TESSUTO MUSCOLARE Flashcards
Che cos’è la miosina?
Peptide unico esamerico, composto da 4 catene leggere e 2 catene pesanti.
Le catene pesanti presentano una porzione filamentosa, che costituisce la coda della miosina, e una porzione globulare che interagendo con le altre 4 catene leggere, costituisce la testa della miosina.
La molecola di miosina può subire l’azione litica di enzimi quali tripsina e papaina in 2 siti particolari:
- tra testa e coda
- tra 1/3 prossimale e 2/3 distali della coda
La testa della miosina rappresenta il segmento S1
Il 1/3 prossimale rappresenta il segmento S2.
Insieme, S1 e S2 formano la meromiosina pesante, mentre la meromiosina sottile è data dai 2/3 distali.
La meromiosina sottile è composta prevalentemente da amminoacidi idrofobici, che interagiscono con gli amminoacidi idrofobici di un’altra molecola di miosina tramite legami apolari.
La molecola di miosina ha attività ATPasica: presenta un sito di legame per l’ATP che le conferisce la capacità di scindere ATP in ADP + P inorganico e convertire l’energia chimica ottenuta da questa reazione in energia meccanica.
Miofilamenti spessi
Sono dati dall’interazione di più molecole di miosina.
Le molecole di miosina interagiscono reciprocamente attraverso le meromiosine leggere, costituite da aa idrofobici che instaurano legami apolari con gli aa idrofobici di un’altra meromiosina leggera.
L’asse del miofilamento spesso è infatti costituito dalle meromiosine leggere di tutte le molecole di miosina che compongono il miofilamento.
I miofilamenti spessi hanno calibro di 15 nm e lunghezza 1,5 μm.
Sono caratterizzati da doppia polarità: metà delle teste di miosina sono rivolte verso una metà del sarcomero, l’altra metà delle teste hanno polarità opposta.
Le miosine non sono allineate fra loro, ma sono sfalsate di 14,3 nm e protrudono elicoidalmente.
La distanza di un giro d’elica fra le teste sarà di 40 nm.
Ogni miofilamento spesso è circondato da 6 miofilamenti sottili, con i quali interagiscono mediante le teste polari.
I miofilamenti spessi costituiscono le bande A del sarcomero.
Funzione: permette la contrazione e l’accorciamento del sarcomero grazie all’attività dei ponti trasversali.
Le teste di miosina si legano ai miofilamenti sottili di actina e causano il loro scivolamento verso l’interno, permettendo l’accorciamento del sarcomero.
Descrizione dei miofilamenti sottili
Il miofilamento sottile ha calibro di 6 nm e lunghezza di 1 μm.
E’ dato dalla dimerizzazione di filamenti di F-actina, polimero formato da monomeri di G-actina. Questi miofilamenti hanno un calibro di 5 nm e presentano una POLARITA’ SINGOLA.
Sono stabili in quanto da una parte sono fissati dall’α-actinina e, nella parte mediale, dalla tropomodulina.
Per quanto riguarda il tessuto muscolare striato scheletrico e cardiaco, la regolazione del meccanismo di contrazione avviene a livello dei miofilamenti sottili grazie a TROPONINA E TROPOMIOSINA.
(Per il tessuto muscolare liscio, la regolazione avviene a livello del filamento spesso grazie alla CALMODULINA)
Descrivere la struttura del sarcomero.
Il sarcomero rappresenta l’unità di organizzazione che si ripete lungo le miofibrille (strutture cilindriche allungate e bandeggiate), date dal compattamento di miofilamenti, che si organizzano sarcomericamente.
Il sarcomero è compreso tra 2 linee Z (α-actinina, titina, nebulina) e comprende 2 emibande I e 1 banda A.
La banda A è costituita perifericamente sia da miofilamenti spessi che da miofilamenti sottili, mentre centralmente solo da miofilamenti spessi, che costituiscono la banda H.
