Appunti lezione del 22 aprile 2013 su muscolo scheletrico - Istologia ed embriologia generale a.a. 2012/2013 PDF

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Appunti lezione del 22 aprile 2013 su muscolo scheletrico - Istologia ed embriologia generale a.a. 2012/2013...

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Muscolo significa tessuto capace di accorciarsi e allungarsi. Come può una cellula accorciarsi e allungarsi? Accorciamento e allungamento delle cellule è basato sull’interazione actina-miosina. È un fatto meccanico: scorrimento di due strutture filamentose che porta un consumo energetico. L’energia proviene sintesi di ATP: per ogni rottura di un legame fosfodiestereo viene liberata una certa quota di energia. L’energia chimica (ATP) viene in trasformata in energia meccanica. Abbiamo 3tipi di tessuto muscolare: cardiaco: forma il miocardio, scheletrico: forma i muscolo somatici volontari, liscio: forma fusata con il nucleo al centro. Muscolo scheletrico. 650muscoli formano il sistema scheletrico, che rappresentano il 40percento della massa corporea. Devono essere collegati allo scheletro, tramite i tendini, tessuto molto resistente costituito da connettivo propriamente detto (denso regolare: pochissima matrice ma molte fibre, i fibroblasti si chiamano tenociti). Accorciamento e allungamento è indispensabile per la deambulazione. Il muscolo produce lavoro come fonte di calore (un altro tessuto che produce lavoro come calore è il tessuto adiposo bruno). La temperatura comunque viene stabilita dall’ipotalamo, il tessuto muscolare e adiposo producono calore ma la sua regolazione è determinata solo ed esclusivamente dall’ipotalamo Com’è fatto il muscolo? Andiamo dall’esterno verso l’interno in visione macroscopica Dall’esterno del muscolo vediamo: rivestimento di connettivo che da approvvigionamento vascolare che si chiama epimisio (sopra il muscolo). Dall’epimisio partono dei setti connettivali che vanno verso l’interno che dividono il muscolo in tanti fascetti muscolari. Questo fascio di fibre muscolari di origine connettivale si chiama perimisio (intorno a un gruppo di cellule muscolari), anche qui passano i vasi sanguigni e dividono i fascetti di tessuto connettivo in tante singole cellule allungate che è sempre circondate da una lamina di tessuto connettivo che si assottiglia sempre di più (cambiano anche i tipi di collagene) l’endomisio è formato da connettivo reticolare che è costituito da collagene III ed è il più sottile. Andiamo a vedere in sezione trasversa. La sezione di queste cellule la osserviamo poligonale anche se realmente è cilindrica. Dobbiamo vedere dove sono i nuclei? Mai centralmente. In una sezione di 5-6 micron potremmo vedere 5nuclei ma la cellula ne ha molti di più. Quindi sono cellule polinucleate; ma sono plasmodi o sincizi? Gli unici plasmodi che abbiamo incontrato fino ad ora sono i megacarioblasti. Il precursore di questa cellula muscolare scheletrica si chiama mioblasto e la cellula si chiama miocito. I mioblasti si trovano nella vita embrionale nel mesoderma. I mioblasti si fondono tra di loro a parecchie centinaia a formare il miocito con i nuclei in posizione sub-plasmalemmare (subsarcolemmatica diciamo se parliamo di muscolo) o tra citoplasma e membrana. Cos’è questo spazio bianco tra le cellule? È un artefatto dovuto alla fissazione. Le fibre reticolare con ematossilina eosina non si vedono al microscopio ottico, quindi non si vede l’endomisio. Le fibre reticolari si vedono con impregnazione argentica e fa vedere l’endomisio. Andiamo a vedere in sezione longitudinale si vedono delle strutture con una bandeggiatura trasversale. Se si vede qualche vaso è connettivo quindi o endomisio o perimisio. La bandeggiatura è molto regolare e non appare in sezione trasversale che faceva vedere un citoplasma molto omogeneo. Il diametro di una cellula può raggiungere i 100micron. Abbiamo assodato che ci sono cellule giganti con i nuclei alla periferia e al loro interno vediamo la bandeggiatura. La bandeggiatura è determinata dall’alternarsi di filamenti contrattili actina

