TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
TESSUTO MUSCOLARE
Il tessuto muscolare è caratterizzato dalla proprietà
contrattile particolarmente sviluppata legata alla presenza di
filamenti contrattili: actina e miosina
Esistono 3 tipi di tessuto muscolare:
Tessuto muscolare striato scheletrico (volontario)
Tessuto muscolare striato cardiaco (involontario)
Tessuto muscolare liscio (involontario)
•
le dimensioni della fibra muscolare possono raggiungere anche qualche
cm di lunghezza, mentre il diametro può variare da qualche decina a
qualche centinaio di µm
•
la fibra muscolare presenta:
– il sarcolemma
– all'esterno c'è un ulteriore rivestimento di glicoproteine che risulta
PAS positivo, ma non è compreso nella definizione di sarcolemma
– i nuclei (fino a una quarantina per mm di lunghezza) disposti alla
periferia (subsarcolemmali)
– il sarcoplasma che contiene a sua volta:
• le miofibrille (elementi bastoncellari che hanno lunghezza pari
alla lunghezza della fibra e diametro di 1µm ; sono costituiti da
fascetti di filamenti)
• i mitocondri
• il reticolo liscio
sarcoplasmatico)
(è
specializzato
e
si
dice
reticolo
Istogenesi
Il TMSS non è costituito da singole cellule ma da cellule fuse tra di loro, i
mioblasti.
I mioblasti originano dal miotomo e migrano per costituire i muscoli del tronco e
degli arti.
I mioblasti proliferano ulteriormente, si dispongono in serie e fondono le proprie
membrane formando il miotubo, rivestito da un unica membrana e contenente il
citoplasma e i nuclei dei mioblasti (meccanismo sinciziale).
Alcuni mioblasti rimangono all’esterno della membrana del miotubo e
costituiscono una riserva per necessità rigenerative o riparative del muscolo
(cellule satelliti).
All’interno del miotubo si ha
un’intensa sintesi di proteine
miotomo
contrattili che si organizzano in
miofilamenti i quali a loro volta si
miotubo
aggregano in miofibrille
queste ultime giungono a diventare
così abbondanti da sospingere i
nuclei verso la periferia dell’
elemento muscolare
Si è costituita la fibra muscolare,
entità morfologica costitutiva del
muscolo scheletrico rivestita da
un'unica membrana (sarcolemma)
un qualsiasi muscolo dell’organismo è una
struttura formata da parecchie fibre
muscolari
le fibre muscolari vengono tenute assieme
dal tessuto connettivo
la capsula di connettivo fibrillare denso
che avvolge il tessuto muscolare prende il
nome di epimisio
dall’epimisio si dipartono setti connettivali
che scompongono il muscolo in tanti
fascetti di fibre muscolari
questo connettivo diventa sempre più
delicato (connettivo lasso) e prende il
nome di perimisio; al suo interno si
ritrovano vasi arteriosi, venosi, linfatici e
nervi
le parti ancora più interne del perimisio si
continuano con una delicata rete di
connettivo ancora più sottile di tipo
reticolare che forma un rivestimento
intorno ad ogni singola fibra muscolare
quest’ultimo rivestimento prende il nome
di endomisio
epimisio
perimisio
endomisio
1
TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
Morfologia della fibra muscolare al M.O. in sez. trasversale
Morfologia della fibra muscolare al M.O. in sez. longitudinale
• in sezione trasversale forma poligonale
• Ø pressoché costante
• Caratteristiche della fibra muscolare in sezione trasversale:
– Presenti più nuclei e in posizione periferica
– l’interno della fibra appare punteggiato per la sezione delle
miofibrille
• Striatura trasversale per alternanza di dischi chiari e dischi
scuri
• Presenti più nuclei schiacciati e in posizione subsarcolemmale
miofibrilla
Fibra
muscolare
La striatura appare omogenea perché le miofibrille sono: 1 numerose; 2
fittamente stipate fra di loro; 3 disposte fra loro in fase o in registro.
Il disco scuro si definisce DISCO A (anisotropo)
Il disco chiaro si definisce DISCO I (isotropo)
Questa definizione è per il comportamento dei dischi nei confronti della luce
polarizzata
A forte ingrandimento si osservano:
Banda
A
Banda
I
Linea z
a metà del disco chiaro una sottile linea detta linea Z
Nella parte centrale del disco scuro una zona con densità intermedia tra
quella del disco chiaro e quella delle parti laterali del disco scuro. Questa
banda è la banda H. Nella parte centrale del disco scuro nella sua posizione
mediana si trova la linea M
Banda I
Banda A
Linea Z
Il disco anisotropo provoca deviazione del fascio di luce polarizzata e appare
più luminoso
Ciò dimostra che al suo interno c’è una maggiore presenza di strutture
proteiche fortemente organizzate
Il disco I risulta scuro poiché non devia il fascio di luce polarizzata
2
TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
IL SARCOMERO
Ciascuna miofibrilla è data dal ripetersi di segmenti uguali fra loro.