Al centro della banda H è poi presente una linea più scura chiamata linea M, a livello della quale sono presenti molecole, come la proteina M, miomesina, creatinfosfochinasi, che hanno il compito di tenere in registro i miofilamenti spessi.
L’oscurina è una proteina titanica presente intorno al sarcomero che permette l’interazione tra la componente contrattile e il reticolo sarcoplasmatico.
Linea Z: localizzazione, aspetto ultrastrutturale, composizione molecolare, sigificato funzionale
La linea Z è localizzata al CENTRO DELLA BANDA I, che a sua volta è la banda meno cromatofila, che si alterna alla banda A, più cromatofila, nel contesto della struttura del sarcomero.
L’aspetto ultrastrutturale della linea Z è quello di una linea A ZIG-ZAG, e tale aspetto è dovuto alla presenza, a livello della linea Z, della proteina α-ACTININA, che lega ciascun miofilamento sottile, con 4 miofilamenti sottili del sarcomero adiacente.
A livello della linea Z sono presenti, oltre all’α-actinina, anche altre molecole: TITINA, NEBULINA, DESMINA,
La titina lega, all’estremità N-terminale, l’α-actinina e, all’estremità C-terminale, lega un’altra titina presente a livello della linea M.
La nebulina invece lega con la sua estremità c-terminale, a livello della linea Z, sia l’α-actinina che la desmina, mentre con la sua estremità n-terminale lega il miofilamento sottile.
Pertanto il significato funzionale della linea Z è di ancorare i miofilamenti sottili tra di loro.
Linea M: composizione molecolare, localizzazione
La linea M è una linea presente al centro della banda H (al centro della banda A, banda anisotropa).
Essa è costituita dalle proteine MIOMESINA, PROTEINA M e CREATINFOSFOCHINASI.
Questa serve a tenere in registro i MIOFILAMENTI SPESSI, come la linea Z serve a tenere in registro i MIOFILAMENTI SOTTILI
Linea M: composizione molecolare, localizzazione
La linea M è una linea presente al centro della banda H (al centro della banda A, banda anisotropa).
Essa è costituita dalle proteine MIOMESINA, PROTEINA M e CREATINFOSFOCHINASI.
Questa serve a tenere in registro i MIOFILAMENTI SPESSI, come la linea Z serve a tenere in registro i MIOFILAMENTI SOTTILI
Descrizione del costamero
Sistema di molecole PROTEICHE o GLICOPROTEICHE coinvolte nell’ANCORAGGIO tra componente citoscheletrica contrattile, membrana plasmatica, lamina basale.
Questo gruppo di molecole si ripete periodicamente LUNGO LA FIBRA MUSCOLARE. È composto da:
- DESMINA: proteina che decorre perpendicolarmente ai miofilamenti e che si trova a livello delle linee Z, per ancorare le miofibrille alla membrana plasmatica
La desmina è una proteina tessuto-specifica che costituisce nel tessuto muscolare i FILAMENTI INTERMEDI di desmina.
Nel tessuto muscolare striato scheletrico e cardiaco, i filamenti intermedi di desmina decorrono perpendicolarmente ai miofilamenti, a livello della LINEA Z.
Nel tessuto muscolare liscio, i filamenti intermedi di desmina decorrono perpendicolarmente ai miofilamenti a livello delle PLACCHE DENSE intracitoplasmatiche.
Solo nel tessuto muscolare striato cardiaco, i filamenti intermedi di desmina costituiscono anche la componente citoscheletrica dei desmosomi che, grazie alle placche dense costituite da placoglobine, placofiline, desmoplachine, è in interazione con le desmocoline e le desmogleine che interagiscono tra loro nello spazio intracellulare.
Quindi la desmina interagisce con le placche dense dei desmosomi presenti a livello del tratto trasversale del disco intercalare. - INTEGRINA α7β1: proteina transmembrana che nel lato citoplasmatico interagisce con i miofilamenti sottili (tramite talina e vinculina) mentre sul versante extracellulare, a livello della lamina basale, lega la laminina 2 (presente nel tessuto muscolare striato scheletrico e cardiaco)
- SISTEMA DISTROFINA-SARCOGLICANI
Il complesso distrofina-sarcoglicani è composto dalla distrofina, che è intracitoplasmatica e lega il distroglicano B (molecola transmembrana) che lega a sua volta il distroglicano A (molecola estrinseca di membrana). Il distroglicano A lega la laminina 2 della lamina basale.
