Fisiologia generale

APPARATO MUSCOLARE

Il sistema motorio crea degli effettori in base al recettore; realizza risposte in base alle informazioni

acquisite attraverso sistema sensitivo. Queste risposte possono essere, volontarie o involontarie, e in

ambedue i casi, le risposte in uscita, arrivano i muscoli che siano essi scheletrici, cardiaci o lisci.

Fibrocellule

Le distinguiamo in lisce e striate; questa distinzione è stata fatta in base alla microscopia a luce polarizzata

e dietro a questa distinzione sta semplicemente il modo in cui questo tipo di tessuto appare, infatti

all'analisi microscopica ci sono delle grossissime differenze morfologiche.

Troviamo le seguenti analogie:

dal punto di vista strutturale morfologico in tutti i casi sono presenti elementi contrattili che

✓ appartengono alla categoria di struttura microcellulare

il meccanismo di contrazione

✓

e le seguenti differenze ci sono differenze:

citologica: per quanto riguarda le dimensioni e le connessioni tra un elemento e l’altro;

✓ l'esistenza o meno di strutture sinciziale e l'organizzazione del reticolo endoplasmatico

liscio (reticolo sarcoplasmatico)

tipo di eccitamento: neurogeno (eccitamento che proviene dalla cellula attraverso neurone

✓ motorio) o miogeno (indica un eccitamento che dipende dalla eccitazione autonoma all'interno

della massa di cellule pacemaker strutture che sono responsabili dell'evocazione autoritmica



e spontanea dei potenziali d'azione che guidano i processi contrattili)

meccanismi di modulazione

✓

fibrocellule striate a loro volta si dividono in scheletriche e cardiache



Sarcomero: rappresenta l’unità fondamentale dell’apparato contrattile della muscolatura striata

scheletrica, la sua struttura insieme ad altri elementi proteici filamentosi che corre da una linea Z ad

un'altra linea Z e comprende una banda A e due semi-bande I.

Tra le proteine che costituiscono l'impalcatura del sistema contrattile abbiamo i filamenti spessi e filamenti

sottili, troviamo anche proteine che sono parti integranti di questi filamenti.

I filamenti spessi stanno all'interno della banda A e ne costituiscono l'interezza, sono costituiti dalla

o miosina. Essi hanno una simmetria centrale: se guardiamo la distribuzione degli elementi vediamo

che le teste, dei filamenti spessi, sono disposte da un'origine, in corrispondenza della banda M

verso le due linee Z.

I filamenti sottili sono costituiti da una serie di proteine diverse

o Le proteine che sono accessorie, sono tali perché non partecipano al processo di scorrimento

o attraverso loro specifica interazioni ma, sono di importanza fondamentale per garantire una

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strutturazione a questa impalcatura di proteine filamentose. (es. l' -actinina permette il saldarsi di

filamenti sottili di un sarcomero con i filamenti sottili di un sarcomero adiacente; la nebulina è

importante per definire la lunghezza complessiva del filamento sottile; la titina decorre da una linea

Z ad un’altra di fronte, e definisce la lunghezza del sarcomero in condizione di riposo. Durante il

processo di contrazione la titina subisce contrazione meccanica).

Se guardiamo la complessità del sistema di filamenti della cellula muscolare scheletrica (cellula gigante,

perché sinciziale ovvero che si può contare la cui lunghezza può essere dell'ordine di centimetri, il suo

spessore può essere svariate centinaia di micron arrivando addirittura le dimensioni di mm), tutto il sistema

dei suoi filamenti di una cellula muscolare scheletrica altro non rappresenta che la moltiplicazione per una

potenza di 10 -10 dei sarcomeri elementari che costituiscono le unità elementari capaci di generare il

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processo contrattivo.

In definitiva l'effetto macroscopico che vediamo a livello della cellula muscolare scheletrica rappresenta

una moltiplicazione di effetti microscopici.

Ripetitività del sistema di membrane intracellulari

Dobbiamo avere cautela per distinguere gli elementi ripetitivi che appartengono:

• al distretto della membrana plasmatica o sarcolemmale

• al distretto delle membrane che appartengono al dominio di membrane intracellulari

perché riconosciamo una ripetitività (parallela alla ripetitività dei sarcomeri) anche di questi elementi di

membrane dove sono presenti tubuli a T che rappresentano delle invaginazioni della membrana

sarcolemmale.

Quindi se noi camminiamo lungo la membrana di una cellula muscolare scheletrica vediamo i tubuli a T che

entrano nello spessore della membrana dove si anastomizzano e hanno un decorso molto regolare intorno

ai fasci di filamenti che si trovano all'interno del citoplasma. filamenti contrattili sono organizzati in fasci

I

di filamenti e intorno a questi troviamo il reticolo dei tubuli che dipende dalla membrana esterna.

Nel sistema di membrane intracellulari del reticolo endoplasmatico liscio vi è il corrispettivo dei tubuli a T:

anche il reticolo sarcoplasmatico forma una serie di canalicoli tra di loro anastomizzati che terminano in

strutture chiamate cisterne: le cisterne del reticolo.

(cisterna canalicolicisterna: è la struttura che vediamo è ripetuta sarcomero per sarcomero).

