Fisiologia Cardio Circolatoria

ACCOPPIAMENTO ECCITAMENTO-CONTRAZIONE (EC) NEI MIOCITI

VENTRICOLARI

Dissenzionando dei miociti ventricolari ci sono delle striature che sembrano collegare miociti

adiacenti: i dischi intercalari ossia zone di contatto e di adesione tra le estremità delle fibre

muscolari cardiache contigue. Queste zone nelle fibrocellule muscolari scheletriche non esistono.

Esistono sarcomeri come nel muscolo scheletrico: filamenti sottili di actina e miosina che scorrono gli

uni sugli altri.

Somiglianze tra l'accoppiamento EC nel muscolo scheletrico e cuore

• Entrambi sono striati (struttura a sarcomeri) e contengono i tubuli a T e un Reticolo

Sarcoplasmatico altamente sviluppato.

• I PdA forniscono lo stimolo eccitatorio (lungo i tubuli a t e la membrana plasmatica o sarcolemma)

utilizzato per attivare i canali del Ca presenti sul sarcolemma stesso.

• I canali del Ca attivati innescano l'apertura dei canali di rilascio del Ca presenti sulla membrana

del RS (anche chiamati rianodina)

• L'aumento risultante del Ca intracellulare attiva il meccanismo della contrazione

Differenze tra i muscoli scheletrico e cardiaco

• le cellule muscolari cardiache sono più piccole delle scheletriche; hanno un solo nucleo (invece che

essere plurinucleate) e sono più ricche di mitocondri dato che intervengono nella contrazione,

fatto che sussiste per tt la vita dell'individuo.

• Il cuore contiene tessuto eccitatorio specializzato (pacemakers nel nodo senoatriale e nodo

atrioventricolare) e le fibre di conduzione (fibre di Purkinje).

• Le cellule cardiache adiacenti si connettono tra di loro elettricamente mediante gap junctions (che

si trovano nelle sinapsi elettriche).

• Il PdA ventricolare è circa 50/100 volte più lungo (da 250 ai 300 ms) di quello del muscolo

scheletrico (3/4 ms).

• Nel meccanismo di accoppiamento EC cardiaco è fondamentale un ingresso di Ca intracellulare. Nel

muscolo ciò che era impo era l'accoppiamento meccanico tra il canale al Ca voltaggio-dipententi

del sarcolemma dei tubuli a T che fa da tappo al canale di rilascio di Ca sul RS. Infatti il Ca

extracellulare non serve a un cazzo. Nel cardiaco l'ingresso di calcio invece è di fondamentale

importanza (questo meccanismo di rilascio di Ca del RS è dovuto al Ca-induced Ca-release ossia

rilascio di Ca indotto dall'arrivo di ca dall'ambiente extracellulare).

Accoppiamento EC

Se un miocita genera un PdA si propaga lungo tt la M.P

del miocita sino al tubulo trasverso e quindi tt viene

depolarizzata. la depolarizzazione fa aprire i canali al

Ca voltaggio-dipendenti avvenendo l'ingresso di ca

extracellulare che permette la fuoriuscita di calcio dal

RS. Quindi è impo l'entrata di calcio extracellulare xk

innesca la fuoriuscita di Ca dal RS.

Nella immagine vediamo che i due canali sono uguali a

quello del muscolo. Fintanto che non arriva il PdA i

canali del Ca del TT saranno chiusi e il Ca extracellulare

non entra. Se avviene

depolarizzazione, il Ca

extracellulare entra e si lega ai

canali di rilascio del calcio sul RS

(canali al calcio Ca-dipendenti) facendoli aprire. In questo punto il Ca accumlato nel RS esce

aumentano la propria concentrazione a livello del citosol.

