Fiziologia celulei musculareMusculatura striat Caracteristicile contraciei Musculatura neted Alte celule contractile

Caracteristicile muchiului excitabilitate rspunde la stimuli (ex. impulsuri nervoase) contractilitate se poate scurta, genernd for extensibilitate cnd este tracionat se lungete elasticitate are tendina de a reveni la forma i dimensiunile originale atunci cnd contracia sau extensia nceteaz

Funciile muchiului Producerea de micare Meninerea posturii Producerea de cldur

Tipuri de muchi scheletic: Ataat de oase mic scheletul Numit de asemeni muchi striat datorit aperenei microscopice Muchi voluntar

neted Muchi involuntar Prezent n viscere (vase de snge, intestin, alte organe cavitare, ochi, etc.)

Miocard: muchiul cardiac involuntar

Originea embriologic a muchiului striat n cursul dezvoltrii embrionare, muchii se dezvolt din celule fusiforme numite mioblaste Acestea pot fuziona pentru a forma celule binucleate Acest proces de fuziune continu de sute de ori pn apar o serie de celule tubulare, alungite, multinucleate celulele musculare striate scheletice mature FIBRELE MUSCULARE

Este o celul mare, comparativ cu alte tipuri de celule musculare (10-60 microni n diametru i poate ajunge pn la mai muli centimetri lungime Celulele sunt tubulare i nu se ramific n seciune transversal sunt practic circulare, cu muli nuclei sub sarcolem O protein de importan critic n sarcolem este distrofina, o protein foarte mare (427kD), absent n distrofia muscular DuchenneFuncia distrofinei nu este cunoscut cu exactitate Ar putea oferi rezisten mecanic membranei Ar putea s fie o verig suplimentar de legtur ntre proteinele citoscheletice i membran

Alctuirea muchiului striat scheletic Este de obicei legat de oase prin tendoane, alctuite din esut conjunctiv. Acest esut conjunctiv se continu cu o teac ce acoper ntreg muchiul i se numete epimysium. Este alctuit din numeroase subuniti sau mnunchiuri, numite fascicule. Fasciculele sunt de asemeni nconjurate de esut conjunctiv, numit perimysium Fiecare fascicul este compus din numeroase fibre musculare, nvelite ntr-o teac conjunctiv fin, numit endomysium.

Celulele musculare, acoperite de endomysium, sunt alctuite din mai multe miofibrile acestea sunt alctuite din mai multe molecule proteice lungi numite miofilamente Exist dou tipuri de miofilamente: Miofilamente groase miofilamente subiri

SARCOLEMApolarizat i se Se depolarizeaz ca orice alt celul Membrana celular muscular esteSARCOLEMA are ns o caracteristic unic: are guri (!) Aceste guri duc la tuburi transverse, numite i tuburi n T Aceste tuburi coboar n citoplasm i trec printre miofilamente

Totui, aceste tuburi NU SE DESCHID n celul; ele traverseaz celula i se deschid n alt parte a membranei celulare. Funcia lor este de a conduce impulsurile de la suprafaa sarcolemei n interiorul celulei i mai ales ctre RETICULUL SARCOPLASMIC

RETICULUL SARCOPLASMIC Reticulul Sarcoplasmic este o reea similar cu reticulul endoplasmic al altor celule. Dar funcia sa primar este de a STOCA ionii de calciu Este foarte abundent n muchiul scheletic i este asociat cu miofilamentele). RS este organizat n zone dilatate, numite CISTERNE, cte 2 pentru fiecare tub T. Fiecare grup de 2 cisterne i un tub T alctuiete o TRIAD. Membrana RS este bine echipat pentru a transporta calciul de o parte i de alta a RS: Canale de calciu voltaj i receptorrependente Pompe de calciu pentru recuperarea acestuia - SERCA. RE este plin de proteine ce cupleaz Ca++, cum ar fi calsequestrina, calreticulina, i HCP (histidine-rich calcium-binding protein).

n muchiul relaxat, aproape tot calciul ionizat este localizat n RS i foarte puin n sarcoplasm (10-7 M). Cnd un implus electric depolarizeaz sarcoplasma, el va depolariza, prin contiguitate, i membrana cisternelor, deschiznd astfel canalele de Ca voltaj-dependente i producnd creterera concentraiei citosolice de caliu pn la nivelul activ (10-5 M).

