FIZIOLOGIA FIBREI MUSCULAREFIZIOLOGIA FIBREI MUSCULARE DE TIP SCHELETIC

FIZIOLIGIA FIBREI MUSCULARE NETEDE

FIZIOLOGIA FIBREI MUSCULARE STRIATE DE TIP CARDIAC

1. FIZIOLOGIA FIBREI MUSCULARE DE TIP SCHELETICORGANIZAREA MORFOFUNCIONAL A FIBREI MUSCULARE SCHELETICE

FIZIOLOGIA PLCII MOTORII

CUPLAREA EXCITAIE-CONTRACIE N FIBRA MUSCULAR SCHELETIC

MECANISMUL CONTRACIEI N FIBRA MUSCULAR SCHELETIC

UNITATEA MOTORIE

TIPURI DE CONTRACII ALE FIBREI MUSCULARE SCHELETICE

ORGANIZAREA MORFOFUNCIONAL A FIBREI MUSCULARE SCHELETICEform cvasicilindric diametrul = 25-100 m lungimea = 1- 300 mmmultinucleatmembrana celular = sarcolema structur specific sistemul sarcotubularcitoplasma = sarcoplasma contractil (inoplasma) aparatul contractil miofibrilele necontractil organite celulare comune structuri specifice mioglobin sistemul sarcotubular

MIOFIBRILELE- organite speciale contractilegrosime 0,2 - 2 mdispuse pe ntreaga lungime a fibrei musculare 80% din vol. fibrei STRUCTURA miofibrilele miofilamente contractile proteine musculareORGANIZAREA succesiune de benzi (discuri): clare, izotrope (discurile I) conin actin mprite n 2 hemidiscuri de banda Z ntunecate, anizotrope (discurile A) conin miozin i parial actin central banda H, bisectat de linia M

SARCOMERULunitatea morfofuncional a miofibrilei

delimitat de dou membrane Z succesive

format dintr-un disc ntunecat i 2 hemidiscuri clare

lungime de 2,5 m n repaus

se scurteaz n timpul contraciei prin glisarea filamentelor de actin printre cele de miozin apropierea membranelor Z

STRUCTURA SARCOMERULUI

MIOFILAMENTELE CONTRACTILEMIOFILAMENTE GROASE constituite din miozin diametrul = 10 nm lungimea = 2mMIOFILAMENTE SUBIRI constituite din actin diametrul = 5 nm lungimea = 2mRAPORTURILE NTRE MIOFILAMENTE 1 miofilament de miozin/6 miofilamente de actin 1 miofilament de actin/3 miofilamente de miozinSTRUCTURAproteine contractile actina i miozinaproteine reglatoare troponina i tropomiozina (numai n struct. miofilamentelor subiri)

MIOZINAfraciune proteic major,complex, asimetricSTRUCTURA 2 lanuri grele i 4 lanuri uoare:light meromiozina (LMM) constituie axul filamentului de miozin 2 lanuri grele cu o conformaie alfa-helix nfurate unul n jurul celuilalt heavy meromiozina (HMM) capul miozinei i gtul sau braul lanurile grele lanurile uoare

CAPUL MIOZINICorientare fa de axul filamentului - 90 n condiii de repaus - 45n timpul contraciei

afinitate var. pt. actin prez. Ca++ activit. ATP-azei mioziniceafinitate redus legturi acto-miozinice slabe relaxare musc. situsul nucleotidic fixeaz ATPafinitate mare legturi acto-miozinice puternice contracie musc. hidroliza ATP genereaz ADP + Pi + E situsul nucleotidic elimin prod. de hidrol. ai ATP-ului energia este utilizat pentru flexia capului pe bra

ACTINA2 forme de actin: actina globular (actina G) monomeric actina fibrilar (actina F) polimeric conine 340-380 monomeri de actin Gproprietile actinei capacitate de polimerizare interaciunea cu miozina

