Riassunto esame Istologia ed embriologia, Prof. Alviano Francesco, libro consigliato Istologia, 7ª edizione, Monesi

LA FIBRA MUSCOLARE SCHELETRICA

STRUTTURA – com’è fatta una singola fibra muscolare, dentro e fuori

La membrana plasmatica (plasmalemma) della fibra (quindi della cellula) muscolare prende il nome

di SARCOLEMMA. Una sua caratteristica è la presenza di invaginazioni tubulari chiamate tubuli T,

che penetrano nel citoplasma. Questi tubuli trasmettono il potenziale d’azione in profondità nella

fibra, raggiungendo il RETICOLO SARCOPLASMATICO, una forma specializzata di reticolo

endoplasmatico liscio, ricco di ioni calcio (Ca²⁺). Quando il segnale arriva il reticolo rilascia calcio,

che avvia il processo di contrazione muscolare.

A livello citologico:

I nuclei si trovano in posizione periferica.

• Anche i mitocondri e altri organelli si distribuiscono in periferia.

•

PERCHÉ E questo schiacciamento di tutta la componente citoplasmatica vi è per favorire quello

➡

che è l’accumulo delle miofibrille.

Infatti il citoplasma è occupato soprattutto da MIOFIBRILLE, costituite da filamenti di

• actina e miosina, le proteine contrattili.

L’organizzazione ordinata di questi filamenti crea le STRIATURE TRASVERSALI, visibili al

• microscopio ottico.

SARCOLEMMA: membrana plasmatica che avvolge il citoplasma (SARCOPLASMA).

MIOFIBRILLE: costituiscono la porzione contrattile interna, formate da miofilamenti di actina e

miosina disposti in modo da produrre la bandeggiatura trasversale osservabile istologicamente. 4

ORGANIZZAZIONE – come tante fibre insieme costituiscono un muscolo (macroscopicamente) e

com’è organizzata la fibra muscolare dentro (microscopicamente)

Dal punto di vista MACROSCOPICO, le fibre muscolari sono raggruppate in fascicoli, ciascuno

è dei quali circondato da tessuto connettivo (perimisio). OGNI FIBRA MUSCOLARE, a sua volta, è

avvolta da ENDOMISIO. vedi pagina 3

A livello MICROSCOPICO, si osservano:

è • STRIATURE TRASVERSALI ALTERNATE:

Le BANDE CHIARE (bande I) sono MONO-rifrangenti (o ISOTROPE) e contengono

o solo FILAMENTI SOTTILI (actina).

Le BANDE SCURE (bande A) sono BI-rifrangenti (o ANISOTROPE) e contengono

o FILAMENTI SPESSI (miosina) che interdigitano con i FILAMENTI SOTTILI.

Queste bande riflettono l’organizzazione ultrastrutturale dei miofilamenti

(bande I – actina; bande A – actina e miosina, sovrapposti nella zona centrale).

• MIOFIBRILLE costituite da UNITÀ SARCOMERICHE

- L’UNITÀ SARCOMERICA è l’UNITÀ FUNZIONALE della CONTRAZIONE MUSCOLARE, compresa tra

due linee Z, che sono degli addensamenti di natura proteica che dividono in due la banda I.

Ogni SARCOMERO è composto da:

• •

Una banda A centrale; Una linea M al centro della banda A;

• •

Due emibande I, una per lato; Al centro della banda I vi è la linea Z,

che rappresenta il punto di ancoraggio dei filamenti sottili.

Lo spazio tra due linee Z rappresenta quindi un sarcomero.

- Le MIOFIBRILLE, strutture citoplasmatiche allungate presenti nelle fibre muscolari, sono costituite

da una serie di sarcomeri disposti in successione. Questa organizzazione regolare dei miofilamenti

(actina e miosina) determina la caratteristica striatura trasversale visibile al microscopio.

