Fiziologia Muschiului 2019 [622502]

Dr.Denise Zahiu , Dr. Mihai Ghita
Fiziologia sistemului
muscular

Tipuri de muschi
•Scheletic (striat )
•Neted (visceral)
•Cardiac

Muschiul scheletic / striat
Structura muschiului scheleticFascicule = mai multe fibre musculare invelite de
perimysium
Epimisium , perim isium siendom isium –tesut
conjunctiv cu rol in
•mentinerea unitatilor fibrelor musculare,
•asigurarea aportului nutritiv
Tendoanele –tesut conjunctiv cu rol in transmiterea
fortelor generate catre sistemul osos

Structura fibrei musculare striate
Membrana celulara (sarcolema )–jonctiunea neuromusculara ; receptori membranari
adrenergici sipentru insulina , pompe ionice , schimbatorul Na/Ca, tubii T
Citoplasma (sarcoplasma) –proteine contractile organizate in sarcomere ;
mioglobina;glicogen; fosfocreatina; enzime; ATP
Organite –mitocondrii; reticul sarcoplasmic,etc

Structura fibrei musculare striate
Reticulul sarcoplasmic (RS)
-sursa intracelulara de calciu, important in cuplarea excitatie -contractie
-cisternele terminale ale RS sunt localizate in apropierea tubilor T (triada: 2 cisterne
terminale + un tub T)
-Calreticulina si calsechestrina tamponeaza calciul in RS (scad concentratia de calciu
liber) si permit stocarea unor cantitati mari de Ca ([Ca2+]RSaprox 105)
-canale de calciu (RyR1), STIM1 ( molecula de reglare ), SERCA.
Fig. a Ang, angiopoietin; CSQ, calsequestrin ;
DHPR, dihydropyridine receptors; EC, excitation –
contraction; ECCE, excitation -coupled Ca2+ entry;
JP, junctophilin ; MG, mitsugumin ; RyR1, ryanodine
receptor 1; SERCA1a, sarcoplasmic/endoplasmic
reticulum Ca2+ -ATPase 1a; SOCE, storeoperated
Ca2+ entry; SR, sarcoplasmic reticulum; STIM1,
stromal interaction molecule 1; STIM1L, long form
of STIM1; Tie2 R, Tie2 receptor; TRPC, canonical –
type transient receptor potential cation channels; t –
tubule, transverse -tubule.
(C.H. Cho, A focus on extracellular Ca2+ entry into
skeletal muscle, 2017)
STIM1
•senzor pentru [Ca2+]RS
•promotor al reumplerii
depozitelor de Ca2+
•atenueaza activitatea
Ca2+tip L

Structura fibrei musculare striate -sarcomerul

Structura fibrei musculare striate -miofilamentele

Miozina : 2 lanturi grele , 2 lanturi usoare si2
lanțuri reglatoare

Actina filamentoasa F. -polimerizarea a 13
molecule de actina globulara G
Tropomodulina se inseră la capetele
filamentelor de Actină . Au rolin blocarea
polimerizării care permite menținerea constantă
a lungimii actinei .
Tropomiozina (Tm) este o moleculă fibrilara ,
alfahelicoidala , fiind așezat ăin șanțurile situate
de o parte sialtaa spiralei duble de actina F.
Troponina (Tn) este o proteină globulară
dispusă între moleculele de tropomiozină , fiind
alcătuită din 3 subunități (trimer):
•troponina T (TnT), se cuplează la tropomiozină ,
•troponina C (TnnC2) cuplează Calciu , prin4
sinusuri doua situsuri cu afinitate mare sidoua cu
afinitate mica
•troponina I (TnI)care se leagă de actina siinhiba
interacțiunea Actină -Miozină .
Nebulina este o altaproteina a mușchiului care
pornește de la discurile Z de-a lungul
filamentelor subțiri