TROPOMIOZINAdispus sub form de bastonae de-a lungul miofilamentului de actinRAPORTURI: 1 molecul de tropomiozin/7 monomeri de actin G 50 molecule de tropomiozin/filament de actinROL: se interpune ntre filamentul de actin i cel de miozin mpiedic interaciunea actomiozinic n condiii de repaus cnd Ca++ citosolic (10-5) se deplaseaz lateral formarea punilor transversale actomiozinice iniierea contraciei cnd Ca++ citosolic (10-7) revine n poziia iniial relaxarea prin decuplarea contraciei

TROPONINAeste ataat de unul din capetele moleculei de tropomiozincomplex de molecule reglatorii :Troponina C fix. Ca++ din citosol modif. conformaional a Tn. deplasarea tropomiozinei cuplarea acto-miozinicTroponina T leag complexul troponinic de tropomizinTroponina I leag complexul troponinic de actin menine tropomiozina n poziie de blocare a interaciunii inhib activitatea ATP-azic a capului miozinic

SISTEMUL SARCOTUBULARTUBULII T (TRANSVERSALI)continuare intracelular a sarcolemei la nivelul jonciunii dintre discul clar i ntunecatprezint canale lente de Ca++ voltaj dependente activate de PA

TUBULII L (LONGITUDINALI)reea dispus n jurul miofibrilelor RS cu dilataii laterale, bogate n Ca++ cisterne terminaleprezint canale lente de Ca++ voltaj dependente cuplate cu canalele tubilor T Ca++ citosolic CONTRACTIE prezint pomp de Ca++ reintroduce 2 Ca++/1 ATP Ca++ RELAXAREconine o protein calsechestrina fixeaz Ca++ n depozite

TRIADA SARCOPLASMATIC1 tubul T i 2 cisterne terminale2 triade /sarcomerasigur cuplarea excitaiei cu contracia

MIOGLOBINA CARACTERISTICI heteroprotein care conine Fe2+ structur asemntoare unei uniti de hemoglobin constituie un rezervor temporar de oxigen

CLASIFICAREA FIBRELOR MUSCULARE (n funcie de cantitatea de mioglobin): - fibre musculare roii de tip I (oxidativ) - bogate n mioglobin - metabolism predominent aerob - fibre musculare albe de tip II (glicolitic) - srace n mioglobin - metabolism predominent anaerob

PLACA MOTORIE (JONCIUNEA NEURO-MUSCULAR) STRUCTURA componenta presinaptic - terminaia butonat a motoneuronului fanta sinaptic componenta postsinaptic - sarcolema fibrei musculare

SECVENA TRANSMITERII IMPULSULUI N PLACA MOTORIEeliberarea acetilcolinei n fanta sinaptic declanat de propagarea poten. de ac. n butonul terminal prin exocitoz mediat de Ca++difuziunea acetilcolinei n fanta sinaptic spre sarcolem

SECVENA TRANSMITERII IMPULSULUI N PLACA MOTORIEaciunea acetilcolinei asupra receptorului nicotinic postsinaptic influx de Na+ potenial postsinaptic excitator =potenial de plac sumare potenial prag deschide canalle rapide de Na+ voltaj-depend. potenial de aciune la nivelul sarcolemei propag. prin cureni locali poten. de ac. postsinaptic propagat nlturarea acetilcolinei din fanta sinaptic hidroliz acetilcolinesteraza desface complexul postsinaptic receptor- acetilcolin inactiveaz acetilcolina

BLOCAREA TRANSMITERII SINAPTICE PRIN PLACA MOTORIE- timpul de ntrziere al transm. sinaptice prin placa motorie = 0,51 msecblocantele plcii motorii:blocante ale receptorului acetilcolinic subst. de tip curara scad amplitudinea i durata potenialului postsinaptic propagat progres. pe msura accenturii curarizrii blocaj complet (curarizare total) amplit. a cu 1/3 blocante ce produc o inexcitabilitate neuromuscular subst. de tipul decametoniu, succinilcolina menin depolarizat placa motorieimp. blocantelor medicaie adjuvant n anestezie pt. interv. chirurgicale permit ob. relax. musc. combat spasmele i convulsiileanticurarizantele ezerina, prostigmina inhib acetilcolinesteraza acumularea acetilcolinei la niv. plcii motorii atingerea pragului de declanare a unui poten. de ac. propagat

