teste. Le miosine sono organizzate in due fasci speculari nelle due metà del filamento spesso con le teste che emergono ogni 43 nm.

20 La DISTROFINA è una proteina stratificata sulla superficie interna del sarcolemma, lega anche l apparato contrattile sarcomerico al sarcolemma. Il suo ruolo è stabilizzare le miofibrille nei confronti dello stress meccanico contrazione-rilassamento e rendere solidale l accorciamento delle miofibrille con il sarcolemma. Alterazione di tali complessi è causa di DISTROFIA MUSCOLARE.

21

22 La triade

23 Interazione fisica tra i recettori DHPR organizzati in gruppi di 4 e il RyR, un omo tetramero Allineamento geometrico visibile al m.e.

24 Nel muscolo scheletrico l apertura-chiusura del poro del RyR è controllata da un dominio separato fisicamente che prende contatto con il canale Ca 2+ diidropiridina-sensibile Berne & Levi, Fisiologia Ed. Ambrosiana

25 Nel muscolo scheletrico: liberazione di Ca 2+ indotta dal voltaggio Nel muscolo cardiaco: liberazione Ca 2+ indotta da influsso di Ca 2+ Lanner et al., Cold Spring Harb Perspect Biol, 2010

26 Cell Physiology, Sperelakis, Academic Press

27 Dee Unglaub Silverthorn, Fisiologia umana 2010 Pearson Italia S.p.A

28 La forza di contrazione viene generata attraverso interazioni cicliche tra le teste delle molecole di miosina e le molecole di actina

29 Il ciclo dei ponti trasversali actina-miosina Conversione dell energia chimica in energia meccanica L idrolisi di ATP in ADP + P porta le teste di miosina a 90 rispetto ai filamenti di actina. Il complesso miosina ADP-P ha alta affinità per l actina, ma a riposo il complesso troponina-tropomiosina inibisce il legame actina-miosina. Il Ca 2+ che si lega alla TROPONINA espone i siti attivi dell actina. Le molecole di acto-miosina + ADP + P perdono poi P e si dispongono a 45 trascinando i filamenti di actina e producendo forza (COLPO DI FORZA). L Energia conservata nelle teste dei filamenti di miosina è utilizzata per muovere le sue teste. Le teste di miosina rilasciano ADP conservando ancora la forza (RIGOR) Quando un altra molecola di ATP si lega alla testa di miosina, ATP dissocia il complesso actina-miosina in quanto la miosina si lega ad ATP con una più alta affinità L ATP viene idrolizzato ad ADP + P che rimangono legati alla testa di miosina. La testa di miosina ritorna nella sua posizione di riposo e conserva energia. Se il Ca 2+ è ancora legato alla troponina si creano dei ponti e i movimenti sono ripetuti. Il ciclo si ripete tante volte durante la contrazione.

30 Teoria dello scorrimento dei filamenti Durante la contrazione i filamenti sottili scorrono su quelli spessi. La tensione sviluppata da una fibra muscolare è direttamente proporzionale al numero di legami trasversali tra actina e miosina. La miosina è la molecola motrice che converte l E chimica in lavoro meccanico esercitando forza contro I filamenti di actina

31 La miosina ha attività ATPasica, catalizza l idrolisi di ATP in ADP + P che porta le teste di miosina a 90 rispetto ai filamenti di actina. Anche se il complesso miosina ADP-P ha alta affinità per l actina, a riposo il complesso troponina-tropomiosina inibisce il legame actinamiosina.

32 Il Ca 2+ che si lega alla TROPONINA espone i siti attivi dell actina. Il legame actina-miosina + ADP + P favorisce il rilascio di P. Il rilascio di P permette alla testa di ruotare e disporsi a 45 trascinando i filamenti di actina e producendo forza (COLPO DI FORZA).

33 L Energia conservata nelle teste dei filamenti di miosina è utilizzata perché esse possano muoversi. Alla fine del colpo di forza le teste di miosina rilasciano ADP conservando ancora la forza (RIGOR).

