Curs 5 Fibra Musculara_2012

8/11/2019 Curs 5 Fibra Musculara_2012

1/40

1

ef lucr.dr. Lavinia Noveanu

2012

CURSUL 5

Fiziologia fibrei musculare

FIZIOLOGIE GENERAL

UNIVERSITATEA DE MEDICIN I FARMACIE V.BABE TIMIOARADISCIPLINA DE FIZIOLOGIE

DEPARTAMENTUL DETIINE FUNCIONALE


2/40

2

CUPRINS

1.

Organizarea morfo-funcional

a fibrei musculare scheletice2. Placa motorie

3. Cuplarea excitaie

contracie n fibra muscular scheletic

4. Mecanismul contraciei musculare n fibra muscular scheletic

5. Particulariti fiziologice ale fibrei musculare netede5.1. Tipuri de fibre musculare netede5.2. Cuplarea excitaie

contracie n fibra muscular

neted

5.3. Contractilitatea fibrei musculare netede


3/40

3

OBIECTIVE

Studentul trebuie s:

Descrie componentele structurale implicate n cuplarea excitaie

contracie i n contracia fibrei

musculare

striate

Descrie etapele transmiterii excitaiei prin placa motoriei s discuteimportana practic a blocantelor plcii motorii

Descrie etapele cuplrii excitaie

contracie i s discute rolul Ca2+

ncuplarea excitaie

contracie din fibra muscular striat

Descrie mecanismul contraciei musculare i s discute rolul ATP-ului

Descrie

particularitile componentelor structurale implicate n cuplarea

excitaie

contracie i n contracia fibrei musculare netede

Explice particularitile morfologice, electrofiziologicei funcionale alefibrelor musculare netede de tip multiunitar

i unitar

Discute particularitile privind etapele cuplrii excitaie

contracie i

parametrii contractilitii fibrei musculare netede n comparaie cu fibramuscular striat


4/40

4

1.

ORGANIZAREA

MORFO-FUNCIONAL A FIBREIMUSCULARE SCHELETICE

Celul cilindric, multinucleat

cu nuclei

dispui periferic

lungime

= 1-300 mm

diametru = 10

150 m

Membrana celular = SARCOLEM

Citoplasma = SARCOPLASMA

(a) Por iune

contractil

cu MIOFIBRILE(b) Por iune necontractil

Nr. de mitocondrii

RS bine dezvoltat

Mioglobin

Incluziuni de glicogeni lipide (trigliceride)

sub sarcolem

n jurul miofibrilelor

la nivelul plcii motorii

FIBR


5/40

5

1.1. SISTEMUL SARCOTUBULAR

DEFINIIE -

structur specializat asarcolemei (tubuli

T) i a RS (tubuli L)

care asigur

cuplarea excitaie/contracie(a) TUBULII TRANSVERSALI (T)

invaginaii

transversale ale sarcolemei

la

nivelul jonciunii dintre discul clari ntunecat al miofibrilelor

prezint canale lente de Ca 2+

voltaj- dependente (DHPR)

activate

n

timpul

depolarizrii

sarcolemei

Rol: conduc

impulsurilede pe

suprafaa

sarcolemei n interiorul celulei, ctre RS

DHPR = receptorulpentru dihidropiridin

RYR = receptorulpentru rianodin


6/40

6

[Ca2+

]ic

CONTRACIA

un segment longitudinal

cu pompe

de Ca2+

n repaus asigur recaptarea Ca 2+

n RS

[Ca2+ ]ic RELAXAREA

TRIADA SARCOPLASMATIC

ansamblul format din 1 tubulT + 2 cisterne adiacente

exist 2 triade/sarcomer

(b) TUBULII LONGITUDINALI (L)

RS dispus sub form de reea n jurulmiofibrilelor

Rol:

depozit intracelular (ic) de Ca2+

Alctuit din:

dou dilataii laterale =cisterne cu

canale lente de Ca 2+

voltaj-dependente (RYR) la stimulare determin ieirea Ca2+

din RS n citoplasm


7/40

7

Sunt organite specifice

cu funcie contractil reprezint aparatulcontractil al celulei

Sunt dispuse de-a lungul axului longitudinal, pe ntreaga lungime a

fibrei musculare reprezint 80% din volumul fibrei musculare

Sunt alctuite din miofilamente contractile

de miozin

i actin organizate n sarcomere

Cuprinde o succesiune ordonat de benzi sau discuri aspectulstriat al fibrei musculare