Miofibrilele Sunt compuse din 2 tipuri de miofilamente: Groase Subiri

n muchiul scheletic, acvestea sunt aranjate ntr-un model foarte precis Miofilamentele groase sunt nconjurate de cte 6 miofilamente subiri.

Fiecare miofibril este compus din mai multe subuniti aliniate cap la cap. Aceste subuniti sunt delimitate de mebranele Z i se numesc sarcomere.

Aproximativ 10% din masa miofibrilei este reprezentat de o protein gigant, numit titin. Este important pentru integritatea structural i pentru elasticitatea pasiv a fibrei musculare Moleculele unice de titin sunt lungi de mai mult de 1 m i se ntind de la linia Z la linia M, ancornd filamentele de miozin n banda A, titina ofer spaii de cuplare pentru alte proteine, precum meromiozina uoar (LMM) i proteina C.

Miofilamentele groase sunt alctuite dintr-o protein ce se numete miozin Fiecare molecul de miozin are coad, ce formeaz nucleul miofilamentului Cap, ce se proiecteaz n afara acestuia Aceste capete alctuiesc ceea ce se numesc PUNILE TRANSVERSALE

CAPUL miozinei are mai multe caracteristici importante: Are situri de legare pentru ATP Are situri de legare pentru actin Are o regiune balama la punctul n care prsete nucleul miofilamentului gros Aceasta permite capului s penduleze nainte i napoi, ceea ce reprezint baza mecanic a contraciei

Miofilamentele subiri

Sunt compuse din 3 tipuri de proteine: ACTINA, TROPONINA I TROPOMIOZINA. Moleculele de actin (actin-G) sunt globulare i formeaz polimeri lungi-lenuri Fiecare miofilament subire este alctuit din 2 astfel de lanuri ce se nfoar unul pe altul spiral. Moleculele de tropomiozin sun filamente subiri ce se nfoar n jurul lanului de actin. La fiecare capt al moleculei de tropomiozin este o molecul de troponin, alctuit din 3 subuniti: TnI, TnT i TnC.

ACTINA cnd se combin cu miozina, capt proprieti ATPazice, iar ATP-ul asociat cu capul miozinei pierde un Pi i se desface n ADP. Aceast reacie produce energie ce face s penduleze capul miozinei n regiunea balama. TROPOMIOZIN la muchiul relaxat, capetele miozinei se sprijin pe tropomiozin, fiind inactive, deoarece aceasta acoper siturile de legare pentru actin. TROPONINA subunitatea C a troponinei are un sit de legare pentru ionul de calciu Cnd un ion de calciu se cupleaz pe situl de legare, va ndeprta molecula de troponin Aceast micare va mica tropomiozina, care va elibera siturile active ale capului miozinei Astfel, acestea intr n contact cu actina, devenind ATP-aze i producnd bascularea regiunii balama.

Cuplarea excitaiei cu contracia Sistemul nervos comunic cu muchii prin intermediul unei sinapse specifice, numit jonciune neuromuscular (placa motorie). Impulsul ajunge la butonul terminal, NT (acetilcolina) este eliberat i difuzeaz prin fanta neuromuscular, ACh se cupleaz pe siturile de legare ale receptorilor colinergici nicotinici (canal receptor-depednent de Na) i cresc permeabilitatea membranar pentru Na (MEPP) Sumarea MEPP produce un EPP EPP depolarizeaz din aproape n aproape ntreaga sarcolem, inclusiv tuburile n T La nivelul membranei exist canale de Ca voltaj-dependente

Reticulul sarcoplasmic conine receptori pentru ryanodin (canale de Ca) i ei sunt n apoziie cu receptori DHP (dihidropiridin) canale de Ca++ de tip R n membrana tubilor n T. RE este plin de proteine ce cupleaz Ca++, cum ar fi calsequestrina, calreticulina, i HCP (histidine-rich calcium-binding protein) (HCP); de aceea conine majoritatea calciului intracelular, i nu n citosol. Activarea receptorilor ryanodinici este direct proporional cu diferena de voltaj Repreluarea Ca++ din citosol Calciul citosolic Ca++ este legat rapid de troponin sau ATP-azele dependente de Ca++ , care elimin 2 atomi de Ca++ per molecul de ATP. Apoi, SERCA reintroduc Ca napoi n reticul.

Contracia muscular1 Deoarece muchiul scheletic este unul voluntar, contracia necesit un impuls nervos. Transferul impulsului de la butonul terminal al axonului prin placa motorie reprezint excitaia.

