Tessuto muscolare

Tessuto muscolare

I tessuti muscolari sono costituiti da particolari strutture funzionali alla generazione del movimento:

• Cellule tessuto muscolare scheletrico = cilindroide
• Cellule tessuto muscolare cardiaco = grandi cellule, fino a 80 micron
• Cellule tessuto muscolare liscio = cellule mioepiteliali, fusiformi di varia dimensione, a cavallo tra cellule del tessuto epiteliale e del tessuto muscolare

Tutte queste cellule possiedono un'attività contrattile, caratteristica comune grazie alla presenza di miofibrille, eccezion fatta per il tessuto muscolare liscio.

Tessuto muscolare scheletrico

Il tessuto muscolare scheletrico è un tessuto muscolare volontario, costituito da fibre muscolari organizzate grazie al connettivo in fascetti muscolari, che danno l'aspetto striato:

• Parenchima = insieme di fibre muscolari
• Stroma = rivestimenti connettivali:
  • Epimisio (connettivo fibrillare denso) → periferico, da cui si dipartono setti connettivali (perimisio) che suddividono il muscolo in logge dove si trovano le fibre muscolari
  • Perimisio (connettivo fibrillare lasso) → forma i setti
  • Endomisio (connettivo reticolare), argentofilo → tralci partiti dal perimisio, rivestono le singole fibre muscolari
• Tessuto adiposo, vasi arteriosi, venosi e linfatici a riempire le logge muscolari

Le singole fibre sono rivestite da endomisio, raggruppate in fasci rivestiti da perimisio, tutti i fasci sono tenuti assieme dall'epimisio.

Istogenesi della fibra muscolare

• Mesoderma parassiale alla 3° settimana va incontro a segmentazione → somiti, che successivamente si differenziano in:
  • sclerotomo (→ vertebre e coste)
  • miotomo (→ muscolatura)
  • dermatomo (→ derma)
• Miogenesi = Precocemente nello sviluppo i mioblasti migrano dal miotomo, dove sono originati
• Proliferano nella sede in cui si svilupperà il muscolo, poi sono indotti a fondersi tra loro in maniera sinciziale, formando il miotubo
• Il miotubo presenta tanti nuclei, quanti mioblasti gli hanno dato origine
• Dopo la fusione sinciziale:
  • Produzione di proteine strutturali → le proteine si organizzano in miofilamenti contrattili
  • Intervengono i fattori Myf5 e MyoD
• La fibra risulta affollata dai miofilamenti, così gli organuli e il nucleo sono relegati alla periferia
• I miofilamenti si organizzano in miofibrille
• Alcuni mioblasti quiescenti e cellule satelliti restano fuori dal sincizio come staminali del tessuto muscolare scheletrico

Le cellule staminali

Cellule satelliti — Le cellule staminali che stanno tra membrana plasmatica e lamina basale, che riveste la fibra muscolare.

Inizialmente si credeva fossero mioblasti i quali si erano dimenticati di andare a fondersi nel sincizio, ad oggi è chiaro che non prendono parte all'istogenesi perché sono cellule con caratteristiche diverse, con funzione di staminalità.

Dal miotomo originano anche cellule staminali che restano quiescenti, poiché sotto il controllo della miostatina.

Esperimenti su topi knock out: topo mutante per la miostatina ha masse muscolari enormi.

In caso di danno muscolare i mioblasti si attivano dando proliferazione e fusione, tuttavia, queste cellule non possono rigenerarsi all'infinito, quando il loro quantitativo si esaurisce non è più possibile rigenerarle.

Fibra muscolare

• Lunghezza fino a qualche cm, diametro di 10-199 micron
• Le fibre muscolari sono le cellule più voluminose dell'organismo
• Strutture cilindroidi, cilindri schiacciati tra loro per ottimizzare lo spazio
• Sarcolemma, membrana basale, membrana plasmatica della fibra muscolare che è rivestito da una PAS positiva che contiene le cellule staminali, sopra cui si trova l'endomisio (argentofilo)
• All'interno della fibra prevalgono le miofibrille, elementi bastoncellari di lunghezza pari a quella della fibra e diametro di 1 micron circa
• Nuclei subsarcolemmali, in posizione periferica, multipli a seconda del numero di cellule che si sono fuse insieme (sincizio) → sincizio polinucleato, sono fino a 40 per mm di lunghezza
• Sarcoplasma, Golgi mitocondri REL, apparati abbondanti alla periferia, mentre è disposto intorno alle singole miofibrille
• Il sarcoplasma occupa lo spazio tra le miofibrille
• Il sarcoplasma contiene particelle di glicogeno e gocce lipidiche, e mioglobina = una proteina coniugata al Fe, che è in parte responsabile del colore rosso del muscolo e capace di immagazzinare e cedere ossigeno

Eterogeneità delle fibre muscolari scheletriche

I mammiferi presentano eterogeneità di fibre dei muscoli scheletrici, anche se può esserci una prevalenza di una categoria sull'altra.