RELAZIONE LUNGHEZZA-TENSIONE NELLA CONTRAZIONE DI UN

MUSCOLO CARDIACO Ripassando questa slide:

Comparando il muscolo scheletrico a quell cardiaco

sappiamo che in questo caso sull'asse delle ordinate

abbiamo la tensione in funzione della lunghezza iniziale del

sarcomero cardiaco (sull'asse delle ascisse). La lunghezza in

condizioni di riposo del sarcomero cardiaco è di 2.08 µm e

la forza corrispondente è di 70. Il valore massimo della

forza di 140 lo otteniamo quando il sarcomero cardiaco è leggermente stirata a 2.2 µm.

Quindi la tensione attiva sviluppata nel passaggio dalla fase di rilasciamento a quella di contrazione

dipende dalla lunghezza iniziale delle fibre del miocardio. Il motivo va ricercata nel n° di ponti

trasversi che i filamenti di actina e le teste della miosina formano tra d loro. Nel cuore il n°

massimo lo si ha quando il muscolo è parzialmente stirato. In ordinata vediamo la misura della Gittata

sistolica ossia la misura della gittata di sangue che il cuore espelle durante una contrazione (sistole).

70 sta per 70 mL.

La quantità di sangue che entra deve corrispondere alla quantità che fuoriesce in una situazione

ottimale e quindi il cuore deve regolare la forza di contrazione per mantenere questo. In condizione

di riposo entrano 70 mL e i miociti ventricolari esercitano una forza tale per espellere quei 70 mL.

Nel caso al cuore c'è un maggior apporto di sangue ci deve essere una uscita maggiore d sangue

per compensare. Ma se entra più sangue nel ventricolo la camera ventricolare si espande (dato che

è formata da fibrocellule muscolari e quindi si stirano). Per questo l'allungamento delle cellule del

sarcomero delle fibrocellule determina un aumento della forza di contrazione per compensare i 140

mL di sangue che entrano.

Un aumento della tensione è correlata anche grazie all'aumento di ingresso di Ca2+ extracellulare

indotto dallo stiramento oltre all'aumento del n° di ponti trasversi tra filamenti spessi e sottili. Il n°

di ponti attivati è in parte direttamente proporzionale alla concentrazione di calcio che entra nei

canali ca-dipendenti nell'ambiente intracellulare. Questi canali sono strech activated channel che

risentono allo stiramento tendendosi ad aprirsi. Essi si modulano a seconda del grado di stiramento

della fibra. Come quelli sul corpuscolo del pacini.

ELETTROFISIOLOGIA DEL CUORE

La prima cosa da osservare è che il cuore non è formato da un unica tipologia di cellule ma è

formato da cellule differenti sia dal punto di vista morfologico e funzionale.

Da un punto di vista elettrico ci sono 4 caratteristiche per quanto riguarda i PdA:

1. Esiste una depolarizzazione spontanea da parte di certe cellule specializzate, indipendentemente

da qualsiasi tipo di stimolo che ricevono. Anche se recido le terminazioni nervose del SNA (para

e ortosimpatico), queste depolarizzano lo stesso; l'innervazione neuronale non è richiesta per

l'attività depolarizzante spontanea

2. I PdA generato dal nodo senoatriale (pacemakers primaria) si propaga tra le cellule tramite un

sincizio accoppiato tra i miociti. Queste due caratteristiche permettono di mantenere in modo

continuata fino alla morte questa capacità di operare;

3. Il PdA sviluppato nei miociti è diverso dal PdA dei neuroni o nelle fibrocellule muscolari

scheletriche. Diversità rappresentata dalla durata (circa 200 ms). Questa caratteristica assicura

una forte contrazione;

4. Essendo un tessuto eccitabile elettricamente con canali al sodio voltaggio-dipendenti, anche

questi canali si inattivano e quindi anche la fibrocellula muscolare cardiaca va incontro al periodo

di refrattarietà più lungo del muscolare scheletrico. Questo fatto previene la sommazione delle

scosse muscolari semplici (che avveniva invece nel muscolare scheletrico). E' un bene che non ci

sia per il buon funzionamento del cuore perchè se ci fosse il tetano il cuore si contrarrebbe e

rimarrebbe contratta per un periodo prolungato e impedisce un ottimale flusso di sangue nel

sistema circolatorio.