1.2. MIOFIBRILELE

Sarcomer

Miofilamentesub iri

Miofilamentegroase

Banda Z Banda Z

Disc I Disc IDisc A

Banda H

M


8/40

8

DISCURILE CLARE, IZOTROPE (discurile I)

conin actin

sunt mpr ite n 2 hemidiscuri de ctre banda Z

DISCURILE NTUNECATE, ANIZOTROPE (discurile A)

conin miozin i par ial actin

prezint central banda H, bisectat de ctre linia M

8

Sarcomer

Miofilamentesub iri

Miofilamentegroase

Banda Z Banda Z

Disc I Disc IDisc A

Banda H

M


9/40

9

MIOFILAMENTELE CONTRACTILE1. Miofilamente groase

constituite din miozin

diametrul = 10 nm

lungimea = 1,5 m

2. Miofilamente subiri

constituite din actin

diametrul = 5 nm

lungimea = 2 mRAPORTURI: la nivelul discului A (ntunecat)

1 miofilament de miozin / 6 miofilamente de actin

1 miofilament de actin / 3 miofilamente de miozin

Sarcomer

Miofilamentesub iri

Miofilamentegroase

Banda Z Banda Z

Disc I Disc IDisc A

Banda H


10/40

10

se scurteaz

n timpul contraciei pringlisarea

filamentelor de

actin printre cele de miozin i

apropierea

membranelor Z

SARCOMERULunitatea morfo-funcional

a miofibrilei

format din -

1 disc ntunecat (A)

-

2 hemidiscuri

clare (I)delimitat dedou

membrane Z

lungime de 22,25 m

n repaus

PROTEINELE MUSCULARE1.Proteine contractile

actina i miozina

2.Proteine reglatoare troponinele

i tropomiozina, care intr

n

structura miofilamentului subire, alturi de actin


11/40

11

1.3. MIOGLOBINA

FIBRE MUSCULARE ROII

bogate n mioglobin

metabolism predominent aerob (+ O2

)

for i vitez redus de contracie

rezistente la oboseal

FIBRE MUSCULARE ALBE

srace n mioglobin

metabolism predominant anaerob (-

O2

)

for i viteza crescut de contracie

puin rezistente la oboseal

protein care con ine Fe2+

constituie un rezervor temporar de O 2

favorizeaz disocierea HbO 2

la nivel muscular

Fe2+


12/40

12

1.4. PROTEINELE MUSCULARE CONTRACTILE

(a) MIOZINA

fraciunea proteic

major ,

complex, asimetric

alctuit din

2 lanuri grele

i

4 lanuri uoare

organizare n 2 pr i:

1. Light meromiozina (LMM) formeaz

coada

(axul) miofilamentului

cuprinde cele 2 lanuri grele

dispuse ntr-o conformaie de alfa-helix,

nf urate unul n jurul celuilalt2. Heavy meromiozina (HMM)

cuprinde:

capul

alctuit din extremitatea

lanurilor grele

i lanurile uoaregtul

(braul) leag capul de coad i asigur mobilitatea capului


13/40

13

CAPUL MIOZINIC

Format din extremitatea plicaturat

a lanului

greu

+ lanurile uoare

Prezint:

un situs

de interaciune cu actina

un situs

nucleotidic

ATP-azic

(Mg2+- dependent)

care leag ATP i l scindeaz pentru a generaenergia necesar contraciei

Orientarea capului fa de axul filamentului:

90 n condiii de repaus

45

n timpulcontraciei

Rol: capul + gtul (are mobilitate) formeaz

puntea de legare cu actina (crossbridge) care iniiaz contracia muscular


14/40

14

(b) ACTINA

se gsete sub 2 forme:

actina globular (actina G) = forma monomeric

actina fibrilar (actina F) = forma polimeric (340-380 monomeri)

are 2 proprieti:

capacitate de polimerizare

capacitate de interac iune cu miozina

Miofilamentul de ACTIN

Troponinele (C,T,I) Tropomiozina (TMZ) Actina G


15/40

15

(a) TROPOMIOZINA (Tmz)

este dispus sub form de

bastona e

de-a lungul miofilamentului

de

actin

- 1 molecul de Tmz/ 7 monomeri de actin

G-

50 molecule de Tmz/ 1 filament de actin

cnd [Ca2+] citosolic

scade la 10 -7M (repaus) Tmz

se interpune

ntre actin i miozin mpiedic interaciunea actino-miozinic

1.5. PROTEINELE MUSCULARE REGLATORII

cnd [Ca2+] citosolic

crete la

10-5M (stimulare) Tmz

estedeplasat

lateral

i permite

formarea punilor transversaleactino-miozinice

iniierea

contraciei

musculare


16/40

16

2. Troponina T (TnT)

leag complexul de

troponine de

Tmz

3. Troponina I (TnI)

leag complexul de

troponine de actin

menine Tmz

n poziia de blocare a

interaciunii actino-mioziniceinhib ATP-aza capului miozinic

(b) TROPONINELE

complex de

3 molecule reglatorii

1.Troponina C (TnC)

