Contrazione muscolare

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CONTRAZIONE MUSCOLARE

La volta scorsa abbiamo visto l’organizzazione del muscolo scheletrico, i filamenti contrattili che lo compongono, ovvero la miosina e l’actina, e la loro organizzazione. La miosina è un dimero costituito da monomeri che possiedono una coda ed una testa. La miosina ha una struttura che presenta un avvolgimento elicoidale delle code ed un accoppiamento delle teste che formano una struttura a “mazza da golf”. I filamenti di miosina si allineano parallelamente in modo tale però che ogni molecola che si allinea è trasposta in avanti di una certa distanza e ruotata di 60 gradi in modo tale da avere un filamento di miosina costituito dall’associazione di tutte le code e dalle teste che sporgono dai filamenti secondo un andamento elicoidale. L’actina è formata da proteine globulari di G actina che polimerizzano in filamenti di F actina. Due filamenti si avvolgono formando un doppio filamento che anch’esso si avvolge in maniera elicoidale.
L’unità contrattile fondamentale del muscolo scheletrico e del cuore è il sarcomero. Esso è l’unità fondamentale di tutte le miofibrille, ovvero dei fasci di filamenti contrattili che troviamo nelle cellule muscolari. Esse sono costituite da ripetizioni di unità contrattili dette sarcomeri. I filamenti contrattili hanno punti di ancoraggio. Sia la miosina che l’actina sono ancorate a delle strutture che si possono vedere al microscopio. Esse sono il disco Z per l’actina e la linea M per la miosina. Queste strutture danno ancoraggio per i filamenti. Il sarcomero viene definito come quel segmento della miofibrilla che va da disco Z a disco Z. I miofilamenti sono organizzati con due dischi Z che delimitano il sarcomero. Dai dischi Z si originano i filamenti di actina e, tra i filamenti di actina, sono disposti dei filamenti di miosina che sono ancorati alla linea M. Dalla linea M si dipartono pertanto i filamenti di miosina che si vanno a sovrapporre ai filamenti di actina. Il muscolo scheletrico e cardiaco sono detti anche muscoli striati perché al microscopio a luce polarizzata presentano una caratteristica struttura a bande. Queste bande si originano dalla disposizione particolare dei filamenti di actina e miosina. In particolare, la zona delle miofibrille in cui è presente solo actina a sx e a dx del disco Z, è una zona che al microscopio appare chiara. Questa zona viene detta banda I. La banda A è invece una banda scura che è definita dalla presenza di filamenti di miosina al di qua ed al di là della linea M. Questa banda è più complessa della banda I perché è formata sempre da filamenti di miosina i quali, però, possono sovrapporsi o meno a filamenti di actina. Avremo quindi zone in cui è presente solo miosina, e zone dove invece c’è sovrapposizione dei due filamenti contrattili. La zona dove è presente solo miosina viene definita zona H.
Riassumendo il sarcomero è l’unità strutturale delle miofibrille che va da disco Z a disco Z. I dischi Z forniscono ancoraggio ai filamenti di actina. Ogni sarcomero comprende metà di una banda I, costituita solo da actina, una banda A, che è costituita da filamenti di miosina che possono essere sovrapposti o meno a filamenti di actina, ed un’altra metà banda I. All’interno delle due emibande I troviamo le due bande A che sono costituite da filamenti di miosina più o meno sovrapposti a filamenti di actina. Là dove i filamenti di miosina non presentano sovrapposizione con quelli di actina, avremo la zona A. Banda A ed I stanno per banda isotropa ed anisotropa. La banda I presenta isotropia rispetto alla luce polarizzata mentre la banda A è anisotropa ed è quindi più scura.
