CURS 5 (23.03.2015) Dr. Cezar Login FIZIOLOGIA MUŞCHIULUI SCHELETIC 1. evenimente la nivelul plăcii motorii 2. cuplarea excitaţiei cu contracţia + eliberarea Ca 2+ 3. ciclul contractil + relaxarea 4. teoria glisării filamentelor 5. manifestări mecanice: ale contracţiei PLACA MOTORIE butoni terminali ACh zone active sarcolemă cudată + R-ACh + fantă fanta sinaptică 1-100nm conține o lamină bazală AChEsteraza ancorată de filamentele de colagen PLTP (potenţial local terminal de placă) sumaţie PA în fibra musculară striată CUPLAREA EXCITAȚIEI CU CONTRACŢIA - canale de Ca 2+ voltaj dependente (DHP dihidropiridin sensibile) - deschiderea canale de Ca 2+ RY (rianodin) sensibile în REN - eliberare masivă Ca 2+ intracitoplasmatică MECANISMUL CONTRACŢIEI MUSCULARE - complexe Ca 2+ + TrpC - îndepărtarea tropomiozină - legarea capului miozinei de situsul activ al actinei - formare punţi - glisare filamente contracţie ciclul formării de punţi transversale - îngustare: disc clar, banda H, sarcomer - nu se îngustează: discul întunecat - recaptare Ca 2+ activ ATP-ază relaxare
CICLUL CONTRACTIL scurtarea fibrei datorită glisării filamentelor de actină printre cele de miozină 1. Starea de rigiditate - capul miozinic legat de situsul activ al actinei G punţi transversale unghi 45 o - durată scurtă - nu există ATP sau ADP în situsul ATP-azic al miozinei - lipsa ATP blocare rigor mortis 2. Fixarea ATP de miozină - ruperea legăturii cu actina G stare eliberată 3. Hidroliza ATP-ului ADP + Pi rămân în situs 4. Modificarea unghiului 90 o armare intervenţia complexului Trp-Trm blocarea contracţiei 5. Balans legarea capătului cu o moleculă de actină G la 1-2 molecule distanţă 6. Eliberarea Pi înclinarea punţii 90 o 45 o 7. Eliberarea ADP
SURSELE ENERGETICE ALE CONTRACŢIEI MUSCULARE 1. Hidroliza ATP 2. Hidroliza creatinfosfatului 3. Glicoliza anaerobă 4. Glicoliza aerobă 5. Acizi graşi efort fizic moderat aerob MANIFESTĂRI TERMICE ALE CONTRACŢIEI eliberare de căldură termoreglare frisonul producerea de căldură (75-80% din energie) în repaus În contracție căldura inițială: 40% - în timpul contracţiei căldura de refacere: 60% - după finalul contracţiei
PROPRIETĂŢILE MUŞCHIULUI SCHELETIC 1. Excitabilitate = capacitatea de a răspunde la stimuli 2. Conductibilitatea 3. Contractilitate = proprietatea de a se contracta (de a dezvolta tensiune între capetele sale) TIPURI DE CONTRACŢII 1. Contracţii izometrice 2. Contracţii izotonice 3. Contracţii auxotonice 1+2 Contracția tetanică produce o tensiune de 4 ori mai mare decât secusele Tensiunea dezvoltata de un mușchi depinde de: frecventa stimulării SECUSA = răspuns contractil la stimul unic - latenţă - contracţie - relaxare TETANOSUL - incomplet - complet lungimea iniţială a fibrei musculare numărul de fibre musculare active - unitatea motorie = motoneuron somatic + totalitatea fibrelor pe care le inervează - recrutare = creșterea forței musculare ca urmare a creşterii numărului de unităţi motorii activare aria de secțiune a mușchiului 4. Extensibilitate = proprietatea de a se alungi pasiv sub acţiunea unei forte exterioare 5. Elasticitate = proprietatea de a se deforma sub acțiunea unei forţe şi de a reveni