Tessuto muscolare

(CPK).

Nella banda A è stato identificato un altro costituente proteico, la proteina C o MyBP-C

 (myosin binding protein C): questa proteina si legga ad un’altra proteina sarcomerica, la titina,

e probabilmente interviene nel mantenimento dei rapporti strutturali tra i filamenti spessi. Vi è

poi, con funzione simile alla proteina C, la proteina H.

b) L’actina costituisce il miofilamento sottile insieme a due proteine regolative, tropomiosina e

troponina .

Ci sono actine non muscolari che hanno funzioni citoplasmatiche partecipando alla costituzione

del citoscheletro, e ad una serie di attività diverse come la motilità cellulare, la divisione

cellulare, ...

Il filamento sottile di actina (F-actina) è a sua volta formato da una singola catena di monomeri

di actina globulare (G-actina).

Una caratteristica importante delle molecole di G-actina è che non sono simmetriche:

 poiché queste molecole sono orientate in senso “fronte-retro”, l’intero filamento di actina

acquista una distinta polarità. Questa polarità si inverte a livello della linea Z.

La tropomiosina è composta da due subunità α e β, presenti in rapporti diversi: la prima è in

 maggiore concentrazione nei muscoli ricchi di fibre di tipo veloce, mentre le forme β

predominano nelle fibre di tipo lento.

La troponina (TN) è una proteina globulare composta di tre subunità:

 1. La subunità TNC che ha alta affinità per il calcio e svolge un ruolo molto importante

nell’innesco della contrazione;

2. La subunità TNI che si lega all’actina e svolge un ruolo inibitorio sull’ATPasi

actomiosinica;

3 3. La subunità TNT che si lega alla tropomiosina.

A livello della linea Z ogni filamento sottile di un sarcomero si collega alle estremità di

 quattro filamenti sottili appartenenti al sarcomero adiacente, delimitando uno spazio

quadrangolare tenuto insieme mediante i filamenti Z, costituiti da molecole di α-actinina.

Questa proteina forma ponti trasversali tra i filamenti sottili ed è quindi responsabile della

coesione tra i filamenti sottili dei sarcomeri contigui a livello della linea Z.

I filamenti Z connettono obliquamente le terminazioni dei filamenti sottili di sarcomeri

 contigui creando una linea a zig-zag.

Un’altra proteina nella linea Z e che si lega all’α-actinina è la titina: una fosforoteina

 filamentosa di dimensioni “titaniche” (2800 KDa), da cui il nome, tesa tra la linea Z e il

centro del sarcomero (banda M). Le molecole di titina, legandosi tra loro, vengono dunque

a formare una struttura filamentosa continua, tesa da una stria Z all’altra del sarcomero e

che passa da un sarcomero a quello successivo, per tutta la lunghezza della miofibrilla,

probabilmente al fine di preservare l’allineamento dei miofilamenti nel corso della

contrazione del sarcomero.

La titina si lega anche ad una piccola proteina denominata T-cap (titin cap) o telethonina, la

 cui funzione non è nota, ma che appare necessaria per l’integrità strutturale della linea Z e

del sarcomero. Questa proteina si lega anche alla proteina C.

Il complesso titina, proteina C, miomesina viene a formare un’impalcatura di sostegno che

 mantiene in registro i filamenti spessi.

Titina, nebulina e oscurina sono molecole giganti che formano l’impalcatura del

 sarcomero.

La nebulina, 800 kDa, prende inserzione sulla linea Z e si lega ad α-actinina e

o desmina.

L’oscurina, 700 kDa, non è localizzata all’interno del sarcomero, ma è disposta

o intorno ad esso, localizzandosi a livello della stria Z e della banda M.

Sulla linea Z prendono anche inserzione filamenti intermedi tra cui la desmina, che

 connettono tra loro a livello della linea Z miofibrille limitrofe e queste con il sarcolemma,

formando un reticolato molecolare trasversale. A questa struttura partecipano anche

proteine citoscheletriche localizzate in prossimità del sarcolemma quali la distrofina

(proteina di alto peso molecolare 427 kDa, il cui gene è localizzato sul cromosoma X e la

cui mutazione causa una grave forma ereditaria di distrofia muscolare) e altri complessi

glicoproteici (distroglicani, sarcoglicani).

Giunzioni o sinapsi neuromuscolare o placca motrice

La fibra muscolare si contrae in risposta ad un impulso che vi giunge tramite l’assone di una fibra

nervosa motoria. Le fibre nervose di un nervo di moto si ramificano ripetutamente in seno al

connettivo interstiziale del muscolo terminando a ridosso di siti specifici di ciascuna fibra

muscolare.

Quando un ramo terminale di una fibra nervosa si avvicina alla fibra muscolare, perde la guaina

mielinica ma conserva l’involucro formato dalla cellula di Schwann; la terminazione assonica si

ramifica a ridosso di

una zona circoscritta della fibra muscolare formando un’arborizzazione terminale.

La giunzione neuromuscolare si forma attraverso un processo complesso che richiede

 un’interazione coordinata tra la terminazione nervosa e la zona del sarcolemma con cui entra

in contatto che si modifica per dare origine a una membrana postsinaptica altamente

specializzata nella quale confluiscono i recettori acetilcolinici.

A livello della placca motrice si osserva nella fibra muscolare, una zona di citoplasma

 addensato con struttura granulare ed un accumulo di nuclei della fibra che determinano una

piccola sporgenza sopra il fascio di miofibrille. Questa zona specializzata è detta SUOLA

TERMINALE (con i suoi cosiddetti nuclei della suola).