Questo segmento è il sarcomero
sarcomero, unità morfo
morfo-funzionale della
miofibrilla.
È compreso fra due linee Z successive
Ha una lunghezza di 2,5 – 3µm a riposo
È costituito da un emidisco chiaro, un disco scuro, un
emidisco chiaro
ULTRASTRUTTURA
filamenti di actina o miofilamenti sottili
• Ø di 5-6nm
• lunghezza di 1µm
• costituiti essenzialmente da actina
filamenti di miosina o miofilamenti spessi
• Ø di 15nm
• lunghezza di circa 1,5µm
• costituiti essenzialmente da miosina
La disposizione dei due tipi di filamenti è
responsabile della diverse densità che si trovano
all’interno del sarcomero
I filamenti sottili di actina si ancorano da ciascun
lato sulle linee Z e da qui convergono verso il centro
del sarcomero senza raggiungerlo in quanto si
arrestano al confine tra parte laterale del disco
scuro e banda H
I filamenti spessi di miosina occupano tutta la
lunghezza del disco scuro
i dischi chiari
chiari, contengono solo i filamenti sottili, saranno necessariamente
la parte meno densa di tutto il sarcomero
le parti laterali dei dischi scuri
scuri, contengono entrambi i tipi di filamenti,
saranno la parte più densa di tutto il sarcomero
la banda H contiene solo i filamenti spessi, avrà una densità minore
rispetto a quella delle parti laterali del disco scuro, ma maggiore di quella
dei dischi chiari
sezione trasversale a livello dell’emidisco I mostra
mostra::
punti del diametro di 6nm corrispondenti ai filamenti sottili; disposti ai vertici
di ipotetici esagoni regolari
sezione trasversale a livello della banda H
punti più grandi dei precedenti, del diametro di 15nm corrispondenti ai filamenti
di miosina; disposti ai vertici di ipotetici triangoli equilateri
sezione trasversale a livello delle parti laterali del disco scuro
Sono presenti entrambi i tipi di filamenti che mantengono la disposizione spaziale
contrazione
Ciascun filamento spesso si trova al
centro di un esagono e ciascun
filamento sottile al centro di un
triangolo equilatero
Questa disposizione così rigorosa
risponde all’esigenza di permettere ai
due tipi di filamenti di interagire tra di
loro per garantire il meccanismo della
contrazione
3
TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
I filamenti di actina
i filamenti sottili o di actina di
spessore
di
circa
6nm
e
lunghezza di 0,8-1µm, si dipartono
da ciascuna linea Z e si portano
verso il centro del sarcomero
terminando al confine tra parte
laterale del disco scuro e banda H
composizione molecolare
ciascun filamento è costituito da diverse proteine ma la sua struttura
molecolare principale è rappresentata dalla actina
questa non differisce grandemente dall’actina dei microfilamenti
citoscheletrici non muscolari (è una isoforma detta actina sarcomerica)
esiste in forma globulare o G-actina che polimerizza e costituisce delle
strutture filamentose (F-actina)
molecole di F-actina si uniscono a due a due cosicché il filamento sottile risulta
dall’assemblaggio di due F-actina avvolte tra di loro a spirale
altre proteine del filamento sottile in rapporto con la linea Z
Proteine regolative del filamento sottile
Nel filamento sottile sono presenti altre proteine definite accessorie o
regolative: la tropomiosina B e la troponina
tropomiosina B
proteina filamentosa, nastriforme la cui molecola raggiunge una lunghezza di
circa 40nm
Le molecole di tropomiosina si inseriscono, in successione, nel passo della spirale
formata dalle F-actine
troponina
proteina globulare a forma di ferro di cavallo che si dispone a cavallo del
filamento sottile a distanze regolari di 40nm
la troponina è scomponibile in 3 subunità
la troponina T: T per tropomiosina perché è la subunità che può legarsi alla
tropomiosina
la troponina I dove I sta per inibitoria capace di legare la G actina
Troponina C, è interposta tra le altre due , dove C sta per calcio a cui si lega
I filamenti spessi
nebulina: si stratifica sul filamento impedendo depolimerizzazione e
polimerizzazione
il filamento spesso o di miosina, Ø di circa 15nm, lunghezza di circa 1,5µm,
occupa tutta l’estensione del disco scuro
da ciascun filamento sottile si originano 4 subfilamenti detti
subfilamenti Z, diretti lungo gli spigoli di una piramide a base
quadrangolare il cui vertice sta nell’origine del filamento
sottile; ciascun subfilamento si connette con 1 subfilamento
del sarcomero adiacente
non necessariamente i 4 subfilamenti di un filamento di
actina prendono rapporto con 4 subfilamenti di uno stesso
filamento di actina del sarcomero adiacente
esiste una disposizione più complessa responsabile
dell’andamento a zig zag della linea Z
nelle parti laterali del disco scuro presenta delle appendici laterali, dette ponti
trasversi, che sporgono dalla superficie del filamento stesso di circa 7nm,
trasversi
angolate di circa 90° rispetto all’ asse maggiore del filamento
la parte centrale del filamento stesso, per un’ ampiezza di circa 250nm è priva
di questi ponti trasversi
la molecola principale del filamento è la miosina
alla diffrattografia ai raggi X la lunghezza è di 150nm e uno spessore di 2-7nm.