CUPLAREA EXCITAIE-CONTRACIE N FIBRA MUSCULAR SCHELETICDEFINIIE succesiunea de fenomene care realizeaz legtura funcional ntre sarcolem i structurile contractile declanarea, ntreinerea i ntreruperea contracieiDECLANAREA CONTRACIEI MUSCULAREPropagarea poten. de ac. de-a lungul sarcolemei ptrunde n interiorul fibrei musculare prin tubii T deschiderea canalelor de Ca++ din membr. cisternelor terminale ale reticolului sarcoplasmatic Ca++ din cisternele terminale trece n sarcoplasm prin deschiderea canalelor de Ca++ crete conc. Ca++ citosolic (10-7M 10-5M )Ca++ eliberat se fixeaz pe troponina C complexul troponin-tropomiozin i schimb poziia tropomiozina este deplasat lateral formarea punilor transversale actomiozinice contracia activarea ATP-azei miozinice hidroliza ATP-ului elib. energia necesar contraciei

CUPLAREA EXCITAIE-CONTRACIE N FIBRA MUSCULAR SCHELETICRELAXAREA MUSCULAR

sub ac. Ca++ ATP-azei Ca++ este pompat activ n reticolul sarcoplasmatic stocat de o protein =calsechestrina

Ca++ citosolic (10-5M 10-7M ) stoparea contraciei relaxare prin: revenirea complexului troponin-tropomiozin n poziia iniial blocarea interaciunii dintre actin i miozin

MECANISMUL CONTRACIEI N FIBRA MUSCULAR SCHELETICare la baz alunecarea (glisarea) miofilamentelor de actin printre cele de miozinptrund mai adnc spre centrul sarcomerului apropierea membranelor Z i scurtarea sarcomerului hemidiscurile clare se micoreaz, iar discul ntunecat rmne nemodificatpunile actomiozinice se formeaz i se desfac ciclic =ciclul punilor se repet ct conc. Ca2+ citosolic este 10-5 M nceteaz cnd conc. Ca2+ citosolic la 10-7 Mnu toate ciclurile punilor se desfoar simultan o parte trebuie s menin ancorate filamentele de actin deja glisate spre interiorul sarcomeruluin timpul desfurrii unui ciclu capul miozinic i schimb afinitatea fa de filamentul de actin = substratul molecular al contraciei musculare.

MECANISMUL CONTRACIEI N FIBRA MUSCULAR SCHELETIC

1. afinitatea capului miozinic este sczut legturile actomiozinice sunt slabe dac la nivelul situsului nucleotidic se afl fixat ATP - odat cu activarea ATP-azei miozinice produii de hidroliz - ADP i Pi ntre capul miozinic i axul filam. de miozin exist un unghi de 90 2. afinitatea capului miozinic crete legturile actomiozinice devin puternice cnd prod. finali de hidrol. ai ATP-ului (Pi) sunt eliminai compl. de la nivelul situsului nucleotidic- energia rezultat n urma hidrolizei ATP-ului este utilizat pentru micorarea unghiul dintre capul miozinic i axul filamentului, de la 90 la 45 flexia capului pe braul miozinic glisarea filamentului de actin spre centrul sarcomerului, pe o dist. egal cu mrimea unei molec. de actin-G (5-10 nm) 3. desfacerea legturii transversale reluarea unui nou ciclu contractil fixarea unei noi molecule de ATP pe situsul nucleotidic se restabilesc legturile slabe i capul revine la poziia iniial (90) la reluarea ciclului punii capul mioz. se leag de urmtoarea actin-G n lipsa ATP-ului punile actomiozinice rmn ataate i ciclurile sunt blocate rigiditateai cadaveric (rigor mortis) manif. la cteva ore de la deces

Step 1:Release of Ca2+-dependent regulatory mechanisms allows binding of myosin head to the actin filament.Step 1

Step 2:Release of ATP hydrolysis products causes a change in myosin head conformation that results in the power stroke and generation of increased tension.Step 2

Step 3Step 3:Binding of ATP to myosin head stimulates the release of myosin from actin filament.