fixeaz Ca2+

cnd [Ca2+]

citosolic crete la

10-5Mi declaneaz deplasarea lateral aTmz

se pot forma punile transversale

actino-miozinice


17/40

17

2. PLACA MOTORIE

DEFINIIE:

jonciunea dintre

axonul neuronului motor

cu originea ncoarnele anterioare a m duvei spinrii sau n nucleii motori somaticiai trunchiului cerebrali

fibra muscular striat scheletic

CARACTERISTICI STRUCTURALE

1.Componenta presinaptic - butonul

terminal al moto-neuronului, cuvezicule cu Ach

2.Fanta sinaptic3.Componenta postsinaptic -

invaginaie

plicaturat a sarcolemei, cu Rec.Nicotinici

PLACA MOTORIE= sinaps chimic de tip excitator


18/40

18

mediator chimic: ACh depozitat n veziculele butonului

receptori postsinaptici:

Rec. Nicotinic

ntrziere sinaptic: 0,5

1 msec

potenial de plac: PPSE

CARACTERISTICI FUNCIONALE

Receptorul nicotinic = canalde Na+ i K+ gNa+ >> gK+

PR muscular = -

90 mVPA (spike) = + 30 mV


19/40

19

TRANSMITEREA EXCITAIEI N PLACA MOTORIE

1.Invazia butonului sinaptic de ctre PA nervos influx de Ca2+

2.Eliberarea i difuziunea ACh

n fanta sinaptic3. Aciunea

Ach

asupra Rec. Nicotinici

4. Inactivarea

ACh sub ac iunea AChEdesfacerea complexul Receptor-ACh i hidroliza ACh

Influx de Na+

prin canale rapide voltaj-dependente

depolarizare muscular (pn la + 30 mV)

Influx de Na+

prin canale operate de ligand

Potenial de plac

sumare temporo-spa ial pn la valoarea prag a PA muscular (-

55 mV)

PA muscular propagat lent (30 m/sec) la nivelulsarcolemei i apoi prin tubulii T


20/40

20

BLOCANTELE PL CII MOTORII

1. MEDICAIA ADJUVANT

n timpul anesteziei

permite obinerea

relaxrii musculare (paralizie muscular flacid)

combate spasmele

i

convulsiile

(a) Blocante ale receptorului nicotinic de tip CURARA

determin scderea progresiv aamplitudiniii duratei PPSE pemsura creterii dozei de curara

blocajul este complet (curarizaretotal) cnd amplitudinea PPSEscade la 1/3 din amplitudinea

normal

mpiedic fixarea ACh

pe Rec. nicotinic


21/40

21

n faza I

-

produc

depolarizarea

postisnaptic

contracie tranzitorie

n faza II - r mn fixate de Rec. nicotinic

desensibilizeaz Rec.nicotinic

la ACh

menin sarcolema n stare repolarizat2. TOXINA BOTULINIC

este produs

de bacilul

botulinic (anaerob)

blocheaz exocitoza

ACh

de la nivel presinaptic paralizie muscular

(b) Blocante ale Rec. nicotinic de tip SUCCINILCOLIN


22/40

22

3. CUPLAREA EXCITAIE-CONTRACIE

DEFINIIE -

succesiunea de fenomene care realizeaz legturafuncional

ntre sarcolem

i structurile contractile

care

determindeclanarea contrac iei i declanarea relaxrii musculare

este o funcie a

SISTEMULUI SARCOTUBULAR

Declanarea contrac iei Declanarea relaxrii


23/40

23

Activarea canalelor lente de Ca2+

(RYR) dinmembrana cisternelor tubulilor L determin

ieirea Ca2+

n citoplasm cretereaconcentraiei de la 10-7M pn la 10-5 M

1.Fixarea Ca2+ pe troponina C2.Deplasarea lateral a Tmz

eliberarea

situsurilor de interaciune actino-miozinic 3.Formarea punilor actino-miozinice

I.DECLAN AREA CONTRACIEI MUSCULARE

CONTRACIA MUSCULAR

PA muscular se propag lent de-a lungulsarcolemei

activeaz canalele lente deCa 2+

(DHPR) din membrana tubulilor T


24/40

24

Activarea pompelor de Ca2+ din segmentullongitudinal al tubulilor L determin recaptarea Ca 2+ n depozite (stocare pecalsechestrin)

