Muscolare cardiaco e liscio [modalità compatibilità]

Il tessuto muscolare striato cardiaco
La parete del cuore è formata
da tre tonache:
miocardio intermedio comprende
t. muscolare cardiaco e
connettivo, vasi e nervi
epicardio, esterno, formato da
mesotelio e connettivo
sottostante
endocardio, interno, costituito
da un singolo strato di cellule
endoteliali che si continua con
l’endotelio dei vasi in continuità
col cuore
Epicardio
miocardio
endocardio
Tessuto muscolare cardiaco
il cuore
Epicardio
Miocardio
Miocardio
Endocardio
Epicardio
Il tessuto muscolare striato cardiaco
Costituito da cellule
uninucleate: miocardiociti
Alcuni sono binulceati
15µm x 80µm (m.schel
20-100µm X cm)
Il nucleo è al centro della
cellula
Tra una cellula e l’altra,
sul lato più corto, sono
visibili linee trasversali
dette
dischi intercalari o strie
scalariformi
dove troviamo
Giunzioni di ancoraggio
(Zonule adhaerens)
Desmosomi
Gap junction
accoppiamento elettrico
L’adesione tra le cellule è importante in quanto
sono continuamente contratte e rilasciate
CARDIACO (lungitudinale)
fibre muscolari cardiache in sezione
longitudinale (MO)
come nel muscolo
scheletrico, è possibile
osservare la striatura
trasversale.
L’organizzazione del sarcomero è
analoga a quella del muscolo
scheletrico, ma i miofilamenti non
sono organizzati in miofibrille
distinte
asse
longitudinale
delle cellule
cellule adiacenti sono
saldamente ancorate
fra loro a livello del
disco intercalare
fibre muscolari cardiache in
sezione trasversale
fibre
muscolari
cardiache
in
sezione
cellula muscolare cardiaca (TEM)
trasversale (ME)
la striatura è dovuta alla
presenza di sarcomeri
regolarmente allineati
mitocondri più
numerosi che nel
muscolo scheletrico
(~40% in volume),
allineati in file
longitudinali
disco intercalare…
Dischi Intercalari
Desmosomi e Giunzioni aderenti
Si trovano nei tratti a decorso
trasversale.
A livello dei desmosomi prendono
contatto filamenti intermedi di desmina
A livello delle giunzioni prendono
contatto i filamenti sottili
Contatto e coesione fra la cellule
Gap junctions
Si trovano nei tratti a decorso
longitudinale.
Comunicazione elettrica tra le cellule
(ioni).
Segnali di contrazione si diffondono da
una cellula all'altra.
Battito sincrono.
ultrastruttura del disco
intercalare
gap junction
giunzioni aderenti
desmosomi
Il reticolo sarcoplasmatico
Tubuli T più numerosi e ampi
Reticolo sarcoplasmatico
meno organizzato:
Mancano le cisterne
trasversali
Diadi a livello delle strie Z
invece che: Triadi a livello A
-I
diade
Contrazione del muscolo cardiaco
La contrazione del muscolo cardiaco si verifica
attraverso lo stesso tipo di scorrimento di
miofilamenti che si ha nel muscolo scheletrico
Tuttavia sono presenti isoforme specifiche di
proteine contrattili
un potenziale di azione nella cellula muscolare
cardiaca costituisce il segnale di inizio della
contrazione come nel muscolo scheletrico,
TUTTAVIA non ha origine da placche motrici
come nel muscolo scheletrico ma…
Il tessuto muscolare striato cardiaco
tessuto di conduzione
Cellule del tessuto di
conduzione sono cellule
muscolari specializzate che
depolarizzano spontaneamente
e ciclicamente
Il tessuto muscolare striato cardiaco
Cellule del tessuto di
conduzione si
depolarizzano (passaggio
di ioni attraverso la
membrana plasmatica) e
tramite gap junctions la
depolarizzazione si
trasmette:
- alle cellule muscolari del
miocardio
- tra le cellule muscolari
Cos’ha di diverso
dal muscolo
scheletrico?
