scheletrico -tessuto muscolare striato: cardiaco -tessuto...

I Tessuti muscolari

scheletrico

-tessuto muscolare striato:

cardiaco

-tessuto muscolare liscio

CLASSIFICAZIONE DEI

TESSUTI MUSCOLARI:

1. T.M. STRIATO SCHELETRICO

3. T.M .LISCIO

2. T.M. STRIATO CARDIACO

T. M . STRIATO SCHELETRICO

muscolo scheletrico: funzioni

• movimenti volontari delle diverse parti dello scheletro

• mantenimento della postura • contenimento e protezione degli organi interni

• controllo degli orifizi • mantenimento della temperatura corporea

Sezione di braccio muscolo

Dal muscolo alla fibra muscolare

Fascio di fibre muscolari

Singola fibra muscolare

miofibrilla

Il t. muscolare

striato

schele-

trico

Fibre

muscolari

Le fibre muscolari al M.O. …ed al S.E.M.

Sono elementi cellulari polinucleati (sincizi derivanti dalla fusione di mioblasti embrionali)

FIBRE M. IN SEZIONE TRASVERSALE

E.E.

FIBRE M. IN SEZIONE TRASVERSALE

Azan-Mallory

Bandeggiatura trasversale (e longitudinale)

fibra muscolare (=sincizio) e miofibrille nucleo

Miofibrille (spessore: 1-3µm)

sarcolemma

sarcomero 2,5 µm

Miofibrille

al TEM

Miofibrille

al TEM

ULTRASTRUTTURA

sarcomero sarcomero

sarcomero banda A

banda I banda I

linea Z linea M linea Z

banda H

SARCOMERO

½ banda ½ banda

• Linea Z, dal tedesco zwischenscheibe, disco

intermedio

• Banda A, da anisotropa

• Banda I, da isotropa

• Linea M, da Mitte, in mezzo

• Banda H, da Hell, chiaro

schema strutturale del sarcomero

linea Z linea M linea Z

semibanda I banda A semibanda I

miofibrille

banda H

Semibanda I: 0,4 mm ; Banda A:1,5 mm

Banda H

Linea M

componenti struttur. del sarcomero: i miofilamenti

banda I banda I banda A

Filamento spesso: miosina Filam. sottile: actina

banda H

Linea M

Linea Z Linea Z

+ -

ACTINA E MIOSINA

Organizzazione dei filamenti nel sarcomero

I filamenti spessi risultano dalla associazione di centinaia di molecole di miosina II

con le teste globulari sporgenti a legare l’actina dei filamenti sottili.

Entrambi i filamenti hanno polarità opposta che si inverte alla linea M.

teste

Altre componenti dei miofilamenti:

Nebulina: proteina ad alto p.m. (600 kD); lega l’actina e regola la lunghezza dei filamenti sottili Titina (p.m. 2500 kDa) si lega con una estremità alla linea Z; l’altra arriva sino alla banda H in prossimità della linea M; si interpone tra filamenti spessi e sottili ed evita un eccessivo stiramento

del sarcomero (al massimo può estendersi fino a 3 mm).

Linea M: è data da ponti trasversali nella zona centrale dei filamenti spessi; è formata da proteine

come creatinchinasi (CK), miomesina e proteina M. Tiene uniti i filamenti spessi.

a-actinina: principale componente della linea Z, incappuccia l’estremità + del miofilamento sottile

Tropomodulina: incappuccia l’estremità - del miofilamento sottile

estremità +

Tropomodulina (alla estremità -)

Banda H

Banda A Banda I

Disposizione dei filamenti

Ogni filamento spesso

(ø15 nmx1,5 mm) è circondato da 6 filamenti sottili (di 5-7 nm)

45 nm

Contrazione del sarcomero

I. Sarcomero rilasciato al TEM;

II. Sarcomero contratto. La banda

A mantiene dimensioni costanti.

Schema di sarcomero rilasciato

Schema di sarcomero contratto. I

filamenti di actina scorrono verso

il centro tra i filamenti di miosina.

Contrazione max.: 1,5 mm.

La contrazione: è data dallo scorrimento reciproco tra filamenti sottili e filamenti spessi

Modello dello scivolamento dei filamenti nella contrazione muscolare

I filamenti di actina scivolano su quelli di miosina verso il centro del sarcomero.

Risultato: si accorcia il sarcomero ma la lunghezza dei filamenti resta inalterata.