Criterio funzionale

1. Fibre lente toniche (es. muscoli posturali)
   • Attività ATP-actomiosinica meno sviluppata → contrazione lenta
   • Contrazione meno intensa più prolungata
   • Meno suscettibile all'affaticamento
   • ++ metabolismo ossidativo (ATP da mitocondri) → mitocondri subsarcolemmali più numerosi, disposti in file longitudinali tra le miofibrille = metabolismo AEROBICO
   • Linee Z spesse, RS ben sviluppato fibre rosse
   • Maggior contenuto in mioglobina e capillari
2. Fibre veloci
   • Attività ATP-actomiosinica molto sviluppata → contrazione veloce dovuta a una diversa espressione di isoforme di miosina (← diversa espressione genica)
   • Contrazione massima e di breve durata
   • Suscettibili all'affaticamento
   • Utilizzano ++ metabolismo glicolitico (ATP da glicogenolisi) → mitocondri subsarcolemmali scarsi, in coppie a livello del disco I = metabolismo ANAEROBICO
   • Linea A meno spessa, RS meno sviluppato fibre bianche
   • Minor contenuto in mioglobina e capillari

I muscoli del corpo umano sono misti e in condizioni normali contengono distribuzioni pressoché costanti dei vari tipi di fibre con prevalenza di uno o dell'altro a seconda della funzione. Se il rapporto tra i vari tipi di fibre viene alterato: miopatie.

In sezione trasversale al MO

• Forma poligonale regolare, diametro delle fibre più o meno costante in ciascun muscolo
• Più di un nucleo (in posizione periferica)
• Aspetto punteggiato della fibra (campi di Konheim), sono raggruppamenti di miofibrille, possono essere considerati un artefatto di fissazione

Sezione longitudinale

• Nuclei
• Deboli striature longitudinali, che possono essere osservate, sono dovute alla gran quantità di miofibrille costituenti la fibra
• Osservo soprattutto striatura trasversale omogenea su tutta la lunghezza, con bande chiare e scure regolarmente alternate
• La fibra muscolare contiene al proprio interno da centinaia a migliaia di miofibrille, che si estendono per tutta la lunghezza della fibra ad occuparne tutto il volume
• Le miofibrille sono costituite da miofilamenti, al MO risultano delle strutture longitudinali del diametro di 1,3 micron, fittamente stipate tra loro
• La striatura della fibra muscolare scheletrica trasversale è dovuta a:
  • Componente miofibrillare con un esperimento effettuato su fibre muscolari isolate, poste in una soluzione blanda di acido nitrico (HNO₃, che dissolve il sarcolemma) si è visto che la striatura scompare sulle fibre, ma rimane sulle miofibrille
  • Il sarcolemma, quindi, è necessario per tenere le miofibrille in una certa posizione, disposte regolarmente; se perdono la regolarità, non è più possibile osservare la bandeggiatura in sezione, anche se questa permane sulle miofibrille
• Particolare disposizione delle miofibrille quindi le miofibrille sono strutturalmente striate e la striatura appare per la loro specifica e precisa disposizione, detta in fase a registro, stipate o essendo numerose e strettamente
• L'attività dei miofilamenti contenuti nelle miofibrille garantisce l'attività contrattile è essenziale ai fini della contrazione anche che le miofibrille siano ancorate al sarcolemma da strutture citoscheletriche

Al MO a luce polarizzata si vedono:

• Il raggio polarizzato va a riflettersi quando trova un'organizzazione molecolare complessa, dando un aspetto chiaro alla struttura osservata
• Dischi anisotropi, che appaiono brillanti, birifrangenti
  • Più luminoso per la deviazione del fascio di luce polarizzata, per via delle molte strutture proteiche fortemente organizzate → banda A o disco A = disco scuro col MO
• Dischi isotropi, opachi, che non deviano ma assorbono la luce polarizzata
  • → banda I o disco I = disco chiaro col MO

I dischi anisotropi corrispondono alle bande scure del MO, quelli isotropi alle bande chiare.

MET ad alta risoluzione

Linea Z, banda I è divisa a metà dalla linea M mesofragma; la banda A è divisa da una linea più consistente, la linea Z. La banda A non è omogenea: le parti laterali sono più elettrondense, banda H stria di Hensen al centro c'è una banda di intensità intermedia detta banda H.

Le singole miofibrille sono il ripetersi di questi segmenti uguali che vanno da una linea Z alla successiva: sarcomero = il sarcomero a riposo è lungo 2,5-3 micron.