Step 4Step 4:Rapid hydrolysis of ATP causes change in myosin head conformation to return to high actin affinity state.

Cycle stops here in relaxed living muscle (due to removal of myoplasmic calcium)Cycle stops here in absence of ATP (rigor mortis)

UNITATEA MOTORIE STRUCTURA motoneuronprelungirea axonic a motoneuronului (nervul motor periferic)totalitatea fibrelor musc. striate care stabilesc sinapse cu nervul motor CARACTERISTICI muchiul scheletic + nervul su = ansamblu de uniti motorii raportul dintre numrul de fibre musculare scheletice deservite de un sing. axon dep. de poz. anatomic i funcional a muchilor unitatea motorie unitate contractil toate cel. musc. din unit. motorie se contr. simultan tonusul muscular o parte din unit. motorii de activ. alternativ n cond. de repaus musc.

UNITATEA MOTORIECLASIFICARE UNITILOR MOTORIIuniti motorii mici (de tip I) - n muchii implicai n controlul unor micri fine - n muchii extrinseci ai globilor oculari raportul este 3/1 - 6/1 uniti motorii mari (de tip II) - n muchii implic. n execut. unor mic. grosiere for de contr. - n muchii centurii pelvine i ai coapsei raportul este 100/1

TIPURI DE CONTRACII ALE FIBREI MUSCULARE SCHELETICESECUSA

TETANOSUL

SECUSADEFINIII secusa = contracia muscular obinut sub ac. unui singur stimul miograma = nreg. grafic a secusei

PERIOADE de laten = 0,01 sec de contracie = 0,04 sec de relaxare = 0,05 sec

EXEMPLE secuse care nsoesc frisonul secuse care nsoesc unele reflexe proprioceptive (miotatic)

CLASIFICAREA MUCHILOR (n fc. de durata secusei) muchi rapizi - conin predominant fibre rapide (albe) - au metabolism predominant glicolitic muchi leni - conin predominant fibre lente (roii) - au metabolism predominant oxidativ muchi amestec de fibre musculare rapide i lente, n proporii var.Latent periodPeriod ofcontractionPeriod ofrelaxationTime (ms)

TPURI DE CONTRACII MUSCULARECONTRACIA IZOMETRIC muchiul se contract dezvolt fora maxim nu se scurteaz ntreaga cantitate de energie se transform n cldur rol: particip la meninerea posturii travaliu static

CONTRACIA IZOTONIC muchiul se contract dezvolt o for constant se scurteaz efectueaz un lucru mecanic rol: deplaseaz segmente ale corpului asigur diferite forme de micare travaliu dinamic

SUMAIA SECUSELORSUMAIA SPAIAL creterea n intensitate a excitantului recrutarea de noi uniti motorii crete fora de contracie unitile motorii mici primele recrutate rezisten mare la oboseal rmn active pe tot parcursul contraciei unitile motorii mari recrutate cnd intensitatea excitaiei crete

SUMAIA TEMPORAL creterea frecv. de stimulare crete Ca++ citosolic crete fora de contracie scurtarea perioadei de relaxare scderea restocrii Ca++ n RS se manif. sub forma tetanosului

TETANOSULCAUZA impulsuri nervoase rapide, repetate, succesive i de durat, care cad n perioada excitabil a muchiuluiDEFINIIE contracie muscular prelungitCLASIFICARETetanos incomplet - cu platou striat - frecvena de stimulare permite relaxarea parial a muchiuluiTetanos complet - cu platou neted - frecvena de stimulare nu permite relaxarea muchiului

