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Biofisica e Fisiologia I

Corso di Laurea Magistrale in “Medicina e Chirurgia”

Muscolo scheletrico e cardiaco

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Nicotina: agonista dei recettori colinergici nicotinici (recettori ionotropi)presenti sulla membrana post-sinaptica della giunzioneneuromuscolare.

Agonista: sostanza che mima l’attività di un ligando.Legame nicotina-recettore colinergico: determina apertura dei canali ionici

delle cellule post-sinaptiche, che sidepolarizzano.

Sebbene la nicotina sia un agonista, l’esposizione a lungo termine determinainattivazione dei recettori colinergici con conseguente up-regulation degli stessi.La deprivazione da nicotina consente a tutti i recettori di ritornare allo statoattivo: il maggior numero di recettori è probabilmente responsabile dei sintomiattivo: il maggior numero di recettori è probabilmente responsabile dei sintomida astinenza.

MIASTENIA GRAVE: malattia autoimmune in cui l’organismo nonMIASTENIA 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’acetil-colina. Ne consegue che, anche se il rilasciodel neurotrasmettitore è normale, la risposta è ridotta e si manifesta debolezza muscolare.

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Nella contrazione, l’accorciamentodei sarcomeri è inizialmente controbilanciato dall’allungamentodei componenti elastici.

Come può una contrazione isometrica generare forza se la lunghezza del muscolo non varia?

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Muscolo

Tendine

Muscolo a riposo

Contrazione isometrica:il muscolo non si accorcia.I sarcomeri si accorciano, generando forza, ma glielementi elastici si allungono, così che la lunghezzaMuscolare 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

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Unità motoria: gruppo di fibreinnervate da un solo motoneurone

Unità motoria: è l’unità fondamen-tale della contrazione nel muscoloscheletrico

Fibre dello stesso tipo.

La contrazione di un’unità èun evento tutto o nulla.

Il numero di fibre muscolari in un’unità motoria èvariabile. Nei muscoli che governano i movimenti fini,come quelli oculari o della mano, un’unità motoria puòcontenere anche solo 3-5 fibre. Se l’unità motoriaviene attivata, solo poche fibre si contraggono e larisposta muscolare è piccola. Se vengono attivatealtre unità, la risposta aumenta di poco perché siaggiungono solo poche fibre. Ciò consentegraduazioni fini nei movimenti.Nei muscoli usati per movimenti grossolani, comestare in piedi o camminare, un singolo motoneuronepuò innervare centinaia di fibre muscolari.

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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 : insiemedi unità motorie.

La tensione sviluppata da un muscolo è in relazione al numero e al tipo di unità motorie reclutate.

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Flessione Estensione

Tricipite(rilassato) Bi i it

Origine

(contratto( ) Bicipite

(contratto)

Inserzione

(rilassato)

Inserzione

Articolazione

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Il braccio è una leva di III genereT › C

T iTensione

d1

Fulcro

Carico

d2

d1T = d2C

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25 x 7 = 5 x F

F = 175/5 = 35 kg

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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 loroestremità per formare una rete complessa. Le giunzioni cellulari sono regioni specializzate note comedischi intercalari. Esse sono costituite da membrane interdigitate collegate da desmosomi chemantengono unite tra loro cellule adiacenti. Inoltre i dischi intercalari presentano giunzioni comunicantipermettendo il movimento diretto di ioni da una cellula all’altra. Queste giunzioni colleganoelettricamente 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 miocardichespecializzate dette cellule autoritmiche definite anche pacemaker, perché controllano la frequenzacardiaca.

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Sinapsi elettriche: gap junctions

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Accoppiamento eccitazione-contrazione

1. Un potenziale d’azione invade la membrana di un miocita provenendo da una cellulaadiacente

2. Il potenziale d’azione apre i canali voltaggio-dipendenti per il calcio presenti nelsarcolemma, permettendo l’ingresso nella cellula di calcio che si sposta seguendo ilproprio gradiente elettrochimico

3. l’ingresso di calcio innesca il rilascio di altro calcio dal reticolo sarcoplasmatico. Questoprocesso è definito rilascio di calcio indotto da calcio

4. l’incremento del calcio citoplasmatico innesca la contrazione muscolare con unmeccanismo simile al muscolo scheletrico

5. Il rilasciamento si verifica quando il calcio si stacca dalla troponina a seguito delladiminuzione della concentrazione di calcio citosolico libero

6. Una calcio-ATPasi pompa nuovamente il calcio nel reticolo sarcoplasmatico, dove ilcalcio viene accumulato fino alla contrazione successiva

7. Una parte del calcio viene espulsa dalla cellula in cambio di sodio. Questocotrasportatore utilizza l’energia potenziale del sodio che entra nella cellula secondogradiente per trasportate il calcio fuori della cellula contro gradiente.

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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.

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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, 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.

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