scderea concentra iei

Ca2+

citosolic de la10-5M pn la 10-7M

II.DECLAN AREA RELAX RII MUSCULARE

1.Eliberarea Ca2+ de

pe troponina C2.Revenirea Tmz n poziia iniial

blocarea situsurilor de interaciuneactino - miozinic

3.Desfacerea pun ilor

actino-miozinice

RELAXAREA MUSCULAR


25/40

25

4. MECANISMUL CONTRACIEIMUSCULARE

DEFINIIE:

alunecarea (glisarea)

miofilamentelor deactin

printre celede miozin

apropierea discurilor Z

i scurtarea sarcomerului

hemidiscurile

clare se micoreaz

discul ntunecat r mne nemodificat

CICLUL PUNILOR

Reprezint mecanismul molecular

al contraciei

formarea i

desfacerea ciclic a punilor transversale actino-miozinice atttimp ct concentraia Ca2+ic

este 10 -5

M

Nu se

desf oar

simultan

la nivelul unui sarcomer

o parte din

puni menin ancorate miofilamentele de actin deja glisate spreinteriorul sarcomerului


26/40

26

afinitatea capului miozinic

pentru actin

este

sczut

legturile actino-miozinice

sunt

slabe

la nivelul

capului miozineieste fixat ADP i Pi

ntre capul miozinic

i axul filamentului

exist

un

unghi de 90

energia

este acumulat n

poziionarea

situsul

de interaciune

miozinic

n dreptul situsului

de interaciune actinic

(a) INIIEREA CICLULUI PUNILOR


27/40

27

legturile actino-miozinice

devin

puternice

ADP i Pi sunt eliberate

de la nivelul capului miozinic

eliberarea energiei acumulate (working

stroke) determin:

1.flexia

capului miozinic2.micorarea unghiului fa de

axul miofilamentului

de la 90

la 45

3.alunecarea miofilamentului

de actin spre centrul sarcomerului

(b) FORMAREA PUNILOR TRANSVERSALE


28/40

28

(c) DESFACEREA PUNILOR TRANSVERSALE

detaarea capului miozinic

de miofilamentul de actin are loc

NUMAI dup fixarea unei

noi molecule de ATP

pe capul miozinei

capul

r

mne

flectat

pe braul miofilamentului de miozin

n lipsa ATP-ului

punile acto-miozinice r mn ataate i ciclurile

sunt blocate

rigiditatea cadaveric

(rigor

mortis)


29/40

29

(d) RELUAREA CICLULUI PUNILOR

hidroliza ATP-ului

sub ac iunea ATP-azei

miozinice determin:

1. fixarea ADPi Pi la nivelul situsului

nucleotidic

al capului miozinei2. restabilirea unghiului de 90

ntre capul miozinic

i axul

miofilamentului de miozin3. repoziionarea capului miozinic spre urmtoarea actin G4. restabilirea legturilor iniiale

actino-miozinice

slabe


30/40

30

FORMA -

fusiform

lungime: 20

500 m

diametru: 2

10 m

STRUCTUR

Nucleu: unic, central

5. PARTICULARIT I FIZIOLOGICE ALEFIBREI MUSCULARE NETEDE

Sarcolemacanale lente de Ca 2+

-

voltaj-dependente-

operate de ligand

- operate mecanicpompe ionice: pompe de Ca2+Zone specializate

caveole

-

nlocuiesc tubii

Tcorpi deni -

nlocuiesc discurile Z

conexoni - sinapse electrice ntre celule


31/40

31

formeaz miofilamente groase de miozin

i

subiri deactin

care nu sunt organizate n

sarcomere

corpii deni

nlocuiesc discurile

Z (aspectul

neted al fibrei musculare)

activitatea ATP-

azei

miozinice

este sczut

interaciunea actino-miozinic

depinde de

gradul de fosforilare

a lanurilor uoare

miozinice UNITATEA CONTRACTIL cuprinde 15 miofilamente deactin

fixate pe doi corpi deni,

situate n jurul unui singurfilament de miozin

PROTEINELE CONTRACTILE

PROTEINE REGLATORIItropomiozina

(Tmz)

calmodulina

(CaM) nlocuiete Tn-C


32/40

32

Particularitimorfologice

Fibra muscular multiunitar

Distribuie Muchii intrinseci aiglobilor oculariVasele mari

Organizare Dispuse separatFr conexoni

Inervaie Individual Jonciuneneuro-

muscular

Jonciuni de contact1 varicozitate cu NTpentru fiecare fibr muscular

5.1. TIPURI DE FIBRE MUSCULARENETEDE


33/40

33

Particularitimorfologice

Fibra muscular unitar

Distribuie Pere ii viscerelorcavitareVasele mici

Organizare Grupate n tunici

musculareNr.