34 Quando un altra molecola di ATP si lega alla testa di miosina, diminuisce l affinità actinamiosina, in quanto l ATP si lega alla miosina con una più alta affinità

35 L ATP viene idrolizzato ad ADP + P che rimangono legati alla testa di miosina. La testa di miosina ritorna nella sua posizione di riposo e conserva energia. Se il Ca 2+ è ancora legato alla troponina si creano dei ponti e i movimenti sono ripetuti. Il ciclo si ripete tante volte durante la contrazione.

36 Scorrimento dei filamenti sottili sugli spessi RIGOR COLPO DI FRUSTA

37 In sintesi nel ciclo dei ponti trasversali, L ATP svolge due ruoli: 1. l Energia rilasciata dall idrolisi dell ATP è importante per il movimento del ponte 2. Il legame di ATP alla miosina rompe i legami trasversali permettendo al ciclo di ripetersi

38 Invecchiamento del muscolo scheletrico Calo dell espressione genica di DHPR e di RyR1 Minor numero di DHPR sui tubuli trasversi del sarcolemma Disaccoppiamento eccitazionecontrazione Ridotto rilascio di Ca 2+ dal reticolo sarcoplasmatico Diminuzione della forza muscolare

39 MECCANICA DEL MOVIMENTO Fisiologia umana, EdiSES Scossa semplice: risposta meccanica evocata da un singolo potenziale d azione (PdA) muscolare. Sebbene riproducibile, varia da fibra a fibra, da un muscolo ad un altro. Decine di ms nelle «fibre rapide», qualche centinaia di ms nelle «fibre lente».

40 Se i PdA si ripetono ravvicinati si ha sommazione delle scosse

41 In fisiologia il termine contrazione muscolare non prevede necessariamente un accorciamento ma potrebbe rappresentare generazione di forza senza accorciamento Contrazione isometrica: il muscolo genera una tensione a lunghezza costante contro le inserzioni tendinee. Durante la contrazione isometrica, quando i sarcomeri si accorciano, gli elementi elastici (nei tendini, nel connettivo) si allungano, ciò consente alle fibre di mantenere una lunghezza costante Contrazione isotonica: il muscolo si accorcia generando una tensione costante

42 In laboratorio si mantiene costante una variabile CONTRAZIONE ISOMETRICA Es. muscoli antigravitari il muscolo genera una tensione senza accorciamento perché il carico è superiore alla forza generata dal muscolo. CONTRAZIONE ISOTONICA si crea una tensione sufficiente per spostare il carico. Il muscolo si accorcia e la forza sviluppata è costante Es. muscoli che operano estensioni e flessioni

43 Contrazioni isometriche e isotoniche sono riprodotte sperimentalmente in muscoli o singole fibre isolate. Le contrazioni isometriche e isotoniche si verificano solo in parte fisiologicamente; in realtà si sovrappongono. I nostri muscoli sono collegati alle ossa e tali contrazioni sono influenzate dalle articolazioni ossee e dalle modalità di inserzione dei tendini alle ossa.

44 Relazione TENSIONE-LUNGHEZZA Se si mantiene il sarcomero in condizione ISOMETRICA, si ha massimo numero di ponti trasversali

45 L accorciamento non avviene finchè la tensione generata non supera il carico imposto Più elevato il carico (maggiore la tensione da raggiungere) maggiore il tempo necessario per raggiungere l accorciamento. Se il carico è elevato contrazione isometrica.

46 La latenza - aumenta con l aumentare del carico La durata di accorciamento si riduce con l aumento del carico

47 Proprietà meccaniche di una fibra muscolare Contrazione isometrica La forza generata dalla contrazione di una singola fibra muscolare è influenzata da: frequenza di stimolazione diametro della fibra variazioni di lunghezza della fibra Tensione tetanica massimale 2-3 volte scossa semplice Fisiologia umana, EdiSES La forza generata dalla contrazione dipende anche: dal numero dei ponti trasversali tra filamenti di actina e miosina dal numero dei sarcomeri in parallelo

48 Fisiologia umana, EdiSES

49 TENSIONE TETANICA E FATICA: FATICA: progressiva diminuzione della capacità di conservare una forza di contrazione costante nel tempo Con l aumento di frequenza dei potenziali d azione si ha aumento di tensione generata fino al raggiungimento della TENSIONE TETANICA MASSIMA Le scorte di ATP e fosfocreatina potrebbero esaurirsi; si accumula acido lattico, fosfato inorganico. Allenamento con esercizi di resistenza può favorire l adattamento metabolico del muscolo scheletrico ritardando la fatica. Fisiologia umana, EdiSES