(filamenti sottili) e miosina (filamenti spessi). Quella bandeggiatura è fatta da parti scure e chiare che si alternato. La banda scura si chiama banda A e ci sono i filamenti spessi. Nella parte chiara ci sono i filamenti sottili. Nel citoplasma i filamenti sono organizzati a formare dei fascetti che possiamo immaginare come dei cilindri. I fascetti negli epiteli di filamenti intermedi li abbiamo chiamati tonofibrille. Questi fascetti nelle cellule muscolari li chiamiamo miofibrille che riempiono completamente il citoplasma delle cellule muscolari. Le miofibrille sono in registro tra di loro, organizzate. Come è possibile? A partire dalla membrana ci sono dei filamenti intermedi che sono proprie delle cellule muscolari scheletriche (filamenti di desmina) che sono avvolti a formare una sorta di elica che avvolgono ogni miofibrilla mettendole in registro. Plectina che mantiene insieme i filamenti di desmina. Alpha beta crillatina che fungono da ponte tra la miofibrille e il filamento di demine. Ma la cosa essenziale è che la messa in registro durante la morfogenesi è data dai filamenti di desmina. Al microscopio elettronico a trasmissione le miofibrille come si distinguono? Sezione longitudinale. Le miofibrille occupano tutto il citoplasma ma tra di loro ci sono degli organelli. Tra le miofibrille che ci sono spazi che contengono il citoplasma (sarcoplasma) e altri organelli tra cui mitocondri, reticolo endoplasmatico (reticolo sarcoplasmatico). La bandeggiatura è data dall’alternarsi di fasce di bande più elettrondense e meno elettrondense. La banda A che al microscopio ottico è più colorata e a quello elettronico è più elettrondensa. La banda più elettronlucente( banda I) che al centro ha una linea molto elettrondensa(linea Z) che è fatta da alpha actinina che è presente anche nei microvilli. Poi inizia una nuova banda A. Nella banda A c’è una zona elettronlucente che si chiama banda H e la struttura centrale marcata si chiama linea M. La banda H si può vedere anche al microscopio ottico è chiara perche l’actina non arriva tranne che nella contrazione. A livello della banda A c’è la sovrapposizione di filamenti sottili e spessi. Il fatto che ci sta una linea M è dovuta al fatto che ci sono solo i filamenti di miosina perche l’actina non riesce ad arrivare. L’unità strutturale della miofibrilla è il sarcomero che è tutto quello che è compreso tra due linee Z: mezza banda I, banda A e mezza banda I. Proteine che fanno parte del sarcomero: strutturali e funzionali. Questa proteina va da una linea Z all’altra passando dalla linea M, è formata da una parte lineare che si sovrappone alla miosina, e una parte tratteggiata che è elicoidale; è una delle proteine più grandi dell’organismo; se il sarcomero si estende troppo lo riporta alla sua posizione normale. Quando le linee Z si avvicinano la banda A tende a scomparire e la banda I tende ad accorciarsi. Per ogni filamento di miosina ce ne sono sei di miosina. La proteina M tiene tra di loro i filamenti spessi. Perché i fascetti contenenti filamenti spessi appaiono debordanti e non perfettamente tondeggianti? Dato che c’è uno scorrimento tra actina e miosina quelle strutture debordanti dal filamento possono essere date da questo scorrimento actina miosina; i filamenti di miosina hanno delle braccia, delle protrusioni. I filamenti di actina si possono allontanare o avvicinare. Come avviene? Un filamento di miosina e sei di actina intorno (nell’immagine se ne vedono solo due) che hanno delle sporgenze che si vanno a legare alle braccia di miosina. I filamenti spessi si formano per associazione di diverse centinaia di molecole di miosina di tipo II. Gli altri tipi di miosina sono I V e VI. Quindi molecole di miosina II disposte in modo sfalsato. Le teste globulari legano l’actina formando ponti trasversali tra i filamenti. L’orientamento di entrambi i filamenti si inverte alla linea M. da un lato le singole molecole di miosina hanno le teste che guardano a sinistra, dall’altro lato le teste guardano a destra. Il filamento di miosina ha dunque una doppia polarità. Quando si forma il fascetto di miosina queste singole unita di miosina si dispongono in maniera opposta; cosi che la polarità relativa è la stessa su entrambi i lati del sarcomero.