–butonul terminal al terminației nervoase al neuronilor alfa motori
situați in coarnele anterioare ale măduvei spinări siin nucleii motori de
origine care conține veziculele cu mediator ( acetilcolina -Ach)
–sarcolema fibrei musculare care formează falduri jonc ționale cu
receptori pentru Ach. În jurul joncțiunii cu rolde izolare se afla o celula
Schwann.Joncțiunea neuro -musculara (placa motorie)

Joncțiunea neuro -musculara (placa motorie)
Transmiterea semnalului la
nivelul placii motorii
1.PA transmis prin axon
(conducere saltatorie)
ajunge la butonii terminali
2.Activarea canalelor de
Ca2+V dep –contracția
citoscheletului și fixarea
veziculelor cu Ach la
membrană (docarea) în
vederea exocitozei.
3.Exocitoza veziculelor cu
Ach
4.Ach difuzeaza în fanta
sinaptica și se fixeaza de
receptorii postsinaptici
nicotinici. Depolarizare
locala. ! Ach este rapid inactivat ă de acetil colinesteraza, clivand -o în colina si
acetil. Colina este recuperata prin receptori de suprafața a membranei
butonului terminal.

Joncțiunea neuro -musculara (placa motorie)
1 cuantă = potentialul postsinaptic
generat de eliberarea unei singure
vezicule cu neurotransmițător
200 vezicule sinaptice, fiecare
conținînd 6000 -10000 molecule
Ach cresc potentialul
transmembranar cu cca 40 mV
Sumarea potentialelor de placa
motorie aduce potentialul
transmembranar la pragul de
activare al canalelor de Na -VdepR –nicotinic
*este receptor ionotropic; canalul ionic este neselectiv ( Na, Ca, K)
*2 molecule de Ach sunt necesare pentru activare
*agonist –nicotina (afinitate mai mica decat r -nicotinici din SNC)

Joncțiunea neuro -musculara (placa motorie)
Modularea transmiterii –agonisti si
antagonisti
**toxinatetanic ă (produsă de Clostridium tetani)
actioneaza preponderent la nivelul neuronilor
inhibitori ai motoneuronior α(inhibă exocitoza
GABA și glicină), crește astfel paradoxal funcția
musculară. Tetanos (spasme musculare
severe)
Succinilcolina -agonist -paralizie flască
depolarizantă –prelungește timpul de deschidere
al R-Ach și astfel la inactivarea canalelor Na -Vdep
D-tubocurarina (curara) –antagonist
reversibil,competitiv –paralizie flasca
nondepolarizanta
Bungarotoxina –antag ireversibil

Joncțiunea neuro -musculara (placa motorie)
Inhibitori ai acetil -colinesterazei –prelungesc și amplifică potențialul de
placă motorie:
reversibili –neostigmina, fizostigmină
ireversibili –organofosforice –exemple: insecticide/ gazul sarin (armă
biologică letală) –amplificarea excesivă a transmiterii colinergice
urmată de paralizia flască depolarizantă a mușchilor respiratori
Boli ale transmiterii neuro -musculare = miastenii
Miastenia gravis –boală autoimună dobăndită -anticorpi anti -R-Ach -neostigmina/
piridostigmina cresc disponibilitatea Ach în fanta sinaptică
Miastenii congenitale –mutatii la nivelul R -Ach, deficit de Ach sau eliberare deficitară de
Ach
Sindromul miastenic Eaton -Lambert –anticorpi anti -canale Ca -Vdepbuton terminal –scade
eliberarea de Ach

•PA se raspandeste peintreaga suprafata
(activarea canalelor de Na -Vdep),apoi
patrunde in tubi T.
•Tubii T prezinta numeroase canale Ca tip L-
Vdep(canale DHP) care se deschid sipermit
pătrunderea calciului in celula conform
gradientului de concentrație
*Cantitatea de Ca este mica siincapabila sa
declanșeze contracția fibrei musculareCuplarea excitație -contracție

