Muscolo cardiaco • Le fibrocellule cardiache sono simili alle fibrocellule muscolari di tipo I° (fibre rosse), ma si differenziano, infatti: • Sono più piccole • Non sono polinucleate • Minor massa fibrillare (50% contro il 90%) • Maggior contenuto di mitocondri Connessioni • Il sarcolemma (membrana plasmatica) contiene delle glicoproteine in grado di legare numerosi ioni Ca2+, questo serve ad avere sempre una concentrazione costante di Calcio sulla superficie • Le cellule cardiache sono unite tra loro da parti più ispessite del sarcolemma dette: • Gap - junction Proteine strutturali • L’actina è identica a quella vista nel muscolo scheletrico. • La miosina presenta le catene leggere, locate a livello della testa della miosina, più piccole e quindi con minor attività ATP-asica • La Troponina C (legante il Calcio) ha minor affinità per questo ione rispetto a quella muscolare Funzione • L’attività contrattile del cuore è continua ed è sostenuta dal metabolismo aerobico. • I substrati da cui il miocardio ricava energia sono: • A riposo: • FFA dal sangue • (e in minor percentuale) glucosio proveniente dal sangue • oppure glucosio dal glicogeno contenuto nel miocardio A riposo • Gli acidi grassi a lunga catena sono i substrati preferiti dal miocardio, di cui coprono il 70% della spesa energetica, provengono da: • FFA plasmatici • Grassi endogeni • dal tessuto adiposo • dall’acido lattico Ac Grasso - Albumina Ac. Grasso Trigli ceridi AcilCoA Carnitina Krebs BetaBeta-Ox AcilCoA La carnitina è due volte superiore a quella del muscolo Necessità glucosio • Anche se la maggior quota energetica viene dagli acidi grassi, è necessario che il miocardio catabolizzi assieme agli acidi grassi anche del glucosio (che però non supera mai il 30% della quota energetica totale). • Questo per mantenere elevato il contenuto di acido ossalacetico indispensabile per il buon funzionamento del Ciclo di Krebs Glucosio Acidi Grassi Ac Piruvico Ac Piruvico PCar + Ac. Ossalacetico + AcetilCoA Krebs ac. Citrico Sotto sforzo • Il muscolo cardiaco sotto sforzo utilizza: • FFA provenienti dal sangue oppure rilasciati dal tessuto adiposo • L’acido lattico proveniente dal muscolo scheletrico è preferito al glucosio • Corpi chetonici prodotti dal fegato Utilizzazione del lattato • Il miocardio utilizza il lattato proveniente dalla muscolatura scheletrica, questa è l’espressione di una significativa complementarietà tra muscolo scheletrico e cardiaco. • Questo è permesso perché la reazione: LDH • Ac lattico NAD+ Ac piruvico NADH.H+ • è spostata verso destra perchè l’enzima LDH cardiaco è più affine per l’acido lattico. • L’acido piruvico viene trasferito nel mitocondrio e trasformato in Acetil CoA che poi viene trasferito nel Ciclo di KREBS e demolito. Ac Piruvico Ac piruvico P. Carb. Ossalacetico Acetil CoA Ac lattico Krebs Ac. Grassi MMI Utilizzazione Corpi chetonici • Il miocardio possiede l’enzima in grado di attivare l’acido acetacetico, uno dei corpi chetonici: • Acido Acetoacetico + CoA + ATP Sintetasi • Acetoacetil CoA + AMP + 2P Lattato Ac. Grassi Amino acidi • Gli amino acidi vengono utilizzati soltanto per la sintesi proteica, necessaria per compensare la continua degradazione delle proteine. • La leucina, amino acido a catena ramificata, svolge un ruolo importante come fattore di salvaguardia per la sintesi delle proteine tissutali. Anossia • Rappresenta una diminuita pressione parziale di Ossigeno (pO2) a livello cardiaco che induce nel miocardio delle alterazioni metaboliche e strutturali più o meno profonde. • La inadeguata ossigenazione del miocardio compromette tutti i processi ossidativi, ovviamente mitocondriali, che richiedonto O2. Blocco della catena respiratoria • La deficienza di ossigeno rallenta (o blocca) il flusso degli elettroni nella catena respiratoria, determinando un aumento del NADH.H+ • Che non potendo più essere ossidato completamente nella catena respiratoria viene invece riossidato nel citoplasma, nella reazione: • Ac piruvico Ac. lattico NADH.H+ NAD+ Glucosio 6P NAD+ NAD+ 2H+ NADH.H+ Cala NAD+ NADH.H+ O2 C.R ATP NAD+ Ac Piruvico Ac Lattico NADH. H+ Ac Piruvico Sangue NAD+ Acetil CoA CO2 Conseguenze • Inibizione della Catena respiratoria • La diminuzione ossidazione del piruvato e l’aumento del lattato fa diminuire il pH • Rallentamento del Ciclo di Krebs per mancanza di piruvato (non si forma sufficiente ossalacetato) • Anche la Beta – ossidazione degli acidi grassi è rallentata perché è diminuito il NAD+ L’ aumento dell’Acetil CoA e degli acil CoA blocca il trasportatore mitocondriale dell’ATP Manca l’O2 ATP ATP ADP ADP Blocco NAD+ ß – Oss. NADH.H+ Rallenta la ßossidazione Acil CoA X Acetil CoA Aumenta l’ Acetil CoA e l’Acil CoA C.R Blocco Acidità • Il miocardio è in grado di bloccare l’acidità in quanto, come il muscolo scheletrico, produce ammoniaca dall’AMP: • AMP IMP + NH3 AMP deaminasi • AMP si è formato ad opera della miochinasi miocardica, enzima molto attivo a livello cardiaco: • ADP + ADP ATP + AMP Miochinasi • In tal modo il pH rimane nella normalità (7,1 - 7,25) e per periodi contenuti non si hanno conseguenze a livello miocardico. • Più grave è quello che succede nell’ischemia, cioè quando si ha un diminuito flusso ematico, in tal caso il pH si può abbassare molto di più (fino a 6,8) con gravissime conseguenze anche deleterie