Ponte trasverso
Ponte trasverso
I subfilamenti sono costituiti da alfa actinina
che presenta siti di legame per la titina o
connectina e da tropomiosina A che è un isomero
della tropomiosina B
4
TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
La molecola di miosina
Presenta una parte bastoncellare (coda
coda) Ø circa 2nm e una parte globosa
(testa
testa) con ampiezza di circa 7nm situata all’altra estremità (corrisponde ai
ponti trasversi del filamento spesso)
la molecola di miosina è assimilabile ad una mazza da golf
Mediante digestione enzimatica con tripsina la miosina si scompone in due
parti:
meromiosina leggera (LMM)
LMM) e questa corrisponde alla quasi totalità della
parte bastoncellare
meromiosina pesante (HMM)
HMM): comprende un breve tratto della coda che fa
seguito alla meromiosina leggera e l’intera testa globosa o ponte trasverso
angolato di circa 90° e con un'estensione di 7nm
contiene due catene pesanti e 4 catene leggere che risiedono solo nella
testa globosa
un’ulteriore digestione enzimatica con papaina permette di scomporre la
meromiosina pesante in due subunità:
S2: è la parte della meromiosina pesante che fa seguito alla meromiosina
leggera
S1: corrisponde alla testa globosa e contiene un sito per la actina globulare,
ATP e ATPasi
da ciascun lato del filamento spesso (in ciascuna
metà del sarcomero) le molecole di miosina si
dispongono con regolarità e ripetitività:
ripetitività
sono sfasate in senso lineare di 14,
14,3nm l’una
rispetto alla successiva
le teste sono disposte in modo elicoidale
in un segmento di 42,
42,9nm sono compresi 6 ponti
diretti verso i filamenti di actina disposti ai
vertici dell’esagono che si trova attorno al
filamento spesso
Nel costituire il filamento spesso le molecole di miosina si dispongono con
polarità opposta in prossimità della linea M
Linea M
Le prime molecole più vicine alla metà del sarcomero sia da un lato che
dall’altro del filamento dispongono le code dirette verso la linea M e le teste
globose dirette verso la linea Z. di uno o dell’altro lato
Questa disposizione spiega perchè la parte centrale del filamento sia priva
di ponti trasversi per un ampiezza di 250nm (somma della coda di una
molecola di un lato con quella dell’ altro lato)
La disposizione con polarità opposta è essenziale per il meccanismo della
contrazione
il filamento di miosina può stabilire rapporti con i
filamenti di actina che gli stanno intorno per
mezzo dei ponti trasversi delle molecole di
miosina che lo compongono
ZONE FLESSIBILI
per stabilire tali rapporti si presuppone
l’esistenza di zone flessibili tra S1 ed S2 e tra S2
e MML
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TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
Nel filamento di miosina in prossimità della linea M sono presenti altre proteine:
Proteina M
forma una rete in cui si inseriscono i filamenti spessi che così vengono
mantenuti in posizione per mantenere le miofibrille in registro
Miomesina e CPK (creatin-fosfochinasi muscolare)
si trovano anch’esse in prossimità della linea M con funzioni di stabilizzare i
filamenti. Possono legare altre proteine sarcomeriche (es. l’estremità M della
titina)
la titina:
titina ha un peso molecolare che si aggira intorno ai 3.000 kD
è una struttura molecolare elastica che si inserisce nel filamento spesso tra le
molecole di miosina legandosi alla proteina C e ancorandosi alla linea M per
mezzo della miomesina
all’estremità del filamento di miosina rivolta verso la linea Z si continua al di
fuori del filamento stesso e quindi viene tesa come un elastico tra filamenti
spessi e linee Z che raggiunge passando tra i filamenti sottili cui si associa
lateralmente
si àncora alla linea Z legandosi all’a-actinina e alla telethonina
Proteina C
distribuita nella parte del filamento che presenta i
Probabilmente lega la titina lungo il filamento spesso
ponti trasversi.
