Fisiologia

TENSIONE DI UN MUSCOLO SCHELETRICO

Il muscolo scheletrico presenta due diverse tipologie di contrazione: Contrazione isometrica in cui si ha lo sviluppo di una tensione senza l'accorciamento del muscolo (si ha il mantenimento della stessa lunghezza) grazie al contemporaneo accorciamento dei sarcomeri e stiramento dei tendini; questa forza può essere impiegata per il mantenimento di un carico. Contrazione isotonica in cui si ha lo sviluppo di una forza costante con l'accorciamento del muscolo e dei sarcomeri che permette il movimento delle leve ossee. N.B. Solitamente i movimenti che effettuiamo presentano una componente isometrica ed una isotonica. La tensione prodotta da un muscolo dipende da: - Lunghezza iniziale del muscolo prima della contrazione. Secondo la relazione tensione-lunghezza, durante una contrazione isometrica la forza sviluppata varia in funzione del grado di sovrapposizione dei miofilamenti e quindi della lunghezza del sarcomero, in particolare al.muscolo. Questo fenomeno è noto come legge di Starling. Per ottenere il massimo sviluppo di forza, è importante mantenere una corretta lunghezza muscolare. Se il muscolo è troppo allungato o troppo accorciato, la capacità di generare forza diminuisce. Inoltre, è importante tenere conto del tempo di contrazione muscolare. Un muscolo può generare la massima forza solo per un breve periodo di tempo, dopodiché la forza diminuisce gradualmente. Infine, è importante considerare anche la frequenza di stimolazione del muscolo. Un muscolo stimolato frequentemente può generare una maggiore forza rispetto a un muscolo stimolato meno frequentemente. In conclusione, per ottenere il massimo sviluppo di forza muscolare, è necessario mantenere una corretta lunghezza muscolare, tenere conto del tempo di contrazione e stimolare il muscolo con la giusta frequenza.muscolo (nel muscolo cardiaco a causa della mancanza di tendini e della minima quantità di componente elastica la componente principale è la tensione attiva). • Quantità di Ca presente nel sarcoplasma. L'arrivo del potenziale d'azione dalla durata di 4-5 ms determina la fuoriuscita di una determinata quantità di Ca dal reticolo sarcoplasmatico con un ritardo di 10-20 ms (viene ricaptato dalla pompa SERCA) e lo sviluppo di una forza meccanica definita scossa muscolare con un ritardo di circa 100 ms. Nel caso dell'arrivo di un numero maggiore di potenziali d'azione prima del completo riassorbimento del Ca (possibile per la breve durata del potenziale d'azione muscolare) si determina un ulteriore aumento della quantità di Ca rilasciato dal reticolo sarcoplasmatico e la sommazione delle scosse muscolari definita tetano muscolare con conseguente aumento della tensione sviluppata in quanto la maggiore disponibilità di.

Ca determina la formazione di un2+numero maggiore di ponti acto-miosinici per losmascheramento di un numero maggiore di siti attividell’actina. Se la stimolazione non è massimale il muscolopresenta un parziale rilassamento fra due stimoli successivi inun fenomeno definito tetano incompleto, mentre quando lafrequenza di stimolazione del potenziale d’azione è massima siha lo smascheramento di tutti i siti attivi dell’actina e laformazione del massimo numero possibile di ponti trasversaliche determinano lo sviluppo della massima forza che rimanecostante nel tempo in un fenomeno detto tetano completo (questo evento si verifica ognivolta che tratteniamo un muscolo per sollevare un peso in quanto permette di aumentarela forza sviluppata di 3-5 volte rispetto ad una scossa singola).N.B. Con lo stimolo di un potenziale d’azione si verifica il rilascio di una quantità di Ca 2+che permette lo smascheramento di circa il 20-25% dei siti attivi

dell'actina.

• Reclutamento delle unità motrici, infatti quanto maggiore è il numero delle unità motrici reclutate all'interno di uno stesso muscolo maggiore sarà la forza sviluppata (non è un effetto sulla singola cellula, ma sul muscolo in toto).

IL SISTEMA CARDIACO

Gli organismi pluricellulari necessitano di un sistema circolatorio che connetta il liquido interstiziale extracellulare con i sistemi specializzati nello scambio con l'ambiente esterno in quanto permette il trasporto dei nutrienti dal sistema digerente e dei gas dal sistema respiratorio ai tessuti e l'espulsione delle sostanze di scarto attraverso il sistema urinario, respiratorio e gastrointestinale.

Il sistema cardiovascolare è formato dal sangue che agisce come mezzo per la veicolazione dell'ossigeno e dei nutrienti alle cellule e per la rimozione dell'anidride carbonica e dei prodotti di scarto, dai vasi sanguigni (arterie, arteriole, capillari,

venule e vene) che rappresentano i condotti al cui interno scorre il sangue e dal cuore che funziona come una pompa per la distribuzione del flusso di sangue.