50 Il muscolo scheletrico è un muscolo volontario per funzionare ha bisogno di stimoli che partono dal cervello

51 La corteccia motoria controlla il numero di motoneuroni del midollo spinale attivati e la loro frequenza di scarica

52 Un impulso elettrico parte dal SNC per stimolare la contrazione del muscolo volontario a livello della sinapsi neuro-muscolare Motoneurone spinale Liberazione di ACh

53 UNITA MOTORIA: il motoneurone + tutte le fibre muscolari ad esso connesse Ogni fibra è innervata da un solo motoneurone Il potenziale d azione di un motoneurone evoca la contrazione di tutte le fibre muscolari ad esso connesse, tutte dello stesso tipo lente o veloci.

54 Uno stesso muscolo può essere utilizzato per funzioni diverse; è il sistema nervoso che regola la funzionalità del muscolo, la forza di contrazione variando il numero delle unità motorie attive aumentando la frequenza dei potenziali d azione inviati ad una singola unità motoria..ma esiste una forza massima che una fibra muscolare può sviluppare nella contrazione isometrica che è rappresentata dalla tensione tetanica massimale Fisiologia umana, EdiSES

55 Il reclutamento muscolare avviene in maniera progressiva a seconda della richiesta di forza 1. Fibre lente (rosse) più piccole in diametro e meno numerose 2. Fibre rapide (bianche) più grandi e più numerose Fisiologia umana, EdiSES

56 Quando lo scheletro cresce le fibre muscolari si allungano, si formano nuovi sarcomeri sui capi terminali delle fibre. I muscoli scheletrici hanno limitata capacità di formare nuove fibre (IPERPLASIA) L aumento di diametro e forza di un muscolo durante la crescita o dopo allenamento si ottiene soprattutto grazie a IPERTROFIA con aumento delle miofibrille, capillari e mitocondri. Un muscolo in disuso perde massa (ATROFIA).

57 Il tessuto muscolare costituisce il % della massa corporea totale. La contrazione muscolare richiede un apporto costante di ATP Ogni ciclo completo dei numerosi ponti trasversali in una cellula muscolare richiede una molecola di ATP La velocità dei cicli dipende dal carico (carico 0 = max velocità di formazione ponti e di accorciamento Fibre veloci hanno un isoforma della miosina con alta attività di idrolisi dell ATP

58 Fibre lente (tipo I), ossidative (rosse) fibre veloci (tipo II) ossidative (A) e glicolitiche (B)

59 Proprietà energetiche di una fibra muscolare (velocità ed efficienza di utilizzo dell ATP) Fibre tipo I: Lente, ROSSE hanno più mitocondri e mioglobina, diametro più piccolo, alta capacità ossidativa, reclutate in attività muscolari di scarsa entità ma lunga durata es. mantenimento della postura. Metabolismo ossidativo, utilizzazione aerobica soprattutto di trigliceridi tramite ciclo di Krebs Fibre ossidative (II, A): Veloci, ROSSE, ricche di mitocondri (alta capacità ossidativa, si affaticano quindi lentamente). Caratteristiche intermedie. Rare nell uomo. Fibre glicolitiche (II, B): Veloci, BIANCHE, nel citoplasma alta concentrazione di enzimi glicolitici, pochi mitocondri (fosforilazione a livello di substrato, glicolisi anaerobica del glicogeno). Capaci di contrazioni rapide e brevi. Si affaticano facilmente. Fisiologia umana, EdiSES

60 Se un animale deve produrre con efficienza sia movimenti lenti che rapidi, sono necessari entrambi i tipi di fibre. Il soleo, attivo durante la stazione eretta, è a contrazione lenta Muscoli oculari estrinseci a contrazione veloce Il gastrocnemio ha fibre lente e veloci Efficienza muscolare = potenza / utilizzo E

61 FIBRE ROSSE, tipo I, lente Hanno mediamente meno forza e meno velocità di contrazione (ossia di accorciamento), ma sono dotate di grande resistenza alla fatica. Gli atleti che eccellono nelle discipline di fondo come i maratoneti, i marciatori, i ciclisti della strada e gli sciatori di fondo hanno di solito muscoli nei quali prevalgono queste fibre lente. FIBRE BIANCHE Negli scattisti dell'atletica leggera, nei saltatori, nei bodybuilders e in tutti quegli atleti che praticano discipline nelle quali è importante la forza esplosiva (e non è importante la resistenza), i muscoli hanno una percentuale di fibre bianche (fibre veloci) superiore a quella delle fibre rosse.