•Activarea canalelor de Ca tip L -Vdep
antrenează doua mecanisme care se
adiționează :
–activează canalele rianodinice din
membrana RS: cuplare mecanică între
cele două canale de calciu
–pătrunderea Ca in celula prin
canalele de Ca DHP determina activarea
canalelor de Ca din RS. Prin
pătrunderea unei cantități din cein ce
mai mare un număr in creștere
exponențiala de canale de Ca din RS vor
fi activate. Acest fenomen este
cunoscut de activare se numește si
"Calciu cheamă Calciu ".
Cuplarea excitație -contracție
NB.Fibra musculara scheletica ≠cardiaca incantitatea de
Ca carepătrunde prin tubi T.–infibra musculara
scheletica întreaga cantitate deCadintimpulcontracției in
citosol poate fiasigurata numai dinRS–infibra musculara
cardiaca oparte importanta este furnizata prin canalele
tubului Tpentru atingerea uneicontracții eficiente .

•concentrația citoplasmatică a Ca2+crește de
la 10-7molar la 2*10-5M.
•Troponina C prezinta –situsuri de legare a
Ca. Doua situsuri cu afinitate crescuta sunt
ocupate permanent in condiții fiziologice de
Ca siMg. Alte doua situsuri de joasa
afinitate vorlega Ca in funcție de nivelul
concentrației intracitoplasmatice . →
modificari conformationale complexului
troponi nic → tropomiozina și troponina I
elibereaza situsurile actinei → cuplare
actino -miozinicaCuplarea excitație -contracție

Cuplarea actino -miozinica este urmata de inantarea miozinei
printre filamentele de actina cu scurtarea sarcomerului prin
evenimente care se repeta sicare cuprind mai multe etape :
• -etapa 1 -ATP se leagă de capătul globular al filamentului
de miozina cu scăderea afinității pentru actina
• -etapa 2-lanțul ușor enzimatic al capului miozinei permite
scindarea ATP in ADP siPi. Ca rezultat al desfacerii legăturii
macroergice se eliberează energia necesara flectarii capului
miozinei de la un unghi de 45 gr la un unghi de 90 grade si
înaintarea printre filamentele de actina cu 11 nm.
• -etapa 3 -o data desfăcut ATP-ulin ADP siPi afinitatea
miozinei se modifica in sensul formarii unei noipunți actino –
miozinice
• -etapa 4 -capătul miozinei cuplat in noua poziție peactina
eliberează Pi simiozina suferă o noua modificare
conformaționala cu angularea capului la 45 gr fata de tijasi
tractionarea filamentului de actina cu 11 nm in direcția
benzilor H (coada miozinei ) siscrutarea sarcomerului .
• -etapa 5 -eliberarea ADP de la nivelul capului miozinei cu
menținerea conformației miozinei siafinității acesteia la
situsul actinei .
Cuplarea excitație -contracție

Contracție
Încetarea contracției
-prin e liminarea Ca din citoplasm ă

Încetarea contracției musculare
*musculatur a striata –tremor in
conditii de stres; muschi cardiac –
creste frecventa cardiaca

Funcțiile mușchiului
1.Contracția musculară izometrică -contracția in care
mușchiul nu-simodifica lungimea dartensiunea
creste . In pofida creșterii tensiunii in mușchi acesta
nu poate depășii rezistenta opusa de sarcina si
astfel mușchiul nu se poate scurta .
2.Contracție musculară izotonică -scurtarea
mușchiului cu menținerea unei tensiuni musculare
constante . Contracția izotonica este implicata in
majoritatea activităților fizice zilnice : mers , alergat ,
scris , deplasarea de obiecte .