2 Impulsul cltorete de-a

lungul sarcolemeii coboar n citoplasm pe tubii T, transferndu-se i reticulului sarcoplasmic.

3 pe msur ce impulsul cltorete n aprpierea RS, se dechid canalale de Ca++ voltaj-dependente. Ca urmare, calciul difuzeaz din RS i se ataeaz de moleculele de troponin C. 4 cuplarea calciului la troponin modific forma i poziia troponinei, care la rndul ei produce deplasarea filamentelor de tropomiozin.

5 Micarea tropomiozinei permite intrarea n contact a capetelor miozinei cu actina. 6 contactul cu actina produce hidroliza ATP, ceea ce produce bascularea balamalei. 7 n timpul basculrii, capul miozinei este ataat strns de actin, n aa fel nct va trage de actin, deplasnd ntregul miofilament spre nauntru.

- evident, un singur cap de miozin nu poate trage un miofilament. - dar, deoarece foarte multe capete de miozin basculeaz simultan, eforturile lor combinate reuesc s tracioneze ntregul filament.

8 la sfritul unei basculri, o nou molecul de ATP se cupleaz cu capul miozinei i aceasta desface legtura ntre actin i miozin. Capul miozinei basculeaz napoi, ATP se desface n ADP i Pi i puntea transversal se cupleaz din nou cu alt molecul de actin. Pentru c legarea se face de ALT molecul de actin, pasul 7 se repet, fcnd s gliseze din ce n ce spre interior filamentele de actin. 9 - Astfel, membranele Z trag una de alta, producnd scurtarea muchiului i generarea de for. Acesta se numete MECANISMUL GLISANT AL CONTRACIEI

Atta vreme ct calciul este prezent, ataat de troponin, paii 7-9 vor continua. Ca urmare, filamentele subiri i groase gliseaz unul printre celelalte. Muchiul striat se relaxeaz cnd se oprete impulsul nervos. Tuburile T se repolarizeaz, diferena de voltaj ce meninea deschise canalele de calciu dispare Pompele de calciu din membran transport calciul napoi n RS Moleculele de troponin sunt eliberate Acestea readuc tropomiozina n poziia iniial, ceea ce decupleaz capetele miozinei de pe actin Astfel, muchiul se relaxeaz.

Deci, calciul este elementul de baz ce regleaz fora de contracie, nceputul i sfritul acestia Cnd muchiul lucreaz o perioad ndelungat, rezervele de ATP se epuizeaz, ceea ce reduce capacitatea de efort a muchiului OBOSEALA MUSCULAR.

Secusa rspunsul muchiului scheletic la o singur stimulare (sau potenial de aciune): Perioada de laten lungimea nu se modific timpul n care sarcolema se depolarizeaz, calciul este eliberat, etc.) Perioada de contracie crete tensiunea Perioada de relaxare

Secusele nu pot genera i menine fora necesar aciunilor musculare, deci sunt necesare nite contracii mai eficiente Dac o fibr muscular este stimulat mai rapid dect se poate relaxa ntre stimuli, apare o contracie susinut i puternic, numit tetanus.

Unitate motorieUn neuron motor (motoneuron), mpreun cu fibrele musculare pe care le inerveaz se numete o unitate motorie. O unitate motorie a muchilor membrului inferior poate conine pn

la 1700 de fibre musculare.O unitate motorie a muchilor buzelor are 20-30 fibre

O unitate motorie a muchilorextrinseci ai ochiului poate conine doar 7 fibre

O caracteristic important a muchiului scheletic este capacitatea sa de a-i varia gradul de contracie n funcie de circumstane RSPUNSUL GRADAT Muchiul realizeaz aceasta printr-un proces numit sumaie. Sumaie de Unitate Motorie gradul de contracie al muchiului este influenat de numrul de uniti motorii stimulate Stimularea crescnd a unui numr din ce n ce mai mare de uniti motorii se numete recrutare.

Sumaie de und creterea frecvenei de stimulare crete fora de contracie, deoarece calciul se acumuleaz n sarcoplasm i nu mai apuc s fie reintrodus n RS.

Relaia for-vitez Dac sarcina este prea mare, atunci muchiul nu se va contracta, deci viteza de scurtare va fi zero Dac nu exist sarcin, viteza de scurtare va fi maxim. Acestea sunt condiiile limit pentru relaia for-vitez. ntre aceste 2 extreme, viteza de scurtare scade pe msur ce crete sarcina. Aspectul teoretic al variaiei vitezei este al unei curbe hiperbolice dependente de ncrcare.