A livello della zona dove è presente sia actina che miosina, avremo una simmetria esagonale dovuta alla rotazione di 60 gradi di ogni filamento di miosina rispetto all’altro. Ogni filamento di miosina è circondato da sei filamenti di actina. Nella sezione di una banda A avremo quindi filamenti di miosina circondati ognuno da sei filamenti di actina. Anche il reticolo sarcoplasmatico ed i tubuli sono disposti ordinatamente. I tubuli T decorrono intorno alla miofibrilla a livello dei dischi Z. Al sarcomero sottostante è sovrapposta la struttura del reticolo sarcoplasmatico e dei tubuli T. Essi decorrono intorno alle bande I ed intorno ai dischi Z. Un tubulo T decorre a livello di un disco Z l’altro decorre intorno al disco Z successivo. Tra i due tubuli T è posizionato a manicotto il reticolo sarcoplasmatico con le cisterne terminali che si giustappongono ai tubuli T. La contrazione del muscolo è innescata dalla fuoriuscita di calcio dalle cisterne terminali del reticolo sarcoplasmatico.
La forza generata dalla contrazione muscolare si dice tensione; il carico è il peso o la forza che si oppone alla forza muscolare. Generare tensione in un muscolo è un processo attivo, che richiede energia dall’ATP. La lunghezza della banda A di una miofibrilla rimane costante durante la contrazione. Poiché la banda A rappresenta il filamento di miosina, l’accorciamento di questo non può essere responsabile della contrazione. Nella teoria dello scorrimento dei filamenti, i filamenti muscolari di lunghezza fissa che si sovrappongono slittano l’uno sull’altro in un processo endoergonico, e ciò ha come risultato la contrazione muscolare. Esaminando una miofibrilla a riposo, si nota che all’interno di ogni sarcomero le estremità dei filamenti spessi e sottili si sovrappongono di poco. Quando il muscolo si contrae, i filamenti spessi e sottili slittano l’uno sull’altro, facendo avvicinare i dischi Z l’uno sull’altro. In fase di rilasciamento, il sarcomero ha un’ampia banda I e una banda A la cui lunghezza corrisponde a quella dei filamenti spessi. Quando si contrae, il sarcomero si accorcia. I due dischi Z a ciascuna estremità si avvicinano mentre la banda I e la zona H, regioni in cui actina e miosina non si sovrappongono nel muscolo a riposo, quasi scompaiono. Nonostante l’accorciamento del sarcomero, la lunghezza della banda A rimane costante. La forza che spinge il filamento di actina è il movimento dei ponti crociati di miosina che legano actina e miosina. La miosina è una proteina motrice che converte il legame chimico dell’ATP in energia meccanica. Ogni molecola di miosina agisce da ATPasi, legandosi all’ATP ed idrolizzandolo ad ADP e Pi . L’energia rilasciata dall’ATP modifica l’angolo tra la testa della miosina e l’asse di lunghezza del suo filamento. Questa rotazione della testa di miosina sul suo collo flessibile da origine ad una specie di battito che è la base della contrazione muscolare. Il filamento di actina funge da guida per le teste di miosina; ognuna di queste ha due siti di legame, uno per la molecola di ATP e l’altro per l’actina. Durante ogni rotazione, il movimento della testa della miosina spinge il filamento di actina verso il centro del sarcomero. Alla fine della rotazione, la miosina rilascia l’actina, si ritrae e si lega a una nuova molecola di actina, per cominciare un altro ciclo contrattile. Le teste della miosina si legano più volte, si ritraggono e rilasciano le molecole di actina, mentre spingono i filamenti sottili verso la linea M al centro del sarcomero.
Ciclo contrattile o ciclo dei ponti trasversali:

Inizia con la testa della miosina fermamente legata ad una molecola di G-actina. In questo stadio non ci sono nucleotidi (ATP o ADP) sul secondo sito di legame della testa di miosina. Questo legame stretto è noto come rigor, e si ha solo per brevissimi periodi.
Successivamente una molecola di ATP si lega alla testa di miosina, cambiando l’affinità del sito di legame per l’actina, cos’ che la testa di miosina si stacca dall’actina.
Il sito di legame i nucleotidi della miosina circonda l’ATP e lo idrolizza ad ADP e Pi i quali rimangono entrambi legati alla miosina.
La testa di miosina libera ruota e si lega debolmente a una nuova molecola di G-actina, distante una o due posizioni dalla G-actina cui era legata prima. A questo punto la testa di miosina è agganciata pronta ad eseguire la rotazione che farà scorrere il filamento di actina.