Quando la cellula si
depolarizza
Ca++
++
Il Ca entra dall’esterno
della cellula tramite
canali Calcio aperti dalla
depolarizzazione
e poi attiva
il rilascio di
++
altro Ca dal reticolo
sarcoplasmatico
diadi
Accoppiamento
eccitazione-contrazione
Muscolo scheletrico
Il recettori diidropiridinico
(DHP)
cambia conformazione
inducendo la apertura del
recettore Rianodinico
(canale del calcio sulla
membrana del reticolo
sarcoplasmatico)
Accoppiamento fisico
Tra il recettore
diidropiridinico (DHP)
e quello rianodinico
La concentrazione di
Calcio aumenta nel
citoplasma e si scatena la
contrazione
Accoppiamento
eccitazione-contrazione Muscolo cardiaco
Ingresso di Na+ e
Ca2+ durante PA
Pot. Azione
Apertura canali
DHPR del Calcio
RyR
Ca2+ induce
rilascio di
calcio dal RS
tramite RyR
DHPR
Canale
calcio
Ca2+
Ca2+
DHPR è diverso
rispetto al muscolo
scheletrico
Serca
Smooth endoplasmic
Reticulm Calcium
ATPase
Sembra non ci sia
accoppiamento
fisico tra DHPR e
RyR
Contrazione
Rilassamento
Contrazione
Rilassamento
Ca2+ si dissocia
da troponina e
recuperato in RS
da SERCA
Ca2+/Na+ ATPasi
mantiene
Gradiente Ca2+
membrana plasmatica
nella
Accoppiamento
eccitazione-contrazione Muscolo cardiaco
Le isoforme di
DHPR e RyR espresse
nel miocardio risultano
meno strettamente
accoppiate fisicamente
tra loro di quelle del
muscolo scheletrico
SCHELETRICO
CARDIACO
Accoppiamento
eccitazione-contrazione Muscolo cardiaco
L’ingresso di Ca2+ tramite il canale DHPR diidropiridinico è
indispensabile per la contrazione del m. cardiaco perché
rappresenta il segnale necessario per la liberazione di Ca2+ dai
depositi intracellulari.
DHPR
Canale calcio
Rilascio di Calcio
indotto da calcio
RyR
(DHPR)
Cos’ha di diverso dal muscolo scheletrico?
La contrazione si origina in modo autonomo nel cuore (tessuto di
conduzione): cellule che si depolarizzano spontaneamente senza
l’intervento di una terminazione nervosa
Da queste cellule del tessuto di conduzione l’impulso
(DEPOLARIZZAZIONE) si trasmette alla membrana delle cellule
muscolari cardiache
La membrana si depolarizza e dall’esterno entra CA++, tramite
canali, che determina il rilascio di Calcio dal RETICOLO
SARCOPLASMATICO
I dischi intercalari o strie scalariformi
Giunzioni comunicanri (Gap junction ) accoppiamento elettrico
permettono la sincronizzazione della contrazione
L’innervazione (SNA) ha la funzione di modulare il battito
cardiaco (contrazione) ma non di originarla
NOTA
LA DIFFERENZA
CON tutte
IL MUSCOLO
SCHELETRICO
Nel
muscolo
striato scheletrico
le fibre ricevono
un impulso
nervoso e sono quindi in contatto con la terminazione di una cellula
nervosa: giunzione neuromuscolare
Accoppiamento
eccitazione-contrazione Muscolo cardiaco
Regolato da adrenalina (↑
↑) e Acetilcolina ACh (↓
↓)
Ingresso di Na+ e
Ca2+ durante PA
I messaggeri chimici
della innervazione
da parte del sistema
nervoso autonomo
sono:
RyR
DHPR
adrenalina
e acetilcolina
Canale
calcio
Ca2+
Contrazione
Rilassamento
Regolazione nervosa della contrazione
INNERVAZIONE del SNA : controlla la forza e la
frequenza
Le fibre nervose prendono contatto con:
- le cellule del sistema di conduzione
- i cardiomiociti
-Il SN parasimpatico (nervo vago) rallenta il battito
Acetilcolina (Ach) inibisce l’ingresso di Calcio
-Il SN ortosimpatico accelera il battito
Adrenalina aumenta l’ingresso di Calcio
Nel Muscolo scheletrico
L’ACH lega il recettore
nicotinico che è un canale
