FISIOLOGIA DE LA CONTRACCIÓ MUSCULAR (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Girona (UdG)
Grado Medicina - 1º curso
Asignatura Fisiologia
Año del apunte 2016
Páginas 15
Fecha de subida 31/03/2016
Descargas 3
Subido por

Vista previa del texto

SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA   FISIOLOGIA  DE  LA  CONTRACCIÓ  MUSCULAR     TIPUS  DE  FIBRES  MUSCULARS   ORGANITZACIÓ  DEL  MÚSCUL  ESQUELÈTIC   -­‐Control  voluntari   -­‐Associat  a  l’esquelet   -­‐Moviment  corporal.   1-­‐Múscul  (epimisi)  à  agrupacions  de  fascicles  musculars   2-­‐Fascicle  muscular  (perimisi)  à  agrupacions  de  fibres  musculars.   3-­‐Fibra  muscular  (endomisi)  à  miofibril·∙les  i  citoplasma  amb  orgànuls.   4-­‐Miofibril·∙la  à  miofilaments  (Sarcòmer)   5-­‐Sarcòmer  à  filaments  prims  i  gruixuts     FIBRA  MUSCULAR  ESQUELÈTICA   SARCOLEMMA:   Bicapa  lipídica  amb  proteïnes  transmembranals.   Invaginacions  (túbuls  T).     Túbuls  T:  invaginacions  regulars  de  la  membrana  plasmàtica.  Ramificació  del  túbul  T  dintre  de  la   fibra  muscular.  Associació  funcional  del  túbul  T  a  les  cisternes  terminals  del  reticle  sarcoplasmàtic   (tríades).  La  seva  funció  és  la  transmissió  de  la  despolarització  de  la  membrana  o  sarcolemma  al   reticle  sarcoplasmàtic.     Glucoproteïnes  i  proteoglicans:     Glicocalix  de  la  fibra  muscular   Interacció  amb  components  de  la  matriu  extracel·∙lular  de  l’endomisi   Interacció  amb  proteïnes  del  citoesquelet  de  la  fibra  muscular.   Canals  iònics:   Canals  iònics  passius:  ions  potassi,  clorur,  sodi  (responsables  del  PRT).   Depenent  de  voltatge  (activats  per  canvis  elèctrics  de  la  membrana  de  la  fibra  muscular)   Depenent  de  lligand  (Activats  per  l’acció  de  l’acetilcolina)   Bombes  iòniques:   Bomba  de  sodi/potassi-­‐ATPasa   Bomba  d’hidrogenions-­‐ATPasa   Co-­‐transportador  de  glucosa/sodi   Cotransportador  de  glucosa  i  ions  sodi  (GLUT4)   Receptors  per  hormones:   Insulina,  somatomedines...   Receptors  a  factors  de  creixement   SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA       SARCOPLASMA   Nucli   cel·∙lular:   té   diversos   nuclis   en   disposició   longitudinal   per   sota   del   sarcolemma   (nulics   perifèrics)   Reticle  sarcoplasmàtic  (REL):  reservori  d’ions  calci.  Canals  iònics  dependent  de  voltatge  i  bombes   iòniques.     Sistema  de  cisternes  del  reticle  endoplasmàtic  llis.  Els  extrems  terminals  o  cisternes  terminals  del   reticle  estan  en  contacte  amb  la  membrana  plasmàtica  dels  túbuls  T  (tríada)   Proteïnes  de  la  membran  del  reticle  sarcoplasmàtic:   -­‐Bombes  de  calci-­‐ATPasa   -­‐Canals  dependents  de  voltatge  pels  ions  calci,  sodi  i  potassi.   Contingut  del  reticle  sarcoplàsmic:   -­‐ions  calci   -­‐calsecuestrina:  proteïna  fixadora  de  ions  calci  .   Citoesquelet:  miofibril·∙les  (filaments  prims  i  gruixuts)  i  altres  proteïnes  del  citoesquelet.   Mitocondris   Aparell  de  golgi   Poliribosomes   Grànuls  de  glucogen     SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA       TRÍADA:  túbul  T  i  reticle  sarcoplasmàtic   Túbul  T:  receptor  di-­‐hidropindina  (DHPR)  a  la  membrana.  