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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)