Il muscolo cardiaco

Il muscolo cardiaco

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Il tessuto muscolare del cuore ha caratteristiche specifiche rispetto a quello dei muscoli striati dell’apparato locomotore e di quelli lisci che si trovano, ad esempio, nelle pareti dell’intestino o delle vie aeree. D’altra parte, di quello striato ha alcuni aspetti strutturali e di quello liscio adotta i meccanismi di regolazione della contrazione. La struttura del muscolo del cuore ha un’unità contrattile di base, che è il sarcomero. Con il termine miofibrilla si indica ognuno dei numerosi sottili filamenti disposti longitudinalmente nel sarcomero, dotati della capacità di contrarsi. Il citoplasma dei cardiomiociti, denominato sarcoplasma, è ricco di mitocondri e contiene un numero variabile di miofibrille, disposte lungo l’asse longitudinale della cellula. Le miofibrille sono formate da sarcomeri, che hanno una struttura istologica a fasce. Le proteine contrattili, sono molecole che permettono la contrazione dei sarcomeri esi chiamano miosina, actina e titina. Alle estremità di ciascun sarcomero si osserva una linea scura, la stria Z, che corrisponde al punto in cui la miosina è ancorata grazie alla titina. Alla stria Z segue una fascia più chiara, la banda I, nella quale prevalgono i filamenti di actina. La banda I ha un’ampiezza che cambia al variare dello stato di contrazione del sarcomero e a essa segue la banda A. A livello della banda A, i filamenti di actina e miosina si sovrappongono e ciò fa sì che essa appaia più scura. Nella banda A si distingue la stria H, più chiara perché contiene solo miosina. Per riassumere, Le proteine contrattili fanno contrarre i sarcomeri, che determinano la contrazione delle miofibrille che, tutte insieme, fanno contrarre il cuore.

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Le proteine contrattili

La miosina è caratterizzata da due parti principali: una allungata e un’altra, all’estremità, globosa. Questa presenta una sorta di “tasca” molecolare nella quale c’è l’ATP che è la fonte dell’energia che serve a far “scorrere” la miosina lungo l’actina e a far stabilire i legami con l’actina. L’actina che ha una struttura a spirale, è legata a due proteine che partecipano al processo di contrazione: la troponina (TN), formata dalle subunità TN-C, TN-T e TN-I, e la tropomiosina. Alla TN-C si legano gli ioni calcio, indispensabili per la contrazione, la TN-T si lega alla tropomiosina e la TN-I ha funzione inibitoria. A riposo, il complesso troponina­tropomiosina, grazie al legame della TN-I con l’actina, inibisce l’interazione tra filamenti di actina e di miosina. La tropomiosina, quando il sarcomero non è contratto, maschera il punto di attacco dell’actina con la miosina. La troponina modifica la posizione delle molecole di tropomiosina e consente l’interazione tra actina e miosina e, quindi, la contrazione del sarcomero. La titina, o connettina, è la proteina più lunga della miofibrilla, che le conferisce elasticità.

Lo stimolo alla contrazione del cuore

Nell’ambito del tessuto muscolare del cuore, ci sono aree di un altro tessuto che producono lo stimolo elettrico che determina la contrazione del miocardio. In condizioni normali la frequenza del battito cardiaco a riposo è 60-80 bpm. La frequenza del battito dipende da quella dello stimolo elettrico che parte da una delle aree del sistema di conduzione del cuore, denominata nodo del seno atriale.

  1. Nodo seno-atriale, abbreviato in NSA: il nodo del seno atriale ha dimensioni microscopiche ed è localizzato nell’atrio destro, presso il punto di attacco della vena cava superiore. Il nodo seno-atriale ha una tendenza particolarmente spiccata a generare, in maniera autonoma, stimoli elettrici. In condizioni fisiologiche, lo fa con una frequenza superiore a quella delle altre strutture sistema di conduzione e perciò da esso hanno origine i potenziali d’azione che fanno contrarre il cuore. Gli stimoli elettrici prodotti dal nodo seno-atriale si diffondono negli atrii e raggiungono il nodo atrioventricolare. Cellule miocardiche dotate di particolari caratteristiche funzionali assolverebbero a questo compito.
  2. Nodo atrio-ventricolare: è posto su un piano che separa gli atrii dai ventricoli, quasi nel punto in cui esso incrocia il setto interventricolare, e trasmette lo stimolo di contrazione dagli atrii ai ventricoli.
  3. Fascio di His: formato da gruppi di cellule del cuore atipiche, è una struttura che scende dal nodo atrio-ventricolare al setto interventricolare, dove si divide in due branche, quella di destra e quella di sinistra. Esse corrono verso l’apice del cuore, sulla superfice delle due facce del setto interventricolare, subito sotto l’endocardio. Le branche del fascio di His risalgono dall’apice del cuore lungo le pareti laterali delle cavità dei ventricoli. Qui si dividono in strutture più sottili, chiamate fibre di Purkinje, che si diffondono alla parte di muscolo cardiaco che forma i ventricoli. Il fascio di His trasmette lo stimolo a tutte le parti dei ventricoli e tale meccanismo è chiamato “invasione ventricolare”. La trasmissione dello stimolo al ventricolo sinistro avviene leggermente in anticipo rispetto al ventricolo destro.

Gli stimoli elettrici e la loro registrazione

Con la diffusione dello stimolo nel sistema di conduzione e nel muscolo del cuore, si determinano differenze di potenziale tra zone attive, dove ci sono la depolarizzazione e la contrazione, e zone in recupero, dove si verificano ripolarizzazione e rilasciamento del muscolo. L’alternanza di tali meccanismi in un organo come il cuore, con una massa importante, fanno di esso una sorta di “generatore elettrico”, che crea correnti elettriche sufficientemente intense da essere registrate da elettrodi a contatto con la superficie esterna del torace, in corrispondenza del cuore, con l’elettrocardiogramma (ECG). Il tracciato dell’elettrocardiogramma è, quindi, la rappresentazione grafica delle depolarizzazioni e delle ripolarizzazioni che attraversano il cuore, con onde che esprimono una polarità positiva o una polarità negativa.

  • Onda P: dura da 50 a 120 millisecondi e registra la depolarizzazione del nodo seno-atriale e la diffusione dell’impulso agli atrii.
  • intervallo PR: dura da 120 a 200 millisecondi e dimostra la diffusione dello stimolo dagli atrii verso i ventricoli.
  • complesso QRS: dura da 60 a 20 millisecondi registra la depolarizzazione nei ventricoIi  e corrisponde alla loro contrazioneLe onde del complesso QRS “coprono” la registrazione degli eventi corrispondenti alla ripolarizzazione atriale
  • tratto ST e onda T: sono indicativi della ripolarizzazione dei ventricoli, dopo l’avvenuta contrazione.

Vedere anche nella sezione Cuore:

Fonti

  • E Braunwald. Hearth Disease: a Textbook of Cardiovascular Medicine. 5th Edition; Philadelphia 1997.
  • Widmaier [et. al.], Vander’s Human Physiology. McGraw-Hill, (10th ed.), 2006.
  • AAVV, Fisiologia dell’uomo, ed. edi-ermes, 2007 (rist.).
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