Testo di riferimento: Silverthorn Il muscolo liscio Testo di riferimento: Silverthorn Nell’uomo è suddiviso in 6 tipi fondamentli a seconda degli organi interessati Vascolare Gastrointestinale Urinario Respiratorio Riproduttivo Oculare

A: arteriola muscolare con cellule fusiformi orientate circolarmente per ridurre il diametro della struttura (ML unitario, tonico). B: muscolo liscio intestinale, disposto in strati circolari e longitudinali per mescolare e promuovere la progressione del cibo. Richiede una complessa coordinazione nervosa. Micrografie al microscopio elettronico a scansione – barra di calibrazione: 20 mm

Confronti con il muscolo striato La scossa muscolare semplice La contrazione del muscolo liscio è più lenta, ma più duratura di quella del muscolo scheletrico e serve a modificare e mantenere la grandezza e la forma dell’organo Il muscolo liscio ha bisogno di meno energia per generare una determinata tensione e mantiene la contrazione per un tempo più lungo Ha un basso consumo di ossigeno che gli permette di mantenere la contrazione per lunghi periodi senza incorrere in affaticamento

Muscolo liscio Muscolo striato L’organizzazione cellulare Cellule piccole (fino a 500 micron) Striatura assente Mononucleate Sincizio funzionale Controllati da fibre del SN autonomo (involontarie) Varicosità Pochi mitocondri Cellule grandi (cm) Striatura evidente Multinucleate Fibre indipendenti Controllati da fibre motrici somatiche (volontarie) Placca motrice Molti mitocondri f e b d 5 3 c 6 2

Classificazione istologica: Multiunitario Cellule funzionalmente indipendenti (iride, muscoli piloerettori) Unitario Cellule accoppiate elettricamente in un sincizio funzionale (muscolatura degli organi cavi)

Contatti tra cellula e cellula Nelle cellule del muscolo liscio esistono numerosi contatti specializzati, che funzionano come legami meccanici e come vie di comunicazione. Anziché connettersi a tendini, le cellule ML (e cardiache) si connettono tra di loro.

gap junctions tight junctions Gap junction tra due cellule muscolari lisce in vena mesenterica di coniglio. Notare le strutture elettrondense in corrispondenza delle gap junction. Negli organi cavi le fibre devono contrarsi contemporaneamente, altrimenti la contrazione di una regione verrebbe compensata dallo stiramento di una regione adiacente Le giunzioni strette appaiono come regioni ispessite di membrane cellulari opposte, separate da una piccola lacuna (circa 60 nm) contenente materiale granulare denso. I filamenti sottili si agganciano alle giunzioni strette consentendo la trasmissione della forza contrattile generata da una cellula muscolare alla cellula muscolare vicina.

Caveole Il sarcolemma del muscolo liscio non presenta tubuli a T. Presenta invece delle piccole invaginazioni, caveole, del diametro di 50-60 nm, e sono spesso giustapposte al sottostante reticolo sarcoplasmatico. Queste regioni svolgono un ruolo importante nella regolazione della concentrazione intracellulare del Ca2+ e quindi del tono del muscolo.

Il reticolo sarcoplasmatico Il reticolo (scuro) forma una rete continua costituita da tubuli e accoppiamenti di superfice (frecce corte). Cellula muscolare liscia di un’arteria polmonare in sezione longitudinale.

I filamenti I filamenti di actina sono più lunghi di quelli del muscolo scheletrico Sono più numerosi (10-15 filamenti di actina per 1 filamento di miosina contro 2-4 ad 1 nella fibrocellula) Sezione trasversa di un fascio di fibre muscolari lisce di vena che mostra la distribuzione regolare dei filamenti spessi, circondati da numerosi filamenti sottili. La miosina è un’isoforma diversa di quella scheletrica con attività ATPasica più lenta La tropomiosina è sempre associate all’actina, ma manca la troponina sostituita da una calmodulina

Apparato contrattile I miofilamenti non sono organizzati in sarcomeri. I miofilamenti sottili sono uniti dai corpi densi e sono ancorati al sarcolemma dalle aree dense Corpi densi e aree dense contengono desmina ed a-actinina Filamenti intermedi costituiscono il citoscheletro che lega aree dense e corpi densi

