15. Muscolo Scheletrico II - e
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Accoppiamento eccitazione-contrazione Potenziale d'azione motoneurone Potenziale d'azione muscolo Contrazione muscolo Ricordate cosa c’è alla giunzione muscolare? Anni ‘30 – ‘40: Heilbrun ipotizza un ruolo del Ca2+ nella contrazione muscolare Hill ipotizza che fosse un processo (potenziale d’azione) piuttosto che una sostanza (Ca2+) responsabile della trasmissione del segnale dalla superficie delle miofibrille all’interno di queste Re3colo Sarcoplasma3co Microele(rodo sarcomero Huxley and Taylor, 1958 Disco Z Stimolazione della superficie esterna di singole fibre muscolari di rana con microelettrodi Membrana plasma3ca sarcomero Tubulo T Disco Z • si registravano piccole contrazioni locali solo quando il microelettrodo era in corrispondenza della linea Z • Le contrazioni si verificavano solo alla periferia delle fibra, vicino la linea Z, e si propagavano sempre di più verso l’interno all’aumentare dell’intensità della corrente • Propagazione della contrazione graduata è diretta verso l’interno e non in direzione longitudinale Il PA muscolare si propaga lungo i tubuli T La propagazione dell’eccitazione verso il centro della fibra è bloccata da TTX o dalla diminuzione di [Na+]e Dimostrazione della liberazione di Ca2+ in seguito alla depolarizzazione della membrana plasmatica Elettrodo di registrazione Elettrodo di stimolazione Luce di eccitazione Luce emessa Muscolo caricato con furaptra Intensità della luce emessa Fototubo breve stimolazione Trasduttore di tensione Δ forza Periodo di latenza Recettori di membrana nelle triadi 1970: viene scoperto il recettore per la rianodina (canali per il Ca2+) sulle cisterne di RS Successivamente si scoprono i recettori voltaggio-dipendenti per la diidropiridina sui tubuli T Meccanismo di rilascio del calcio Ciclo contrazione-rilasciamento Ciclo contrazione-rilasciamento Fonte di energia primaria: Glicolisi + O2 Glucosio Glicolisi - O2 Glucosio ciclo Krebs Piruvato 30 ATP Ac lattico + 2 ATP Classificazione dei tipi di fibra muscolare FIBRE TONICHE: specializzate per contrazioni lente e continue FIBRE FASICHE lente e rapide: specializzate per movimenti, rispettivamente, lenti e rapidi Fibre ossidative lente (tipo I) (rosse) . Scosse lente (fino a 75 ms) Fibre rapide ossidativo-glicolitiche (tipo IIa) Fibre rapide glicolitiche (tipo IIb) (bianche) Scindono ATP e pompano Ca2+ nel reticolo più rapidamente. Hanno scosse più veloci (7,5 ms) Distinzione sulla base di criteri biochimici, metabolici ed istologici Proprietà della miosina: velocità di distacco dei ponti trasversi (determina Vmax) Tempo di permanenza del Ca2+ nel sarcoplasma Tipo di metabolismo: numero dei mitocondri e densità dei capillari sanguigni (determina velocità di produzione aerobica di ATP) Affaticamento muscolare FATICA: condizione in cui il muscolo non è più in grado di generare o mantenere la potenza attesa (variabile ed influenzata da: intensità e durata dell’attività contrattile, tipo di metabolismo, composizione in fibre del muscolo, allenamento) Affaticamento centrale: origine nel SNC Affaticamento periferico: origine tra neuromuscolare e l’apparato contrattile la • Esercizio sub-massimale: deplezione glicogeno rilascio Ca2+ giunzione (interferenza con dal RSP) • Esercizio massimale: aumento Pi da fosfocreatina attività ATPasica della miosina; formazione di fosfato di (alterazione Ca2+) • Esercizio massimale: accumulo K+ extracellulare nei tubuli T (alterazione potenziale membrana e riduzione del rilascio Ca2+ dal RSP) Unità motoria Gruppo di fibre muscolari e motoneurone somatico che le innerva 3-5 fibre: in muscoli deputati ai movimenti fini Centinaia-migliaia fibre: muscoli deputati a movimenti grossolani Le contrazioni muscolari graduate sono determinate da: 1) attivazione di tipi diversi di unità motorie; 2) aumento del numero di unità motorie che rispondono in un certo momento (reclutamento) In contrazioni sub-massimali, il reclutamento asincrono previene la fatica Meccanica del movimento corporeo: Contrazione isometrica ed isotonica Le contrazioni isotoniche spostano un carico Le contrazioni isometriche generano forza senza movimento Componenti elastiche in serie e in parallelo Componente contra:le Fibre elastiche presenti nei tendini, nel tessuto connettivo che fissa i muscoli alle ossa, nel tessuto connettivo intramuscolare, tra le miofibrille Componen3 elas3che in serie Membrana plasmatica, intramuscolare Componen3 elas3che in parallelo connettivo Acccorciamento Componente contra:le Carico Componen3 elas3che in parallelo Tensione (g) Componen3 elas3che in serie Tempo (msec) Sommazione delle contrazioni muscolari Tetano Le ossa e le articolazioni: un sistema di leve e fulcri Lavoro = forza x distanza Contrazione isometrica Per sollevare il carico il bicipite deve deve esercitare una forza che supera la forza generata dal carico FORZA NECESSARIA PER SOSTENERE IL PESO A 90° Forza del bicipite x 5 cm= 7 Kg x 25 cm Forza del bicipite= 7 Kg x 25 cm/ 5 cm Forza del bicipite= 35 Kg I due movimenti (quello dell’osso nel punto d’inserzione del muscolo e quello della mano) sono contemporanei: velocità di contrazione è amplificata Richiesta più forza La forza con la quale un muscolo lavora e la velocità alla quale si accorcia sono reciprocamente correlate (curva forza-velocità) Peso Forza Leva Lunghezza Fulcro Stimolatore Tempo Trasduttore di forza Velocità Potenza (forza x distanza/tempo) Quando il carico aumenta la velocità di accorciamento diminuisce Velocità Contrazione isometrica Carico pari a zero Potenza = lavoro = (forza) (ΔL) = forza x velocità tempo tempo
