Anatomia umana con elementi di biologia animale - prima parte

FIBRA MUSCOLARE

Le fibre muscolari si formano attraverso la fusione di cellule mesodermiche dette mioblasti. Ogni cellula porta con se il proprio nucleo e si viene quindi a formare una cellula multinucleata. Tra queste cellule vi è anche una cellula satellite che funziona da riserva. Ogni fibra muscolare è costituita da: una membrana cellulare detta sarcolemma, il citoplasma detto sarcoplasma, mitocondri, tuboli a T, un reticolo sarcoplasmatico, e dalle miofibrille.

MIOFIBRILLA

Sono le miofibrille che conferiscono al tessuto muscolare scheletrico una striatura, più in particolare i sarcomeri. Ogni miofibrilla è formata da due tipi filamenti: quelli sottili di ACTINA, e quelli spessi di MIOSINA. Sono presenti anche altre proteine CONNETTINA e TITINA che creano una connessione tra i due filamenti. Questi filamenti hanno una disposizione ben precisa e vanno a formare il sarcomero, ossia l'unità anatomo funzionale della fibra muscolare scheletrica. (anatomo perché)è la struttura che caratterizza questo tessuto e funzionale perché è la sede della contrazione muscolare). Nel sarcomero si alternano bande chiare (banda I) e bande scure (banda A), quest'ultime sono date dalla sovrapposizione dei filamenti. Ogni miofibrilla è formata dalla ripetizione di questi sarcomeri. MIOSINA: formata da due catene pesanti avvolte a elica (coda) e da delle estremità globulari (testa), nelle teste troviamo due coppie di catene leggere. La miosina forma una freccia a due punte: due serie di teste rivolte in direzioni opposte rispetto alla regione centrale e inoltre sporgono in diverse direzioni. Le code formano il corpo del filamento. ACTINA: forma due filamenti avvolti a elica. TROPOMIOSINA: sono due filamenti spiralizzati. TROPONINA: formata da tre subunità. FASE RILASSATA E CONTRATTA In condizioni di riposo l'actina e la miosina non sono a contatto. La tropomiosina occupa infatti il sito attivo dell'actina in modo da nonmiosina di eseguire un movimento di tipo "stroke" che sposta il filamento di actina rispetto alla miosina stessa. Durante questo movimento, l'ADP e il Pi vengono rilasciati dalla testa della miosina, che torna così nella sua conformazione iniziale a 45° rispetto al filamento di actina. Questo processo si ripete ciclicamente, permettendo alla miosina di interagire con l'actina e generare la contrazione muscolare.

testa di ritornare nella configurazione a 45°. Durante quest'ultimo fenomeno, la miosina trascina il filamento di actina verso il centro del sarcomero.

CONTRAZIONE

I filamenti sottili della banda I, dalla linea Z, si dirigono verso il centro del sarcomero inframezzandosi ai filamenti spessi della banda A. La banda H è attraversata dalla linea M costituita da ponti proteici che uniscono i filamenti spessi. Durante la contrazione vi è quindi l'accorciamento del sarcomero. In particolare vi è una riduzione della banda I e della banda H. Le due linee Z si avvicinano alla banda A, la quale rimane invariata.

RETICOLO SARCOPLASMATICO E TUBULI T

Il reticolo sarcoplasmatico avvolge ogni singola miofibrilla. Il sistema dei Tubuli T è strettamente associato al reticolo sarcoplasmatico ed è in continuità con la membrana di superficie della fibra muscolare. I tubuli T permettono ai potenziali d'azione che si originano sulla superficie cellulare a

livello della giunzione neuromuscolare di passare velocemente all'interno della fibra. Senza tubuli T, il potenziale d'azione potrebbe raggiungere il centro della fibra solo per diffusione di cariche positive nel citosol, ma questo è un processo più lento che ritarderebbe il tempo di risposta della fibra muscolare. Quindi i tubuli T permettono al segnale che da inizio alla contrazione di arrivare velocemente e molto vicino al reticolo sarcoplasmatico in modo da avere subito un rilascio di ioni calcio. STIMOLO NERVOSO Il sistema scheletrico si contrae grazie a uno stimolo del sistema nervoso. Il motoneurone libera una sostanza chimica cioè un neurotrasmettitore che è l'acetilcolina. L'acetilcolina si lega ai recettori della membrana della fibra muscolare (presenti quindi sul sarcolemma), e questi permettono l'apertura di canali ionici. L'ingresso di ioni sodio (cariche positive) genera un potenziale d'azione. Questo potenziale

d'azione si propaga all'interno della fibra muscolare tramite i tubuli T. Il potenziale d'azione nei tubuli T attiva i recettori diipropiridina, i quali aprono i canali degli ioni calcio nella membrana del reticolo sarcoplasmatico. Alla fine di questo processo l'acetilcolina viene rimossa tramite un enzima chiamato Acetilcolinesterasi.