In particolare troviamo una

contiguità molto stretta fra il

sistema di membrane formato dal

tubulo a T e il sistema di membrane

formato dalle cisterne del reticolo

sarcoplasmatico per formare la

triade: se consideriamo un tubulo a

T, organizzato a livello di una linea

Z, si trova al confine tra due

sarcomeri adiacenti ed è associato a

una cisterna del reticolo

endoplasmatico liscio di un

sarcomero e dalla parte opposta

con una cisterna che però dipende

dal reticolo sarcoplasmatico del

sarcomero adiacente.

Quindi la triade del sarcomero è formata da tubulo a T più due cisterne

Quindi se mi muovo dentro le cisterne non ho la possibilità di uscirvi perché come vediamo dalla figura la

cisterna che forma una triade è in connessione con la cisterna che forma la triade successiva, da ambedue i

lati, attraverso i canalicoli che decorrono longitudinalmente lungo gli stessi filamenti. Posso pero andare da

una triade all’altra.

Proteine che compongono i filamenti spessi

Il filamento spesso è formato da una proteina chiamata miosina, essa è formata diverse regioni:

regione della coda, fondamentalmente bastoncellare

o la regione del collo o dello snodo con andamento filamentoso

o la regione della testa: le teste sono globulari

o

Quella che noi definiamo come miosina in realtà è un dimero di monomeri di miosina per cui in ogni unità

proteica che troviamo all'interno del filamento spesso troviamo dimeri di questa proteina.

• LMM lunghezza coda (light meromyosin)

• HMM regione del collo e della testa (

heavy meromyosin).

La HMM è a sua volta separabile in due

frammenti mediante un processo di

frammentazione proteolitica:

• frammento S1 (teste globulari)

• frammenti S2 (collo)

in questa figura vediamo la proteina intera, il

dimero con la porzione filamentosa avvolta a

super-elica.

La caratteristica della miosina è quella di dare una aggregazione spontanea coda-coda: quando abbiamo

una soluzione di miosine dissociate e le portiamo opportune condizioni sperimentali, spontaneamente

avviene un processo di aggregazione a partire da una regione di nucleazione con un filamento che cresce in

spessore grazie all’aggiunta di molecole successive. Queste sono aggiunte in modo sfalsato nello spazio

per cui il filamento cresce di spessore ma anche di lunghezza e raggiunge la dimensione caratteristica del

filamento spesso. Di fatto il filamento spesso una struttura centro simmetrica perché le teste le

troviamo dalla banda M, a sinistra e a destra, verso le due linee Z.

Le regioni del collo e della testa che sono regioni di flessibilità, questo è importante perché le code

aggregate a formare il filamento spesso si manifestano in strutture rigide ( non vi è flessibilità a livello di

code). La flessibilità, che caratterizza il filamento spesso fondamentale per la funzionalità del sarcomero, si

realizza tra collo e testa.

I filamenti sottili

Nei filamenti sottili troviamo una maggiore varietà di proteine.

Per formare il filamento sottile è fondamentale una proteina chiamata actina, che è una proteina globulare

riconosciuta come actina G.

Ciascun emi-filamento si forma attraverso la polimerizzazione testa-coda di ‘n’ actina globulare e questo

avviene secondo il riconoscimento, mediante una ben precisa polarità di queste proteine.

Due emi-filamenti sottili avvolti a super-elica formano il cosiddetto filamento sottile che he una lunghezza

discreta. Quindi di questo filamento riconosciamo un solco e possiamo seguire la localizzazione

spaziale delle diverse actina globulare: seguendo l'avvolgimento super-elica troviamo proteine globulari

dislocate nello spazio in modo diverso.

• Il passo (localizzazione spaziale) avviene secondo una cadenza ritmica per il quale dopo n actina

globulare ne ritroviamo un'altra che ha esattamente la stessa posizione rispetto a un piano: sarà

sfalsata di x A° ma avrà la stessa localizzazione di quella da cui siamo partiti.

• Il solco è importante perché accoglie una proteina filamentosa che risulta anch’essa un dimero: la

tropomiosina. Se seguiamo l'andamento delle molecole di tropomiosina le vediamo associate al

solco del filamento sottile in modo testa-coda. Anche in questo caso le molecole di tropomiosina

seguendo l'andamento del solco avranno una rotazione nello spazio. La tropomiosina serve come

proteina di ancoraggio di un'altra proteina che si chiama troponina.

La troponina è una proteina globulare formata da 3 subunità:

1. la subunità TNT ancora la troponina alla tropomiosina

2. la subunità TNI è inibitoria del processo di contrazione

3. la subunità TNC è una subunità legante calcio

Dal momento che la troponina è associata alle estremità della tropomiosina quando avremo continuità

nelle molecole di tropomiosina avremo una certa cadenza spaziale nella localizzazione dei trimeri di

troponina non abbiamo la distribuzione continua di queste proteine ma le ritroviamo a distanza di x nm

che corrisponde alla lunghezza di una tropomiosina.

P.S Il sistema dei filamenti, che siamo abituati a pensarle confinato all'interno del citoplasma in realtà, è in

continuità con il sistema connettivale che circonda la cellula attraverso un insieme di proteine

estremamente complesso che comprende per esempio la distrofina. Se consideriamo la linea Z troviamo

l’inserzione della distrofina con il suo dominio C terminale che prende contatto con altre proteine, e man

ma