Fisiologia generale

DOVE VIENE GENERATO IL RITMO CARDIACO??

La zona di origine dello stimolo è il nodo senoatriale, è costituito da connettivo che circonda piccole cellule miocardiche con scarse miofibrille, sono cellule muscolari che hanno perso la capacità contrattile ma mantengono l'eccitabilità e producono potenziali d'azione spontanei che continuano indefinitamente e non sono innescati dall'attività nervosa quindi se le isoliamo e le mettiamo in coltura queste producono queste oscillazioni spontaneamente quindi si dice che è un pacemaker miogeno, cioè non di origine nervosa ma di origine muscolare, è un'oscillazione endogena intrinseca (non è un impulso nervoso che le controlla). La frequenza delle oscillazioni sarà di 60 a riposo, in corsa 120-150 o più ecc.

Il nodo SA però è anche innervato da molte fibre nervose, del SN autonomo, sia simpatico (da nervi provenienti dal midollo come i nervi toracici) che

parasimpatico (nervi dal nervo vago). Il nodo SA produce potenziali in serie che entrano in un sistema di conduzione, simile a degli assoni ma non sono assoni bensì fibre muscolari modificate che svolgono la funzione di trasmissione e propagazione del potenziale. Ci sono delle fibre che permettono la propagazione nell'atrio ma anche di passare il nodo atrio-ventricolare AV e poi successivamente anche il setto AV, che è un tessuto fibroso (non contrattile, non di conduzione). A questo punto il sistema di conduzione è il fascio di His poi fibre del purkinje che porta il potenziale fino alla superficie del muscolo ventricolare fino a propagarsi a tutte le cellule muscolari e innescare la sistole. Il superamento del nodo AV provoca un ritardo nella contrazione tra atri e ventricoli questo perché se pensiamo al ciclo cardiaco vediamo come si debbano contrarre prima gli atri per portare il sangue nei ventricoli e solo dopo i ventricoli. La trasmissione infatti a

Il livello del nodo AV è molto lento mentre poi quando il p.a entra nel fascio di His è molto veloce.

Le cellule muscolari cardiache rispetto a quelle scheletriche mostrano GAP junction quindi sono tutte connesse. Questo permette una conduzione estremamente veloce, una sorta di sinapsi elettrica.

Un'alta densità di questi pori di 16 Angstrom (più grande del diametro tipico dei canali ionici), fanno passare molecole fino a 1000 di peso molecolare (molecole abbastanza voluminose), gli aa erano 100.

Ci sono diverse isoforme di GAP, presenti in tessuti diversi, anche la regolazione delle gap junction varia da tessuto a tessuto, nel cuore per esempio il Ca2+ elevato per tempo prolungato tende a chiudere queste gap junction (risposta protettiva, una cellula che non controlla i livelli di Ca2+ intracellulari è probabilmente patologica).

PROPRIETA' DIVERSE DEL P.A CHE SI PROPAGA

Tutte le cellule del cuore sono oscillatori cioè ognuna riesce a produrre p.a

in serie. Ma nel cuore sono accoppiati da una rete di conduzione abbiamo detto, in questo caso il ritmo globale è stabilito dalla sorgente che produce le oscillazioni a frequenza più alta, cioè quelle del nodo SA. – una cellula del ventricolo, a riposo sarà intorno a -80mV. Arriva il potenziale d'azione dal nodo SA attraverso il sistema di conduzione – la cellula del ventricolo viene depolarizzata e arriva alla soglia, si ha l'apertura dei canali del Na+ voltaggio-dipendenti e si innesca il p.a del ventricolo. La Vm arriverà quindi a un picco di circa +30mV (si diffonde molto rapidamente nel ventricolo perché le cellule sono tutte connesse da GAP juction) – come nel neurone i canali del Na+ si inattivano rapidamente quindi il Vm inizia a scendere, nel ventricolo però (ma anche nell'atrio solo che un po' meno) si va incontro a un plateau causato dall'apertura di canali per il Ca2+ voltaggio-dipendenti che

ACCOPPIAMENTO ECCITAZIONE-CONTRAZIONE NEL MUSCOLO CARDIACO

Hanno sentito la depolarizzazione provocata dal Na+ e quindi la depolarizzazione si mantiene, c'è un plateau della durata variabile, per il ventricolo di circa 300ms. I canali del Ca2+ però non si inattivano rapidamente (sono canali di tipo L cioè long-lasting). Il p.a torna a valori negativi, al cosiddetto potenziale diastolico (ovvero di rilassamento) solo perché la depolarizzazione e il Ca2+ stesso fa aprire anche i canali del K+, sempre ritardati rispetto a quelli del Na+ e Ca2+ - a potenziali negativi anche i canali del K+ si chiudono. Successivamente si avrà una seconda depolarizzazione dettata dal nodo SA.

Nelle cellule muscolari cardiache il tubulo T non è così ben organizzato, come nella fibra scheletrica, con il reticolo sarcoplasmico, tant'è che si parla di diade (tubulo T e reticolo ma senza uno sviluppo di cisterne così grandi vicino al

T. Il reticolo è meno ramificato e organizzato. Lo sviluppo dei mitocondri nel cuore però è maggiore perché è un muscolo che lavora sempre. Nei muscoli scheletrici la contrazione dipende unicamente dal Ca2+ che si trova nel reticolo, tanto è che se metto un muscolo scheletrico in una soluzione che non contiene Ca2+ esterno, stimolo il muscolo e questo continua a contrarsi indefinitamente perché il Ca2+ esce e rientra, c'è poca perdita verso l'esterno della cellula. Per le cellule muscolari cardiache il Ca2+ che stimola viene dall'esterno. I recettori DHPR sono dei veri e propri canali voltaggio dipendenti che si aprono e fanno entrare Ca2+ dall'esterno, sono questi i canali L che mantengono il plateau nel grafico del p.a. È questo che poi andrà a far aprire i canali del Ca2+ sul reticolo sarcoplasmatico cioè i RyR2 (isoforma, nel muscolo scheletrico ne avevano altri). Se prendo una cellula cardiaca,

la metto in coltura e tolgo il calcio extracellulare, la contrazione si blocca anche se stimoliamo il muscolo perché non c'è più lo stimolo del calcio dall'esterno.

