Fisiologia della muscolatura liscia e cardiaca, Appunti del Prof. Franchi

Fisiologia I, Lezione 12, 21/03/2024

Prof. Franchi
Muscolatura liscia

Ad inizio lezione il professore ha fatto un riassunto della lezione del giorno prima, soprattutto incentrato sulla legatura
di Stannius. Egli utilizzando un cuore di rana, in quanto ha una struttura più adatta, dimostrò l'esistenza dei 3
pacemaker cardiaci, lo fece fissando delle legature in specifici punti del cuore:

• prima legatura: posta tra il seno venoso e gli atri, dimostra l'esistenza di un primo centro di eccitabilità,
  ovvero il nodo senoatriale, ma anche di un secondo, cioè il nodo atrioventricolare
• seconda legatura: posta tra atri e ventricolo, quindi a livello del solco atrioventricolare (il cuore degli anfibi
  presenta un solo ventricolo), dimostra l'esistenza di un terzo centro di eccitabilità, che comprende il fascio di
  His e le cellule di Purkinje. Abbassando ulteriormente questa legatura il ventricolo diventava ineccitabile e ciò
  significa che al di sotto non ci sono più centri di eccitabilità.

Caratteristiche della muscolatura liscia

A livello microscopico il muscolo liscio non presenta striature.
La muscolatura liscia si trova negli organi viscerali e nelle strutture non
sottoposte al controllo volontario. E' regolata dai neuroni del sistema
nervoso autonomo. Come il muscolo scheletrico il muscolo liscio è costituito
da filamenti spessi e sottili e genera forza attraverso il sistema dei ponti
trasversi. I filamenti non sono organizzati in sarcomeri e tendono a decorrere in varie direzioni, quindi le
contrazioni avvengono lungo diversi assi. I corpi densi, punti di inserzione tra filamenti e citoscheletro,
servono a trasmettere la forza contrattile all'esterno della cellula.

I muscoli lisci si possono dividere in due tipi principali sulla base delle caratteristiche delle giunzioni
comunicanti e dell'innervazione:

Tipi di muscolatura liscia

• muscolatura liscia multiunitaria: le cellule non sono collegate
  mediante le giunzioni comunicanti ma sono separate le une dalle altre e
  sono riccamente innervate. Si trova questo tipo di muscolatura nelle vie
  aeree e nelle grosse arterie;
• muscolatura liscia unitaria: le cellule sono collegate mediante
  giunzioni comunicanti molto sviluppate e i segnali elettrici che si originano
  in poche cellule vengono propagati a tutte le altre (alcuni autori sostengono
  che passano anche piccole molecole come ATP, ma principalmente ioni).
  Questa tipologia di muscolatura si trova nel tratto gastrointestinale e nell'utero.

Meccanismo di contrazione muscolare

Il meccanismo di contrazione del muscolo liscio è determinato dal fatto che
possiede sarcomeri non ordinati e che si legano ai nuclei densi, infatti non
subisce un accorciamento come la muscolatura striata, ma ha una modificazione globale.
La membrana ha delle caratteristiche peculiari:

• presenza di caveole, che sono invaginazioni della membrana al di sotto delle quali si ritrovano canali
  calcio di tipo L
• scambiatore sodio-calcio, una proteina di membrana con attività antiporto, che rimuove dalla
  cellula uno ione calcio in favore di 3 ioni sodio

Nel muscolo striato il calcio proviene soltanto dall'ambiente interstiziale, mentre nel muscolo liscio proviene
sia dall'ambiente extracellulare che dal reticolo sarcoplasmatico, tramite canali ligando dipendenti, il cui il
principale è quello che si attiva mediante il legame con IP3 (inositolo trifosfato), canali voltaggio dipendenti,
che utilizzano o la pompa SERCA o lo scambiatore sodio-calcio, e tramite ormoni.
I canali calcio sono anche coinvolti nel processo di vasodilatazione, soprattutto a livello periferico:
attraverso l'intervento dell'acido arachidonico i canali TRP (transient receptor potential) vanno ad attivare
i canali calcio del reticolo sarcoplasmatico,causando così un'estrusione degli ioni calcio, che causa a sua
volta l'attivazione dei canali potassio, che sono calcio-dipendenti, si scatena quindi una depolarizzazione.

Contrazione fasica e contrazione tonica

La muscolatura liscia si può contrarre in due modi, tramite
contrazione fasica o tonica. La contrazione fasica avviene in
seguito ad una stimolazione breve durata e provoca un
incremento della mobilitazione degli ioni calcio, seguito dalla
fosforilazione dei ponti trasversali (ovvero delle teste di miosina)
che iniziano i loro cicli producendo una contrazione simile ad
una scossa,infatti la forza, come si può vedere dal grafico, poco
dopo si azzera.