62 Metabolismo muscolare Il muscolo ha sempre bisogno di ENERGIA a) Durante la contrazione per il movimento e rilascio dei ponti trasversali b) Durante il rilasciamento per pompare Ca 2+ nel reticolo sarcoplasmatico c) Dopo l accoppiamento E-C per riportare Na + e K + ai rispettivi compartimenti extra e intracellulari.

63 Reazioni metaboliche trasferiscono E dai legami chimici dei nutrienti all ATP. CP = creatina fosfato ad opera della creatina fosfochinasi Immagazzinamento E ADP + CP ATP + C Rapido rilascio E

64 Metabolismo muscolare La fosforilazione diretta di ADP per generare ATP utilizzando fosfocreatina è una reazione estremamente rapida e funziona come sistema tampone per mantenere i normali livelli mioplasmatici di ATP (3-5 mm all inizio della contrazione, livelli che forniscono l energia necessaria a poche scosse) La glicolisi è molto rapida, può soddisfare le richieste di E in fibre veloci, importante quando l apporto di ossigeno è inadeguato. Avviene nel citoplasma utilizzando il glucosio. Inefficiente (1 mole glucosio -2 moli ATP) in quanto il piruvato, in assenza di O 2 viene convertito ad acido lattico, che ha ancora un contenuto energetico alto. Inoltre le riserve di glicogeno possono essere limitate. La fosforilazione ossidativa degli acidi grassi è la fonte di E nei muscoli frequentemente attivi. Il piruvato e i prodotti del metabolismo degli acidi grassi entrano nel ciclo dell ac. citrico nei mitocondri e vengono ossidati a CO 2 e H 2 O. E efficace (1 mole glucosio-36 moli ATP) e, con una corretta circolazione, può essere continuamente in atto ma è un processo lento e non può soddisfare le richieste energetiche di muscoli che si contraggono rapidamente tranne che non abbiano molti mitocondri in prossimità dei capillari. La quantità di ATP ottenibile dagli acidi grassi è alta e dipende dall acido grasso.

65 Fonti energetiche durante l esercizio fisico A sinistra esercizio intenso e di breve durata (es. Gara podistica 1000 m, notare l utilizzo sequenziale di fonti energetiche). A destra l esercizio prolungato di resistenza che a tempi lunghi utilizza anche gli acidi grassi

66 Le fibre muscolari utilizzate da un velocista sono quelle rapide, di dimensioni maggiori, che possono contrarsi con frequenze più elevate, generano più forza ma si affaticano velocemente Sintesi anaerobica e alattoacidica 100 m / 10s Fonte energetica i depositi di CrP (fosfocreatina) CrP + ADP = Cr + ATP

67 «Esercizio di forza», breve durata, alta intensità, interessa le fibre rapide, aumenta la forza ma con scarsa capacità di resistenza Sintesi anaerobica e lattoacidica

68 Un esercizio di intensità relativamente bassa e di lunga durata è definito aerobico induce un aumento del numero di mitocondri e dei capillari con un aumento del numero di fibre lente, le più piccole, le più resistenti Sintesi aerobica e alattoacidica

69 Un allenamento adeguato può trasformare in parte le caratteristiche delle fibre muscolari. un sedentario ha una ripartizione in fibre del tipo (40% di tipo I, 30% di tipo IIA, 30% di tipo IIB) uno sprinter una persona che pratica regolarmente jogging In allenamenti di resistenza le fibre IIB sono trascurabili. un mezzofondista un maratoneta un ultramaratoneta Possibilità di trasformazione di fibre IIB in IIa (infatti è impensabile che un maratoneta nasca senza fibre IIB) e anche in senso inverso in maniera reversibile. La conversione fra i tipi I e II non è ancora chiara, va comunque detto che ogni persona nasce con una determinata distribuzione tra fibre rosse e bianche, definita nel proprio codice genetico, e che l allenamento non può modificare radicalmente tale predisposizione.