És  un  canal  dependent  de  voltatge  per   ions  calci.   Reticle  sarcoplasmàtic:  receptor  de  rianodina  (RyR)  a  la  membrana.  És  un  canal  dependent  de  calci   pels  ions  calci.     Acoblament   DHRP-­‐RyR:   la   subunitat   alfa   1   del   canal   DHPR   interacciona   amb   el   canal   RyR.   Acoblament  mecànic  i  químic  entre  els  dos  canals  iònics.  La  despolarització  de  la  membrana  del   túbul   T   provoca   un   canvi   conformacional   del   canal   DHPR,   que   a   la   vegada   causa   l’obertura   del   canal  RyR,  i  la  sortida  d’ions  calci  al  sarcoplasma.               SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA   MIOFIBRIL·∙LES   Filament  prim:   -­‐7  unitats  d’actina  globular   -­‐3unitats  de  troponina   -­‐1  unitat  de  tropomiosina   Actina  filamentosa  (actina  F):  filament  doble  constituït  per  la  polimerització  de  7  unitats  d’actina   globular.   Topomiosina:  proteïna  filamentosa  localitzada  en  el  solc  del  filament  d’actina.   Troponina:  complex  de  tres  proteïnes  globulars:  TnI,  TnT,  TnC.       Filament  gruixut:   -­‐200  a  300  miosines.   Miosina  II:  2  cadenes  pesades  +  2  cadenes  lleugeres,  caps  globulars  amb  activitat  ATPasa   Mobilitat:  cua  de  miosina:  flexió  de  5º  i  caps  globulars:  flexió  de  45º.   Capacitat  d’unió  als  punts  actius  de  l’actina.       PROTEÏNES  ESTRUCTURALS  DEL  SARCÒMER       Costàmer:   punts   d’unió   amb   la   membrana   plasmàtica.   Dóna   estabilitat   a   la   membrana   de   la   cèl·∙lula   durant   la   contracció.   Xarxa   de   filaments   que   uneixen   els   discs   Z   dels   carcòmers   amb   el   citoesquelet  de  la  fibra  muscular.  Reforçament  del  plasmalema  (citoplasma)  de  la  fibra  musuclar   per  impedir  la  seva  ruptura  durant  la  contracció  muscular.   Composició:  espectrina,  distrofina,  actina...   Citoesquelet:  filaments  intermitjos  que  envolten  a  les  miofibril·∙les  i  que  les  mantenen  alineades  en   l’eix  longitudinal  de  la  fibra.   Composició:  desmina,  vimentina,  sinemina...   SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA   INNERVACIÓ  DE  LA  FIBRA  MUSCULAR:  unió  neuromuscular   Cada  fibra  muscular  està  innervada  per  una  branca  terminal  d’una  motoneurona  alfa.     Una  motoneurona  pot  innervar  a  varies  fibres  musculars  d’un  mateix  músucl  (unitat  motora).   Els  nervis  sempre  penetren  en  el  músucl  per  la  seva  regió  central  (punt  motor).   Les  unions  neuromusculars  o  plaques  motores  (sinapsi)  sempre  es  donen  en  la  regió  central  de  les   fibres  musculars.   Unitat  motora:  motoneurona  +  fibres  musculars.     Regió   presinàptica:   terminal   axònica   de   la   motoneurona.   Hi   haurà   vesícules   presinàptiques   carregades   amb   neurotransmissor   =   acetilcolina.   Canals   iònics   dependent   de   voltatge   (sodi,   potassi,  calci).  Bombes  iòniques  (NA/K-­‐ATPasa).   Regió   postsinàptica:   fibra   muscular.   Es   fa   en   el   centre   del   múscul.   