Basi fisiche e fisiologiche dell'organismo umano e metodologia statistica - Appunti

20-2-2014

Muscolo e fibre muscolari

[Muscolo] - fibrocellule avvolte da endomisio - insieme di fibrocellule avvolte da [epimisio] che si continua in tendini.

Fibre muscolari -> bandeggiate grazie a [miofibrille] che occupano 80% della struttura cellulare -> dovute a miofilamenti alternati actina-miosina.

Miofibrilla formata da [sarcomero], unità funzionale. Miofibrille avvolte da reticolo sarcoplasmatico.

Crescita del muscolo dovuta a aggiunta di nuovi sarcomeri -> allungamento della fibra.

Sarcomero

[Sarcomero], unità funzionale contrattile. Porzione di miofibrilla tra due linee [Z].

• [Banda I] -> Filamenti sottili.
• [Banda A] -> Filamenti spessi + continuazione di filamenti sottili -> corrisponde all'intera lunghezza dei filamenti spessi e [non si accorcia mai].
• [Banda H] -> Parte di banda A composta da soli filamenti spessi (bianca).
• [Stria M] Zona di congiunzione proteica per ancorare filamenti.

Proteine contrattili

[Proteine contrattili] - [miosina] - 2 catene pesanti + 4 catene leggere. All'apice amminoterminale ha 2 [teste] globulari.

[Testa]: possiede I sito attivo per actina e II sito attivo per ATP.

[Siti enzimatici] su miosina:

• [Tripsina] Taglia una parte della molecola di miosina.
• [Papaina] Taglia le teste di miosina dal filamento -> creano le cerniere dividendo i [mesomeri] che permettono alla miosina di erigersi e contattare actina.

Le teste hanno andamento elicoidale; al centro non vi sono teste, ma c'è contatto tra filamenti.

[Actina] -> presenta siti attivi per teste della miosina -> possiede proteine regolatrici:

• [Tropomiosina] -> Maschera i siti attivi per la miosina.
• [Troponina] C = legata a calcio; T = legata a tropomiosina; I = inibitrice, si associa a [tropomiosina].

L'arrivo di calcio fa [spostare troponina da tropomiosina] e consente contrazione.

Proteine strutturali

• [Desmina] Tiene in posizione linee Z.
• [Actinina] Ancora filamenti sottili a linee Z.
• [Nebullina] Allinea filamento sottile.
• [Titina] Ancora filamenti spessi (miosina) + [linea M] fatta di [proteina C].
• [Distrofina] Connette actina a [matrice extracellulare con proteoglicani] -> risultato: stabilizzazione cellulare -> a anomalie di sintesi di distrofina sono collegate tutte le distrofie (Duchenne e meno gravi) (non solo distrofina).

Tubuli T e reticolo sarcoplasmatico

[Tubuli T]. Permettono il passaggio di potenziale d'azione. Sono invaginazioni di membrana.

Possiedono -> [recettori diidropiridinici] che sarebbero canali per il calcio, ma nel muscolo striato scheletrico sono esclusivamente recettori della concentrazione, sensori! Nel cardiaco saranno canali veri e propri per Ca²⁺ [DHPY].

[Reticolo sarcoplasmatico] - struttura nella quale viene immagazzinato il calcio. Possiedono tubuli verticali + orizzontali + [cisterne] (in mezzo) nelle quali si immagazzina il calcio.

[Triadi] assenti nel liscio.

A livello di [cisterne] vi sono i [canali rianodinici RYN] che sono [canali calcio!] -> fanno fuoriuscire calcio dal reticolo.

• [Canali diidropiridinici] -> Sensori (tubuli T).
• [Canali rianodinici] -> Canali calcio! -> in numero maggiore rispetto a corrispettivi [diidropiridinici].

Possiedono -> [pompe SERCA], pompe per il calcio che idrolizzano ATP -> funzione: cessare contrazione meccanica.

All'interno: [proteine leganti calcio].

