Corso di Laurea Magistrale in
“Medicina e Chirurgia”
Biofisica e Fisiologia I
Muscolo scheletrico e
cardiaco
Nicotina: agonista dei recettori colinergici nicotinici (recettori ionotropi)
presenti sulla membrana post-sinaptica della giunzione
neuromuscolare.
Agonista: sostanza che mima l’attività di un ligando.
Legame nicotina-recettore colinergico: determina apertura dei canali ionici
delle cellule post-sinaptiche, che si
depolarizzano.
Sebbene la nicotina sia un agonista, l’esposizione a lungo termine determina
inattivazione dei recettori colinergici con conseguente up-regulation degli
stessi.
La deprivazione da nicotina consente a tutti i recettori di ritornare allo stato
attivo: il maggior numero di recettori è probabilmente responsabile dei sintomi
da astinenza.
MIASTENIA GRAVE: malattia autoimmune in cui l’organismo non
riconosce i recettori colinergici come “self”.
Gli anticorpi anti-recettore determinano una
notevole riduzione dei recettori per l’acetilcolina. Ne consegue che, anche se il rilascio
del neurotrasmettitore è normale, la risposta
è ridotta e si manifesta debolezza muscolare.
Come può una contrazione isometrica generare forza se la lunghezza del muscolo non varia?
Nella contrazione, l’accorciamento
dei sarcomeri è inizialmente
controbilanciato dall’allungamento
dei componenti elastici.
Muscolo
Tendine
Muscolo a riposo
Contrazione isometrica:il muscolo non si accorcia.
I sarcomeri si accorciano, generando forza, ma gli
elementi elastici si allungono, così che la lunghezza
Muscolare resta costante
Contrazione isotonica:il muscolo si accorcia.
I sarcomeri si accorciano ulteriormente, ma,
Poiché gli elementi elastici sono già allungati,
L’intero muscolo deve accorciarsi
Unità motoria: gruppo di fibre
innervate da un solo motoneurone
Unità motoria: è l’unità fondamentale della contrazione nel muscolo
scheletrico
Fibre dello stesso tipo.
La contrazione di un’unità è
un evento tutto o nulla.
Il numero di fibre muscolari in un’unità motoria è
variabile. Nei muscoli che governano i movimenti fini,
come quelli oculari o della mano, un’unità motoria può
contenere anche solo 3-5 fibre. Se l’unità motoria
viene attivata, solo poche fibre si contraggono e la
risposta muscolare è piccola. Se vengono attivate
altre unità, la risposta aumenta di poco perché si
aggiungono solo poche fibre. Ciò consente
graduazioni fini nei movimenti.
Nei muscoli usati per movimenti grossolani, come
stare in piedi o camminare, un singolo motoneurone
può innervare centinaia di fibre muscolari.
Il muscolo può generare contrazioni graduate di varia forza e durata in quanto è composto da molte
unità motorie di diversi tipi. Questa varietà gli permette di variare tipo di contrazione cambiando i tipi
di unità motorie in attività e il numero di unità che rispondono in un certo tempo.
Muscolo : insieme
di unità motorie.
La tensione sviluppata da un muscolo è in relazione al numero e al tipo di unità
motorie reclutate.
Flessione
Estensione
Origine
Tricipite
(rilassato)
(contratto
Bicipite
(rilassato)
(contratto)
Inserzione
Articolazione
Il braccio è una leva di III genere
T›C
Tensione
d1
Fulcro
d2
Carico
d1T = d2C
25 x 7 = 5 x F
F = 175/5 = 35 kg
Muscolo cardiaco
Cellule muscolari striate con fibre contrattili organizzate in sarcomeri; un solo nucleo;
Le singole cellule muscolari cardiache si ramificano e si collegano con le cellule vicine tramite le loro
estremità per formare una rete complessa. Le giunzioni cellulari sono regioni specializzate note come
dischi intercalari. Esse sono costituite da membrane interdigitate collegate da desmosomi che
mantengono unite tra loro cellule adiacenti. Inoltre i dischi intercalari presentano giunzioni comunicanti
permettendo il movimento diretto di ioni da una cellula all’altra. Queste giunzioni collegano
elettricamente le cellule in modo che le onde di depolarizzazione diffondono rapidamente.
Il segnale per la contrazione del miocardio non proviene dal sistema nervoso ma da cellule miocardiche
specializzate dette cellule autoritmiche definite anche pacemaker, perché controllano la frequenza
cardiaca.
Sinapsi elettriche: gap junctions
Accoppiamento eccitazione-contrazione
1. Un potenziale d’azione invade la membrana di un miocita provenendo da una cellula
adiacente
2. Il potenziale d’azione apre i canali voltaggio-dipendenti per il calcio presenti nel
sarcolemma, permettendo l’ingresso nella cellula di calcio che si sposta seguendo il
proprio gradiente elettrochimico
3. l’ingresso di calcio innesca il rilascio di altro calcio dal reticolo sarcoplasmatico. Questo
processo è definito rilascio di calcio indotto da calcio
4. l’incremento del calcio citoplasmatico innesca la contrazione muscolare con un
meccanismo simile al muscolo scheletrico
5. Il rilasciamento si verifica quando il calcio si stacca dalla troponina a seguito della
diminuzione della concentrazione di calcio citosolico libero
6. Una calcio-ATPasi pompa nuovamente il calcio nel reticolo sarcoplasmatico, dove il
calcio viene accumulato fino alla contrazione successiva
7. Una parte del calcio viene espulsa dalla cellula in cambio di sodio. Questo
cotrasportatore utilizza l’energia potenziale del sodio che entra nella cellula secondo
gradiente per trasportate il calcio fuori della cellula contro gradiente.
Potenziale d’azione del muscolo cardiaco
L’ingresso di calcio durante la fase 2 prolunga la durata del potenziale d’azione miocardico. Ciò impedisce che
si verifichi una contrazione tetanica. Questa è una caratteristica importante per la funzione del cuore perché il
miocardio tra una contrazione e l’altra deve rilasciarsi per permettere ai ventricoli di riempirsi di sangue.
Potenziale d’azione nelle cellule autoritmiche:
Le cellule miocardiche autoritmiche generano p.a. spontaneamente in assenza di uno stimolo dal SN
Il potenziale di membrana di queste cellule è instabile,
parte da -60 mV e lentamente sale verso il valore soglia.
Ogni volta che il potenziale pacemaker depolarizza la
cellula portandola al valore soglia, parte un potenziale
d’azione. Alla base del potenziale pacemaker vi sono i
canali If che si aprono a valori di potenziali negativi e
permettono il passaggio di Na e K. La membrana si
depolarizza, i canali If si chudono e si aprono i canali per
il Ca, l’ingresso di calcio depolarizza ulteriormente la
membrana portandola al valore soglia.