Ricordando che nel cuore c'è una organizzazione

multicellulare e i vari miociti sono collegati tra di loro

tramite gap junctions. Sono dei grossi pori canale che

mettono in comunicazione le membrane di cellule

adiacenti facendo propagare il segnale elettrico molto

rapidamente il segnale ovunque.

FLUSSO ATTIVITÀ ELETTRICA CARDIACA

I PdA vengono generati in modo SPONTANEO a livello di cellule specializzate che hanno perso la

capacità di contrarsi a livello del Nodo Senoatriale ove c'è un ammasso di cellule specializzate che

formano il Pacemakers primario. Queste cellule determinano l'andatura ossia il ritmo cardiaco del

cuore.

Dal SA (senoatriale) il PdA si propaga verso il muscolo atriale permettendo la contrazione degli atri

permettendo al sangue di essere spinto nel ventricolo.

Dal muscolo atriale il PdA si propaga nel Nodo atrioventricolare, situato a livello della parete che

divide i due atri dai due ventricoli. Sono definite anche Pacemakers secondario perchè se quelle

primarie smettono di funzionare, la funziona di pacemakers primario passa a queste. Il PdA

generato qui parte con un certo ritardo rispetto a quello del nodo senoatriale perchè il PdA si

propaga verso il fascio atrioventricolare, pooi verso le fibre del purkinje e poi nei miociti

ventricolari. Prima di contrarsi però devono aspettare la contrazione dei miociti atriali e per fare

questo le cellule del nodo AV generano il PdA con un certo ritardo.

Le fibre del purkinje sono molto ramificate e così posso prendere contatto tramite gap junction con

le fibrocellule muscolari ventricolari propagando l'onda di depolarizzazione sino ai miociti

ventricolari. Le fibre del purkinje sono fibrocellule muscolari specializzate che non si contraggono e

assomigliano alle cellule pacemakers più che ai miociti. Infatti essi sono chiamati Pacemakers

terziaro.

Il muscolo ventricolare si contrae per far circolare il sangue.

Potenziale d'azione del nodo SA (pacemakers primarie)

Esse generano un PdA al Ca2+. Di solito il PdA si genera tramite apertura e chiusura di canali al Na

voltaggio-dipendenti. Ma qui invece sono i canali al calcio voltaggio-dipendenti detti canali T. Le

correnti generate per flussi di ioni calcio sono transienti??

Se noi depolarizziamo la membrana attivando canali al Na voltaggio-dipendenti, tramite voltage-

clamp, l'andamento temporale ha una attivazione e inattivazione velocemente. Quelli al calcio invece

hanno una attivazione e inattivazione molto più lenta. Quindi il comportamento è simile al sodio ma

mostrando differenze riguardo la cinetica di attivazione e inattivazione.

In queste cellule non c'è un potenziale di riposo (valore

negativo del Vm stabile nel tempo). Esiste solo un

prepotenziale presenti solo nelle pacemakers.

Le caratteristiche di questo PdA è quello in figura: la

fase di depolarizzazione è lenta attivando canali al

calcio voltaggio-dipendenti (a causa della cinetica delle

correnti del calcio)..

La ripolarizzazione è dovuta invece ai canali al K+-

dipendenti (delay rectifier) simile ai neuroni. Essa è

dovuta alla inattivazione dei canali al ca e all'apertura

dei canali al K.

PdA del nodo AV

E' un PdA al calcio voltaggio-dipendenti di tipo T.

In figura mostriamo un confronto con il PdA del nodo SA. Hanno un segnaritmo latente (in inglese

pacemaker) e una depolarizzazione lenta (canali al ca). La conduzione del pdA è lenta e questo è

rib