MIOFILAMENTI DI ACTINA E

MIOSINA

Molecole di miosina assemblate

in un filamento spesso

Molecola di miosina

Molecole di G-actina

assemblate in un filamento

sottile di F-actina

Linea Z

Organizzazione dei filamenti nel sarcomero

I filamenti spessi risultano dalla associazione di centinaia di molecole di miosina II

con le teste globulari sporgenti a legare l’actina dei filamenti sottili.

Entrambi i filamenti hanno polarità opposta che si inverte alla linea M.

teste

Filamento

sottile

Filamento spesso

Teste di miosina

Come avviene la contrazione?

Dato sperimentale:

actina e miosina interagiscono

spontaneamente

(per staccarle occorre ATP)

Meccanismo

della contrazione https://www.youtube.com/watch?v=G8x5Swv61zI

ATP

1. cross bridge

2.

3.

4.

• abbiamo descritto il meccanismo della

contrazione a livello molecolare.

• ma da chi e come viene regolata la

contrazione?

• i fattori regolatori sono l’ATP e il Ca++

Ruolo dell’ATP nella contrazione:

RIPOSO

CONTRAZIONE

Contrazione actina-miosina

per comprendere il ruolo del Ca++ nella contrazione occorre sapere che, nei filamenti

di actina, ci sono anche…

Ruolo del Ca++ nella contrazione Se è bassa la concentrazione di Ca++ intracellulare -troponina e tropomiosina mascherano il sito di legame tra actina e miosina (interazione impedita=muscolo rilasciato) Se è alta la concentrazione di Ca++ -il Ca++ lega la troponina -che sposta la tropomiosina -così il sito di legame è smascherato -ora l’actina può legare le teste della miosina (interazione consentita= contrazione muscolare)

filamento sottile

in dettaglio dove si lega il Ca++

• Nella fibra muscolare a riposo, il Ca++

viene attivamente pompato e sequestrato

entro le cisterne e i tubuli del REL (qui

denominato reticolo sarcoplasmatico);

ma come può variare la concentrazione del Ca++ nel citoplasma della fibra muscolare?

• all’arrivo di un impulso nervoso (è un fenomeno elettrico) sulla fibra, si aprono

canali del Ca++ che fuoriesce dal REL e

può legarsi alla troponina C.

Da muscolo di Anfibio

FIBRA MUSCOLARE

SCHELETRICA

Reticolo sarcoplasmatico

(REL)

Glicogeno

Miofibrilla

triade

la triade

T

fibra muscolare di mammifero: ci sono 2 triadi per sarcomero

Reticolo sarcoplasmatico: tubuli di REL che si allargano in cisterne in corrispondenza dei tubuli T (invaginazioni del sarcolemma); insieme formano la triade

triade

la triade

Fibra muscolare striata scheletrica

3=cisterna superiore ed inferiore del reticolo sarcoplasmatico 4= tubulo T 5= triade 6= glicogeno

Linea Z

Microfilamenti di actina

la triade

Stimolo nervoso

Sinapsi neuromuscolare

Vescicole di neurotrasmettitore

La depolarizzazione si trasmette ai tubuli T (TT, invaginazioni del sarcolemma) dai tubuli T alle cisterne terminali del reticolo sarcoplasmatico che rilascia ioni Ca++ entro il sarcoplasma

Lo stimolo nervoso (depolarizzazione) si propaga lungo l’assone giunge alla sinapsi neuromuscolare, determinando il rilascio di un neurotrasmettitore (ACETILCOLINA) che lega un recettore sul sarcolemma e lo depolarizza (CANALE del Na+)

TT

TT

… IL RUOLO DEL CALCIO

Ruolo dell’ATP e del Ca++ nella contrazione: il rigor mortis

RIGOR MORTIS (1. viene a mancare ATP, 2. il Ca++ non rientra nel REL)

RIPOSO

CONTRAZIONE

Pompe del calcio (ATPasi Ca++/Mg++ dipendenti)

fanno entrare Ca++ nel reticolo sarcoplasmatico

La triade

nel tub. T:

1. Il potenziale d’azione si muove lungo il

sarcolemma;

2. giunge ai tubuli T dove

attiva i recettori

diidropiridinici, sensori

proteici di voltaggio;

3. tali recettori attivati

inducono i recettori

rianodinici* (sulle cisterne

terminali) ad aprirsi

determinando il rilascio di

Ca++.

4. Questo può rientrare nel

reticolo sempre grazie alle

pompe del Ca++.

*La rianodina è un alcaloide estratto dalla

pianta Ryania speciosa; blocca i recettori

Recettore rianodinico

• Il recettore rianodinico si attiva a concentrazioni citoplasmatiche µmolari di Ca++. Perciò l’ingresso di piccole quantità di Ca++ nel citosol produce ulteriore rilascio di Ca++ .