Proteina H
presente nella banda H forse con funzione analoga alla proteina C
il suo ruolo è quello di:
stabilizzare la posizione dei filamenti nelle miofibrille
impedire una sovradistensione del sarcomero durante il processo di
rilasciamento ovvero di impedire alle linee Z di allontanarsi tra di loro oltre una
certa misura
CENTROTUBULI O TUBULI T E TRIADI DI PORTER E PALADE
RETICOLO SARCOPLASMATICO
Il reticolo sarcoplasmatico è fomato da una serie di tubuli più o meno ampi, i
sarcotubuli
I sarcotubuli costituiscono 3 formazioni:
- le cisterne fenestrate
- i tubuli longitudinali
- le cisterne terminali
Al confine fra disco A ed emidisco I i
tubuli longitudinali confluiscono in una
formazione che circonda ciascuna
miofibrilla: la cisterna terminale
A livello del confine tra banda A ed
emisco I si trova un altra cisterna
terminale dalla quale si originano altri
tubuli longitudinali che decorrono
parallelamente rispetto all’asse della
miofibrilla passando sopra il disco
chiaro
Questi tubuli superano la linea Z e
raggiungono il sarcomero successivo In questo caso i tubuli longitudinali
dove, a livello di confine tra emidisco sono più corti e lungo il loro decorso
I e disco A confluiscono in una nuova non c’è la cisterna fenestrata
cisterna terminale
Al confine tra disco chiaro e disco scuro c’è una
coppia di cisterne terminali e tra le due cisterne
si inserisce una struttura che deriva per
invaginazione dal sarcolemma: il centrotubulo
In prossimità del confine tra disco chiaro e scuro
il sarcolemma si approfonda verso l’interno e
forma dei tubicini che appena si trovano davanti
ad una miofibrilla si dividono a 180° e per questo
si chiamano anche tubuli T
L’insieme dei centrotubuli costituisce il sistema T;
le due diramazioni della T formano circonferenze
che circondano ciascuna miofibrilla interponendosi
tra le due cisterne terminali
Non esiste una vera e propria continuità
morfologica tra centrotubuli e cisterne terminali.
L’insieme di due cisterne terminali e del
centrotubulo compreso tra di loro costituisce la
triade di Porter e Palade
Ogni sarcomero è dotato di due triadi (ciascuna
situata al confine disco chiaro-disco scuro)
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TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
LA SINAPSI NEUROMUSCOLARE O PLACCA MOTRICE
La fibra completa si porta verso la periferia
dell’organismo e raggiunge il muscolo dove deve
portare il segnale per la contrazione. In
prossimità del muscolo la fibra penetra nei
rivestimenti del muscolo e nel perimisio dà luogo
ad un certo numero di ramificazioni
Queste originano a livello di un nodo di Ranvier e
ciascuna ramificazione mantiene entrambe le
guaine
Ciascuna di queste ramificazioni stabilisce un
contatto sinaptico con una fibra muscolare
diversa
il contatto sinaptico si chiama placca motrice o
sinapsi neuromuscolare
Ciascun ramo della fibra nervosa originaria raggiunge una fibra muscolare
dà luogo ad una serie di ramificazioni sottili che costituiscono nel
complesso quella che viene definita arborizzazione terminale
A questo livello il ramo della fibra nervosa perde la guaina mielinica ma
mantiene un rivestimento analogo alla guaina di Schwann formata dalle
cellule di teloglia o cellule di Schwann terminali che formano una specie di
involucro intorno all’arborizzazione. Questo involucro somiglia ad una
campana la cui base prende contatto con la fibra muscolare
Si possono osservare i nuclei delle cellule di teloglia che appaiono di forma
allungata e vengono chiamati nuclei della arborizzazione terminale
Con il cloruro d’oro si mette in evidenza tutto il complesso di rami
dell’arborizzazione terminale, rami che prendono contatto con il
sarcolemma della fibra muscolare e questo rapporto di contiguità prende il
nome di placca motrice o giunzione o sinapsi neuromuscolare
UNITÀ MOTORIA
Per unità motoria si intende l’insieme delle fibre muscolari che
vengono controllate da un singolo motoneurone.
Il numero delle fibre di una unità motoria può variare fino a
raggiungere qualche centinaia
esiste un rapporto inverso di questo numero rispetto al grado
di specializzazione muscolare
nei muscoli estrinseci dell’occhio
controllare una sola fibra muscolare
un
motoneurone
può
nei muscoli soggetti a movimenti meno delicati (es. gluteo) un
motoneurone controlla alcune centinaia di fibre
ELEMENTI DELLA SINAPSI NEUROMUSCOLARE
STRUTTURA PRESINAPTICA
I rami della arborizzazione terminale svolgono un ruolo di struttura
presinaptica mentre il sarcolemma e le strutture che si trovano all’interno
di esso diventano la struttura postsinaptica
A livello della arborizzazione terminale si trovano:
– mitocondri
– alcuni costituenti del citoscheletro (es. microtubuli)
– vescicole sinaptiche (del diametro di 50-60nm) che contengono il mediatore
chimico tipico di questa sinapsi, rappresentato dall’acetilcolina
I rami della arborizzazione terminale della placca motrice, a differenza