LA rotazione della testa di miosina comincia quando il fosfato inorganico viene rilasciato dal suo sito di legame. Quando la testa della miosina si muove, spinge il filamento di actina che è attaccato verso il centro del sarcomero. La rotazione della testa è detta inclinazione del ponte, poiché la testa della miosina passa da un angolo di 90° ad uno di 45°.
La miosina rilascia ADP, a questo punto la testa della miosina è di nuovo strettamente adesa all’actina, e il ciclo è pronto per ricominciare.

Le fibre muscolari rilassate rimangono per la maggior parte del tempo allo stadio 4. Il rigor nel muscolo in vivo è solitamente breve, perché la fibra muscolare ha una scorta sufficiente di ATP che si lega alla miosina quando l’ADP è rilasciato allo stadio 6. Nel post mortem, quando le scorte di ATP si esauriscono, i muscoli non sono più in grado di legare ATP, perciò rimangono rigidi come nello stadio 1.
Il legame actina miosina e il ciclo dei ponti crociati spiegano come i filamenti di actina slittino su quelli di miosina durante la contrazione. Se l’ATP è sempre disponibile nella fibra muscolare in vivo, cosa impedisce ai filamenti di interagire continuamente?
I filamenti sottili di actina della miofibrilla sono associati a due proteine regolatrici che impediscono alle teste di miosina di completare il loro ciclo. La tropomiosina, è un polimero proteico allungato che avvolge il filamento di actina: blocca una parte del sito del sito di legame per la miosina su ogni molecola di actina Quando la tropomiosina è in questa posizione, detta “off”, si può avere un legame actina miosina debole, ma la miosina non può portare a termine la sua rotazione. Perché si abbia contrazione, la tropomiosina deve passare in posizione “on”, cioè scoprire la parte rimanente del sito legante e consentire l’esecuzione della rotazione. Il posizionamento “on off” della tropomiosina è regolato dalla troponina, un complesso di 3 proteine associato alla tropomiosina: una proteina del complesso, la troponina C, si lega reversibilemte al Ca. Il legame al calcio fa ritirare la tropomisiona verso l’incavo del filamento di actina e sblocca i siti di legame per la miosina. I cicli contrattili hanno luogo fino a quando i siti leganti sono scoperti. Perché si abbia rilassamento, le concentrazioni di calcio nel citosl devono scendere, in modo che lo ione si stacchi dalla troponina. Senza calcio, il complesso troponina tropomiosina ritorna in posizione off, coprendo la maggior parte del sito di legame per la miosina. Durante la fase del periodo di rilassamento in cui actina e miosina non sono legate, i filamenti del sarcomero scivolano all’indietro fino alle posizioni originarie, con l’ausilio di tessuto connettivo elastico interno al muscolo.
I segnali per la contrazione muscolare arrivano dal sistema nervoso centrale ai muscoli scheletrici per mezzo dei motoneuroni. L’acetilcolina innesca un potenziale di azione nella fibra muscolare che a sua volta scatena una contrazione (accoppiamento eccitazione contrazione). L’ACh si lega ai recettori della placca motrice. Questi recettori colinergici nicotinici sono canali cationici che permettono a Na e K di attraversare il sarcolemma. Quando i canali sono aperti, l’ingresso di Na eccede l’uscita di K perché il gradiente elettrochimico è superiore per l’Na. L’aggiunta di carica positiva netta alla fibra muscolare depolarizza la membrana, dando origine ad un potenziale di placca. I potenziali di placca sono sempre soprasoglia e danno sempre origine ad un potenziale d’azione muscolare, che viene condotto sulla superficie della cellula e nei tubuli T dall’apertura dei canali dell’Na voltaggio dipendenti. Il potenziale di azione che si muove lungo la membrana e lungo i tubuli T è responsabile del rilascio di calcio dal reticolo sarcoplasmatico. La membrana dei tubuli T contiene recettori voltaggio sensibili (recettori diidropiridina o DHP) legati meccanicamente ai canali dal calcio nella membrana dell’adiacente sarcoplasmatico. Quando un’onda di depolarizzazione raggiunge un recettore DHP, ne cambia la conformazione; questa variazione apre i canali del calcio nel reticolo