Il muscolo liscioIl muscolo liscio

� E’ presente nella parete di organi interni cavi(arterie, vene, canale digerente, vescica).

� E’ formato da cellule piccole (lunghezza 20-600 µm, diametro 2-5 µm), con singolo nucleo, chepresentano un reticolo sarcoplasmatico sprovvistodi tubuli a T.

� La contrazione del muscolo liscio è più lenta, ma piùduratura, di quella del muscolo scheletrico, e serve a modificare la grandezza e la forma dell’organo.

Velocità di contrazione

Varicosità del sistema nervoso

autonomo

Neurotrasmettitore

Recettore

Cellula muscolare liscia

Giunzioni comunicanti

Il muscolo liscio si divide in:Unitario:

Tratto gastrointestinale, vescica, uretere, utero, vasi.Cellule accoppiate elettricamente, formano un sincizio funzionale(Contrazioni sincrone) Attività pacemaker (onde lente)

Neurone

Varicosità sistema nervoso autonomo

Occhio

Multiunitario:Muscolo ciliare, iride.Assenza di accoppiamento elettrico, cellule stimolate in maniera indipendenteControllato dal SNA

MorfologiaMorfologiaMiofilamenti disposti in fasci a disposizione diagonale.Filamenti sottili si attaccano ai corpi densi, (analoghi alle linee Z). Non contengono troponina ma caldesmone (CaD) con azione inibitoriasull’attività ATPasica della miosina.Filamenti spessi di miosina sono presenti in fasci tra le fibre di actina.

Filamento spesso di miosina

Corpi densiFilamento sottile di

actina

Unità

contrattile

rilasciata

Unità

contrattile in

stato di

contrazione

Corpo densoMembrana cellula

muscolare

Filamento sottile di actina

Filamento spesso di miosina

Teste miosina presenti lungo tutto il filamento.

Questo consente lo scorrimento dei filamenti per distanze maggiori, rispetto al sarcomero del muscolo scheletrico.

� Il pda del muscolo liscio è Ca2+ dipendente(canali voltaggio-dipendenti).

� Il Ca2+ che entra nella cellula, durante il pda, determina la contrazione.

� I canali per il Ca2+ del muscolo liscio sonocontrollati anche da altri stimoli, per cui la contrazione può avvenire ancheindipendentemente dal pda.

Contrazione muscolo liscio determinata da:

• Neurotrasmettitori del SNA [simpatico (noradrenalina) e parasimpatico (acetilcolina)]• Ormoni• Segnali paracrini• Stiramento muscolare

Contrazione muscolo liscio può essere ancheinibita da diversi segnali chimici.

AccoppiamentoAccoppiamento elettroelettro--meccanicomeccanicoNel muscolo liscio dipende fondamentalmente dal Ca2+extracellulare.Pda canali Ca2+ tipo L � ↑Ca2+ sarcoplasma attiva recettori IP3(simili a recettori Rianodina) del RS � ↑Ca2+ � contrazione.

Movimenti di CaMovimenti di Ca2+2+

nel muscolo liscionel muscolo liscio

MLCK inattiva MLCK

attiva

Miosina inattiva

Miosina ATPasiattiva

Actina

Aumento della tensione muscolare

RS

LEC

1

2

34

5

1. Ca2+ dall’esterno + Ca2+ dal RS2. Legame Ca2+ - Calmodulina.3. Complesso Ca2+-Calmodulina attiva la chinasi della catena leggera della miosina(MLCK) e si lega al Caldesmone (CaD), spostandolo dal filamento sottile.

4. MLCK attivata � fosforilazione miosina (MLC) � ↑attività ATPasica.5. Interazione miosina – actina � scorrimento filamenti � sviluppo tensione

• Ca2+ riportato nel RS da pompa ATP-dipendente, ed espulso dalla cellula (scambiatore Na+-Ca2+).

• ↓Ca2+ � rilascio del Ca2+ dalla calmodulina �

inattivazione MLCK.

• Defosforilazione testa miosina (miosina-fosfatasi) �↓attività ATPasica.

• ↓attività ATPasica rallenta ed impedisce il distacco deiponti che rimangono in uno stato bloccato e continuano a sviluppare forza.

• Il rallentamento del distacco actina-miosina rallenta ilciclo dei ponti e quindi la velocità di accorciamentodiminuisce, ma non la forza isometrica.

• I ponti trasversi nel muscolo liscio possono dare origine a due cicli:

• Veloce: ciclo dei ponti nella forma fosforilata �

contrazioni fasiche.• Lento: ciclo dei ponti nella forma defosforilata �

contrazioni toniche.