Tipuri de contracie a musculaturii striate 1 - izotonic tensiunea sau fora generat de muchi este mai mare dect sarcina i muchiul se scurteaz 2 - izometric sarcina este mai mare dect fora i muchiul nu se scurteaz

Muchi leni i muchi rapizi La vertebrate exist dou tipuri de muchi: Muchii roii (fibre lente) se numesc astfel deoarece conin cantiti mari de mioglobin. Au contracie mai lent, dar o pot susine pe perioade mai ndelungate. Muchii albi (fibre rapide) au cantiti mai reduse de mioglobin. Contracia lor este mai rapid, dar poate fi susinut pe durate mai scurte.

MUCHIUL NETED Sunt muchi involuntari, inervai de sistemul Nervos Vegetativ Se gsesc mai ales n pereii organelor cavitare Se prezint sub form de celule fusiforme, aranjate n straturi Nu au tubi T, i un RS foarte redus depind apropae total de calciul extracelular pentru contracie Celulele nu conin sarcomere, dar sunt alctuite din filamente subiri i groase, prinse de nite formaiuni care se numesc corpi deni. Filamentele subiri din muchiul neted nu conin troponin. Calciul nu se cupleaz pe troponin ci pe o protein numit calmodulin, care activeaz apoi miozina, ce ncepe ciclul de contracie.

RS este foarte redus Nu exist tuburi T, dar apar totui invaginaii ale sarcolemei care formeaz caveole Acestea cresc suprafaa membranei celulare, n aa nct ionii de calciu, de origine exclusiv extracelular, pot intra rapid n citoplasma m. neted. n interiorul citosolului exist o multitudine de proteine reglatoare, de tip calponin i caldesmon.

Fibrele musculare netede pot fi cuplate ntre ele prin jonciuni GAP, ce realizeaz continuitate electric ntre ele, facnd ca acest tip de muchi s se contracte unitar, ca un sinciiu Alfa-actinina formeaz corpii deni ataai de membrana celular sau de o reea intracelular de filamente intermediare (desmin). Corpii deni acioneaz ca membranele Z, permind scurtarea celulei n jurul lor n toate direciile, ceea ce face ca efectul contractil s fie mai puin direcionat n mas Muchiul neted prezint mecanismul de clichet reprezentat de raportul de fosforilare ntre MLCK/MRLC acesta poate bloca fibrele n stare de contracie, cu consum minim de energie tonus vascular, sfincterian, uterin, etc.

Tipuri de muchi neted 1 muchi neted visceral sau unitar Se gsete n pereii organelor cavitare (ex., vase de snge, tract digestiv, sistem urinar i reproductiv) Mai multe fibre se contract ca o unitate (datorit jonciunilor gap), i, n unele cazuri, sunt autoexcitabile (genereaz spontan PA)

2 muchi neted multiunitar alctuit din uniti motorii activate de stimulare nervoas Se gsete n pereii vaselor mari de snge, n ochi (muschiul ciliar, ce ajusteaz forma cristalinului pentru acomodare i dimensiunea pupilei) i la baza foliculului pilos (piele de gin).

Contracia fazic este reprezentat de oscilaiile contractile spontane ce caracterizeaz musculatura neted. Acestea sunt responsabile pentru contraciile ritmice regulate ale diverselor viscere, cu scop propulsiv (vezi peristaltica)

Contraciile tonice pot dura minute pn la ore Cele mai caracteristice exemple sunt contraciile sfincterelor sau vaselor de snge

Celulele mioepiteliale Celulele mioepiteliale pot fi observate n jurul glandelor exocrine (glande sudoripare sau mamare). Ele formeaz o reea n form de co care comprim celulele glandulare pentru a elimina produsul de secreie.

Miofibroblastele Sunt foarte similare cu fibroblastele i nu pot fi distinse cu certitudine de acestea. n esutul normal sunt foarte obinuite. Totui, dup o leziune, aceste celule specializate devin active, prolifereaz i ajut la reparaia leziunii. Secret colagen pentru a forma un eafodaj n jurul plgii. Pentru a reduce dimensiunea plgii, ele se contract i apropie marginile plgii. Miofibroblastele sunt produse de un subste special de celule stem numite pericite. Acestea se gsesc n jurul vaselor de snge i produc vasele de neoformaie.