Eccitazione contazione

Eccitazione-contrazione nel cuore

Eccitazione-contrazione nel cuore è un fenomeno in cui i microdomini del Ca²⁺ sono responsabili dell'accoppiamento.

Microdomini del Ca²⁺ nelle cellule ventricolari

Nelle cellule ventricolari ci sono circa 10.000 zone giunzionali allineate sul tubulo a T. Quando la membrana è depolarizzata, ogni zona giunzionale genera uno spark che si combina con gli altri per creare un segnale globale di Ca²⁺ che permette la contrazione.

La membrana del tubulo a T che si interfaccia con la porzione del reticolo sarcoplasmatico possiede circa 10 canali di tipo L. La zona sottostante del reticolo possiede circa 100 RYR2.

Lo sparklet, causato dall'apertura di un canale L, attiva circa 10-15 RYR2 producendo uno spark che diffonde oltre la zona giunzionale. Nella cellula atriale, non ci sono tubuli a T e gli sparks si formano nelle zone giunzionali realizzate sotto il sarcolemma. Una barriera di mitocondri confina gli sparks sulla superficie.

Durante la stimolazione adrenergica, gli sparks oltrepassano i mitocondri e attivano i RYR2 non giunzionali del reticolo, creando un'onda che diffonde in tutta la cellula.

Organizzazione funzionale delle zone giunzionali

La rivista Cell Calcium 40 (2006) 405-412 discute sull'organizzazione funzionale delle zone giunzionali.

Modulo di segnalamento del Ca²⁺ cardiaco

Questo modulo genera sparks localizzati di Ca²⁺ responsabili della contrazione.

1. Amplificazione: il canale L-type sul tubulo a T risponde alla depolarizzazione rilasciando un "pulse" di Ca²⁺.
2. Ca²⁺ raggiunge e attiva il recettore 2 della ryanodina (RYR2) che genera uno "spark".
3. Il Ca²⁺ viene rilasciato da NCX o SERCA.

Parte di questo Ca²⁺ si porta nei mitocondri dove stimola la sintesi di ATP. Questo ricircolo del Ca²⁺ è modulato da secondi messaggeri tipo cAMP (rimuove l'azione inibitoria del fosfolambano PLN), o da ADP-riboso ciclico (cADPR) che attiva ulteriormente la SERCA.

RYR2 cardiaco e proteine modulatorie

Il RYR2 cardiaco ha 4 subunità associate con varie proteine modulatorie. La "Ca²⁺-binding protein calsequestrin (CSQ)" modula la sensibilità di RYR2 tramite triadin e junctin.

RYR2 è fosforilata dalla PKA, legata ad AKAP, e defosforilata da PP2A e PP1. RYR2 è anche modulata da CaM.

Segnalamento del Ca²⁺: spazio, tempo, e ampiezza

• Amplitude: baseline cytosolic [Ca²⁺], apparent [Ca²⁺] in a spark, global [Ca²⁺], transient regional [Ca²⁺] in a spark, DHPR [Ca²⁺]_subspace (sparklet), CRU [Ca²⁺]_subspace (spark), extracellular [Ca²⁺] or SR [Ca²⁺]_lumen.
• Time: 0.1 ms DHPR open time, 10 ms CRU Ca²⁺ release, [Ca²⁺] spark and blink half-time, 100-1000 ms [Ca²⁺] transient half-time, 1 s fight or flight Ca²⁺ response, staircase resetting time, 10 s gene expression, remodeling in hypertrophy and heart failure.
• Space: 0.1 nm channel pore, 1.0 nm junctional cleft (subspace), 10 nm jSR diameter, 100 nm RyR, Ca²⁺ spark FWHM, sarcomere spacing, 1.0 µm separation of couplons along TT, 10 µm Cell width, 100 µm Cell length, 1000 µm compound Ca²⁺ spark, Ca²⁺ wave multicellular Ca²⁺ wave.