sarcoplasmatico e il calcio diffonde nel citosol. Quando i livelli citoplasmatici di calcio sono alti, lo ione si lega alla troponina, la tropomiosina si muove in posizione on, e si ha la contrazione. Sui tubuli T troviamo un recettore che è un sensore di voltaggio, ovvero una proteina in grado di recepire variazioni di voltaggio. Tale proteina cambia di conformazione in conseguenza del cambiamento di voltaggio nella membrana. Un esempio di questo possono essere i canali del calcio voltaggio dipendenti che sono fatti da una serie di subunità. La subunità che funge da canale è anche un sensore di voltaggio. La struttura proteica ha un dispositivo che avverte del cambiamento di voltaggio determinando un cambiamento di conformazione che apre il canale. Tale proteina prende il nome di recettore della diidropiridina. Tale molecola non è fisiologica ma famacologica ed è stata usata per lo studio di questa proteina. Tale molecola può legarsi a questo recettore inducendo cambiamenti di voltaggio. Tuttavia questa proteina in realtà è modulata in vivo nell’organismo non dalla diidropiridina ma da variazioni del potenziale di membrana. Questo recettore della diidropiridina è molto simile alla subunità dei canali del calcio voltaggio dipendenti che al tempo stesso è anche un sensore. Questo recettore della diidropiridina è una subunità del canale del calcio voltaggio dipendente. Questo recettore è in rapporti fisici con un canale presente nel reticolo sarcoplasmatico, canale che si chiama canale della rianodina. La rianodina è un agente farmacologico che è stato impiegato per lo studio di questo canale. Questo canale è un canale per il calcio che consente il passaggio di calcio dal reticolo sarcoplasmatico alla cellula. Questo canale è un parente molto stretto del recettore dell’IP3. Sempre nel muscolo scheletrico il recettore della diidropiridina interagisce fisicamente con il recettore della rianodina. Il reticolo sarcoplasmatico ed il tubulo T sono in stretto contatto. I recettori della rianodina sono posti sul reticolo sarcoplasmatico, mentre i recettori della diidropiridina sono localizzato nella membrana dei tubuli T. L’interazione tra le membrane è stretta. Quando arriva il potenziale di azione che si propaga sulla superficie della cellula esso percorre i tubuli T ed induce un cambiamento di conformazione a livello del recettore della diidropiridina che induce, per contatto fisico, un cambiamento conformazionale del canale della rianodina che abbiamo visto è un canale del calcio. Il recettore della diidropiridina quindi induce un cambiamento di conformazione nel recettore della rianodina che si apre facendo fuoriuscire il calcio dal reticolo sarcoplasmatico. A questo punto il calcio può legarsi alla troponina C. Il rilasciamento muscolare si ha quando il reticolo sarcoplasmatico riassorbe calcio per mezzo di una Ca-ATPasi. Quando la concentrazione citoplasmatica di calcio scende, lo ione si attacca alla troponina, la tropomiosina scivola all’indietro per bloccare il sito legante la miosina, e la fibra si rilascia. Il potenziale di azione del motoneurone somatico è seguito dal potenziale di azione del muscolo scheletrico, a sua volta seguito dalla contrazione. Un singolo ciclo contrazione rilasciamento in una fibra muscolare scheletrica è detto scossa muscolare. C’è un breve periodo di latenza tra il potenziale di azione muscolare e lo sviluppo della tensione muscolare; quest’ultimo rappresenta il tempo necessario all’accoppiamento eccitazione contrazione. Quando la contrazione inizia, la tensione muscolare aumenta costantemente fino ad un massimo, poi diminuisce nella fase di rilasciamento della scossa. Durante questa fase il reticolo sarcoplasmatico riassorbe calcio dal citoplasma, mentre gli elementi elastici del muscolo riportano i sarcomeri alla lunghezza di partenza. Un singolo potenziale di azione in un muscolo evoca una singola scossa. Le scosse sono diverse da fibra a fibra per la velocità con cui si sviluppano (fase ascendente della curva della scossa), massima tensione che raggiungono (altezza della curva della scossa), durata della scossa (ampiezza della curva della scossa).