Quando il sarcomero è contratto 1 micron, le bande cambiano per scivolamento di microfilamenti. È compreso tra due linee Z successive, è formato da: emidisco chiaro + disco scuro intero + emidisco chiaro successivo. È l'unità morfofunzionale della miofibrilla e dell'intera fibra muscolare.

Ultrastruttura del sarcomero al MET

• Microscopia elettronica ad alta risoluzione: all'interno del sarcomero sono presenti 2 tipi di filamenti, che vengono detti miofilamenti
• Miofilamenti sottili: filamenti di actina sarcomerica (diversa da quella scheletrica), costituiti principalmente da actina; 5 nm di spessore, 1 micron di lunghezza
• Miofilamenti spessi: filamenti di miosina, costituiti principalmente da miosina; 10 nm di spessore, 1,5 micron di lunghezza

Le diverse densità del sarcomero sono dovute alla particolare organizzazione dei miofilamenti:

• Emidisco (chiaro) è formato da:
  • Filamenti sottili, principalmente di actina sarcomerica, che si ancorano alle linee Z portandosi al centro del sarcomero, arrestandosi al confine della banda H
  • È la parte meno densa di tutto il sarcomero
• Disco A (scuro) - banda H o stria di Hensen il disco A è formato da:
  • Filamenti spessi, principalmente di miosina sarcomerica, che occupano l'intera banda A
  • I filamenti distano tra loro 45 nm, sono più densi nella parte centrale, dove hanno ponti trasversali → costituiscono la linea densa M
  • Densità < parti laterali del disco scuro, ma > dei dischi chiari
• Parte laterale del disco A (scuro)
  • Contiene entrambi i tipi di filamenti, la parte più densa di tutto il sarcomero, sovrapposizione dei filamenti di actina e miosina ai lati della banda H

Le differenti densità del sarcomero sono dovute alla disposizione tridimensionale dei miofilamenti. In sezione trasversale:

• Emidischi chiari (parte meno densa di tutto il sarcomero):
  • Punti di diametro 5-6 nm → filamenti sottili disposti in esagoni ai vertici di regolari
• Stria di Hensen banda H a livello della banda H (densità intermedia):
  • Punti di diametro 15 nm → filamenti spessi disposti in triangoli ai vertici di equilateri
• A livello delle parti laterali del disco scuro:
  • Entrambi i tipi di filamenti, le due figure sono sovrapposte perfettamente
  • Ciascuno dei quali mantiene la propria disposizione

Una disposizione così rigorosa consente ai due tipi di filamenti di interagire tra di loro per garantire il meccanismo della contrazione.

Filamento sottile di actina (FA)

Il FA risulta dall'assemblaggio di due catene di F-actina ad elica, molto stabili, avvolte tra loro. Diametro di 5-6 nm e lunghezza di 0,8-1 micron.

• Si dipartono da ciascuna linea Z, portandosi verso il centro del sarcomero e terminando al confine tra la parte laterale del disco scuro e la banda H
• Composizione molecolare
  • Costituiti principalmente da actina G (globulare), nell'isoforma sarcomerica, simile all'actina dei microfilamenti sarcomerici
  • L'actina G (n°=300-400 unità) si organizza insieme ad altre actine G → struttura filamentosa: actina F
  • Due actine F avvolte a elica → un FA
  • L'isoforma sarcomerica dell'actina non presenta polimerizzazione e depolimerizzazione rapida, grazie alla presenza di proteine sarcomeriche stabilizzanti
• L'actina sarcomerica ha anche associate:
  • Proteine regolative o accessorie
    • Tropomiosina = proteina filamentosa nastriforme sita nella scanalatura fra due F-actine, 40 nm
    • A ogni molecola di tropomiosina è associato un complesso troponinico di 3 subunità (assente nel muscolo liscio)
  • Troponina = molecola globulare, a cavallo del filamento sottile a distanze regolari di 40 nm (all'inizio e alla fine di una tropomiosina); costituita da 3 subunità:
    • Subunità T (si lega alla tropomiosina)
    • Subunità C (si lega agli ioni calcio durante la contrazione), interposta tra le altre due
    • Subunità I (si lega all'actina), "inibitoria" si pensava si legasse al sito attivo di attacco alla miosina, in realtà il meccanismo è diverso
  • Proteine associate alla linea Z (struttura di ancoraggio)
    • Alfa-actinina = proteina filamentosa capace di legare l'actina
    • Originano 4 subfilamenti a partire dal vertice di un filamento di actina; a livello della linea Z, ogni filamento sottile di un sarcomero è connesso, mediante 4 filamenti Z, a 4 filamenti sottili del sarcomero adiacente
    • I 4 subfilamenti Z sono diretti lungo gli spigoli di una piramide a base quadrangolare
    • I bracci di alfa-actinina (linea Z) connettono obliquamente ogni filamento sottile di un sarcomero con 4 filamenti sottili del sarcomero adiacente