• [Calsequestrina] -> Mantiene calcio nel reticolo abbassando concentrazione.
• [Sarcolumeina] -> Sequestra calcio vicino a [pompe SERCA] -> aiuta di fatto [il gradiente] e le pompe, riducendo la quantità di calcio libero.

Contrazione

Il potenziale della fibrocellula è -90 mV. Ha recettori acetilcolinici nicotinici -> si verifica un flusso netto di sodio all'interno che depolarizza.

Durata potenziale: 2.5 ms.

Tra fenomeno elettrico e meccanico vi è un tempo chiamato -> [tempo di latenza] che intercorre da potenziale d'azione instaurato a contrazione.

[Tempo di latenza] è dovuto a [fasi diverse tra fenomeno elettrico e fenomeno meccanico].

Fasi di [tempo di latenza]:

• I Propagazione di potenziale d'azione.
• II [Canali diidropiridinici] sensori captano presenza di depolarizzazione su tubuli T. Questi, mediante un cambiamento meccanico, fanno aprire.
• III [Canali rianodinici per il calcio] a livello del reticolo sarcoplasmatico -> ciò determina un legame del calcio con troponina C -> I -> T, si liberano i siti attivi sull'actina, si instaura la (contrazione) meccanica!

Ogni [diidropiridinico] fa aprire un [rianodinico], ma esistono [rianodinici non accoppiati in più] -> la presenza di calcio fa aprire altri [rianodinici non accoppiati] -> fenomeno di [propagazione e amplificazione] della contrazione.

Contrazione = scorrimento di filamenti sottili su filamenti spessi -> determina accorciamento del sarcomero.

Accorciamento di:

• [Banda I] e [banda H].
• [Banda A] invariata.

Ciclo dei ponti trasversi

I siti attivi smascherati -> miosina lega ATP e si lega a actina idrolizzando ADP + P. Formazione complesso actomiosinico.

II L'[ADP + P] mantenuto serve a fornire energia per [colpo di forza] con [papaina + tripsina] che fa da cerniera permettendo l'erigersi della miosina per contattare l'actina.

III Nuovo ATP fa slegare miosina da actina -> assenza di ATP [rigor mortis] -> il ciclo si ripete fino a che il livello di calcio viene mantenuto alto.

[Rilasciamento] -> non è passivo, richiede energia -> [pompa SERCA] a livello di [cisterna] reticolo, [consumando ATP], sequestra calcio nel reticolo e abbassa valori -> la fine della contrazione è dovuta di fatto a pompa SERCA che sequestra calcio -> aiutata da [sarcolumeina] che lega calcio abbassandone il gradiente, in modo che sia meno difficoltoso per [pompa SERCA] sequestrarlo -> calcio torna al basale [10^-7].

Scossa singola e tetano

[Scossa singola] -> risposta meccanica muscolare al singolo potenziale d'azione -> la tensione è [submassimale]: arriva circa a [1/3 della tensione massima teorica].

Il [periodo refrattario] è più breve del [periodo di latenza] -> questo vuol dire che una fibra può essere attivata ripetutamente e la risposta muscolare [si somma] (non si sommano mai i potenziali d'azione, ma si somma la risposta della fibra temporalmente) -> risultato: si ottiene una forza e una durata di contrazione meccanica maggiore con sommazione.

[Tetano completo] -> non si distinguono più le singole ondate di contrazione-rilasciamento -> siamo al massimo di tensione e durata a causa della sommazione -> un unico blocco sul grafico.

Questo non è dovuto a calcio inferiore! Il calcio anche in scossa singola è sempre uguale -> (differenza dal cardiaco), quello che cambia è la sommazione temporale delle contrazioni!

Muscolo:

• [Componente contrattile].
• [Componente elastica tendinea] -> Messa in attivazione solo con [tetano] e non con scossa singola!

La maggiore tensione raggiunta in [tetano] è dovuta al fatto che si attiva la messa in funzione e in tensione della [componente elastica connettivale-tendinea] che in scossa singola non viene attivata.

[I livelli di calcio in scossa singola e tetano sono sempre gli stessi]! -> quello che cambia è l'attivazione ripetuta (frequenza) della fibra muscolare dovuta alla brevità del periodo refrattario rispetto al tempo di latenza.