fonte: http://sommofabio.altervista.org/ANNO2/Fisiologia/Fisiolgia-Mauro09-Contrazione_muscolare.doc

Autore del testo: Marco

CONTRAZIONE MUSCOLARE 2 – MUSCOLO LISCIO

Un potenziale di azione che si propaga lungo la superficie della fibrocellula innesca un rilascio di calcio dal reticolo sarcoplasmatico attraverso l’attivazione del recettore della diidropiridina accoppiato al recettore della rianodina. Nel complesso questa serie di eventi prende il nome di accoppiamento eccitazione contrazione. La fase di innesco del potenziale di azione e la depolarizzazione di membrana che porta all’attivazione ed apertura dei recettori detti prima prende quindi il nome di accoppiamento eccitazione contrazione. Ad un certo punto, dopo che i livelli citosolici di calcio nel citosol si sono innalzati e quindi è stato innescato il meccanismo della contrazione, il muscolo deve essere rilasciato facendo tornare i livelli citosolici di calcio a livelli basali. I livelli basali di calcio vengono ripristinati tramite pompe del calcio e tramite trasportatori attivi primari che idrolizzano ATP e sono localizzati a livello della MP e a livello del reticolo sarcoplasmatico. Parte del calcio viene estruso all’esterno della cellula e parte viene invece recuperato nel reticolo sarcoplasmatico per essere riutilizzato. Accanto alle calcio ATPasi abbiamo dei trasportatori o meglio degli scambiatori come lo scambiatore sodio-calcio (che effettua un trasporto attivo secondario) che è presente sulla MP e che estrude uno ione calcio per ogni tre ioni sodio che vengono portati all’interno. Questo trasportatore più che sul muscolo scheletrico ha grande importanza nel muscolo cardiaco. Questi sono quindi i meccanismi di ripristino dei livelli basali di calcio.
Il recettore della rianodina è un parente stretto di un recettore dell’IP3. Questi sono canali strutturalmente molto simili che condividono alcuni meccanismi di modulazione. Per quanto riguarda l’IP3, esso era un canale e recettore di questo secondo messaggero (IP3) che in seguito al legame dell’IP3 stesso si apre facendo fluire il calcio. Il recettore della rianodina è invece un tetramero con subunità raccolte nel reticolo sarcoplasmatico, il quale forma una sorta di canale che può essere aperto o chiuso. Oltre al modo che abbiamo visto la lezione scorsa che permette l’apertura di questo canale, esistono anche altri meccanismi attraverso i quali i recettori della rianodina possono aprirsi. Uno di questi è dato dal legame di calcio. Tale recettore può quindi aprirsi anche in seguito al legame di calcio oltre che per l’interazione del recettore della diidropiridina. Questo fenomeno è detto rilascio del calcio mediato dal calcio. Quando il livello citosolico di calcio aumenta oltre il livello basale, tali recettori si aprono ed innescano la fuoriuscita di ulteriore calcio dal reticolo, producendo un ulteriore aumento della concentrazione citosolica di calcio. Questo fenomeno è generalmente attribuito all’attivazione dei recettori della rianodina. Molti tipi cellulari, attraverso l’attivazione dei recettori della rianodina, producono delle onde di calcio. Ogni cellula ha una sua estensione e volume, ed eventi che provocano rilascio di molecole nel citosol si manifestano solo in un distretto della cellula. Però, quando è innescato in un certo punto della cellula il rilascio di calcio, l’aumento della concentrazione può propagarsi come un’onda tramite i recettori della rianodina. Se in un dato distretto della cellula la concentrazione di calcio aumenta, con una cascata di eventi si attivano i recettori della rianodina che generano un’onda di calcio che si propaga lungo tutto il volume della cellula.
Nel cuore il meccanismo di contrazione delle cellule del miocardio è simile alle cellule scheletriche ma, quello che cambia, è che il rilascio dal reticolo sarcoplasmatico alle cellule cardiache è dato proprio dal fenomeno del rilascio del calcio mediato dal calcio. Questo meccanismo è quindi leggermente diverso rispetto alle cellule muscolari. Per quanto riguarda le fibre muscolari scheletriche, tutto il calcio proviene dalle riserve interne della cellula. Nel caso delle cellule muscolari cardiache, il calcio che avvia il ciclo dei ponti trasversali comprende sia una frazione che entra all’interno della cellula attraverso canali, sia una frazione che fuoriesce dal reticolo sarcoplasmatico a seguito dell’innesco dell’entrata di calcio dai canali. Il calcio che entra, quindi, innesca i recettori della rianodina. Questi canali hanno una modulazione molto complessa.