A questo sistema si aggiungono altre molecole glicoproteiche: i sarcoglicani, glicoproteine transmembrana che stabilizzano ulteriormente il sistema. I sarcoglicani sono composti da 4 subunità (α,β,γ,δ) in interazione con il sarcospan.
Il sistema distrofina-sarcoglicani è anche in interazione con l’ossido nitrico sintetasi, enzima che si lega alla membrana plasmatica.
Una mutazione della distrofina causa la gravissima distrofia di Duchenne
Il costamero, poichè è prevalentemente costituito da integrina α7β1, desmina e sistema distrofina-sarcoglicani, è analogo alle placche dense del muscolo liscio, costituite dalle stesse molecole.
In quali punti del tessuto muscolare si trova l’integrina α7β1?
L’integrina α6β1 è una proteina integrale di membrana, fondamentale per le interazioni cellula-matrice.
- Tessuto muscolare striato scheletrico: costamero, giunzioni muscolo-tendinee, giunzione neuro-muscolare (favorisce la propagazione dell’impulso)
- Tessuto muscolare cardiaco: si trova su tutta la superficie del cardiomiocita perché favorisce la propagazione dell’impulso e a livello delle giunzioni muscolo-tendinee presenti tra muscoli papillari e corde tendinee.
- Tessuto muscolare liscio: lega la laminina 10 (non la laminina 2)
Meccanismo di contrazione muscolare (ciclo dei ponti trasversi)
La testa della miosina ha capacità ATPasica: idrolizza ATP in ADP + P, assorbendo l’energia derivata dalla rottura del legame ad alta energia. Tuttavia, la miosina non può legarsi all’actina a causa dell’impedimento dovuto a troponina e tropomiosina.
Perché ciò avvenga, è necessario un PdA che, attraverso i tubuli T, arrivi alle cisterne del REL e induca il rilascio di calcio. Il calcio si lega alla troponina, scoprendo il sito di legame per la miosina che, energizzata, si lega all’actina (ADP + P sono ancora legati alla testa della miosina).
Il P viene rilasciato e questo induce il colpo di forza, ovvero l’estensione del collo della miosina e lo scorrimento reciproco tra miofilamenti sottili e miofilamenti spessi.
Actina e miosina rimangono legate finchè una nuova molecola di ATP si lega al sito di legame, permettendo l’inizio di un nuovo ciclo dei ponti trasversi.
Ciò che si osserva ultrastrutturalmente:
Le due linee Z si avvicinano
Si accorcia la banda H e le due emibande I perché i miofilamenti sottili scivolano sui miofilamenti spessi.
Mentre la banda A non varia.
Sistema di regolazione della contrazione muscolare
Nel tessuto muscolare striato scheletrico e cardiaco, la regolazione è data dalle proteine troponina e tropomiosina, che agiscono sul filamento sottile.
La troponina presenta 3 subunità: subunità I, subunità C, subunità T
Quando il PdA raggiunge (grazie ai tubuli T) il reticolo sarcoplasmatico e induce il rilascio di calcio, l’aumento del calcio intracitoplasmatico causa il legame del calcio con la subunità C della troponina. Avviene un cambio conformazionale che causa lo scivolamento della tropomiosina, che porta a scoprire i siti di legame dell’actina per la miosina.
Nel tessuto muscolare liscio, la regolazione è data dalla calmodulina, che agisce sul filamento spesso.
Che cos’è un tubulo trasverso?
E’ un’invaginazione del sarcolemma che permette all’onda di depolarizzazione di penentrare in profondità nella fibra muscolare striata scheletrica e cardiaca.