• Invece, una alta concentrazione (ad es.: mM) di Ca++ nel citosol inattiva il canale rianodinico contribuendo allo spegnimento del segnale.

Rapporti con il tessuto nervoso

• Ogni fibra muscolare è collegata ad una

cellula nervosa da cui riceve lo stimolo

tramite una giunzione specializzata: la

sinapsi neuromuscolare.

La sinapsi

neuromuscolare

o placca motrice

Sinapsi neuromuscolare

In sintesi... • Lo stimolo nervoso, tramite la sinapsi

neuromuscolare, depolarizza il sarcolemma e i tubuli T, che sono delle invaginazioni del sarcolemma.

• La depolarizzazione si trasmette dai tubuli T alle cisterne terminali del reticolo sarcoplasmatico che rilascia ioni Ca++

• ioni Ca++ si legano alla troponina • la troponina fa spostare la tropomiosina • così le teste della miosina agganciano l’actina e i

filamenti scorrono consumando ATP: il sarcomero si accorcia

Nel muscolo striato scheletrico tutte le fibre sono in contatto con una cellula nervosa e quindi possono ricevere un impulso nervoso

FIBRE M. IN SEZIONE TRASVERSALE

Azan-Mallory

involucri connettivali del muscolo

involucri connettivali:

dall’esterno all’interno: – epimisio (t. connett. denso) avvolge l’intero muscolo – perimisio (t. connett. lasso) avvolge un fascio di fibre

all’interno del muscolo – l’endomisio (t. connett. reticolare, in continuità con la

lamina basale) avvolge una singola fibra muscolare

• le fibre collagene dei diversi involucri si fondono le une nelle altre e all’estremità del muscolo formano il tendine

Fibre muscolari Fasci collagenici del tendine

Fibre

muscolari

tendine

Fibre muscolari Fasci collagenici del tendine

Fibre

muscolari

tendine

Fibre rosse (o lente o di

tipo I).

+ piccole,

+ ricche di mitocondri

+ capillarizzate

+ ricche di mioglobina

Metabolismo aerobico: per

contrazioni poco intense

ma prolungate

Le fibre muscolari

sono eterogenee Cap

Fibre bianche (o fibre veloci)

+ grandi

- capillarizzate

- mitocondri

- mioglobina

+ granuli di glicogeno

Metabolismo anaerobico: per

contrazioni intense ma di

breve durata

= colore pallido

ISTOCHIMICA: MUSCOLO

Muscolo: ematossilina-eosina nessuna distinzione funzionale

Reazione istochimica al NADH

Istochimica: ATPasi

Istochimica: PAS per il glicogeno

R: lente aerobie

W: veloci anaerobie

R: più piccole, lente, metabol. aerobico R: veloci, metab. anaerobico

Muscolo: ematossilina-eosina

Reazione PAS

Le fibre con maggior contenuto in glicogeno sono più colorate

Tre sarcomeri nell’ambito di una miofibrilla in una fibra muscolare striata scheletrica

1° 2° 3°

MIT REL MIT

granuli di glicogeno

REL

PLASMALEMMA

tubuloT

Rigenerazione del t. muscolare striato scheletrico

Le cellule satelliti (S), localizzate tra il sarcolemma e la lamina basale (BL) a

stretto contatto con la fibra muscolare, possono essere considerate cellule

staminali muscolari.

Rigenerazione per

discontinuità

(tramite le cellule

satelliti, [4]).

Rigenerazione del t. muscolare

striato scheletrico

Rapporti tra miofibrille, citoscheletro, sarcolemma ed ECM

Aspetti clinici:

Distrofina e distrofie

muscolari (di Duchenne e

di Becker)

Distrofia muscolare

• Famiglia di difetti ereditari che colpiscono il sistema muscolare. DM di Duchenne (legata al cromosoma X, colpisce solo i maschi, compare a 3 anni e peggiora verso i 12. Sopravvivenza non oltre l’adolescenza): deriva dalla mancata produzione della proteina distrofina che si trova sul versante citoplas- matico del sarcolemma dove interagisce con la F-actina.

•Si ha perdita delle DAPs (dystrophin-associated proteins) e il complesso proteina-distroglicano si rompe; il sarcolemma si lacera durante la contrazione muscolare.

•Il sistema immunitario reagisce contro le cellule muscolari aggravando il danno.

Distrofia muscolare

• DM di Becker: stessi sintomi ma decorso più

benigno (sopravvivenza fino ai 50 anni)