3.Secusa –contracție ca urmare a stimulării unice a
fibrelor musculare
4.Contracția tetanică
-incompleta -creșterea frecventei de stimulare
generează o contracție continua si mai puternica
decât secusa. Contracțiile alternează cu perioade de
relaxare incompletă.
-completă -frecventa de stimulare nu permite
perioade de relaxare pedurata contracției musculare
cu obținerea unui platou al tensiunii musculare
dezvoltate . Forța dezvoltata este maxima sinet
superioara atât secusei cat sicontracției tetanice
incomplete.
5. Termoreglare –contracția musculară produce
căldurăFuncțiile mușchiului

Reglarea contracției musculare
•Relatia lungime sarcomer -tensiune musculara

Sumarea de frecventa
Mecanism –acumularea de calciu
intracelular; frecventa crescuta de
stimulare nu mai permite revenirea
la concentratia intracelulara de
repaos a calciului.Recrutarea musculară (sumare spațială)Reglarea contracției musculare
EMG –cresterea amplitudinii
activitatii electrice musculare,
expresie a activarii mai multor
unitati motorii in vederea cresterii
fortei de contractie
10kg 20kg 40kg 50kg (forta)

Reglarea contracției musculare
•ROT –previn alungirea exagerată a fibrelor musculare
•Reflexul de tendon –previne dezinserția musculară secundară unei contracții exagerate
•Bucla reflexa de relaxare a musculaturii antagoniste in timpul contractiei unui muschi ( *)
*
Distonia
–co-contractia
musculaturii
agoniste si
antagoniste

Performanțe sportive în funcție de tipul de fibre musculare
care predomină în structura muschiului
Fibre roșii I, oxidativ lente
Fibre albe, glicolitice rapide IIb

Muschiul neted

•Celule fusiforme , uninucleate ,
mai mici decât fb musculare
striate
• Fără striații
• Inerva țievegetativ ă, control
involuntar
• Contracție lenta sauperistaltica
• Realizează sinciții prin
comunicarea prin joncțiunile gap
dintre cellule
•Musculatura peretelui tubului
digestiv, peretelui vascular, al
altor organe cavitare; iris,
muschiul erector al firului de părMuschiul neted

Tipu ri de mușchi neted
Mușchiul neted unitar (visceral )
• Terminația nervoasa vegetativa efectuare are
numeroase dilatații numite varicozități
• Aceasta terminație face sinaps ăcu câteva celule
musculare
• Celulele prezinta numeroase joncțiuni GAP
• Impulsul electric este transmis in toate celule
interconectate -sincițiu ;peretele se comporta ca o
unitate
Mușchiul neted multiunitar (m irian , m ciliar , mm
erector al firului de par )
• Se comporta ca unități separate
• Fiecare unitate primește o terminație nervoasa
vegetativa
• Celulele musculare au puține joncțiuni GAP

Generarea potențialului de acțiune în mușchiul neted unitar

*Generarea spontană a potențialului de acțiune

Pe fondul contracții lortonice musculare repetate (undele lente nu ating
valoarea prag ), intervenția unui stimul vegetativ sau mecanic generează
potențial de acțiune prin activarea canalelor de Ca V dep
activate de
repolarizare

Cuplarea excitație -contracție

Cuplarea excitație -contracție

Tip muschi Scheletic Neted
Striatii in ME polarizata + –
Organizarea miofibrilelor sarcomere Corpii densi
Control contractie voluntar involuntar
Mecanismul excitatiei Placa motorie ,Ach Transmisie sinaptica ;
cuplare electrica (sincitiu );
potentiale de pacemaker
Senzorul de Ca2+Troponina C Calmodulina
Sursa de Ca2+ Reticul sarcoplasmic Spatiul extracellular: canale
de Ca Vdeptip L, SOCE (store
–operated calcium entry)
sireticul sarcoplasmic
Reglarea fortei Sumatie temporala sau/si
recrutare muscularaEchilibrul dintre
fosforilarea /defosforilarea
MLC
Durata secusei 20-200 ms 200 mssustinuta
Metabolism Oxidativ , glicolitic oxidativ
Terminarea contractiei Clivarea Ach sub actiunea
acetil -colinesterazei si
recaptarea Ca de catre RSDefosforilarea MLC (prin
activitatea MLCP) si
scoaterea Ca din citoplasma