la forma inițiala după încetarea acțiunii deformante 6. Troficitate = menținerea mușchiului în stare de funcţionare prin stimulare 7. Tonicitate tonus muscular = starea de contracţie uşoara a muşchilor scheletici în repaus ROLURILE MUŞCHILOR SCHELETICI - menţinerea posturii - locomoţie - respirator - diafragmul, mm. intercostali - sfinctere: orbicularul buzelor, orbicularul pleoapelor, anal, vezical - masticaţie şi deglutiţie - termoreglare - estetic CREŞTEREA MUŞCHILOR Miobraşti precursori uninucleaţi - proliferare + fuzionare miotuburi fibre musculare - dacă nu se dezvoltă celule satelite - rol în hipertrofie + regenerare
1. Hiperplazie nr fibre 2. Hipertrofie diametrul fibrelor [1 + 2] creşte forţa de contracţie 3. Alungire lungimea fibrelor [3] creşte capacitate de scurtare EFECTUL EXERCIŢIILOR FIZICE 1. Exerciţii dinamice nr mitocondrii; nr. capilare sanguine 2. Exerciţii statice hipertrofie forţa musculară EFECTUL ÎMBĂTRÂNIRII - moartea motoneuronilor - fibrele musculare care rămân inervate de neuronii supravieţuitori se amplifică unităţile motorii scade precizia mişcărilor OBOSEALA MUSCULARĂ 1. Centrală SNC (efecte psihologice; mecanisme de protecţie) 2. Periferică - placa motorie - eliberării de mediatori - activităţii receptorilor) - fibrea musculară - modificarea PR în fibra musculară - eliberării de Ca - interacţiunii Ca-troponină - rezerve energetice - acumulare de metaboliţi (acid lactic, H, fosfaţi etc.) TIPURI DE FIBRE MUSCULARE ŞI REZISTENŢA LOR LA OBOSEALĂ TIP I LENTE TIP II A RAPIDE TIP II B FOARTE RAPIDE Culoare roşii închis (mioglobină) roşii albe Mitocondrii numeroase număr moderat puţine Vascularizaţie capilară abundentă medie puţină Tip metabolism aerob aerob/anaerob anaerob Rol postură mers mişcări fine mişcări extreme (sărituri etc.) Rezistenţa la oboseală mare mare obosesc rapid
MUŞCHIUL NETED - celule fuziforme, uninucleate - miofibrile fără striaţii - inervaţie vegetativă I. PARTICULARITĂŢI STRUCTURALE a. SINGLE-UNIT = UNITAR tract gastro-intestinal, căi urinare contracţie cvasi-simultană a tuturor fibrelor b. MULTI-UNIT = MULTIUNITAR mm. intrinseci ai ochiului (iris fibre circulare/radiare; mm. ciliar circular) mm. piloerectori ducte deferente pereţii arterelor mari ---------------------------------------------------------------------------- 1. Sarcolemă cu excavaţii mai puţin pronunţate caveole 2. Structuri dense intracitoplasmatice = CORPI DENŞI α-actinină echivalent mb Z pe faţa internă a sarcolemei = PLĂCI DENSE între corpii denşi A + M + filamente intermediare (ex.: desmina) 3. Raportul actină: miozină = 12:1 4. NU troponină/tropomiozină echivalentul tropomiozinei lanţul uşor reglator al M echivalentul troponinei calmodulina SINAPSA NEUROMUSCULARĂ ÎN MUŞCHIUL NETED - sarcolemă nespecializată - ramificaţia axonală se continuă şi după ce face sinapsă prezintă varicozităţi pe traseu - sinapse multiple cu aceeaşi fibră cu fibre diferite MM neted multiunitar contact cu fibrele individuale răspuns rapid MM neted single-unit fără contact direct între varicozităţi şi fibre MC difuzează răspuns lent