Il sangue è un tessuto connettivo allo stato liquido che, nell'uomo, è formato per il 45% da una parte corpuscolata cellulare (eritrociti, globuli bianchi e piastrine) e per il 55% da plasma che rappresenta la componente liquida in cui sono disciolti ioni, glucosio, proteine prodotte dal fegato con funzione di trasporto (albumina) o prodotte dai linfociti con funzione protettiva (immunoglobuline), amminoacidi e sostanze di scarto.

Le due componenti del sangue possono essere facilmente divise per sedimentazione o centrifugazione: la parte a densità minore è il plasma, poi si ha una piccola componente di leucociti e piastrine ed una porzione a maggiore densità che è rappresentata dall'ematocrito.

All'interno dell'organismo adulto sono presenti circa 5,5 l di sangue suddivisi in

2,5 l di volume eritrocitario e 3 l di plasma.

Nell'uomo l'ematocrito ha un valore di 45%, mentre nella donna ha un valore di 40%.

IL CUORE

Il cuore è un muscolo formato da due pompe in serie che lavorano in maniera simultanea ma che sono divise dal punto di vista anatomica da un setto perché il cuore destro riceve sangue deossigenato dalla circolazione sistemica attraverso la vena cava inferiore e la vena cava superiore per inviarlo al polmone tramite l'arteria polmonare, mentre il cuore sinistro riceve il sangue ossigenato da quattro vene polmonari per inviarlo a tutti i tessuti tramite l'aorta e la circolazione sistemica.

Le camere cardiache sono divise tra loro mediante delle valvole formate da tessuto connettivo denso che permettono un flusso di sangue direzionale tramite la chiusura della camera che è permessa da un meccanismo passivo dovuto alla differenza di pressione delle camere (non sono foglietti muscolari quindi non vi è).

La principale differenza fra le varie tipologie di valvole è la posizione della concavità. Le valvole atrioventricolari presentano la concavità rivolta verso il ventricolo, mentre quelle semilunari verso la camera arteriosa. Quando la pressione idrostatica è maggiore nella camera in cui è rivolta la concavità, le valvole si chiudono, mentre se la pressione idrostatica è maggiore nella camera in cui è presente la convessità, si aprono. N.B.Gli atri non sono separati dalle vene (sistemiche o polmonari) da valvole perché non sono in grado di esercitare una forte pressione idrostatica sul sangue quindi il reflusso di sangue alle vene è di poca rilevanza. La parete del cuore è formata prevalentemente da cellule muscolari ma comprende una componente connettiva detta scheletro fibroso che è formato da quattro anelli di sostegno per l'ancoraggio delle valvole che sono collegati a formare un setto localizzato fra gli atri ed i ventricoli; questa struttura permette inoltre la separazione dal punto di vista elettrico della muscolatura degli atri e dei ventricoli in quanto vi è un unico punto che permette la conduzione elettrica che è rappresentato dal passaggio del fascio atrioventricolare di His. Le cellule muscolari striate cardiache sono dette cardiomiociti, presentano una forma allungata con una lunghezza di 100 μm ed uno spessore di 10-15 μm, presentano un nucleo localizzato.

Al centro della cellula ci sono numerosi mitocondri disposti in file longitudinali tra le miofibrille e non formano un sincizio anatomico ma sono vicendevolmente connesse mediante delle giunzioni comunicanti dette strie intercalari o scalariformi (sinapsi elettriche formate da doppi canali detti connessoni che facilitano il passaggio di molecole e ioni) che permettono un rapido ed efficace passaggio di informazioni e del potenziale elettrico.

N.B. Il cuore è un sincizio funzionale ma non anatomico in cui si ha la contrazione quasi simultanea dell'intera massa ventricolare.

N.B. La parete del ventricolo sinistro presenta uno spessore maggiore (circa 3 volte rispetto al ventricolo destro) in quanto deve creare una pressione maggiore sul sangue fino a 120 mmHg.

Il potenziale d'azione delle cellule miocardiche non varia come ampiezza della depolarizzazione ma presenta una durata molto lunga di circa 250 ms; in condizioni di riposo il valore del potenziale di membrana del cardiomiocita ha

un valore di circa -90 mV dovuto ad una permeabilità della membrana maggiore per il K (infatti il potenziale di equilibrio dello ione K si assesta intorno ai -95 mV). Quando arriva una depolarizzazione sovrasogliare (circa 10-15 mV superiore al potenziale di membrana a riposo) si determina l'apertura dei canali al Na voltaggio-dipendenti che causa l'entrata massiva dello ione secondo gradiente elettrochimico ed un picco di potenziale che arriva a valori di circa +20 mV; questi canali si inattivano molto velocemente, ma nel frattempo si ha l'apertura lenta e graduale di canali al K voltaggio-dipendenti (il picco di apertura si registra a +20 mV) che determinano l'uscita dello ione dalla cellula secondo gradiente elettrochimico ed una parziale iperpolarizzazione. Inoltre, quando il potenziale supera gli 0 mV si ha l'apertura