delle sinapsi neuronali o centrali, non terminano con bottoni terminali in
tutti i casi, ma spesso tendono ad assottigliarsi alle loro estremità
l’assolemma che riveste questi rami svolge quindi il ruolo di membrana
presinaptica
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TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
STRUTTURA POSTSINAPTICA
la fibra muscolare, nella zona del contatto sinaptico, presenta un lieve
sollevamento del sarcolemma (SUOLA
SUOLA DELLA PLACCA MOTRICE)
MOTRICE dovuto a:
•Maggiore presenza di sarcoplasma dove abbondano ribosomi e mitocondri
•Numero più elevato di nuclei appartenenti al sincizio della fibra muscolare. Questi nuclei
vengono detti nuclei della suola della placca motrice
Il sarcolemma svolge il ruolo di membrana postsinaptica, si adatta ai rami
terminali dando luogo a invaginazioni che rappresentano le impronte dei rami
stessi
Queste invaginazioni si chiamano docce o fessure sinaptiche primarie
Sul fondo di ciascuna doccia si trovano ulteriori invaginazioni, dette docce o
fessure sinaptiche secondarie che nel complesso costituiscono l’apparato
subneurale
L’assolemma si adatta alla doccia primaria mentre non penetra all’interno delle
docce secondarie
VALLO SINAPTICO
Tra la membrana presinaptica e la membrana
postsinaptica si trova uno spazio di circa 40nm
che viene denominato spazio o vallo sinaptico
al suo interno si trova del materiale
glicoproteico che al microscopio elettronico ha
un aspetto elettrondenso fioccoso contenente
un enzima capace di degradare l’ acetilcolina,
(acetilcolinaesterasi)
il
materiale
proteico,
al
contrario
dell’assolemma, si insinua anche nelle docce
secondarie
a livello del sarcolemma si trovano i recettori
per l’acetilcolina
si tratta di complessi proteici disposti a
costituire un canale ionico
essi contengono delle unità monomeriche di cui
una ha la capacità di legare il mediatore
chimico
per quanto riguarda il meccanismo di
trasmissione sinaptico, esso non differisce da
quello della sinapsi centrale
IL MECCANISMO DELLA CONTRAZIONE
lo stimolo per la contrazione raggiunge il
sarcolemma tramite la placca motrice
lungo il sarcolemma viene propagato ai centrotubuli.
a loro volta i centrotubuli possono trasmettere il
segnale nervoso alle cisterne terminali.
queste rispondono con la liberazione di ioni calcio
che vengono a trovarsi liberi nel sarcoplasma.
Gli ioni Ca++ interagisono con la subunità C della
troponina del filamento sottile, provocando un
cambiamento dei rapporti tra le varie subunità della
troponina (le subunità si avvicinano tra di loro
rinsaldando i legami reciproci),
a seguito di ciò cambiano anche i rapporti tra la
tropomiosina e l’actina globulare
la troponina I non maschera più i siti di legame
dell’actina globulare per la miosina
i ponti trasversi della miosina possono legarsi all’actina
globulare
l’ATPasi della subunità S1 della miosina scinde l’ATP
presente nella stessa subunità e da luogo ad ADP + Pi +
E
l’energia fornita dalla scissione dell’ATP consente una
oscillazione del ponte trasverso (zone di flessione tra
S1 e S2 e tra S2 e MML)
l’oscillazione della miosina (subunità S1 o ponte
trasverso) trascina il filamento di actina verso il
centro del sarcomero in misura di circa 100A°
l’arrivo di una nuova molecola di ATP provoca il distacco
della subunità S1dall’actina globulare (in assenza di
ATP il distacco non avviene: complessi rigor)
se permane lo stimolo ed è presente ATP, si ripetono
cicli di attacco, oscillazione, distacco ecc. con
accorciamento di tutti i sarcomeri, miofibrille, fibre di
un determinato muscolo
8
TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
la miosina, con le oscillazioni dei ponti trasversi, trascina i filamenti sottili
verso il centro del sarcomero.
in definitiva si ha l’accorciamento del sarcomero dovuto a scorrimento dei
filamenti sottili verso il centro del sarcomero trascinati dal movimento dei
ponti trasversi.
nel sarcomero contratto scompaiono gli emidischi I e la banda H
Tessuto Muscolare
Striato Scheletrico
Contrazione
RILASCIAMENTO DEL MUSCOLO
Quando termina lo stimolo per la contrazione e la sinapsi neuromuscolare
cessa la trasmissione dell’impulso al sarcolemma:
il calcio viene riportato all’interno del reticolo sarcoplasmatico perché
entrano in azione le pompe del Ca++ ATP dipendenti presenti nelle
cisterne terminali;
le subunità di troponina tornano all’assetto delle condizioni di riposo
(legami più lassi);
i siti dell’actina globulare vengono di nuovo mascherati;
i ponti trasversi, dopo l’ultimo ciclo di oscillazione, a seguito del distacco
dall’actina globulare provocato dall’ATP, non possono più agganciarsi
all’actina globulare.
A questo punto prevalgono le forze del rilasciamento muscolare:
azione dei muscoli antagonisti,
trazione esercitata dalle inserzioni tendinee,
i sarcomeri tornano nello stato di riposo,
compaiono di nuovo gli emidischi I e banda H.