4

Le ramificazioni dell’assone sono accolte in piccole invaginazioni della fibra muscolare

 denominate docce o fessure sinaptiche primarie. Ci sono poi anche le fessure sinaptiche

secondarie che consentono una più ampia interazione con la terminazione nervosa.

Il sarcoplasma sottoneurale si presenta ricco di mitocondri e di nuclei; in questa regione della

 fibra si riscontrano anche cisterne di reticolo endoplasmatico granulare e ribosomi liberi che

sono probabilmente in relazione con la sintesi dei recettori proteici del neurotrasmettitore

acetilcolina.

Nella regione postsinaptica della giunzione neuromuscolare la distrofina è in parte sostituita

 dalla proteina omologa UTROFINA, che forma il complesso UGC invece di quello DGC

(utrophin/distrophin glycoprotein complex). Questo complesso ha alta affinità per la laminina

della membrana basale, legando quest’ultima all’actina citoscheletrica e all’apparato

contrattile.

Il complesso UGC è anche necessario per la corretta formazione della giunzione e per la

 confluenza dei recettori acetilcolinici nell’area postsinaptica del sarcolemma. Nel muscolo

embrionale e in condizioni di denervazione i recettori acetilcolinici sono invece distribuiti

uniformemente su tutta la superficie del sarcolemma.

L’organizzazione del sarcolemma postsinaptico è un fenomeno complesso che si svolge nel

 corso dello sviluppo embrionale e in parte si continua nell’adulto per il corretto mantenimento

della struttura. Il nervo contribuisce a questo processo rilasciando nello spazio intersinaptico

una proteina neuronale, l’AGRINA, che si associa a un recettore transmembrana presente

sulla superficie del sarcolemma dotato di attività tirosina chinasica denominato MUSK (muscle-

specific kinase), il quale attiva una cascata di fosforilazioni che portano all’aggregazione dei

recettori acetilcolinici.

questo processo richiede la partecipazione di altri componenti molecolari come la RAPSINA,

che àncora i recettori al citoscheletro actinico, legame necessario per la migrazione e la

confluenza.

Nella giunzione sono presenti anche isoforme specifiche di DISTROBREVINA e SINTROFINA.

Reticolo sarcoplasmatico.

E’ formato da un sistema continuo di canalicoli o cisterne delimitati da una membrana, denominati

sarcotubuli, che compongono una rete attorno a ciascuna miofibrilla. Corrisponde al REL ma con

una funzione ancora più specifica.

È formato da elementi longitudinali e trasversali che avvolgono ciascuna miofibrilla:

∼ Tubuli longitudinali: consistono di un sistema di tubuli paralleli tra loro ed orientati lungo

l’asse del sarcomero; questi confluiscono nella regione della banda H in una cisterna

fenestrata centrale e nella zona A-I in due cisterne terminali, disposte trasversalmente alla

miofibrilla.

∼ Tubulo T: elemento tubulare trasversale, sottile, che si interpone fra le due cisterne terminali

contigue; esso si continua attorno alle miofibrille adiacenti disposte in registro, e a livello della

superficie cellulare si apre nello spazio extracellulare, continuandosi col plasmalemma. Il

tubulo trasversale T forma con le due cisterne terminali adiacenti la cosiddetta triade del

reticolo. In poche parole devono essere considerati come invaginazioni tubulari del

sarcolemma che penetrano profondamente all’interno della fibra muscolare; questo rapporto

strutturale tra tubuli T e sarcolemma rende possibile una rapida diffusione del segnale nervoso

all’interno della fibra muscolare.

Le funzioni del reticolo sarcoplasmatico sono regolate dalle sue proteine di membrana, che

possiamo raggruppare in due classi:

1. Proteine estrinseche :

a. Calsequestrina: vedi sotto

b. Una proteina ad alta affinità per il calcio: tutte e due queste proteine hanno il ruolo di

trattenere entro le cavità del reticolo endoplasmatico il calcio prelevato dal sarcoplasma

ad opera delle pompe del calcio.

5

2. Proteine intrinseche :

a. Pompa del calcio: un enzima ATPasico, dipendente dagli ioni calcio e magnesio, che

consente l’accumulo del calcio all’interno delle cisterne;

b. Recettore rianodinico: rilascia il calcio; le sue subunità formano il canale del calcio

che viene aperto dall’impulso nervoso;

c. Recettore diidropiridinico: formato da particelle evidenziate nella membrana del

tubulo T, deputato ad attivare il recettore rianodinico e quindi il rilascio del calcio, a

seguito delle variazioni del potenziale di membrana indotte dallo stimolo nervoso.

Funzioni della sinapsi neuromuscolare e del reticolo sarcoplasmatico

I recettori sono distribuiti sull’intera superficie della fibra muscolare ma, non appena il nervo

assume i corretti rapporti sinaptici col sarcolemma della fibra, i recettori si accumulano

esclusivamente nella regione della sinapsi (così come elementi del citoscheletro, i quali

concorrono al raggruppamento dei recettori).

La trasmissione dell’impulso nervoso alla fibra muscolare richiede:

a. Il rilascio dell’acetilcolina a livello della giunzione neuromuscolare;

b. La presenza e la funzione dei recettori acetilcolinici sulla membrana postsinaptica muscolare;

c. L’intervento del sistema dei tubuli T, mediante i recettori diidropiridinici, e del reticolo

sarcop