La contrazione tonica si sviluppa in seguito ad una
stimolazione prolungata, in seguito alla quale i livelli del calcio e
della velocità di fosforilazione si riducono in modo tipico dopo un picco iniziale. La forza quindi viene
mantenuta costante con un basso livello di calcio e di conseguenza con un basso livello di fosforilazione
della miosina, a cui consegue che si hanno cicli dei ponti trasversali più lenti, che fanno s' che la velocità di
accorciamento e del consumo di ATP sia ridotto.

I muscoli tonici sono di norma contratti e in condizione di
stato stazionario generano una forza variabile. Esempi
sono i muscoli lisci degli sfinteri, delle vie aeree e dei
vasi sanguigni. L'attività tonica si riduce di intensità
soltanto se inibita.
I muscoli fasici di norma esibiscono contrazioni ritmiche,
come la peristalsi nel tratto gastrointestinale, ma possono
contrarsi in modo intermittente nel corso di attività
fisiologiche eseguite sotto controllo volontario, per esempio lo svuotamento della vescica urinaria e la
deglutizione.
La muscolatura liscia si può definire lenta sia perché la contrazione avviene proprio in modo lento, infatti
dura 3 secondi in confronto dei 100 ms della muscolatura striata, oppure perché il rilasciamento avviene
lentamente; quindi sulla base di questa lentezza il muscolo liscio si configura come un muscolo ad alto
guadagno rispetto a quello striato.

Curva tensione lunghezza

Questa curva mette in relazione la contrazione del muscolo liscio con la
sua lunghezza iniziale e ha una forma a campana, come quella del
muscolo scheletrico. Il grafico si ottiene partendo da una lunghezza
uguale a zero e progressivamente si stira il muscolo e lo si stimola. Si
misura la tensione di partenza, che è la tensione passiva, e poi quella
dopo la stimolazione che è la tensione totale e sottraendo la prima dalla
seconda si ottiene la tensione attiva (nel grafico a fianco è rappresentata
dalla curva tratteggiata blu), che è quella che si produce quando la
cellula si contrae.
Il fatto che sia a campana significa che c'è una lunghezza ottimale a cui
il muscolo produce la massima tensione, a lunghezze inferiori e superiori
si formano meno ponti trasversali perché non c'è abbastanza spazio per
lo scivolamento dei filamenti.

Anatomia del cuore

Il prof dice che non starà a ripetere tutta la parte di anatomia, ma si
limiterà a mostrarci le slide degli argomenti che vanno saputi ai fini
dell'esame e per la comprensione della fisiologia.
Il cuore si trova nel mediastino.

Cos'è il mediastino?

È lo spazio compreso tra:

• lo sterno e la colonna vertebrale;
• lo stretto superiore della gabbia toracica e il diaframma;
• le due pleure mediastiniche.

Com'è suddiviso il mediastino?

Il mediastino si suddivide in mediastino superiore e
mediastino inferiore, prendendo in considerazione la linea
che passa da T4-T5 e l'angolo sternale. L'inferiore si suddivide
ulteriormente in anteriore, medio e posteriore.

Dov'è situato il cuore?

Il cuore è situato nel mediastino inferiore medio, dove è appoggiato al centro del diaframma.
Il prof non riprende questa slide, ma la suddivisione e i contenuti sono da sapere.

Contenuto del mediastino inferiore

• anteriore: grasso, timo/ resti del
  timo, linfonodi
• medio: cuore e pericardio, n frenico,
  vv pericardicofrenici, linfonodi
• posteriore: esofago, n vago, aorta
  toracica, vv azygos, dotto toracico,
  tronco del simpatico, linfonodi
  mediastinici posteriori
• superiore: sistema della cava
  superiore, rami dell'arco dell'aorta,
  trachea, esofago, vago e frenico,
  laringei ricorrenti

Tra le vene e le arterie c'è il circolo periferico,che è costituito parzialmente da
sangue arterioso e parzialmente da sangue venoso, ciò dipende se
si sposta a destra verso le arteriole o a sinistra verso le venule in
rapporto ai processi di liberazione e di riassorbimento.

Dove si trova il cuore in situ?

Nel sacco pericardico.

Cos'è il sacco pericardico? Quali sono gli strati della parete cardiaca?

Il cuore può essere pensato come un pugno infilato in un
sacchetto a doppia parete, dove i due foglietti sono uno il
pericardio viscerale e uno il pericardio parietale.
Inoltre, si fa distinzione tra un pericardio fibroso e un pericardio sieroso. Il pericardio fibroso è uno strato di
connettivo esterno al pericardio che ha la funzione
di connettere il cuore con il centro frenico del diaframma,
mentre il pericardio sieroso è a diretto contatto con la
superficie del cuore e ne costituisce lo strato più esterno,
cioè l'epicardio.

Che funzione ha lo spazio pericardico?

Contiene 10-20 mL di liquido ed ha funzione lubrificante
poiché evita l'attrito durante i movimenti del cuore.

Definizione di arterie, di vene e di capillari sono necessarie per la fisiologia:

• per vena intendiamo un vaso che trasporta il sangue verso il cuore;
• l'arteria è un vaso che trasporta il sangue lontano dal cuore;
• il capillare è il piccolo vaso dove avvengono gli scambi.