muscolo cardiaco Il tuo cuore batte circa una volta al secondo per tutta la tua vita e, naturalmente, non ha alcuna possibilità di riposare. La sua produzione deve adattarsi rapidamente per soddisfare le esigenze del corpo e può aumentare da circa 5 litri di sangue / min a riposo a più di 25 litri / min in esercizio pesante. I requisiti speciali del cuore richiedono un tipo speciale di muscolo, il muscolo cardiaco, che non si trova in nessun’altra parte del corpo. Il muscolo cardiaco è in qualche modo simile al muscolo scheletrico e liscio. Ad esempio, tutti e tre si contraggono quando un aumento del calcio all’interno della cellula muscolare consente l’interazione tra filamenti di actina e miosina. Tuttavia, il muscolo cardiaco ha una struttura unica e differisce nel modo in cui la contrazione viene avviata e regolata.Al microscopio, si vede che il muscolo cardiaco è costituito da fasci di interlacciamento di miociti cardiaci (cellule muscolari). Come il muscolo scheletrico è striato da strette bande scure e chiare, a causa della disposizione parallela di filamenti di actina e miosina che si estendono dall’estremità all’estremità di ciascun miocita. Tuttavia, i miociti cardiaci sono più stretti e molto più corti delle cellule muscolari scheletriche, essendo circa 0,02 mm di larghezza e 0,1 mm di lunghezza, e sono più rettangolari delle cellule muscolari lisce, che sono normalmente a forma di fuso. Sono spesso ramificati e contengono un nucleo ma molti mitocondri, che forniscono l’energia necessaria per la contrazione. Una caratteristica prominente e unica del muscolo cardiaco è la presenza di bande scure irregolarmente distanziate tra i miociti. Questi sono noti come dischi intercalati e sono dovuti a aree in cui le membrane dei miociti adiacenti si avvicinano molto. I dischi intercalati hanno due importanti funzioni: una è quella di “incollare” i miociti insieme in modo che non si separino quando il cuore si contrae; l’altra è quella di consentire un collegamento elettrico tra le cellule, che, come vedremo, è vitale per la funzione del cuore nel suo complesso. Il collegamento elettrico avviene tramite giunzioni speciali (giunzioni gap) tra miociti adiacenti, contenenti pori attraverso i quali possono passare piccoli ioni e quindi corrente elettrica. Poiché i miociti sono collegati elettricamente, il muscolo cardiaco viene spesso definito un sincizio funzionale (materiale cellulare continuo).
Meccanismo di contrazione
I miociti cardiaci si contraggono quando la tensione attraverso la membrana, il potenziale di membrana a riposo, è ridotta sufficientemente da avviare un potenziale d’azione. Nella maggior parte delle parti del cuore questo è causato da un potenziale d’azione in un miocita adiacente trasmesso attraverso le giunzioni gap. Il potenziale d’azione inizia con una riduzione molto rapida della tensione verso lo zero, dovuta agli ioni di sodio che entrano nel miocita. Questa fase del potenziale d’azione è anche vista nel muscolo scheletrico e nei nervi. Nel muscolo cardiaco, tuttavia, il potenziale di membrana rimane quindi vicino allo zero per circa 0,3 sec-la fase di plateau, che è in gran parte dovuta all’ingresso di ioni calcio. È questa voce di calcio che porta alla contrazione. Alla fine della fase di plateau il potenziale di membrana ritorna a livelli di riposo. Il plateau significa che i potenziali di azione del muscolo cardiaco durano molto più a lungo di quelli nel muscolo scheletrico o nei nervi, dove il calcio non entra nella cellula e quindi non c’è fase di plateau.
Quando un potenziale d’azione viene avviato in un miocita, provoca il passaggio di una corrente elettrica attraverso le giunzioni del gap nei dischi intercalati verso i suoi vicini. Questa corrente avvia potenziali di azione in queste cellule, che a loro volta stimolano i loro vicini. Di conseguenza, un’onda di attivazione, e quindi contrazione, passa attraverso il cuore. Questo processo consente la sincronizzazione della contrazione in tutto il cuore ed è vitale per una corretta funzione. Quando viene interrotto, come in alcuni tipi di malattie cardiache, i miociti possono perdere la sincronizzazione. Nei casi più gravi, come la fibrillazione ventricolare, il cuore non può pompare affatto e si dice che assomigli a un ” sacco di vermi (che si contorcono)”.
La quantità di calcio che entra nel miocita durante un potenziale d’azione non è sufficiente a causare la contrazione. Tuttavia, il suo ingresso fa sì che più calcio venga rilasciato dai depositi nel reticolo sarcoplasmatico, una struttura membranosa all’interno del miocita. Questo è noto come rilascio di calcio indotto dal calcio. La quantità di calcio rilasciata dipende dalla quantità che entra durante il potenziale d’azione, in modo che la forza contrattile possa quindi essere regolata controllando l’ingresso di calcio. Questo è aumentato dall’adrenalina e dal sistema nervoso autonomo. Alla fine del battito, il calcio viene rapidamente riportato nel reticolo sarcoplasmatico, causando il rilassamento. L’eccesso di calcio — la quantità che è entrata durante il potenziale d’azione-viene espulso dal miocita durante l’intervallo tra i battiti delle pompe nella membrana. Se la frequenza cardiaca aumenta c’è meno tempo per rimuovere questo calcio. Di conseguenza c’è più calcio nel miocita per il battito successivo, e quindi la forza sviluppata aumenta. Questo effetto scala consente al cuore di espellere il sangue più rapidamente quando la frequenza cardiaca viene aumentata. I farmaci che inibiscono la rimozione del calcio dal miocita possono aumentare allo stesso modo la forza del muscolo cardiaco. Un esempio è la digitale, che è stata originariamente derivata dalla digitale ed è stata utilizzata per il trattamento di malattie cardiache per secoli.
Tipi speciali di muscolo cardiaco
Alcune aree del cuore contengono miociti che hanno funzioni specializzate. Uno è il nodo sino-atriale o la regione del pacemaker nell’atrio destro, dove i miociti modificati generano automaticamente potenziali d’azione e sono responsabili dell’avvio del battito cardiaco. Sebbene l’attività nervosa non sia richiesta per il battito del cuore, il sistema nervoso autonomo può modulare l’attività del pacemaker e quindi la frequenza cardiaca. Gli atri e i ventricoli sono separati da una banda non conduttiva tranne che nel nodo atrio-ventricolare. Questo nodo è costituito da piccoli miociti che conducono, ma ritardano l’impulso dal pacemaker, consentendo così agli atri di contrarsi prima dei ventricoli. Da qui l’impulso viene distribuito rapidamente intorno ai ventricoli attraverso fasci di miociti specializzati di grandi dimensioni chiamati fibre di Purkinje. Difetti in qualsiasi parte di questo sistema di conduzione possono portare a un battito cardiaco disordinato.
Jeremy Ward
Vedi anche cuore; pacemaker.