8. Il muscolo File

IL METABOLISMO DEL TESSUTO MUSCOLARE
Scheletrico
– Striato
– La maggior parte della massa
muscolare corporea
– Volontario
Cardiaco
– Striato
– Cuore
– Involontario
Liscio
Non striato
Visceri e vasi sanguigni
Involontario
•
Lente
– Metabolismo aerobico
– Molta mioglobina (ROSSE)
•
Veloci
– Metabolismo anaerobico
– Molti mitocondri
– Ricche di glicogeno ed enzimi
glicolitici
– Elevata vascolarizzazione
– Pochi mitocondri (BIANCHE)
– Contrazione prolungata
– Contrazioni brevi ma intense
CONTRAZIONE MUSCOLARE
Lega e idrolizza l’ATP
Alta affinità per l’ADP
https://www.youtube.com/watch?v=Ct8AbZn_A8A
ADENILATO CHINASI
AMP : attivatore allosterico
Fdella PFK (glicolisi)
BIOENERGETICA DELLA CONTRAZIONE:
LE FIBRE BIANCHE
FOSFOCREATINA – una FONTE ADDIZIONALE di ATP nelle Fibre Bianche
gruppo
guanidinico
“DEPOSITO” di ATP
VELOCITA’
Fino a 6 volte la [ATP]
Conferisce un’autonomia
di 5-6 secondi.
Interviene tutte le volte
che si effettuano sforzi
improvvisi di elevata
intensità.
Arginina
Sintesi a livello epatico e renale.
Trasporto al muscolo (scheletrico e cardiaco)
Glicina
Metionina
Creatina chinasi – enzima
abbondante nel muscolo
scheletrico e nel cuore.
La sua presenza a livello ematico
segnala citolisi a livello di questi
due tessuti.
Es: infarto del miocardio; distrofie
muscolari; lesioni muscolari di
origine traumatica o infiammatoria.
CREATININA : metabolita
inattivo, eliminato con le urine
BIOENERGETICA DELLA CONTRAZIONE: LE FIBRE BIANCHE
Fosforilazioni a livello
del substrato (minore
rendimento dispetto alla
fosforilazione
ossidativa)
AUMENTI DI Ca2+
STIMOLANO LA
DEMOLIZIONE DEL
GLICOGENO
Glicogeno Sintasi
Glicogeno Fosforilasi
CAM chinasi (Ca2+)
FONTI DI ATP NELLE FIBRE BIANCHE
ADENILATO CHINASI
FOSFOCREATINA
GLICOGENO
GLICOLISI
AUMENTI DI Ca2+
STIMOLANO LA
DEMOLIZIONE DEL
GLICOGENO
LA CONTRAZIONE STIMOLA LA GLICOLISI
glicogeno
ADENILATO CHINASI
Glucosio-6P
Fruttosio-6P
êê ATP
PFK
Fruttosio 1-6 dP
Fosfoenolopiruvato
Pir K
Piruvato
êê ATP
ãã AMP
AMP : attivatore allosterico
Fdella PFK (glicolisi)
L’intensa attività glicolitica consuma elevate quantità di NAD+
Elevato rapporto NADH/NAD+
Un’elevata produzione di lattato induce il
fenomeno dell’AFFATICAMENTO
Gli ioni H+ derivati dalla dissociazione
dell’acido inibiscono allostericamente la PFK
rallentando la glicolisi (mentre l’ATP continua
ad essere consumato nella contrazione)
IL MUSCOLO CESSA DI CONTRARSI PER
SCARSITA’ DI ATP
Metabolismo del glucosio
nelle fibre bianche durante
la contrazione
Esportazione di
Lattato e Alanina
Esportazione di
Lattato e Alanina
BIOENERGETICA DELLA CONTRAZIONE: LE FIBRE ROSSE
Basso contenuto di
FOSFOCREATINA
OSSIDAZIONE di:
Piruvato
Lattato
Corpi chetonici
Acidi grassi
Parte del lattato prodotto dalle
fibre bianche viene utilizzato dalle
fibre rosse per produrre piruvato.
Nelle fibre rosse c’è un elevato
rapporto NAD+/NADH nel citosol.
defosforilazione
Ca2+-dipendente
La PIRUVATO DEIDROGENASI è
attiva solo se NON è FOSFORILATA
Aumenti di Ca2+
STIMOLANO
l’ossidazione del piruvato
nel Ciclo di Krebs
Aumenti di Ca2+
STIMOLANO il Ciclo di
Krebs attivando le DH
Regolazione a breve termine (fosforilazione):
PKA e CAM chinasi → fosforilano e attivano l’ enzima
3 H 2O
Regolazione a lungo termine (espressione del gene " mRNA):
PKA e CAM chinasi (via CREB) → h mRNA
Il lavoro muscolare mobilizza le riserve lipidiche:
- contrazione muscolare (Ca2+)
• Le fibrocellule muscolari rosse (a contrazione lenta e prolungata) contengono piccoli
depositi di TAG
• il muscolo non esprime recettori per il glucagone: il digiuno non modifica le riserve di TAG
muscolari
• Il muscolo contiene recettori, e quindi risponde a:
- insulina (la lipasi è inibita mediante defosforilazione)
adrenalina (recettori b legati a Gs: la lipasi è attivata mediante fosforilazione da PKA)
Nel muscolo non ci sono gli enzimi per la
Acetil CoA carbossilasi
sintesi degli AG.