Il rilassamento della cellula cardiaca si ha perché:

• il Ca2+ arrivato dall'esterno viene buttato fuori sia tramite una pompa ATP-asica sulla membrana cellulare che lo porta fuori indipendentemente dal gradiente ma anche grazie allo scambiatore 3Na+/Ca2+ (trasporto attivo secondario) che sfrutta il gradiente di Na+ per buttare il Ca2+, lo fa in modo rapido però introduce in cellula Na+ che sarà buttato fuori dalla solita pompa del sodio 3Na+/2K+ per mantenere il gradiente
• pompa ATPasica sul reticolo che trasporta il Ca2+ dal citoplasma nel reticolo

REGOLAZIONE DELLA FORZA DI CONTRAZIONE CARDIACA

Nel muscolo cardiaco non esiste il tetano, a causa del lungo plateau se arrivasse un secondo stimolo non potrei indurre un secondo potenziale d'azione perché

i canali del Na+ sono inattivi mentre quelli del Ca2+ sono già aperti (ho un periodo refrattario). Quindi non posso sommare le contrazioni sommando i potenziali d'azione. Il fatto che il p.a sia così lungo serve anche per aiutare la contrazione coordinata di tutte le cellule. Non c'è nemmeno reclutamento perché a causa della presenza delle gap junction tutte le fibre cardiache si contraggono simultaneamente, non ho la possibilità di farne contrarre una si e una no. La forza di contrazione è controllata dall'effetto del SNA che tramite i neurotrasmettitori (adrenalina e noradrenalina per aumentare la forza di contrazione mentre la diminuzione della frequenza che agisce soprattutto sul pacemaker dipende da un rilascio locale di acetilcolina) regola la probabilità di apertura dei canali del Ca2+ voltaggio-dipendenti, ne facciamo aprire di più aumentiamo l'ingresso di Ca2+ e questo aumenta la forza di contrazione inoltre si.

Può regolare l'efficienza di trasporto della pompa che recupera il calcio nel reticolo, se si inibisce questa pompa avrò calcio che rimarrà di più nel citoplasma e quindi la contrazione sarà più forte e più prolungata.

Lezione 24 - i recettori di senso

In generale possiamo distinguere enterocettori, quindi ad esempio dell'equilibrio, propriocettori (recettori dei muscoli e delle articolazioni) e viscerocettori (barocettori, osmocettori, nocicettori ecc) ma anche esterocettori che percepiscono segnali dall'esterno e possono essere a distanza quindi udito, vista, feromoni oppure sempre esterni ma che devono essere portati a contatto come gusto, tatto e nocicettori.

Il sistema sensoriale nel suo complesso racchiude sia le vie, sia gli organi, i tipi cellulari nello specifico ma anche l'apparato di elaborazione del segnale.

La cattura del segnale e la sua elaborazione avviene in diversi passaggi che sono quelli della codifica sensoriale.

Abbiamo lo stimolo (agente chimico o fisico), il primo passaggio è la ricezione e questo determina la modalità sensoriale (cioè il tipo di sensazione che viene elaborata, quindi la visione, l'udito, l'equilibrio, i sensi somatici, il gusto, l'olfatto). La ricezione è un elemento importante per definire la soglia di ricezione, cioè la sensibilità allo stimolo, è definita come l'intensità dello stimolo che al 50% delle volte permette l'identificazione dello stimolo. Cellule specializzate che sono in grado di captare lo stimolo devono trasdurre il segnale, nel nostro caso noi trasformiamo un segnale luminoso, meccanico, chimico in elettrico che è il nostro modo di comunicare a distanza e comunicare con il cervello. Questo passaggio determina la latenza, cioè il ritardo dopo lo stimolo, necessita di un'amplificazione del segnale ma richiede anche di "pulire" il segnale vero dal rumore di fondo. In generel'energia incidente sul recettore deve portare a un'apertura o chiusura dei canali ionici che producano un segnale elettrico (tipicamente una depolarizzazione ma non sempre). A questo punto il segnale viene codificato in sequenze di potenziale d'azione, se il recettore di senso è esso stesso un neurone allora si parlerà di potenziale generatore (come per esempio per i nervi olfattivi che sono già essi stessi neuroni), ma il recettore può anche non essere un neurone. Alla fine ci sarà l'interpretazione, cioè il cervello deve riconoscere che il segnale originario era luminoso, uditivo ecc. Come è possibile che noi riusciamo a interpretare segnali così diversi che alla fine sono tutti codificati nel medesimo linguaggio? Non lo sappiamo ma questo dipende dal fatto che i segnali seguono vie diverse → legge delle energie nervose specifiche = ciascuna via sensoriale causa il tipo di sensazione che le è.

proprio a prescindere dalla natura dello stimolo originario, ad esempio se mi tocco l'occhio i fotorecettori comunicheranno al cervello lo stimolo come se