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TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
IL TESSUTO MUSCOLARE DEL MIOCARDIO
FORMA DEI CARDIOMIOCITI E COMPORTAMENTO NELLA
•costituisce la componente contrattile del cuore
•le cellule che lo costituiscono sono dette cardiomiociti o miociti cardiaci
•si tratta di cellule dotate ciascuna della propria autonomia
•a differenza del muscolo scheletrico i miociti non danno luogo alla formazione
di sincizi
•sono strettamente correlate tra di loro sia mediante i nexus che da altre
specializzazioni giunzionali
•i nexus permettono alle cellule di interagire funzionalmente in maniera molto
coordinata
•per questo motivo si dice che le cellule cardiache costituiscono un sincizio
funzionale
COSTITUZIONE DEL MIOCARDIO
MORFOLOGIA AL MICROSCOPIO OTTICO IN SEZIONE TRASVERSALE
•
•
•
in una sezione trasversale si possono osservare dei contorni
piuttosto irregolari delle cellule
si trovano sezioni di calibro ristretto accanto a sezioni di calibro
maggiore senza che vi sia una gradualità nelle dimensioni
le sezioni più piccole corrispondono ai prolungamenti mentre quelle
più grandi alle parti centrali delle cellule: infatti nella maggior
parte dei casi le sezioni più grandi contengono il nucleo (grande e in
posizione centrale)
• i cardiomiociti presentano una forma grossolanamente cilindrica nella loro
porzione centrale
• alle estremità ogni cellula presenta dei prolungamenti piuttosto tozzi che
si connettono con prolungamenti analoghi di altre cellule
• in altre parole i cardiomiociti si anastomizzano tra di loro in posizione
termino-terminale
• da ciò deriva che le superfici laterali difficilmente stabiliscono contatti
con le cellule adiacenti ma in genere delimitano degli spazi che vengono
occupati da connettivo piuttosto lasso ricco di vasi
MORFOLOGIA AL MICROSCOPIO OTTICO IN SEZIONE LONGITUDINALE
• in una sezione longitudinale si nota che le cellule del miocardio non presentano
una striatura trasversale così evidente come quella del muscolo scheletrico
–ciò dipende da diversi fattori:
•i miofilamenti pur essendo organizzati a livello molecolare come nel
muscolo scheletrico costituiscono fasci ma non danno mai luogo a grosse
miofibrille
•nelle cellule cardiache sono più abbondanti il sarcoplasma e i mitocondri.
In conseguenza di ciò i fasci di filamenti contrattili sono distanziati tra
di loro e non risultano perfettamente in fase come avviene per le
miofibrille del muscolo scheletrico
• un’ altro elemento caratteristico nella sezione longitudinale del muscolo
cardiaco è rappresentato dalla struttura che si presenta in prossimità dei
confini tra cellula e cellula, questa struttura viene detta stria scalariforme o
disco intercalare
10
TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
DISCHI INTERCALARI O STRIE SCALARIFORMI
•l’aspetto dei dischi intercalari deriva dal fatto che quando due cellule
cardiache si mettono in rapporto tra di loro in posizione termino-terminale
formano dei confini a livello dei quali le membrane possono decorrere in due
maniere:
–in senso trasversale,
trasversale obliquo o perpendicolare rispetto all’ asse maggiore
della cellula
–in senso longitudinale,
longitudinale cioè parallelo all’asse maggiore della cellula
TUBULI T E RETICOLO SARCOPLASMATICO
I centrotubuli sono analoghi a quelli del
muscolo scheletrico; sono costituiti da
invaginazioni del sarcolemma e non si
trovano al confine tra emidisco chiaro e
disco scuro ma in prossimità della linea Z
i centrotubuli del miocardio hanno un calibro
maggiore rispetto a quelli del muscolo
scheletrico
la superficie interna dei tubuli T è ricoperta
da materiale glicoproteico che corrisponde
al materiale che si trova sul sarcolemma
stesso
il reticolo sarcoplasmatico è diverso da quello
del muscolo scheletrico:
non sono presenti cisterne terminali e
fenestrate
i sarcotubuli, giunti in prossimità dei
centrotubuli si slargano leggermente
formando dei pedicelli che stabiliscono
contatti con i centrotubuli analoghi rispetto
a quelli delle triadi del muscolo scheletrico
non si può parlare di triadi e invece questi
rapporti sarcotubuli-centrotubuli sono detti
diadi.