TESSUTO MUSCOLARE CARDIACO

Questo tessuto muscolare è presente solo nel cuore. Le cellule di questo tessuto sono mononucleate (hanno un solo nucleo in posizione centrale) e hanno una forma abbastanza rettangolare. Come le fibre muscolari scheletriche, anche quelle cardiache contengono il reticolo sarcoplasmatico, i tubuli T, le miofibrille, il sarcolemma e il sarcomero. Infatti, anche il tessuto muscolare cardiaco è un tessuto che presenta delle striature. Diversamente dalle altre, la fibra muscolare del tessuto cardiaco è ramificata e forma delle giunzioni con le fibre adiacenti. Queste giunzioni prendono il nome di dischi.

intercalari.Essi sono costituiti da membrane interdigitate collegate da desmosomi.

• Hanno infatti la funzione di connettere fisicamente le cellule del tessuto.
• Inoltre i dischi intercalari presentano giunzioni comunicanti permettendo il movimento diretto di ioni da una cellula all'altra.
• Queste giunzioni collegano elettricamente le cellule in modo che le onde di depolarizzazione si diffondono rapidamente.

Il segnale per la contrazione del miocardio non proviene dal sistema nervoso ma da cellule miocardiche specializzate dette anche pacemaker, perché controllano la frequenza cardiaca.

TESSUTO MUSCOLARE LISCIO

Il tessuto muscolare liscio circonda le pareti dei vasi sanguigni e dei vari organi.

Le cellule muscolari lisce hanno un solo nucleo in posizione centrale, hanno una forma allungata o ellittica.

Hanno un diametro variabile che può andare dai 20 µm (piccoli vasi sanguigni) ai 400-500 µm (utero).

La contrazione delle cellule muscolari lisce è

cellula, permettendo la contrazione del muscolo liscio. La contrazione del muscolo liscio avviene grazie all'interazione tra la miosina e l'actina, che scorrono l'una sull'altra. Durante la contrazione, i filamenti di miosina si accorciano e si allargano, causando la riduzione della lunghezza della fibra muscolare. Questo processo avviene in modo uniforme in tutto il muscolo liscio, senza la presenza di striature.

cellulaL'apparato contrattile non è organizzato in miofibrille: le strie Z sono assenti

L'equivalente funzionale delle strie Z è costituito da corpi densi all'interno della cellula e aree dense sulla membrana

Sono presenti filamenti intermedi, che formano la rete del citoscheletro e connettono tra loro le aree e i corpi densi

I filamenti sottili possiedono F-actina e sono ancorati ai corpi densi. Possiedono la tropomiosina ma non la troponina

I filamenti spessi di miosina sono presenti in numero minore che nel tessuto muscolare scheletrico. Sono disposti nella parte centrale tra i corpi densi

Il muscolo liscio può avere due diverse strutture: multi-unitaria e unitaria

Nel muscolo liscio multi-unitario le cellule non sono connesse elettricamente quindi ogni cellula deve essere stimolata in modo indipendente. Questo consente un controllo fine e contrazioni graduate, visto che rende possibile l'attivazione selettiva di singole

serie di pompe ioniche che trasportano il calcio fuori dalla cellula. Questo processo di rimozione del calcio dal citoplasma permette al muscolo di rilassarsi. Nel muscolo liscio, la contrazione può essere innescata da diversi stimoli, come segnali nervosi, ormoni o cambiamenti nel pH. Una volta che il muscolo liscio si contrae, può mantenere la sua tensione per un lungo periodo di tempo senza affaticarsi. La contrazione del muscolo liscio è regolata da una serie di proteine, tra cui la miosina e l'actina. Quando il calcio si lega alla calmodulina, si attiva la chinasi della miosina, che a sua volta attiva la miosina. Questo porta all'interazione tra la miosina e l'actina, che porta all'aumento della tensione muscolare. Una volta che il muscolo liscio si contrae, il calcio viene rimosso dal citoplasma attraverso pompe ioniche. Questo permette al muscolo di rilassarsi e ripristinare la sua attività ATPasica. In conclusione, il muscolo liscio è un tipo di muscolo che si trova in diverse parti del corpo e che si contrae in modo diverso rispetto al muscolo scheletrico. La sua contrazione è regolata dal calcio e da una serie di proteine, e può essere innescata da diversi stimoli.cellulare attraverso canali ionici attivati da segnali esterni, come ormoni o neurotrasmettitori. Nel m. scheletrico, il calcio viene rilasciato dal reticolo sarcoplasmatico. La calmodulina nel m. liscio si lega al calcio e attiva la chinasi della miosina, mentre nel m. scheletrico il calcio si lega direttamente alla troponina, che a sua volta attiva la miosina. La miosina fosfatasi nel m. liscio rimuove il fosfato dalla miosina, diminuendo la sua attività ATPasica e causando una riduzione della tensione muscolare. Nel m. scheletrico, la miosina fosfatasi non è coinvolta nella regolazione della contrazione muscolare. In entrambi i tipi di muscolo, il calcio è fondamentale per l'inizio della contrazione, ma i meccanismi molecolari che regolano questo processo sono diversi. Nel m. liscio, il calcio entra nella cellula da fonti esterne, mentre nel m. scheletrico viene rilasciato dal reticolo sarcoplasmatico. In conclusione, sebbene ci siano similitudini nei meccanismi molecolari della contrazione muscolare nel muscolo liscio e scheletrico, ci sono anche delle differenze significative che riflettono le diverse funzioni e modalità di regolazione di questi due tipi di muscolo.