All’interno della singola fibra, la tensione sviluppata dalla contrazione riflette direttamente la lunghezza dei sarcomeri prima che la contrazione inizi. Ogni sarcomero si contrarrà con il massimo della forza se è alla lunghezza ottimale, né troppo lungo né troppo corto. A livello molecolare, la lunghezza del sarcomero riflette la sovrapposizione tra filamenti spessi e sottili. La tensione che la fibra muscolare può generare è direttamente proporzionale al numero di ponti trasversali che si formano tra i filamenti spessi e sottili. Se la fibra comincia la contrazione quando il sarcomero è troppo lungo, i filamenti sottili e spessi sono scarsamente sovrapposti, e formano pochi ponti trasversali. Nella parte iniziale della contrazione i filamenti possono interagire solo in misura minima e non possono generare molta forza. Alla lunghezza ottimale, c’è un maggior numero di ponti trasversali tra filamenti spessi e sottili, e la fibra può generare il suo massimo di forza. Lo sviluppo della tensione durante la singola scossa muscolare in una fibra muscolare è una proprietà passiva che dipende dalla sovrapposizione dei filamenti e dalla lunghezza del sarcomero. Nonostante la tensione della singola scossa è determinata dalla lunghezza del sarcomero, una singola contrazione non rappresenta il massimo della forza che una fibra muscolare può sviluppare. La forza generata dalla contrazione di una singola fibra può essere incrementata aumentando la frequenza dei potenziali di azione. Un tipico potenziale di azione muscolare dura 1-3 ms, mentre la scossa muscolare può arrivare a 100 ms. Se i potenziali di azione ripetuti sono separati da lunghi intervalli di tempo, le fibre muscolari hanno il tempo di rilasciarsi completamente prima dello stimolo. Se gli intervalli fra le contrazioni si accorciano, la fibra muscolare non si sarà completamente rilasciata al tempo del secondo stimolo, e avrà quindi una contrazione più intensa: sommazione. Se i potenziali di azione continuano a stimolare ripetutamente la fibra a intervalli brevi, il rilasciamento tra le contrazioni diminuirà fino a quando la fibra muscolare non avrà raggiunto uno stato di contrazione massimale, noto come tetano. Due sono i tipi di tetano: in quello incompleto, la velocità di stimolazione è più lenta, e la fibra si rilascia leggermente tra gli stimoli. Nel tetano completo la velocità di stimolazione è abbastanza alta perché la fibra non abbia il tempo di rilasciarsi, ma raggiunga la massima tensione e la mantenga.
Una contrazione che genera forza e sposta un carico si dice isotonica. Una contrazione che genera forza senza spostamento è detto isometrica. Nella contrazione isotonica il muscolo si contrae sollevando un peso. Nella contrazione isometrica i muscoli generano forza senza accorciarsi in misura significativa. Come può una contrazione isometrica generare forza se la lunghezza del muscolo non varia? Ci sono elementi elastici nel muscolo. Tutti i muscoli contengono fibre elastiche nei tendini e nel tessuto connettivo che fissa i muscoli alle strutture ossee, e nel tessuto connettivo intramuscolare. All’interno delle fibre, le proteine elastiche del citoscheletro si trovano tra le miofibrille e fanno parte del sarcomero. Infine gli stessi filamenti contrattili possono stirarsi anche durante lo sviluppo della tensione. Tutti questi componenti elastici si comportano collettivamente come se fossero connessi in serie agli elementi contrattili quindi definiti elementi elastici in serie. Quando i sarcomeri si accorciamo nella contrazione isometrica, gli elementi elastici si allungano. Questo stiramento consente alle fibre di mantenere una lunghezza costante anche quando i sarcomeri si accorciano e generano tensione. Quando gli elementi elastici si sono stirati e la forza generata dai sarcomeri è pari al carico, il muscolo si contrae in modalità isotonica e solleva il carico.