70 La plasticità delle fibre muscolari: si nasce velocisti o fondisti? Le caratteristiche genetiche individuali determinano la proporzione tra fibre lente e rapide ma con l allenamento, la motivazione e grazie alla plasticità del muscolo si possono raggiungere grandi risultati

71 Cellule satelliti le cellule «staminali» del muscolo, protagoniste della rigenerazione muscolare Cellule che nella fibra adulta sono quiescenti ma

72 Fattori di crescita, sollecitazioni meccaniche, ormoni circolanti, sistema immunitario possono scatenare l attività rigenerativa delle cellule satelliti

73 Come ottenere in laboratorio cellule satelliti? MIOBLASTI MIOTUBI 96 ore dopo l isolamento

74 E possibile registrare l attività di una singola proteina: Si misurano le correnti che passano attraverso un canale ionico cell attached canali acetilcolinici

75 In Laboratorio possiamo monitorare le variazioni del calcio intracellulare attraverso tecniche di imaging 20 1,6 1,4-30 1,2 1,0-80 0, time (s) [Ca 2+ ] i

76 Importante studiare i meccanismi molecolari e i possibili rimedi per l atrofia tipica dell invecchiamento: un problema sociale, medico ed economico Tra i 40 e gli 80 anni la forza massima generata da un muscolo cala del %. - Riduzione rilascio fattori trofici - Riduzione attività cellule satelliti - Atrofia - Riduzione del diametro delle fibre - Debolezza muscolare

77 A livello nervoso l esercizio fisico favorisce la proliferazione delle cellule staminali neurali migliora la performance del cervello velocizzando memoria e processi cognitivi aiuta a prevenire malattie del cervello come il morbo di Alzheimer ha un effetto antidepressivo

78 Con l elettromiografo si misura l attività elettrica del muscolo durante la sua contrazione

79 Muscolo scheletrico, liscio e cardiaco

80 Strati di cellule muscolari lisce nella parete di vari organi: Vasi sanguigni Il canale alimentare Vescica e uretere Le vie aeree L utero e varie strutture dell apparato genitale Gli strati sono paralleli tra loro e separati da setti di tessuto connettivo in cui si trovano vasi sanguigni e cellule nervose. Caratterizzato da più bassa velocità di accorciamento e minore consumo di ATP. Per poter mantenere una contrazione prolungata nel tempo. Lo stato di contrazione della muscolatura liscia è sotto il controllo del SNA e di numerosi agenti ormonali paracrini/autocrini e di altri segnali chimici locali

81 Muscolatura liscia multiunitaria: le cellule sono ampliamente separate e riccamente innervate; non sono connesse elettricamente tra loro. Attivate per innervazione dal SNA o da ormoni. (vie aeree superiori, grosse arterie, muscolo ciliare, dell iride, muscoli erettori del pelo). Muscolatura liscia unitaria: le cellule muscolari sono collegate mediante giunzioni comunicanti molto sviluppate; la densità di innervazione è bassa. I segnali elettrici che si originano in poche cellule vengono propagati a tutte le altre cellule (come in un sincizio; vedi onda di contrazione es. peristalsi del tratto gastro-enterico). In uretra, utero, vasi sanguigni in generale.

82 Muscolatura liscia Priva di sarcomeri ma con filamenti di actina e miosina organizzata in strati circolari o longitudinali a formare le pareti di strutture od organi cavi Lunghezza ~ 100 μm, diametro circa 10 μm come le cellule cardiache. I CORPI DENSI, punti di inserzione tra i filamenti sottili, hanno funzione di linee Z ma non si allineano. Si avvicinano durante la contrazione. Insieme al citoscheletro, servono a trasmettere la forza contrattile all esterno della cellula. Lo spazio tra i filamenti di actina è occupato da quelli di miosina Non necessitano del potenziale d azione per essere attivate, non tubuli T ma piccole invaginazioni del sarcolemma, le CAVEOLE. L ATP per la contrazione è fornito dai mitocondri.