Lloc   molt   ben   establert   a   través   de   molècules   de   senyalització   entre   la   fibra   muscular   i   la   neurona   una   de   les   molècules   és   la   agrina.   Membrana   plasmàtica   de   la   fibra   muscular.   Invaginacions   del   sarcolemma.   Receptors   postsinàptics   de   acetilcolina   (Canals   iònics   dependent   de   lligand,   canals   nicotídics).   Regió   delimitada  per  proteïnes  d’encolatge  de  la  membrana:  agrina.     Neurotransmissió  química  a  la  unió  neuromuscular   Neurotransmissió   química   és   colinèrgica:   acetilcolina   es   sintetitza   en   la   terminal   axònica,   entra   dins   les   vesícules   arriba   el   potencial   i   es   fusionarà   mitjançant   SNAP-­‐SNELL   (igual   que   cicle   vesicular),   per   difusió   arribarà   a   la   regió   postsinàptica   i   interaccionarà   amb   el   receptor   nicotínic   que   és   un   receptor   ionotròpic.   S’obra   el   receptor   i   permet   el   flux   de   ions   sodi.   Hi   haurà   una   despolarització  de  la  membrana  i  donarà  un  potencial  PEPs  (potencial  excitador  postinàptic)     MECANISME  DE  LA  CONTRACCIÓ  MUSCULAR:   1-­‐Procés  nerviós:     Neurotransmissió  en  la  placa  motora.     Interacció   del   neurotransmissor   amb   els   receptors   de   la   fibra   muscular.     2-­‐Fenòmen  elèctric:     Despolarització  de  la  fibra  muscular  (generació  PEPs).   Sumació  PEPs  i  formació  d’un  potencial  d’acció  muscular.   Propagació   del   potencial   muscular   per   la   membrana   de   la   fibra  muscular.   Acoblament  elèctric  sarcolemma  i  reticle  endoplasmàtic.     Alliberament  d’ions  calci  al  sarcoplasma.     3-­‐Fenòmen  mecànic:   Activació  punts  unió  miosina-­‐  actina.   Formació  de  ponts  creuats  i  generació  del  cop  de  força.   Lliscament  dels  filaments  prims  dintre  dels  filaments  gruixuts.   Escurçament  de  la  longitud  del  sarcòmer.   Contracció  de  la  fibra  muscular.     SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA   PROCESSOS  NERVIOSOS   1-­‐Arribada  del  potencial  d’acció  a  la  terminal  presinàptica.   2-­‐Obertura  de  canals  de  voltatge  dependents  de  ions  calci.   3-­‐Activació  del  sistema  SNAP-­‐SNARE   4-­‐Fusió  de  les  vesícules  presinàptiques.   5-­‐Alliberament  del  neurotransmissor.   6-­‐Difusió  del  neurotransmissor  per  la  fenedura  sinàptica  (acetilcolina).   7-­‐Interacció   d’acetilcolina   amb   els   receptors   postsinàptics   (Canals   dependents   de   lligand;   nicotínics).   8-­‐Augment  de  la  conductància  iònica  en  la  fibra  muscular  esquelètica.   9-­‐Generació  d’un  potencial  local  i  posteriorment  un  potencial  d’acció.           FENÒMENS  ELÈCTRICS   Invaginacions  subneurals:   -­‐Acumulació  dels  receptors  nicotínics.   -­‐Generació  dels  PEPs   -­‐Sumació  espacial  per  assolir  superar  el  llindar.     Modulació  de  la  neurotransmissió  en  la  unió  neuromuscular:   -­‐Regió  presinàptica  (ax´ó):  toxina  botulínica.   -­‐Fenedura  sinàptica  (invaginacions  subneurals):  anti-­‐colinesterasa.   -­‐Regió  postsinàptica  (fibra  muscular):   Agonistes:  nicotina,  carbacol,  colina   Antagonistes:  hexametoni,  conotoxines,  bungarotoxina.       SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA   Acoblament   elèctric   sarcolemma   i   reticle   endoplasmàtic:   1-­‐Activació  del  canal  DHPR  (di-­‐hidropindina)   2-­‐Activació  del  canal  RyR  (rianodina)                             Quan   s’allibera   acetilcolina,   s’uneix   als   receptors   i   provoca   un   canvi   conformacional   que   fa   que   s’obrin  els  canals  de  sodi/potassi.  Entra  sodi  i  surt  potassi,  però  en  diferents  concentracions  i  això   provoca   una   despolarització   de   la   membrana.   Aquesta   despolarització   provoca   la   obertura   dels   canals  de  sodi  depenent  de  voltatge.  El  potencial  d’acció  viatja  pels  túbuls  T  i  arriba  a  la  tríada.  El   potencial   d’acció   provoca   un   canvi   mecànic   en   el   canal   de   calci   i   del   túbul   T,   i   això   fa   que   entri   calci,   aquest   s’uneix   al   receptor   del   reticle   sarcoplasmàtic   i   fa   que   s’obrin   els   canals   del   reticle   i   s’alliberi  calci,  a  partir  d’aquí  comença  el  procés  de  contracció.       FENÒMENS  MECÀNICS   Teoria  del  lliscament  dels  miofilaments.   1-­‐Unió  dels  ions  calci  a  la  troponina  C   2-­‐Separació  del  complex  troponina  del  filament  d’actina.   3-­‐Moviment  rotacional  de  la  tropomiosina  cap  el  solc  del  filament  d’actina.   4-­‐Els  punts  d’unió  actina-­‐miosina  queden  al  descobert.     Els  punts  actius  de  l’actina  queden  al  descobert  quan  els  ions  calci  s’uneixen  a  la  troponina.   Els  caps  globulars  de  la  misoina  s’uneixen  als  punts  actius  de  l’actina  formant  els  ponts  creuats.     Durant  el  cop  de  força  el  cap  globular  de  la  miosina  es  doblega  45º  i  es  desprèn  de  l’ADP  i  el  fosfat.     Una   nova   molècula   d’ATP   s’uneix   al   cap   globular   de   la   miosina   fet   que   permet   que   el   cap   globular   se  separi  del  punt  actiu  de  l’actina.     La  hidròlisi  d’ATP  a  ADP  i  fosfat  permet  a  la  miosina  tornar  a  la  seva  posició  inicial  que  permet  que   de  nou  es  pugi  unir  a  un  punt  actiu  de  l’actina.     SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA       RELAXACIÓ  MUSCULAR   -­‐Bombeig  de  ions  calci  des  del  citoplasma  cap  el  reticle  sarcoplasmàtic.   -­‐Disminució  de  la  concentració  citoplasmàtica  d’ions  calci.   -­‐Separació  dels  ions  calci  de  la  troponina  C   -­‐Punts  actius  actina-­‐miosina  queden  tapats   -­‐No  formació  dels  ponts  creuats  entre  actina  i  miosina.   -­‐Retrocés  elàstic  de  la  fibra  muscular.     1-­‐Eliminació  dels  ions  calci  del  sarcoplasma:   Bombeig  de  2  ions  calci  per  cada  hidròlisi  d’un  ATP   Unió  dels  ions  calci  amb  la  casecuestrina   Disminució  de  la  concentració  d’ions  calci  en  el  citoplasma  de  la  fibra  muscular.     2-­‐Disminució  dels  ions  calci  citoplasma:   Els  ions  calci  es  separen  de  la  troponina  C   Es  forma  el  complex  de  troponines   Rotació  de  la  tropomiosina  sobre  els  punts  actius  d’actina-­‐miosina     SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA   Els  punts  actius  queden  tapats  per  la  tropomiosina-­‐complex  troponines   No  formació  de  ponts  creuats.     