Nel tessuto muscolare striato scheletrico, il tubulo T costituisce una triade assieme a 2 cisterne terminali di 2 reticoli sarcoplasmatici diversi.
Nel tessuto muscolare striato cardiaco, il tubulo T costituisce una diade assieme al diverticolo terminale del reticolo sarcoplasmatico.
Il tubulo T della diade è più dilatato del tubulo T della triade; esso si porta con sè anche la lamina basale, ricca di GAG e quindi di cariche negative, in grado di attrarre cationi, soprattutto ioni Ca per una contrazione efficace.
Struttura dei dischi intercalari
I dischi intercalari sono zone di contatto e adesione fra estremità di cardiomiociti contigui. Sono costituiti da giunzioni meccaniche (giunzioni aderenti e desmosomi) e giunzioni comunicanti.
Il disco intercalare solitamente appare suddiviso in segmenti trasversali disposti a livelli diversi come i gradini di una scala e collegati da segmenti longitudinali. A questa particolare disposizione si deve il nome di “strie scalariformi”.
L’aspetto delle strie scalariformi è visualizzabile solo al MO.
Per aumentare la superficie di interazione su cui si localizzano le giunzioni, le cellule possiedono delle espansioni citoplasmatiche che si interdigitano reciprocamente (visibile solo al TEM).
A livello delle interdigitazioni ci sono delle giunzioni meccaniche, che sono i desmosomi e le giunzioni aderenti.
I desmosomi hanno come componente citoscheletrica i filamenti di desmina.
Le giunzioni aderenti sono meno elettrondense e vengono anche dette “fasce aderenti”.
Queste ricordano (per la composizione molecolare) la zonula adhaerens del tessuto epiteliale ma, a differenza di quest’ultima, non possono essere definite “zonula” perché sono localizzate ad una zona circoscritta (e non girano tutt’intorno alla cellula epiteliale).
Lungo i segmenti longitudinali che costituiscono i dischi intercalari sono disposte giunzioni comunicanti
Poiché nel miocardio (e nel muscolo liscio) l’eccitamento non raggiunge indipendentemente le singole fibre, come nella muscolatura scheletrica, ma è trasmesso da una cellula all’altra, sono necessari dispositivi specializzati per la trasmissione dell’impulso tra cellule contigue. Sono proprio le giunzioni comunicanti, che rappresentano zone di bassa resistenza elettrica, che permettono la rapida diffusione dell’eccitamento da un elemento cellulare all’altro fino ad invadere tutto il tessuto.
Le altre giunzioni meccaniche che si trovano a livello dei segmenti trasversali, ovvero desmosomi e giunzioni aderenti, hanno una funzione meccanica che assicura l’adesione fra cardiomiociti.
Funzione delle cellule satelliti
Il tessuto muscolare striato SCHELETRICO ha capacità rigenerativa: possiede le cellule satelliti all’interno della lamina basale.
Esse sono cellule a significato staminale quiescenti. Si risvegliano se sottoposte a determinati stimoli e cominciano a differenziarsi (si comportano come i mioblasti).
I mioblasti si fondono tra loro dando origine ai miotubi.
In seguito, la componente citoscheletrica si arricchisce di miofilamenti, che si organizzano sarcomericamente e, compattandosi, danno origine alle miofibrille, strutture cilindriche bandeggiate che “riempiono” il citoplasma della ormai matura fibra muscolare striata scheletrica.
Per la loro posizione, potrebbero essere confuse con il nucleo della fibra muscolare; in realtà, non le si confonde perché si vede il citoplasma della cellula satellite.
Descrizione, struttura e localizzazione della miofibrilla
La miofibrilla è una struttura contrattile cilindrica, allungata e bandeggiata, presente all’interno del citoplasma di una fibra muscolare striata scheletrica.
Tale struttura si forma a seguito della compattazione di miofilamenti organizzati sarcomericamente.
Nel momento in cui si formano le miofibrille, esse occupano gran parte del volume della fibra muscolare striata scheletrica, comportando lo schiacciamento dei nuclei e degli organelli di tale cellula verso la periferia.