La contrazione Aumenta il Calcio intracellulare Il Ca2+ si lega alla calmodulina Il complesso Ca2+-CaM attiva la chinasi della catena leggera della miosina (MLCK) La MLCK fosforila la miosina Ora la miosina è in grado di formare ponti trasversi con l’actina

Il rilassamento Il Calcio viene allontanato e la sua concentrazione citosolica diminuisce Il Ca2+ legato alla calmodulina si stacca La miosina fosfatasi rimuove il fosfato dalla miosina L’attività ATPasica della miosina diminuisce e diminuiscono i ponti

L’evento scatenante è sempre l’aumento del Ca2+ citosolico L’eccitabilità L’attività contrattile del muscolo liscio è controllata da numerosi fattori: I nervi del sistema nervoso autonomo Diverse sostanze chimiche Lo stiramento L’evento scatenante è sempre l’aumento del Ca2+ citosolico Sulla membrana ci sono canali Ca2+ sensibili: al voltaggio, allo stiramento, ai segnali chimici

Effetto della depolarizzazione I canali Ca2+ V-dipendenti si possono aprire in seguito all’arrivo di un potenziale d’azione da parte del SNA che induce un p.d.a. nel muscolo che apre i canali Ca2+ del sarcolemma. 1 La fibrocellula presenta spontanee oscillazioni del potenziale di membrana che superano la soglia inducendo scariche di potenziali d’azione associati alla contrazione. 2

La fibrocellula presenta spontanee oscillazioni del potenziale di membrana non accompagnate da potenziali d’azione, che nella fase depolarizzante determinano la contrazione. Cioè piccole depolarizzazioni possono aprire direttamente i canali Ca2+ voltaggio-dipendenti. 3

Modulazione dell’attività del muscolo liscio da parte di neurotrasmettitori, ormoni e fattori locali

Recettore→ Proteina-G →Fosfolipasi-C →IP3 Il legame di molecole attivatrici con recettori specifici sul sarcolemma induce una variazione dei potenziale che apre canali Ca2+ V-dipendenti. Altre volte le molecole attivatrici operano attraverso la catena: Recettore→ Proteina-G →Fosfolipasi-C →IP3 L’IP3 provoca l’apertura di canali Ca2+ chemiodipendenti presenti sia sul sarcolemma che sugli organelli.

Effetto dello stiramento Sulla membrana delle fibre muscolari lisce sono presenti canali Ca2+ sensibili allo stiramento (meccanosensibili). La contrazione dovuta ad una proprietà specifica del sarcolemma e non a fattori esterni (chimici o nervosi) è detta miogena. I muscoli lisci degli organi cavi vanno incontro ad adattamento: se lo stiramento viene mantenuto nel tempo, i canali Ca2+ meccanosensibili cominciano a chiudersi e la pompa riporta i livelli di Ca2+ citosolico a valori di rilasciamento. Quindi il muscolo si rilascia alla nuova lunghezza

Controllo nervoso e chimico-umorale L’innervazione in genere origina dal SNA Normalmente è simpatica e parasimpatica Nelle arterie è solo simpatica In alcuni casi l’innervazione è assicurata da plessi nervosi contenuti nell’organo (es. tratto gastrointestinale) In alcuni tessuti (es. utero) non c’è innervazione

Le fibre che innervano il muscolo liscio presentano una serie di varicosità che contengono le vescicole di neurotrasmettitore La membrana postsinaptica è meno complessa che nel muscolo scheletrico Lo spazio sinaptico è ampio (80-120 nm) ma può essere anche molto sottile (6-20 nm) Dove lo spazio sinaptico è ampio, il neurotrasmettitore liberato può interessare molte cellule I neurotrasmettitori sono numerosi ed i loro recettori sono diffusi

I muscoli lisci multiunitari assomigliano ai muscoli striati, in quanto non hanno accoppiamenti elettrici, e la regolazione nervosa è quindi determinante. Nei muscoli lisci unitari l’attività elettrica viene propagata attraverso il sincizio tissutale.