3-­‐Retrocés  elàstic:   Durant  la  contracció  hi  ha  estirament  del  teixit  conjuntiu  del  múscul.   En  la  relaxació  muscular  el  teixit  conjuntiu  torna  a  la  seva  longitud  original.                             SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA   MÚSCUL  LLIS   Múscul   que   recobreix   la   majoria   de   les   vísceres   corporals   i   vasos   sanguinis   (paret   visceral).   Formació  de  dues  capes:   -­‐Capa  interna:  disposició  circular   -­‐Capa  externa:  disposició  longitudinal.     Cèl·∙lula  muscular  llisa:   Estructura  fusiforme.   Membrana  plasmàtica  amb  caveoles;  no  túbuls  T.     Nucli  únic  localitzat  en  el  centre  del  citoplasma.   Orgànuls  perinuclears:  mitocondris,  aparell  de  Golgi,  poliribosomes,  glicogen,  poc  RER.   Hi   ha   filaments   d’actina   i   miosina,   però   sense   organització   estriada.   També   hi   ha   filaments   intermitjos.     Elements  contràctils:   Filaments  prims:  actina,  tropomiosina;  units  per  cossos  densos  a  la  membrana  plasmàtica.   Filaments  gruixuts:  miosina  polimeritzada.       TIPUS  DE  FIBRES  MUSCULARS   Múscul  llis  multi-­‐unitari:   Fibres  musculars  llises  separades  o  discretes.   Cada  fibra  llisa  està  innervada  per  una  terminal  nerviosa.   Contracció  independent  de  cada  fibra  muscular  llisa.   Control  principalment  nerviós.   Localitzat  en  el  múscul  ciliar,  iris,  múscul  piloerector.   Múscul  llis  unitari:   Fibres  musculars  llises  associades  en  feixos  i  acoblades  mitjançant  gap  junctions.   Control  neuro-­‐humoral  i  per  factors  locals.   Localitzat  en  la  majoria  de  parets  viscerals.           SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA   INNERVACIÓ:  SISTEMA  NERVIÓS  AUTÒNOM   S.N  Simpàtic:   Neurotransmissor:  noradrenalina   Acció:  sobre  receptors  adrenèrgics.     S.N  Parasimpàtic:   Neurotransmissor:  acetilcolina   Acció:  sobre  receptors  colinèrgics  del  tipus  muscarínic     NEUROTRANSMISSIÓ  DE  LA  MUSCULATURA  LLISA   S.N.  Simpàtic:   -­‐Alliberament  noradrenalina   -­‐Receptors  adrenèrgics     -­‐Regulació  de  canals  iònics  pel  calci   -­‐Alfa:  entrada  ions  calci   -­‐Beta:  no  entrada  ions  calci.         SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA   S.N.  Parasimpàtic:   -­‐Alliberament  d’acetilcolina   -­‐Receptors  muscarínics   -­‐Regulació  de  canals  iònics  pel  calci   -­‐Flux  d’entrada  d’ions  calci.   -­‐Contracció  muscular                     CONTRACCIÓ  DE  LA  FIBRA  MUSCULAR  LLISA       CONTROL  DE  LA  CONTRACCIÓ  DE  LA  FIBRA  MUSCULAR  LLISA     SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA   RELAXACIÓ  DE  LA  FIBRA  MUSCULAR  LLISA   Eliminació  dels  ions  calci  del  citoplasma  de  la  fibra  muscular:  bombes  iòniques  en  la  membrana   plasmàtica  i  en  el  reticle  endoplasmàtic.   Inhibició   de   la   miosin-­‐cinasa:   activació   de   l’enzim   adenilat-­‐ciclasa,   augment   d’AMPc,   activació   de  la  PKA  que  fosforila  la  miosin-­‐cinasa.   