Andiamo a vedere una singola molecola di miosina, vediamo che questa molecola è formata da due alpha eliche nel tratto rettilineo e apparentemente da due teste; però la miosina è formata da due parti, una che si chiama meromiosina leggera (parte lineare) che è separata da una meromiosina pesante (unità S2); la mero miosina pesante a sua volta è formata da due teste che sono formare da 4 catene leggere e due catene pesanti. Nel punto di contatto tra la meromiosina leggera e quella pesante la molecola si può flettere cosi come si può flettere nel punto S1 (teste della mero miosina pesante) S2 (parte lineare della meromiosina pesante). Al centro appare nuda cioè non si vedono le teste, alle estremità invece si vedono. Quindi le porzioni flessibili sono la giunzione tra meromiosina leggera e pesante e giunzione tra S1 e S2 e servono a svolgere una funzione: la prima serve a prendere contatto con i filamenti sottili e invece giunzione S1 S2 per il suo movimento tipico di flessione consente lo slittamento tra i filamenti di actina e di miosina. Notiamo che le teste sono disposte a spirale e poi per ogni giro di testo di miosina se ne contano 6 come nel rapporto actina miosina Andiamo a vedere una singola molecola di actina. Esistono la forma G e la forma F, quella che stiamo analizzando noi ora è l’actina F. quando l’actina F va a formare il sarcomero è costituita da altre proteina: due eliche che corrono lungo i filamenti di actina (tropomiosina) palline che si trovano non sempre lungo il filamento (troponina che è fatta da 3 sub unità). Nella fase di riposo il filamento di tropomiosina occupa il sito di legame per la miosina, cioè in condizioni di riposo il filamento di tropo miosina sta esattamente sopra questi siti blu(siti di legame con la miosina)occupandoli. Nella contrazione, per permettere l’interazione actina miosina è necessario che la tropo miosina lasci liberi i siti di legame con la miosina ruotando lateralmente. La troponina è una proteina in grado di legare ioni calcio, e quando li lega cambia la propria conformazione e tira a se la tropo miosina lasciando liberi i siti, quindi le teste della miosina possono legare l’actina. Esistono 5 fasi di contrazione anche se in realtà è un solo processo di interazione actina miosina: l’actina è formata da 4 catene leggere e due pesanti, 4 catene leggere sono formate da ATPasi che servono a riconoscere l’actina ma svolgono anche una funzione di demolizione dell’ATP. Il movimento è avvenuto ma la testa della miosina è ancora legata all’actina. 2. se nona rriva nuovo atp il ponte tra actina e miosina non si scinde. Arriva ATP e si lega all’ATPasi e la miosina si stacca dall’actina 3. l’ATPasi svolge la sua funzione e fa avvenire l’idrolisi dell’ATP liberando fosforo inorganico e ADP. Una volta che gli ioni calcio hanno liberato il sito libero sull’actina e il fosfato inorganico si è allontanato allora la testa della miosina che lega ancora l’ATP può legarsi all’actina. Cosa rende possibile però la flessione della miosina per avvicinare l’actina: quando l’ADP viene allontanato. Se non è più disponibile ATP, quando viene la morte, c’è il rigor mortis; resta il ponte tra actina e miosina e il muscolo si irrigidisce. Quindi il medico legale può presumere l’ora del decesso anche guardando solo il rigor mortis perché lui sa che la rigidità avviene solo dopo 12ore e regredisce dopo 60ore perché le cellule cominciano a degenerare. Esaminiamo gli altri organelli della cellula: come entra il calcio nella cellula? I tubuli T che sono invaginazioni del sarcolemma profonde; queste invaginazioni possono essere molto semplici o possono ramificarsi (ramificazioni di I II III ordine). Poi c’è il reticolo sarcoplasmatico costituito da due porzioni: una specie di rete che si accavalla alla banda I o alla banda A o a cavallo della linea Z dove ha una forma diversa. Poi ci sono delle cisterne che corrono parallelamente ai tubuli T che possiede una cisterna sopra e una sotto si formano le triadi. Poi abbiamo le miofibrille che in sezione trasversa hanno una forma circolare e corrono lungo tutta la cellula. Reticolo liscio e rugoso. Poi abbiamo i mitocondri che sono sia sotto la membrana sia tra le miofibrille,; sono in posizione strategica perché danno ATP che servono alla miosina . hanno forma allungata e possono anche disporsi a cerchio intorno alle miofibrille. Il sarcolemma appare bucherellata per i tubuli

T. all’esterno poi troviamo la lamina basale fatta dall’endomisio che è di natura prevalentemente reticolare. Quindi ci sono integrine e altri sistemi di ancoraggio alla lamina basale. La triade è fatta da due cisterne del reticolo liscio e un tubulo T centrale e sta solo nel muscolo scheletrico; le due cisterne appaiono elettrondense perché contengono ioni calcio e i tubuli T appaiono elettronlucenti. Le cisterne sono a contatto ma non in comunicazione....