Sodio che si attiva e attiva
la contrazione
Nel Muscolo cardiaco
L’ACH lega il recettore
muscarinico (via
proteine G) e inibisce
l’ingresso di calcio
cellule staminali: approcci terapeutici
Diversi Trials clinici (infarto acuto) utilizzando
MSCs
sono stati condotti, ma i risultati sono stati
altamente contrastanti:
Piccoli effetti
Nessun effetto
Effetti non duraturi (pochi mesi)
Quindi la capacità delle staminali di
migliorare la funzionalità cardiaca è
ancora altamente controversia
Altamente controversi anche i dati mirati a stabilire come
potrebbero agire le MSCs per riparare i danni cardiaci
IPOTESI
Attivazione di
progenitori dei
cardiomiociti
Differenziamento
delle MSCs
Le MSCs secernono molecole che stimolano l’angiogenesi e
riducono i processi di fibrosi e cicatrizzazione. Questi effetti
sembrano responsabili del ruolo terapeutico di queste cellule
nell’infarto del miocardio o nell’ictus celebrale (VEGF)
Il tessuto muscolare liscio
LOCALIZZAZIONE
muscolare
TONACHE MUSCOLARI
TONACHE
MUSCOLARI
Apparato
digerente
digerente
Vie Apparato
respiratorie
respiratorie
Vie Vie
urinarie
e genitali
urinarie
e genitali
VasiVie
(parete
arterie
e vene)
Vasi (parete arterie e vene)
Condotti escretori delle ghiandole
Condotti escretori delle ghiandole
muscolare
Il tessuto muscolare liscio
Funzionalità
muscolare
Contrazione più lenta rispetto al
muscolo striato ma generalmente
sostenuta più a lungo nel tempo
muscolare
Il tessuto muscolare liscio
Cellule fusiformi
L 20-500 micron
nuclei
nuclei
Uninucleate con
nucleo centrale
Prive di striature
Disposte in fasci,
sfasate circondate da
connettivo lasso
(fibre reticolari
argirofile,
e glicoproteine)
Fibre muscolari lisce in sezione longitudinale e
trasversale (MO)
nuclei
Notiamo l’assenza
della striatura
trasversale quindi
non sono presenti
sarcomeri
Tessuto muscolare liscio e striato (MO)
Notiamo il
diametro e la
differenza nei
nuclei
Il tessuto muscolare liscio
In molti organi
cavi sono presenti
due strati:
longitudinale
circolare
Le fibre nei due
strati presentano un
orientamento
diverso ad angolo
retto
Strato
circolare
Strato
longitudinale
Il tessuto muscolare liscio
I filamenti contrattili sono meno organizzati che nel
muscolo striato: manca la striatura trasversale
Le cellule muscolari lisce contengono prevalentemente
miofilamenti sottili (actina)
A riposo la miosina è meno organizzata in filamenti
La contrazione avviene in modo simile al muscolo
scheletrico tramite uno scorrimento di filamenti
Il tessuto muscolare liscio
Vedremo una serie di immagini al ME
(ultrastruttura) che
mostrano alcune caratteristiche
ultrastrutturali del muscolo liscio alla
base della contrazione
GAP JUNCTION
CORPI DENSI
PLACCHE DENSE
CAVEOLE
Il tessuto muscolare liscio - ultrastruttura
Gap
junction
Gap
junction
nucleo
mitocondri
Golgi
Le gap junction sono alla base dell’accoppiamento elettrico
Il tessuto muscolare liscio - ultrastruttura
Corpi densi e le placche dense sono aree di attacco per i filamenti sottili di
actina e sono attraversati da filamenti intermedi di
desmina (o vimentina nella muscolatura vasale)
Corpi
Densi
Filamenti intermedi
e filamenti di actina
Placche
Dense
Il tessuto muscolare liscio - ultrastruttura
La membrana plasmatica (sarcolemma) presenta una serie di invaginazioni o caveole
STRUTTURE LEGATE ALLA CONTRAZIONE
Funzionalmente simili ai tubuli T delle muscolari striate