de conexoni

Inervaie Stratul superficial altunicii musculare

Jonciuneneuro-

muscular

Jonciuni difuze1 varicozitate

cu NT

pentru mai multe fibremusculare


34/40

34

Particularitielectrofiziologice Fibra muscular multiunitar Fibra muscular unitar Potenialul de

repaus = - 60 mV

Constant Oscilaii lente jurul

50 mV

frecvena 3 12 / minamplitudine de civa mVautomatism ntreinut de ocelul pacemaker

CONTRACIE = depolarizare prininflux de Ca2+

declanat de:

stimularea parasimpatic (ACh)

ntinderea fibrei musculare

RELAXARE =hiperpolarizare

prin

eflux de K+

declanat de:stimularea simpatic (NAdr)


35/40

35

Particularitielectrofiziologice Fibra muscular multiunitar Fibra muscular unitar Potenialul de aciune

Vrfuri (spike) cudurata de 50 msecprag = - 40 mVdepolarizare pn la 0mV prin influx de Ca2+

Numai prin

stimularenervoas

Apar pe platoul undei

lente Nr. de vrfuri estedirect propor ional cuintensitatea depolarizrii Dispar cnd

depolarizarea este total


36/40

36

Particularitifuncionale Fibra muscular multiunitar Fibra muscular unitar Tonus bazal Mecanism neurogenic

(stimulare nervoas)Mecanism miogenic

(automatism)

Contracie(alunecareafilamentelor

de actin printre cele demiozin)

Fiecare fibr secontract individual

permite gradarea

contraciei

Excitaia este condus rapid de la o celul la altaprin conexoni

fibrele secontract ca un tot unitar(sinciiu funcional)

Controlulcontraciei

Nervos Nervos i Hormonal


37/40

37

(a) CUPLARE ELECTRO -MECANIC

Influxul nervos determin activareacanalelor de Ca2+

voltaj dependente (L) din sarcolem

(b) CUPLARE FARMACO-MECANIC

(c ) CUPLARE MECANO -

MECANIC

Factorii CONSTRICTORI determin:1. Activarea canalelor de Ca2+

operate de ligand din sarcolem 2. Activarea proteinei Gq cuplat cufosfolipaza

C

IP3

(mesagersecundar) care activeaz canalelede Ca2+

din membrana RS

ntinderea fibrei muscularedetermin activarea canalelor deCa2+ operate mecanic din sarcolem

5.2. CUPLAREA EXCITAIE

CONTRACIE

I. DECLAN AREA CONTRACIEI [Ca2+

] din citoplasm


38/40

38

4Ca2+

+ Calmodulina

Activarea MLCK

(myosin light chain kinase)

Fosforilarea

lanurilor uoare

miozinice(n prezena ATP i a Mg2+)

Formarea punilor actino- miozinice

CONTRACIE MUSCULAR


39/40

39

II. DECLAN AREA RELAX RII [Ca2+

] din citoplasm Activarea pompelor de Ca2+ din

sarcolem i membrana RS

Activarea MLCP(myosin

light

chain

phosphatase)

Defosforilarea lanurilor uoaremiozinice

Desfacerea pun ilor actino-miozinice

RELAXARE MUSCULAR

Desfacerea complexului4Ca2+ -

Calmodulin

Factorii RELAXANI care

AMPc

(Adr

2

) sau

GMPc

(ANP, NO)

(+)

(+)


40/40

40

5.3. CONTRACTILITATEA FIBREI MUSCULARENETEDE

1.Activitatea ATP-azic sczut

-

determin o vitez redus dedesf urare a ciclului punilor transversale:

2. Absena benzilor Z - determin:

o capacitate crescut de scurtare (pn la 2/3 din lungimea iniial fa de 1/3 la fibra muscular striat)

o for de contracie/suprafaa de sec iune mai mare (4 - 6 kg/cm2

fa de 3 - 4 kg/cm2 la fibra muscular striat)

durata mai mare

a contraciei este de 1

3 sec

(de 30 de ori

mai mare dect n fibra muscular striat)energia necesar pentru a sus ine a contracie mai redus (1/10

1/300 fa de fibra striat)

meninerea prelungit a contraciei musculare la un nivel minimde stimulare, cu durata de ore sau zile, i cu un consum minim deenergie =

mecanism de blocare

(latch

mecanism)

Date post:	03-Jun-2018
Category:	Documents
Upload:	noname19191
View:	265 times
Download:	0 times

Curs 5 Fibra Musculara_2012

Documents