La maggior parte della muscolatura liscia si trova nelle pareti degli organi cavi. Poiché il muscolo liscio non è attaccato a strutture ossee, la sua contrazione genererà forza per spostare materiale attraverso il lume degli organi cavi. Esso deve modulare il calibro delle cavità interne del corpo. Ad esempio, a livello delle arteriole, avremo una variazione di calibro tramite la contrazione del muscolo. Il muscolo liscio riveste inoltre tutto il tratto gastrointestinale ed è importante per il rimescolamento del cibo. Esso è fondamentale anche per la funzione degli sfinteri. Il muscolo liscio è notevolmente diverso da quello striato per il modo in cui sviluppa tensione. La muscolatura liscia, diversamente da quella scheletrica, è formata da cellule uninucleate e non multinucleate. Nel caso del muscolo liscio, la contrazione della cellula avviene lungo tutte le direzione e determina un rimpicciolimento della cellula. La contrazione muscolare nella fibra striata sviluppa tensione molto più rapidamente di quanto avvenga nella fibra liscia, e si rilascia anche molto più rapidamente. La muscolatura liscia, sebbene più lenta a rispondere, può sostenere la contrazione per lunghi periodi di tempo senza affaticarsi. Una tensione muscolare mantenuta costantemente ad un livello misurabile è detta tono.
Le fibre contrattili del muscolo liscio sono disposte in fasci obliqui invece che in sarcomeri paralleli, perciò la contrazione stira la membrana cellulare in molte direzioni. Inoltre, all’interno di un organo gli strati di muscolo liscio sono disposti in varie direzioni. I filamenti nel muscolo liscio non sono organizzati però in sarcomeri. Avremo una sorta di rete di filamenti di actina che sono ancorati a due strutture: i corpi densi all’interno della cellula, e le placche di ancoraggio. Il tutto crea una rete di filamenti di actina. Tra i filamenti di actina sono presenti filamenti di miosina che si trovano semplicemente tra i filamenti di actina e che, attraverso il ciclo dei ponti trasversali, lasciano scorrere reciprocamente i filamenti di actina. Il muscolo liscio è controllato da ormoni e sostanze paracrine, oltre a vari neurotrasmettitori. Sebbene la depolarizzazione di una fibra muscolare liscia di solito provochi una contrazione, neurotrasmettitori e ormoni che agiscono sul muscolo liscio possono non solo stimolare la contrazione ma anche inibirla. Le fibre muscolari lisce sono piccole e a forma di fuso, e hanno circa lo stesso diametro di una singola miofibrilla di una fibra muscolare scheletrica. Le fibre contrattili non sono disposte in sarcomeri organizzati: actina e miosina sono disposti in lunghi fasci che si estendono in diagonale alla periferia cellulare, formando una struttura a rete intorno al nucleo centrale. Questa disposizione obliqua fa sì che le fibre muscolari lisce divengano tondeggianti durante la contrazione, invece di accorciarsi semplicemente. Anche nel muscolo liscio l’actina è associata alla tropomiosina, manca però la troponina. I filamenti lunghi di actina si attaccano ai corpi densi formati da proteine citoplasmatiche. Le estremità dei filamenti di actina terminano in placche proteiche nella membrana cellulare. I filamenti di miosina, meno numerosi, giacciono in fasci tra fibre lunghe di actina e sono disposti in modo che la loro intera superficie sia coperta d teste di miosina. La linea continua di teste di miosina consente ai filamenti di actina di scorrere lungo la miosina senza interruzione, mantenendo una tensione continua grazie all’interazione dei ponti trasversali. La miosina del muscolo liscio è un isomero diverso da quello del muscolo scheletrico. La sua attività ATPasica è molto più lenta, quindi anche il ciclo dei ponti trasversali è più lento, e la fase contrattile è più lunga. Una delle catene proteiche più piccole nella testa della miosina ha un ruolo regolatorio nella fasi di contrazione e rilasciamento, queste catene sono dette catene leggere. Il muscolo liscio ha un reticolo sarcoplasmatico relativamente scarso, legato alla membrana cellulare chimicamente piuttosto che meccanicamente, con l’ingresso di calcio che agisce come segnale per il rilascio di altro calcio dal reticolo sarcoplasmatico stesso. La funzione di deposito di calcio da parte del reticolo sarcoplasmatico è integrata dalla presenza di caveole. Le membrane delle caveole contegono canali a cancello per il calcio che si aprono in risposta ad una variazione del potenziale di membrana o all’azione di un ligando, permettendo al calcio concentrato nelle caveole di entrare nella cellula.