Le caveole potrebbero aumentare la superficie della membrana che contiene canali
Calcio, estendendola verso l’interno favorendo l’ingresso di Calcio
attraverso la membrana stessa
CAVEOLE
Il tessuto muscolare liscio - ultrastruttura
Corpi densi
Filamenti
actina
Filamenti
miosina
Placche dense
Gap junction
I corpi densi e le placche servono
di attacco per i filamenti sottili di
actina
Filamenti intermedi si associano
ai corpi densi e le placche e
formano una rete citoscheletrica
di sostegno per i filamenti
contrattili ancorandoli alla
membrana
Actina e miosina sono organizzate in
fasci incrociati alla periferia della cellula
e si agganciano ai corpi densi
La organizzazione obliqua dei filamenti
fa sì che durante la contrazione la
cellula diventa globosa
Quando avviene la contrazione
corpi densi e placche si avvicinano e
tutta la cellula si contrae
Calcio
La miosina si associa alla actina, ma
i filamenti non sono allineati come nei
sarcomeri
La contrazione avviene in modo
analogo per scorrimento dei filamenti
I corpi densi servono di attacco
per i filamenti sottili di actina
ancorandoli alla membrana
(placche dense)
corpi densi
Il tessuto muscolare liscio -
contrazione
Il Calcio svolge un ruolo diverso dal muscolo
scheletrico
Nel muscolo liscio la contrazione è regolata dalla
fosforilazione e defosforilazione della catena
leggera della miosina
e non…
dalle proteine associate alla actina (troponina e
tropomiosina), come nel muscolo scheletrico
Il tessuto muscolare liscio -
contrazione
CONTRAZIONE
Contrazione del tessuto muscolare liscio
Molti meccanismi inducono l’aumento di Calcio
neurotrasmettitore
o ormone
R
voltageoperated ion
channel
R
Ca2+
2nd messengers
cAMP, IP3
s.r.
Ca2+
Ca2+
Ca2+
contrazione
fosforilazione
miosina
Contrazione del tessuto muscolare liscio
• In diversi muscoli la contrazione può:
• essere generata autonomamente
• indotta da ormoni (ad esempio epinefrina)
Es. contrazioni utero in gravidanza o durante il ciclo mestruale
• o stimoli meccanici Es. a causa di una distensione meccanica (vescica)
• indotta da stimolo nervoso (SNA)
Ortosimpatico e parasimpatico con effetti opposti
Neurotrasmettitori: acetilcolina (parasimpatico) e norepinefrina
(ortosimpatico)
• Non tutte le cellule del tessuto muscolare liscio ricevono
terminazioni nervose (confronta con muscolo scheletrico)
• L’impulso alla contrazione può trasmettersi in alcune sedi da
una cellula all’altra (gap junction)
Il tessuto muscolare liscio
regolazione nervosa e diffusione della
contrazione
MUSCOLATURA LISCIA UNITARIA o VISCERALE
terminazione nervosa a poche cellule
MUSCOLATURA LISCIA MULTIUNITARIA o VASCOLARE
terminazione nervosa ad ogni cellula
MUSCOLATURA LISCIA
UNITARIA o VISCERALE
Intestino, vescica, utero
Le terminazioni nervose
giungono a poche cellule
contrazione spontanea
propagazione della
depolarizzazione e della
contrazione tramite
giunzioni gap (sincizio
elettrico)
2 tipi di attività:
Contrazione Ritmica
(peristalsi)
Contrazione Tonica
(contrazione parziale,
continua, tono
muscolare)
Mobilità Intestinale Peristalsi
Le terminazioni nervose
MUSCOLATURA LISCIA
giuungono ad ogni cellula
MULTIUNITARIA VASCOLARE
contrazione
contemporanea
scarso ruolo delle gap
junction
Muscoli dell’iride, tratto
genitale maschile e utero
Consente un controllo
fine della contrazione e
contrazione graduata
poiché è possibile la
attivazione selettiva di
singole fibre