tratti trasversali
–assumono una maggiore densità anche al microscopio ottico e per questo
motivo i confini tra cellula e cellula appaiono come degli scalini e da qui il loro
nome (strie scalariformi)
–al microscopio elettronico si è visto che in questi tratti le membrane
adiacenti danno luogo a numerose escrescenze che si interdigitano tra di
loro e ciò è motivo di maggiore densità
–questi tratti contengono numerose specializzazioni come desmosomi, nexus e
zonulae adherentes (non essendo perimetrali invece di zonulae si chiamano
più correttamente fasciae adherens)
•tratti longitudinali
–mancano le interdigitazioni delle membrane che così decorrono linearmente
parallele tra di loro
–contengono specializzazioni del tipo nexus mentre sono assenti altre
specializzazioni
IL TESSUTO MUSCOLARE LISCIO
Localizzazione:
• si trova largamente rappresentato nell’organismo infatti costituisce:
– parete muscolare del tubo digerente, dall’esofago (esclusa la prima porzione) fino
all’intestino crasso
– pareti delle arterie
– muscoli intrinseci dell’occhio
– pareti degli ureteri e della vescica
– vie respiratorie (si trova nella trachea, nei bronchi fino nelle loro ramificazioni di
calibro più piccolo)
– utero e tube uterine
– un particolare tipo di cellule muscolari lisce si trova intorno agli adenomeri di
alcune ghiandole, queste cellule capaci di attività contrattili si chiamano
mioepiteliali
Origine:
• le cellule muscolari derivano da cellule mesenchimatiche indifferenziate che seguono
un destino diverso da quello connettivale
• fanno eccezione:
• le cellule della muscolatura intrinseca dell’occhio nella quale le cellule hanno origine
ectodermica
• le cellule mioepiteliali che possono originare dai foglietti ectodermico ed entodermico
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TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
DIMENSIONI E FORMA
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le cellule muscolari lisce hanno aspetto allungato e per questo vengono
dette fibrocellule
ciascuna cellula ha una forma affusata con una parte centrale più larga
contenente il nucleo
le fibrocellule possono avere una lunghezza variabile
– minimo 20 - 40 micron, nei muscoli intrinseci dell’occhio e nella
parete delle piccole arterie
– massimo 500 micron nell'utero gravido
si possono trovare in numero esiguo ma spesso formano dei veri e propri
strati o tonache muscolari
all’interno delle tonache muscolari le cellule si dispongono parallelamente
tra di loro ma sfasate in maniera che l’estremità di una cellula viene
compresa tra l’estremità di altre due cellule
MORFOLOGIA AL MICROSCOPIO OTTICO
sezione longitudinale
• le fibrocellule appaiono distanziate di circa 60-90 nm (a volte anche 100 nm)
• nei punti dove le cellule stabiliscono nexus la distanza è ridotta a 2 nm
• gli spazi intercellulari sono occupati da tessuto connettivo reticolare; può essere
evidenziato con il metodo del PAS o con impregnazione argentica; forma una rete
tridimensionale che impedisce alle cellule di allontanarsi durante la contrazione.
• ciascuna fibrocellula, mostra il nucleo nella zona centrale
• in genere il nucleo copre una lunghezza pari al 10% dell’intera lunghezza della
fibrocellula
• il nucleo ha un aspetto piuttosto allungato che ripete la forma della fibrocellula
MORFOLOGIA AL MICROSCOPIO ELETTRONICO A TRASMISSIONE
sezione trasversale
• il tessuto muscolare liscio appare costituito da una serie di poligoni abbastanza
regolari che corrispondono alle fibrocellule interessate dal piano della sezione
• le sezioni cellulari di forma poligonale hanno dimensioni variabili
• è presente una certa gradualità, sezioni più piccole corrispondono all’estremità
della cellula, sezioni più grandi in genere contengono il nucleo
• il nucleo, quando è presente nella sezione, è localizzato in posizione eccentrica a
differenza di quello che accade nel muscolo scheletrico dove i nuclei sono più di
uno e periferici
Lungo il contorno del sarcolemma si notano piccole insenature dette caveole
• Esiste una relazione tra la presenza di queste caveole e la trasmissione dell’impulso
nervoso e l’avvio del meccanismo contrattile (similitudine funzionale con i centrotubuli)
• all’interno delle fibrocellule sono stati riscontrati tre tipi di filamenti:
– microfilamenti di actina (5-6 nm Ø)
– filamenti intermedi (10nm Ø) di desmina, vimentina, filamina e sinemina
– filamenti contrattili (15 nm Ø) di miosina; non sono facilmente dimostrabili come
nel muscolo scheletrico (probabilmente si assemblano e si disassemblano)
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TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
MECCANISMO DI CONTRAZIONE DELLE FIBROCELLULE
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6.