OBOSEALA MUSCULAR DEFINIIE scderea temporar a forei de contracie i creterea duratei necesare relaxrii, ca urmare a unei activiti contractile prelungite MECANISMUL epuizarea rezervelor musculare de ATP, creatin-fosfat i glucoz acumulare de acid lactic

PARTICULARITI MORFOFUNCIONALE

CUPLAREA EXCITAIE-CONTRACIE

MECANISMUL CONTRACIEI

MECANISME DE REGLARE A CONTRACIEI

CLASIFICAREA FUNCIONAL A FIBRELOR MUSCULARE NETEDE2. FIZIOLOGIA FIBREI MUSCULARE NETEDE

PARTICULARITI MORFOFUNCIONALE ALE FIBREOR MUSCULARE NETEDEFORMA fusiform viscerele cavitare ramificat media arterelor mari

STRUCTUR nucleu unic, plasat central sarcolema nu prezint tubi T pompe de Ca++Na+/K+ canale de Ca++, Na+, K+

PARTICULARITI MORFOFUNCIONALE ALE FIBREOR MUSCULARE NETEDESARCOLEMA 3 zone de specializare morfofunc.:

Caveolele microinvaginaii ale sarcolemei comunic liber cu sp. extracel.

Ariile dense (corpii deni) fixai pe faa int. a plasmalemei dispui liberi n citoplasm reprez. locul de ataare al miofilamentelor de actin

Jonciunile intercelulare rol n cuplarea electric i metabolic

PARTICULARITI MORFOFUNCIONALE ALE FIBREOR MUSCULARE NETEDEnu exist benzi Znu exist organizare sub form de sarcomereraportul cantitativ miozin/actin = 1/8 1/15 (1/2 la fibra striata)

PROTEINELE CONTRACTILE 1. miofilamente de miozin printre filamentele de actin activitate ATP-azic mai redus interac. cu actina MLCK = miozin-light-chain-kinaza (kinaza lanului uor al miozinei)miofilamente de actin ataate de corpii deni au ataate mai multe tipuri de proteine reglatorii:Tropomiozina identic cu cea din musculatura striatCaldesmona combin prop. troponinei I i T 1 molec. caldesmon/4 molec. tropomiozin/28 molec. de actinCalmodulina rolul troponinei C fixeaz 4 Ca++ ntr-un complex Ca++ -calmodulin

CUPLAREA EXCITAIE-CONTRACIE N FIBRA MUSCULAR NETEDCRETEREA Ca++ INTRACELULAR 10-5 M canale ionice voltaj-depend. membr. - deschise n momentul depol. fibrei canale ionice de Ca++ din RS - deschise de mesageri secundari (IP3 )

FIXAREA Ca++ PE CALMODULIN complex 4Ca++ - calmodulin

ACTIVAREA KINAZEI LANULUI UOR MIOZINIC (MLCK) fosforilarea lanului uor al miozinei crete afinitatea miozinei fa de actin activeaz ATP-aza miozinic CONTRACIA

RELAXAREA FIBREI MUSCULARE NETEDE

SCDEREA [Ca++] CITOSOLIC (10-7 M) Ca++ ATP-aza din membrana reticolului sarcoplasmatic Ca++ ATP-aza sarcolemal eficacitate n comparaie cu cea din membrana reticolului sarcoplasmatic

DISOCIEREA COMPLEXULUI 4Ca++ -CALMODULIN inactivarea MLCK

DEFOSFORILAREA MIOZINEI MLCP (miozin light chain phosphatase)

MECANISMUL CONTRACIEI N FIBRA MUSCULAR NETED interaciunea filamentelor de actin i miozin prin intermediul punilor transversale

ciclurile de formare a punilor transversale identice cu cele din muchiul striat se desfoar cu vitez mult mai redus

fora de contracie mai mic numr mai mic de puni transversale

viteza de contracie este mai mic activiti ATP-azice mai

capacitatea de scurtare este mult mai mare (sub 50% din lungimea iniial) absenei benzilor Z.