I MIOFILAMENTI SOTTILI – actina e proteine regolatrici

I FILAMENTI SOTTILI sono costituiti da F-actina (forma filamentosa di actina α), organizzata in una

doppia elica. Presentano POLARITÀ, con un’estremità "+" orientata verso la linea Z e una "–"

orientata verso il centro del sarcomero (linea M).

• Polarità e stabilità dei filamenti sottili:

L’estremità "+" è incappucciata dalla α-actinina, presente nella linea Z, che agisce come

o CapZ, impedendo l’allungamento.

L’estremità "–" è stabilizzata dalla tropomodulina, che ne impedisce il disassemblaggio.

o

Questo sistema consente di mantenere stabile la lunghezza dei filamenti senza consumo

energetico continuo per processi di assemblaggio e disassemblaggio, è essenziale per preservare

l'integrità del sarcomero.

• Proteine regolatrici associate:

TROPONINA (proteina globulare, complesso con tre subunità):

o I: inibisce il sito di legame con la miosina.

§ C: lega il Ca²⁺, causando un cambiamento conformazionale.

§ T: interagisce con la tropomiosina.

§ 5

TROPOMIOSINA: si sposta sul filamento d’actina quando la troponina cambia forma,

o scoprendo i siti di legame per la miosina.

Il legame tra miosina e actina è altamente specifico ma REGOLATO, in modo da permettere la

contrazione solo quando necessario. I MIOFILAMENTI SPESSI – la miosina II

I FILAMENTI SPESSI sono costituiti da miosina di tipo II, una proteina motoria formata da:

2 catene pesanti, ciascuna con:

• una testa globulare (lega actina e ATP);

o un dominio lineare (forma la coda);

o

4 catene leggere, associate alle teste, con funzione strutturale e regolatoria.

•

Le molecole di miosina si assemblano in modo antiparallelo, in modo che:

- le code si uniscano al centro, formando la zona H (priva di teste);

- le teste siano rivolte verso l’esterno del sarcomero e possano interagire con i filamenti sottili

da entrambi i lati. Sezione longitudinale della fibra (esame istologico)

In una sezione longitudinale, la fibra appare come un cilindro tagliato lungo la direzione maggiore, in cui si

distinguono le striature trasversali.

In mezzo alle fibre c'è tessuto connettivo con vasi sanguigni.

Nell’immagine descritta, si riconoscono:

• Più fibre muscolari, ognuna circondata da endomisio;

• Un vaso tagliato trasversalmente rispetto alla sezione (appare come un lume rotondeggiante);

• Un capillare che segue il decorso della fibra (nella "V");

• Le cellule endoteliali, piatte e allungate, che formano il rivestimento interno dei vasi, identificabile come

epitelio pavimentoso semplice. 6

IL SARCOMERO

ORGANIZZAZIONE TRIDIMENSIONALE e INTERDIGITAZIONE

Il SARCOMERO ha un’ORGANIZZAZIONE ORDINATA e TRIDIMENSIONALE che consente:

La perfetta interdigitazione tra filamenti spessi e sottili.

• L’efficiente formazione dei ponti tra actina e miosina.

• Una contrazione sincrona che parte dall’unità sarcomerica e si trasmette alla fibra

• muscolare e infine all’intero muscolo. BANDEGGIATURA e COMPONENTI STRUTTURALI

A livello di microscopia elettronica, il sarcomero appare come una struttura con BANDEGGIATURA

REGOLARE, alternando regioni più chiare e più scure in base alla diversa densità colorimetrica

legata al passaggio degli elettroni.

Al centro della banda I, che è chiara, troviamo la linea Z, composta da alfa-actinina, proteina che

ancora i filamenti sottili. Ogni linea Z rappresenta il limite tra due sarcomeri: per questo, metà

banda I appartiene a un sarcomero e l’altra metà a quello adiacente. La linea Z prende il nome dal

suo aspetto "zig-zag", dovuto alla disposizione dell’alfa-actinina che si collega ai filamenti sottili di

sarcomeri adiacenti, assicurando continuità strutturale.