all’interno del citoplasma della fibrocellula si trovano dei corpi elettrondensi
costituiti da alfa actinina, sono detti corpi densi citoplasmatici
sul versante interno del sarcolemma si trovano formazioni simili che vengono
dette placche dense subsarcolemmali (contengono proteine di ancoraggio come
talina e vinculina)
il sarcoplasma contiene inoltre:
– mitocondri, reticolo endoplasmatico liscio, (disseminati ovunque)
– ribosomi, apparato del Golgi, 2 centrioli, (a ciascun polo del nucleo in una
regione di forma conica)
– gocce lipidiche e di glicogeno, microtubuli
quando si verificano le condizioni per la contrazione, l’impulso nervoso raggiunge il
sarcolemma, lo percorre e, per mezzo delle caveole, si porterebbe in profondità
nella cellula dove sono presenti strutture del reticolo endoplasmatico liscio
ciò determinerebbe il rilascio di ioni Ca++ dal reticolo liscio
gli ioni Ca++ si legano prontamente alla calmodulina, una proteina che innesca il
meccanismo contrattile. (nel muscolo liscio non si trova la troponina C)
il complesso Ca-Calmodulina si lega a una proteina chinasi (chinasi della catena
leggera della miosina) che determina interazione actina miosina
vengono attivati i sistemi ATPasici della miosina cosicchè i filamenti di miosina
interagiscono con quelli di actina probabilmente in maniera simile a quella che
avviene nel muscolo scheletrico (scorrimento reciproco)
in conseguenza di ciò le placche subsarcolemmali vengono avvicinate ai corpi densi
con il risultato di determinare un accorciamento della cellula
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sembra probabile che i filamenti di tipo intermedio colleghino i corpi densi tra di
loro e i corpi densi alle placche subsarcolemmali
formerebbero così un reticolo che fa da sostegno ai filamenti di actina e di
miosina
i microfilamenti di actina e i filamenti di miosina formerebbero dei fascetti
analoghi alle miofiofibrille (senza striatura) tesi tra i corpi densi e le placche
subsarcolemmali
CLASSIFICAZIONE FUNZIONALE DEL
TESSUTO MUSCOLARE LISCIO
nell’ambito del nostro organismo si distinguono due tipi di tessuto
muscolare liscio:
• multiunitario, muscoli intrinseci dell’occhio e nei piccoli vasi
• viscerale: si trova nel tubo digerente, nella parete dei grossi
vasi, nell’ utero
• nel tipo multiunitario ciascuna cellula è dotata di una propria
terminazione nervosa (proveniente dal sistema nervoso autonomo)
• nel tipo viscerale solo alcune cellule hanno una terminazione nervosa
– si ritiene che l’ impulso possa passare dalle cellule dotate di
terminazione a quelle che ne sono prive per mezzo di nexus che
infatti sono molto abbondanti in questo tipo
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2
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TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO
ULTRASTRUTTURA DEL NEXUS
NEXUS O GAP JUNCTION
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denominato anche gap junction, giunzione comunicante, facilitante o
sinapsi elettrica
si riteneva che fosse presente solo in alcuni tessuti, invece è diffuso
a tutti i tessuti dell'organismo compresi i tessuti embrionali
la microscopia elettronica a trasmissione mise in evidenza che in
alcuni tratti dei confini tra cellule adiacenti le membrane cellulari
potevano avvicinarsi ad una distanza di 2 nm
l'impiego di traccianti per la microscopia elettronica come il lantanio
o il rosso rutenio dimostrò che in queste zone di avvicinamento delle
due membrane erano comunque presenti degli spazi intervallati da
punti di connessione fra cellula e cellula
questi punti di connessione erano costituiti da protuberanze
poligonali a forma esagonale denominati connessoni
il nexus quindi è costituito da:
– un’area della membrana citoplasmatica di forma rotondeggiante
avente un diametro che può anche raggiungere circa 5µ
– quest’area è punteggiata da connessoni disposti regolarmente
– sulla membrana della cellula adiacente si trova un area
corrispondente
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mediante la tecnica del criodecappaggio si e
visto che ciascun connessone ha il diametro di
circa 7 nm e la distanza dei connessoni vicini,
da centro a centro, è di circa 10 nm
ciascun connessone é a sua volta costituito da
6 subunità proteiche formate da una proteina
detta connessina (isolate varie isoforme
con26, con 31, ecc)
queste sei subunità si dispongono attorno ad
un canalicolo centrale avente diametro medio
di 1,5 – 2 nm
le singole unità di connessina (quindi il
connessone nel suo complesso) sono proteine
transmembranali che si portano dall'interno
del citoplasma all'estemo del doppio strato
lipidico
sul versante esterno il connessone protrude di
circa 0,9-1 nm rispetto al piano del doppio
strato lipidico
nel costituire il nexus i connessoni che
sporgono su una membrana si appoggiano ai
connessoni che sporgono dalla membrana
adiacente
il canalicolo di un connessone si continua con
quello dell'altro e alla fine mette in
comunicazione l'interno di una cellula con
l'interno dell'altra
la sporgenza di ciascun connessone di 0,9-1
nm sui due doppi strati delle cellule adiacenti
fa si che le due cellule risultino distanziate di
1,8-2 nm
FUNZIONI DEL NEXUS
•
Permette il passaggio di sostanze dal citoplasma di una cellula a quello della cellula
immediatamente vicina
• infatti la disposizione delle subunità di connessina è leggermente obliqua e tale da
poter determinare apertura o chiusura del canalicolo del connessone come il diaframma
della macchina fotografica
• l’apertura avviene in varie condizioni:
– abbassamento del pH
– aumento di Ca++ libero
a seconda di quali sostanze attraversano il nexus si può avere:
avere:
• accoppiamento elettrico fra due cellule
– sono zone a bassa resistenza elettrica
– permettono il passaggio di ioni Na+ il chè consente la trasmissione del potenziale
d'azione da una cellula all'altra
• accoppiamento funzionale o metabolico tra due cellule
– possono attraversare il nexus molecole a basso peso molecolare (<1000 Daltons)
come ad es. i secondi messaggeri
• AMP ciclico
• GMP ciclico
– determinano accoppiamento funzionale anche:
• ioni Ca++
• ioni Mg++
• altro…
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