MECANISME DE REGLARE A CONTRACIEI CLASIFICAREmecanisme membranare depolarizante sau hiperpolarizante includ poteniale de membr. specifice tipului de fibr musc. netedmecanisme umoral-hormonale implic aciunea direct a unor factori metabolici locali (CO2, O2, acid lactic, K+) i a unor hormoni circulani sau locali (noradrenalin, adrenalin, histamin, ocitocin, etc) asupra receptorilor membranari specifici Contracia fibrei musculare netede indus de creterea Ca2+ citosolic prin: - activarea canalelor de Ca2+ voltaj-dependente - activarea canalelor operate de ligand - deschiderea canalelor activate prin intermediul proteinei Gq activarea fosfolipazei C generarea de IP3 i DAG IP3 induce eliberarea de Ca2+ din reticulul sarcoplasmatic formarea complexului Ca2+-calmodulin contracia DAG activeaz proteinkinaza C membranar susine contraciaRelaxarea fibrei musculare netede creterea - AMPc (ci respiratorii) - GMPc (vase) scad nivelul Ca2+ (stimularea recaptrii n RS)

CLASIFICAREA FUNCIONAL A FIBRELOR MUSCULARE NETEDEMUCHI NETEZI DE TIP UNITAR

MUCHI NETEZI DE TIP MULTIUNITAR

MUCHI NETEZI DE TIP UNITAR (VISCERAL)LOCALIZARE intr n struct. tubului digestiv, uretere, uter

CARACTERISTICI STRUCTURAL-FUNCIONALE funcioneaz ca sinciii (mas citoplasmatic, avnd mai muli nuclei, rezultat prin fuziunea mai multor celule ntre care mai rmn puni intercelulare) prez. gap jonction fluxuri ionice intercel. propag. PA contracia nu au inervaie proprie fibrele nervoase vegetative varicoziti cu med.chimic fibre musculare potenialul de repaus = - 50 mV, - 60 mV activ. el. spontan unde lente de depolarizare pragul detonant (aprox. 35 mV) potenial de ac. propagat automatismul func. (fibre cu rol de pacemaker)

MUCHI NETEZI DE TIP UNITAR (VISCERAL)POTENIALUL DE ACIUNEamplitudine micdurat mare (canale de Ca++ dense constanta de deschidere mai mare)clasificare - poteniale de aciune tipice vrf (spike) - poteniale de aciune cu platou

MUCHII NETEZI DE TIP UNITAR (VISCERAL)MODIFICAREA POTENIALULUI TRANSMEMBRANARSub ac. acetilcolinei (excitaie parasimpatic) membrana se depol. (- 50 mV - 40 mV) crete tonusul muscularDac depolarizarea este mai pronunat undele lente ating pragul detonant la vf. undei lente apar poten. de ac. propagate de tip spike contracia lent a fibrei musc.La stimulri foarte puternice depolarizare total spikurile dispar tonusul musc. atinge val. max.Sub ac. noradrenalinei (excitaie simpatic) membr. se hiperpolarizeaz (- 50 mV - 70 mV) scade tonusul muscular relaxarea muchiului

MUCHII NETEZI DE TIP MULTIUNITAR

LOCALIZARE struct. irisului, a much. ciliari, much. horipilatori i n unele vase sangvine

CARACTERISTICI nu prezint automatism funcional nu conduc stimuli de la o fibr la alta se contract numai n prezena excitaiei nervoase extrinseci (fiecare avnd o terminaie nervoas motorie proprie) elib. mediatorului varicoziti jonciuni de contact impulsul nervos depolarizeaz membrana muchiului neted pn la pragul detonant (35 mV) contracia organele se contracta fin i gradat, prop. cu intensitatea excitaiei nu sunt sub control voluntar