La banda A, più scura, corrisponde alla sovrapposizione tra filamenti spessi e sottili. Al suo centro

si osserva una regione più chiara detta banda H, dove sono presenti solo i filamenti spessi di

miosina (cioè la parte con le sole code, senza sovrapposizione). Al centro della banda H troviamo la

linea M, un addensamento proteico che serve a mantenere allineati i filamenti spessi grazie a

proteine di registro, che stabilizzano anche l’interazione con i filamenti sottili. FUNZIONE

L’intera bandeggiatura trasversale riflette l’organizzazione ordinata del sarcomero lungo il decorso

della fibra muscolare. Durante la contrazione muscolare, l'accorciamento sincrono dei sarcomeri

causa l'accorciamento della fibra e quindi del muscolo nel suo complesso.

ALTRE COMPONENTI PROTEICHE DEL SARCOMERO

La funzione principale di queste proteine è mantenere i corretti rapporti strutturali tra i filamenti

sottili e spessi, essenziali per la contrazione.

CapZ, localizzato nella linea Z, insieme all’alfa-actinina, ancora il polo positivo del filamento

• sottile.

Tropomodulina si trova all’estremità opposta (polo negativo) e ne regola la lunghezza.

•

Nel sarcomero vi è una serie di PROTEINE definite TITANICHE, GIGANTI, che hanno un ELEVATO

PESO e sono:

TITINA: agisce come una molla, estendendosi dalla linea Z alla linea M, stabilizza e centra i

• filamenti spessi.

NEBULINA: decorre lungo tutto il filamento sottile, mantenendone lunghezza e

• allineamento.

Altre proteine localizzate nelle linee Z e M:

MIOMIOSINA, PROTEINA C e OSCURINA: mantengono l’ordine strutturale e mettono in

• comunicazione il sarcomero con il reticolo sarcoplasmatico, fondamentale perché il rilascio

del calcio da questo organello innesca la contrazione muscolare. Senza calcio nel

citoplasma, la contrazione non può avvenire. 7

I COSTAMERI

Durante la contrazione, l’ENERGIA MECCANICA prodotta deve essere DISTRIBUITA per EVITARE

DANNI alle STRUTTURE CELLULARI. Per questo, esiste un collegamento funzionale tra:

la componente fibrillare (i sarcomeri),

• la membrana plasmatica (sarcolemma),

• e la matrice extracellulare (organizzata come lamina esterna).

•

Questo collegamento è assicurato da complessi proteici detti COSTAMERI, che scaricano la forza

contrattile sulla matrice extracellulare e proteggono il sarcolemma da rotture. Sono allineati

trasversalmente al sarcomero in corrispondenza della linea Z e della banda M, ergo nei punti in cui

il sarcomero trasmette forza.

Vi sono DUE PRINCIPALI COMPLESSI:

1. Complesso della DISTROFINA: collega le miofibrille alla membrana tramite la DISTROFINA, che

a sua volta si associa a GLICOPROTEINE DI MEMBRANA e poi a PROTEINE ADESIVE EXTRACELLULARI

(es. laminina).

2. Complesso della DESMINA: utilizza la DESMINA, un filamento intermedio, che si ancora a

PROTEINE DI MEMBRANA ESTRINSECHE collegate a RECETTORI INTEGRINICI, i quali interagiscono

con la matrice. Questa organizzazione consente di trasferire e distribuire l’energia generata dalla

contrazione a livello cellulare e tissutale, evitando danni strutturali.

Un difetto in queste proteine può causare PATOLOGIE MUSCOLARI.

Un esempio importante è la DISTROFIA MUSCOLARE, causata da mutazioni nel gene della

distrofina. La perdita di questa proteina comporta:

perdita di tenuta strutturale,

• morte cellulare,

• infiammazione cronica e degenerazione muscolare, portando ai sintomi clinici

• tipici della malattia. 8

LA CONTRAZIONE MUSCOLARE

MECCANISMO DEL CONTROLLO NERVOSO e ATTIVAZIONE I