83 Nel muscolo liscio manca la troponina Ormoni & neurotrasmettitori

84 Contrazione-muscolo liscio Calmodulina + Ca 2+ attiva una miosina chinasi attivando le teste di miosina tramite fosforilazione. La fosforilazione attiva l ATPasi della testa della miosina e si avvia il ciclo dei ponti trasversi con l actina. Il rilassamento avviene quando la miosina fosfatasi rimuove il fosfato dalla miosina

85 La conclusione del ciclo dei ponti trasversali, quindi rilasciamento del muscolo liscio, avviene con la rimozione del Ca 2+ citoplasmatico: i) attraverso pompe Ca 2+ -ATPasi del RS (SERCA ) ii) pompe del sarcolemma Ca 2+ -ATPasi iii) scambiatori 3Na + / 1Ca 2+ iv) fosfatasi che rimuovono i gruppi fosfato dalla miosina

86 Il muscolo liscio: Sebbene il muscolo liscio è in grado di sviluppare la stessa tensione (forza) isometrica per unità di area trasversa rispetto al muscolo scheletrico, ha una più bassa velocità di accorciamento e minore consumo di ATP. Ciò gli permette di mantenere più a lungo una contrazione prolungata in risposta a stimoli duraturi (vedi vasi sanguigni). Regola il lume degli organi cavi Cellule muscolari lisce del tratto gastrointestinale (muscoli lisci unitari) hanno attività autoritmica, propagata alle altre cellule. Il SNA ha solo funzione di modulazione La depolarizzazione (mediata spesso da Ca 2+ ) locale della membrana in risposta ad ACh o NA liberata dal SNA si propaga elettrotonicamente lungo la piccola fibra

87 Le cellule muscolari cardiache formano un sincizio elettrico permettendo la contrazione sincrona di tutte le cellule muscolari cardiache. desmosomi Goldmann e Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES Fibre miocardiche contigue sono separate lateralmente dai loro sarcolemmi mentre le parti terminali sono separate dalle fibre successive da strutture dense, i DISCHI INTERCALARI

88 Le fibre cardiache sono riunite in fasci intrecciati a formare le pareti del cuore e sono disposte in modo che il loro accorciamento tenda a produrre una riduzione del volume delle cavità cardiache esercitando così una pressione sul sangue in esse contenuto.

89 CONTRAZIONE DEL MUSCOLO CARDIACO

90 Sequenza dei potenziali d azione nelle diverse parti del cuore durante un battito cardiaco Nodo SA SX muscol. atrio Nodo AV DX branca Fascio di His Fibra del Purkinje musc. ventricolo msec Fisiologia generale ed umana, Piccin

91 70-90 / min N.B. NA aumenta I f, I Ca ACh aumenta IK, riduce If > di pendenza facilita la velocità di propagazione Il battito cardiaco consiste nella contrazione (SISTOLE) e nel rilasciamento (DIASTOLE) ritmici dell intera massa muscolare del cuore. La contrazione di ogni cellula è associata ad un potenziale d azione.

92 La frequenza cardiaca dipende dalla velocità di depolarizzazione del potenziale pacemaker, dal grado di ripolarizzazione e dalla soglia del potenziale d azione.

93

94 Durante la contrazione il cuore è incapace di rispondere ad uno stimolo, qualunque sia la sua entità (REFRATTARIETA ASSOLUTA). Un potenziale d azione generato nel periodo di REFRATTARIETA RELATIVA è un extra-sistole, di minore ampiezza. Essendo la seconda sistole di minore ampiezza non si ha sommazione, tetano; ciò evita che il cuore rimanga contratto cessando la gettata cardiaca e provocando ischemia in tutti i tessuti

95 Pacemaker neurogeni e miogeni Nei crostacei decapodi (gambero, aragosta, granchio) è il ganglio cardiaco, situato sopra al cuore che funziona come PACEMAKER NEUROGENO. Nel cuore di vertebrati, molluschi e altri invertebrati è presente un PACEMAKER MIOGENO. Randall et al., Fisiologia animale, Ed. Zanichelli