II. PARTICULARITĂŢI FUNCŢIONALE - contracţia se declanşează la aprox. 200 msec după apariţia PA - contracţia se încheie la aprox. 500 msec după PA - utilizează energie puţină - scurtare marcată cu până la 70% - îşi poate reajusta lungimea de repaus prin rearanjarea miofilamentelor Manifestări electrice: POTENŢIALELE în fibra musculară netedă Potenţialul de repaus - aprox -50 mv - instabil (-60-40) unde lente potenţial de peacemaker - cauza: modificări ritmice ale permeabilităţii pentru Ca 2+ şi funcţionarea ATPază Na + /K + dep. Potenţialul de acţiune 1. în mm multiunitar depolarizări subliminale contracţii localizate 2. în mm single-unit propagare efaptică - 3 tipuri de PA: potenţiale de vârf (spike) asemănătoare mm. striat potenţiale cu platou asemănătoare fibrelor miocardice potenţiale de vârf (spike) pe un fond oscilator (unde lente) - unice - salve de potenţiale de vârf
EXCITAREA MUŞCHIULUI NETED A. MULTIUNITAR invervaţie prin fibre nervoase contracţii precise şi gradate B. SINGLE-UNIT excitaţie spontană (potenţial de pacemaker atingerea pragului (-35mV) spike) excitaţie efaptică de la celule adiacente stimulare vegetativă prin intermediul mediatorilor chimici ACh R muscarinici - mm multiunitar PA - mm single-unit cu potenţial peacemaker frecvenţa PA NA/A Rα inhibitori (tract GI) permeabilitatea pt K+ hiperpolarizare stimulatori (vascular, urogenital, sfinctere) permeabilitatea pt Na+ Rβ inhibitori (ex.: tract GI) scad activitatea tip peacemaker) stimulare hormonală (oxitocina, ADH, CCK etc.) CUPLAREA EXCITAŢIEI CU CONTRACŢIA 1. cuplarea electro-mecanică - PA generat în fibra musculară - deschidere canale de Ca voltaj dependente - influx Ca 2+ extracelular - R-Ryanodin sensibili (pe suprafaţa reticulului sarcoplasmatic) - eliberarea Ca 2+ din reticul
2. cuplarea farmaco-mecanică - excitarea fără generarea unui PA în fibră A. legarea de receptor activare Prot G + PL C mesager II (IP3) receptori specifici pentru IP3i eliberarea Ca 2+ din reticul B. legarea de canale de Ca 2+ ligand dependente influx Ca 2+ R-Ryanodin sensibili eliberarea Ca 2+ din reticul 3. cuplarea mecano-mecanică - întindere deschidere canale Ca 2+ mecano-dependente influx de Ca R-Ryanodin sensibili eliberarea Ca 2+ din reticul MECANISMUL CONTRACŢIEI Influx Ca 2+ (extracelular şi din reticulul sarcoplasmatic) Ca-CaM activare MLCK (myosin light chain kinase) fosforilare lanţ uşor reglator al miozinei interacţiunea actină-miozină contracţie MECANISMUL RELAXĂRII Recaptarea Ca 2+ - în reticulul sarcoplasmatic ATP-ază Ca 2+ /2H + dependentă Expulzare din celulă mecanism activ primar: ATP-ază Ca 2+ /2H + dependentă mecanism activ secundar: ATP-ază 3Na + /2K + dependentă cuplată cu un antiport 3Na + /2Ca 2+ defosforilare (miozin fosfataza) ruperea punţilor existente relaxare inhibarea formării de punţi noi NU se formează concomitent toate punţile posibile: 0 MAX CICLUL CONTRACTIL 1. cicluri contractile frecvente L mecanic mare viteza; forţa de contracţie 2. cicluri contractile rare L mecanic viteza; forţa de contracţie rezistenţa la tensiune pasivă (la întindere) (M rămâne legată de A)!!! pereţii arteriali rezistenţă la întindere PLASTICITATEA tendinţă de comportare ca şi cum ar fi mereu la lungimea de repaus reorganizare filamente: serie/paralel