[Periodo di latenza] -> tempo che intercorre tra fenomeno elettrico e fenomeno meccanico, assolutamente da non confondere con periodo refrattario del potenziale d'azione!

25-2-2014

Stato attivo

[Stato attivo] -> numero di ponti trasversi formabili.

Con una sola stimolazione -> non si può raggiungere tensione massima.

[Tetano] -> calcio mantenuto costante -> massimo numero di ponti trasversi attivati -> [tensione massima]. Grazie all'attivazione della componente elastica.

Tipi di contrazione

[Contrazione isometrica] -> avviene senza accorciamento della fibra.

[Contrazione isotonica] -> avviene a tensione costante con accorciamento della fibra.

[Precarico] -> peso attaccato al muscolo che lo allunga aumentandone la lunghezza.

[Postcarico] -> peso ancorato al muscolo ma appoggiato a un vincolo, non determina allungamento -> è il carico contro il quale si fa il lavoro.

Contrazioni

[Isometrica con postcarico eccessivo]. Muscolo ancorato da una parte con un peso appoggiato ancorato dall'altra -> in prima battuta, contraendo il muscolo, si verifica uno stiramento e un aumento di lunghezza della parte elastica, poi -> si arriva a [tensione massima] senza sollevare nulla -> non vi è accorciamento perché il peso supera la tensione massima. Lavoro = 0.

[Isometrica a muscolo vincolato]. Il muscolo è ancorato ai due poli. Possiamo aumentarne o ridurne la lunghezza allontanando i capi -> misuriamo una [tensione passiva] che è la tensione della [componente elastica] che viene posta in stato di stiramento.

Se facciamo contrarre il muscolo misuriamo una [tensione totale] -> [tensione totale] - [tensione passiva] = [tensione attiva muscolare] della componente contrattile!!!!!!

Notiamo che vi è una -> [lunghezza ottimale muscolare] [L.O.] -> lunghezza alla quale la [tensione totale sviluppata] è maggiore -> questa è la lunghezza che il muscolo assume attaccato ai capi ossei in condizione fisiologica.

La [tensione massima] si ottiene quindi a [lunghezza ottimale] perché a lunghezza ottimale vi è il maggior numero di ponti trasversi attivabili -> se ci discostiamo da lunghezza ottimale il numero di ponti trasversi diminuisce e diminuisce la tensione attiva massima.

Lunghezza ottimale sarcomeri: [2.1-2.2 micrometri]!!

[Isotonica con precarico]. Peso attaccato "a caduta" alla fibra stira la componente elastica -> se contraiamo il muscolo tensione rimane costante e si solleva il carico -> compie lavoro.

[Isotonica con postcarico]. Prima fase: isometrica con aumento della lunghezza della componente elastica (stiramento) -> successivamente, raggiunta la tensione pari al peso, il peso inizia a sollevarsi e il muscolo si accorcia a [tensione costante] -> determinando un accorciamento -> pertanto [compie lavoro!!]

Tutte le [contrazioni isotoniche] attraversano prima una [fase isometrica] in cui si stira la componente elastica per poi passare a fase isotonica una volta raggiunta tensione pari al peso da spostare.

Area sottesa: [lavoro].

Diagramma forza velocità

[Diagramma forza velocità]. [La velocità varia con il postcarico].

[Velocità massima] si ha con [postcarico nullo] -> a mano a mano che aumento il postcarico -> la velocità di contrazione e rilascio si riduce -> quando arrivo a postcarico che supera tensione massima -> ho [contrazione isometrica].

Attenzione: la velocità massima è costante e propria di ogni muscolo, perché è dovuta alla velocità ATPasica di quel muscolo.

[Potenza = tensione * velocità] -> la massima potenza si ha solitamente con tensione pari a 1/3 di quella massima.

[VMAX] è costante e dipende dalla velocità ATPasica.

Se variamo la lunghezza della fibra discostandola dalla lunghezza ottimale ->