L’enzima quindi controlla UNICAMENTE
Chinasi Ca2+/CAM dipendente
la concentrazione dell’inibitore
allosterico del trasporto mitocondriale
PKA
Riducendo la concentrazione dell’inibitore allosterico della Carnitina-acil
transferasi, la fosforilazione porta ad un AUMENTO del trasporto degli ACIDI
GRASSI nel mitocondrio
Ýb-ossidazione
Acetil-CoA
NADH
FADH2
Catena
respiratoria
Ciclo di Krebs Velocizzato dal complesso Ca2+-calmodulina
Le fibre rosse esprimono gli enzimi (assenti nel fegato), grazie ai quali i corpi
chetonici di origine epatica sono convertiti in Acetil-CoA
Fibre MUSCOLARI
ROSSE
Calmodulina e
CAM chimasi
Demolizione glicogeno
Attivazione glicolisi
Attivazione Piruvato DH
Idrolisi dei trigliceridi
b-ossidazione AG
Conversione di corpi
chetonici in Acetil-CoA
Attivazione Ciclo di Krebs
CONSUMO DI O2
Il lavoro muscolare stimola la circolazione
attraverso meccanismi neuroendocrini.
Il flusso di sangue per 100 g di tessuto
muscolare è 5 ml/min nel muscolo a riposo e 50
ml/min nel muscolo in contrazione
MUSCOLO e NUTRIZIONE – stato post-prandiale
Assenza di recettori per il glucagone: l’ipoglicemia non ne altera il metabolismo.
Il muscolo esprime recettori per l’insulina: dopo un pasto aumenta la captazione del
glucosio dal sangue
Muscolo = 35 kg
Tessuto Adiposo = 10-15 Kg
questo processo insulino-dipendente
è il principale responsabile del
recupero dai carichi glicemici dello
stato post-prandiale.
GLICEMIA SISTEMICA e GLICEMIA PORTALE
Volume di sangue totale: 5l
Volume del circolo enteroepatico: 20% = 1l
Volume circolo “sistemico”= 4l
In fase post-prandiale il fegato trattiene PARTE del glucosio assorbito.
Il maggior volume del circolo sistemico, tuttavia, fa sì che la quantità di glucosio non
trattenuta dal fegato si diluisca di circa 4 volte, riducendone la concentrazione.
Assieme all’attività glucostatica del fegato, questo spiega le differenze tra la glicemia
portale e la glicemia sistemica e i loro livelli di fluttuazione.
L’aumento della captazione del glucosio insulina-dipendente, nel muscolo e nel
tessuto adiposo, è responsabile della riduzione della glicemia sistemica dopo un pasto.
RECETTORE per l’INSULINA
VIA DELLE MAP CHINASI
- MAPK -
VIA di PKB
Akt
MAPK
Espressione genica
P
FOSFORILAZIONI
Protein
fosfatasi-1
ATTIVA
La fusione delle vescicole contenenti GLUT4 sulla loro membrana condivide
molti passaggi con il processo di SECREZIONE.
Come tale, può essere stimolato ANCHE da incrementi del Ca2+ intracellulare,
oltre che dall’insulina.
La contrazione determina un simultaneo aumento di uptake del glucosio da
parte delle cellule muscolari E con conseguente riduzione della glicemia
E’ il meccanismo biochimico che spiega l’effetto ipoglicemizzante dell’attività fisica.
Una regolare attività
fisica previene
l’insorgenza e allevia
molti disturbi associati al
diabete.
MUSCOLO e NUTRIZIONE – stato post-prandiale
INSULINA: aumento la captazione del glucosio dal sangue
Muscolo = 35 kg
Tessuto Adiposo = 10-15 Kg
Destino del glucosio assorbito
MUSCOLO e NUTRIZIONE: stato post-prandiale
INSULINA: aumenta la captazione del glucosio dal sangue e viene attivata la Protein
fosfatasi-1
Fibre bianche
Rallentamento della glicolisi per effetto
inibitorio dell’ATP su PFK e Pir K.
Attivazione sintesi di glicogeno per azione
della Protein fosfatasi-1
(attivazione della glicogeno sintasi e
inattivazione della glicogeno fosforilasi)
La maggior parte del glucosio viene
immagazzinata come glicogeno
Fibre rosse
Minor presenza degli enzimi del
metabolismo del glicogeno
Il carico di glucosio 6P non viene
smaltito per questa via, ma viene
utilizzato per la glicolisi.
›
Tra gli intermedi glicolitici sono
importanti i triosi fosfati (DHP) che
vengono utilizzati per la sintesi di
glicerolo 3-P
Questa reazione DRENA gli intermedi dal flusso glicolitico
Nel muscolo non ci sono gli enzimi per la sintesi degli AG.
Non c’è LIPONEOGENESI
Gli Acidi Grassi arrivano, attraverso il sangue, sotto forma di TAG nei chilomicroni
(intestino) e VLDL ( fegato- sintesi stimolata da insulina)
La LIPASI LIPOPROTEICA è attivata dall’insulina
Lipoproteina Lipasi (membrana
delle cellule endoteliali)
La sua presenza e la sua attività
sono stimolate dall’insulina
Acil CoA sintetasi
OH
S-CoA
CH3-(CH2)n -C
CH
-(CH
)
+ HS-CoA
3
2 n C
+ H2O
O
O
ATP
AMP + 2Pi
Malonil CoAã
Viene inibito il
trasporto degli AG
nel mitocondrio
Pi Protein H2O
fosfatasi -1
Insulina
Elevate concentrazioni di Glicerolo 3P (dalla
glicolisi) e di acidi grassi favoriscono la sintesi dei
trigliceridi - parte della riserva energetica delle fibre
rosse