Due sono i tipi di muscolo liscio:

muscolatura liscia unitaria (o viscerale) perché entra nella costituzione della parti viscerali come vasi ematici, tratto gastrointestinale, ureteri. Le fibre muscolari si contraggono come una unità unica.
muscolo liscio multi-unitario si trova nell’iride e nel corpo ciliare dell’occhio, nel tratto genitale maschile e nell’utero. Le cellule non sono accoppiate elettricamente, perciò ogni fibra deve essere strettamente associata ad un terminale assonale o ad una varicosità.

La peculiare disposizione di actina e miosina nel muscolo liscio è responsabile della capacità di questo tessuto di mantenere la tensione in un ampio intervallo di lunghezza della fibra. Il muscolo liscio ha filamenti di actina e miosina più lunghi rispetto al muscolo scheletrico. Questa maggior lunghezza consente alle fibre di mantenere una sufficiente sovrapposizione a generare una tensione ottimale anche quando sono molto allungate. Quando la contrazione è iniziata i filamenti di actina possono sulla miosina per distanze maggiori prima di raggiungere le estremità.

Sia nel muscolo liscio che in quello scheletrico, il segnale di inizio della contrazione è un aumento del calcio citoplasmatico.
Il calcio entra dal liquido extracellulare oltre a venire rilasciato dal reticolo sarcoplasmatico.
Il calcio si lega alla calmodulina, una proteina legante citoplasmatica. Nel muscolo scheletrico il calcio si lega alla troponina, che manca nel muscolo liscio.
Il calcio che si lega alla calmodulina è solo il primo passo della cascata che termina con la contrazione. Nel muscolo scheletrico il calcio avvia immediatamente la contrazione.
La fosforilazione delle proteine è caratteristica essenziale del processo di contrazione.
La regolazione della miosina è il principale controllo della contrazione. Nel muscolo scheletrico, è l’actina ad essere regolata.

La contrazione nel muscolo liscio inizia quando uno stimolo apre i canali del calcio nel sarcolemma e nel reticolo sarcoplasmatico. Gli ioni calcio entrano nel citosol e si legano alla calmodulina. Il complesso calcio calmodulina attiva un enzima, la chinasi della catena leggera della miosina MLCK (miosin light chain kinase). L’attività ATPasica della miosina del muscolo liscio viene modulata dalla fosforilazione delle catene proteiche leggere della testa della miosina. Quando la catena leggera della miosina viene fosforilata dalla chinasi della catena leggera della miosina, l’attività ATPasica è alta, e può aver luogo il ciclo dei ponti trasversali. Se la catena leggera della miosina è defosforilata, l’attività ATPasica e la contrazione sono inibite. La contrazione del muscolo liscio è controllata principalmente da processi regolatori legati alla miosina, il che non si osserva nel muscolo scheletrico.
Il rilasciamento nella fibra liscia è un processo multifasico: il calcio deve essere rimosso dal citosol, e la catena leggera della miosina deve essere defosforilata. Il calcio viene rimosso in parte per mezzo di un antiporto Ca-Na, in parte da una Ca-ATPasi. La rimozione del gruppo fosfato viene portata a termine da una fosfatasi della catena leggera della miosina. La defosfrilazione della miosina non provoca automaticamente un rilasciamento. La miosina defosforilata può rimanere attaccata all’actina per un certo tempo in un fenomeno noto come stato bloccato. Questa condizione mantiene la tensione della fibra muscolare senza consumare ATP ed è un fattore importante nella capacità del muscolo liscio di mantenere la contrazione senza affaticarsi.

fonte: http://sommofabio.altervista.org/ANNO2/Fisiologia/Fisiolgia-Mauro10-Contrazione_muscolare2_Muscolo_liscio.doc

Contrazione muscolare