Augment   de   la   síntesi   de   GMPc:   activació   de   l’enzim   guadenilat   ciclasa   per   òxid   nítric,   formació   de  GMPc,     -­‐Activació   de   canals   de   potassi   dependents   de   GMPc,   hiperpolarització   de   la   membrana   i   tancament  de  canals  voltatge  dependents  de  calci.     -­‐Activació  de  PKA  que  al  fosforilar  la  miosin-­‐cinasa,  inhibeix  aquesta  proteïna.     Estimulació   de   la   miosin-­‐fosfatasa:   aquesta   proteïna   s’estimula   per   augment   dels   nivells   citoplasmàtics  de  nucleòtids  cíclics.         FACTORS  QUE  REGULEN  LA  CONTRACCIÓ/  RELAXACIÓ  DEL  MÚSCUL  LLIS   Relaxació  del  múscul  llis:   -­‐FACTORS  LOCALS:  Hipòxia,  acidosis,  hipercalièmia,  hipocalcemia,  hipotèrmia.   -­‐FACTORS  HUMORALS:  òxid  nítric,  dopamina,  prostaglandines,  adrenalina-­‐noradrenalina...   Contracció  del  múscul  llis:   -­‐FACTORS   HUMORALS:   histamina,   adrenalina-­‐noradrenalina,   acetilcolina,   vasopressina-­‐aDH,   agiotensina-­‐II...       SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA   ACTIVITAT  ELÈCTRICA  DEL  MÚSCUL  LLIS   Canals  iònics  dependents  de  voltatge:   -­‐Ions  calci  (Cav):  despolarització  lenta.   -­‐Ions  Sodi  (Nav):  despolarització  ràpida.   -­‐Ions  potassi  (Kv):  repolarització.   Canals  iònics  dependents  de  segons  missatgers:   -­‐Ions  potassi:  hiperpolarització  per  sortida  d’ions  potassi.   Canals  iònics  dependents  de  calci:   -­‐Ions  de  potassi:  hiperpolarització  per  sortida  d’ions  potassi.   -­‐Ions  clorur:  despolarització  per  sortida  ions  clorur.   Bombes  iòniques:   -­‐Sodi/Potassi-­‐ATPasa:  recuperació  del  potencial  de  repòs.   -­‐Calci-­‐ATPasa:   flux   de   sortida   d’ions   calci,   recuperació   del   potencial  de  repòs  (repolarització).     ACTIVITAT  ELÈCTRICA  DEL  MÚSCUL  LLIS       TIPUS  DE  POTENCIAL  DE  MEMBRANA:   Potencials  d’acció  d’espiga  o  punta:   -­‐Múscul  lis  unitari  (visceral)   -­‐Duració:  10-­‐50mseg.   -­‐Desencadenats   per   estímuls   elèctrics,   neurotransmissors,   factors   humorals,   distensió   muscular.   Potencial  d’acció  en  meseta:   -­‐Múscul  dels  urèters,  de  l’úter  i  de  determinats  vasos  sanguinis.   -­‐Duració:  0,3-­‐0,4  seg.   -­‐Repolartizació  lenta:  entrada  d’ions  calci  per  canals  voltatge  dependents.   SÍLVIA  ROURA  PÉREZ   UNIVERSITAT  DE  GIRONA  -­‐  MEDICINA   Autoexcitabilitat:   algunes   fibres   presenten   capacitat   d’autoexcitabilitat:   despolaritzacions   espontànies   sense   estimulació   per   neurotransmissors   o   factors   humorals.   Quan   la   despolarització   supera   el   llindar   de   la   fibra   muscular   llisa   es   generen   un   o   més   potencials   d’acció.     Cèl·∙lules  marcapassos  –  activitat  contràctil  rítmica.         ACTIVITAT  MARCAPÀS  DEL  MÚSCUL  LLIS   Activitat   marcapàs   miogènica   que   es   propaga   a   una   velocitat   de   3,10cm/seg   de   forma   electrotònica   mitjançant   gap   junctions.   Acoblament   entre   les   cèl·∙lules   llises   per   formar   l’anomenat  sinciti  funcional.   Múscul  llis  mono-­‐unitari.   Excepció:  múscul  ciliar,  iris  múscul  piloerector,  múscul  llis  d’alguns  vasos  sanguinis.       ...