• Attivazione � aumento transitorio della velocità di accorciamento e fosforilazione. La forza si sviluppa in meno di 1 min e rimane costanteper un tempo > 50 min.

• Si ha attivazione prolungata, anche se la concentrazione di Ca2+ (dopopicco iniziale) scende e rimane bassa.Ca2+ elevato e fosforilazione sono essenziali per il normale ciclo deiponti e per l’accorciamento, ma una volta che i ponti sono formati sipuò continuare ad avere sviluppo di forza isometrica con basso Ca2+. Questo consente al muscolo liscio di mantenere a lungo l’attivitàtonica senza dispendio di energia.

Te

nsi

on

e

Lunghezza

Liscio Scheletrico

Relazione lunghezzaRelazione lunghezza--tensione del muscolo lisciotensione del muscolo liscio

Il muscolo liscio è in grado di sviluppare tensione entro un ambito più ampio di lunghezze iniziali del sarcomero.

Lo sviluppo di T passiva e T attiva varia nel tempo.

Al perdurare della variazione di lunghezza, sia il materiale elastico (curva passiva) che quello contrattile (curva attiva) vanno incontro a lente modificazioni strutturali.

Relazione lunghezzaRelazione lunghezza--tensione nel tempotensione nel tempo

Curva forzaCurva forza--velocitvelocitàà del muscolo lisciodel muscolo liscio

Il muscolo liscio si contrae con velocità minore, rispetto al muscolo scheletrico, velocità che è più adatta a sviluppare le contrazioni lente tipiche della sua attività contrattile.

Ve

loci

tà d

i acc

orc

iam

en

to

Forza

Scheletrico Liscio

Relazione forzaRelazione forza--velocitvelocitàà del muscolo lisciodel muscolo liscio

La velocità di accorciamento dipende dal grado di fosforilazione.

↑Ca2+ modifica il grado di fosforilazione della catena leggera della miosina (MLC), che a sua volta controlla l’attivitàATPasica della miosina.

Ci sono quindi relazioni forza-velocità diverse a seconda del grado di attivazione dell’apparato contrattile.

Grado di fosforilazione %

del Max

AttivazioneAttivazione muscolomuscolo liscioliscio

• Neurotrasmettitori SNA: noradrenalina o acetilcolina

• Ormoni• Segnali paracrini• Stiramento muscolare

La contrazione può essere inibita da diversisegnali chimici.

Alcuni tipi di muscolo liscio presentano cicli spontanei didepolarizzazioni/iperpolarizzazioni dette onde lente.In alcuni muscoli le onde lente sono accompagnate dacontrazione, in altri la contrazione avviene solo quando le onde lente raggiungono la soglia per la nascita del pda(apertura canali Ca2+ voltaggio-dipendenti).

Potenziale ad onde lente

Potenziali d’azione

Soglia

Tempo

Pot

enzi

ale

di m

embr

ana

Le onde lente (cicli depolarizzazioni-iperpolarizzazioni) sono mediate da variazioni intracellulari di ATP e dalleproprietà di apertura dei canali K+ATP presenti sulsarcolemma.

↑ATP � chiusura canali K+ATP � depolarizzazionemembrana. ↓ATP � attivazione canali K+ATP � iperpolarizzazionemembrana.

Uno stato di depolarizzazione sostenuta è alla base del tono miogeno. Diversi fattori (nervosi, ormonali, metabolici) possono regolare lo stato di depolarizzazione-iperpolarizzazione della membrana e quindilo stato di contrazione e rilasciamento del muscolo.

- 1 0 0

- 8 0

- 6 0

- 4 0

- 2 0

0

Vm

↓Tonomiogeno

↑Tonomiogeno

Fo

rza

Tempo

Sostanzaiperpolarizzante

Sostanzadepolarizzante

depolarizzazione

Tono miogeno

Alcuni tipi di muscolo liscio presentano unadepolarizzazione spontanea, detta potenziale pacemaker, che raggiunge sempre la soglia per la nascita del pda, a cui segue la contrazione. Queste cellule muscolari sonodette cellule pacemaker.

Potenziali d’azione

Potenziali pacemaker

Tempo

Pot

enzi

ale

di m

embr

ana

Soglia

Controllo della contrazioneControllo della contrazione

Contrazione attivata dal pda(multiunitari)

Contrazione attivata dalle onde

lente che innescano pda

Contrazione attivata dalle onde lente senza pda

(unitari)

Contrazione attivata da

neurotrasmettitori o farmaci (unitari)