Struttura e Funzioni del Tessuto Muscolare Scheletrico

Struttura e Funzioni del Tessuto Muscolare Scheletrico

Il tessuto muscolare scheletrico è composto da fibre muscolari, o miociti, che sono cellule allungate e multinucleate con nuclei posizionati alla periferia. Queste fibre contengono miofibrille, strutture filamentose che attraversano longitudinalmente il sarcoplasma. Le miofibrille sono formate da sarcomeri, unità contrattili ripetute, delimitate da linee Z e caratterizzate da una disposizione alternata di filamenti di actina (sottili) e miosina (spessi), che conferiscono il tipico aspetto striato al tessuto. La contrazione muscolare scheletrica è un processo volontario, controllato dal sistema nervoso centrale, e si distingue per la sua rapidità e capacità di generare forza in modo unidirezionale. Il tessuto muscolare scheletrico ha una notevole capacità di rigenerazione, mediata dalle cellule satellite, sebbene questa capacità tenda a ridursi con l'invecchiamento. Il muscolo scheletrico è anche un importante serbatoio di nutrienti, contenendo proteine, carboidrati, lipidi, sali minerali e acido lattico, e ospita la mioglobina, che funge da riserva di ossigeno, e la creatina fosfato, che fornisce energia immediata durante l'attività muscolare intensa.

Organizzazione Microscopica e Proteine del Sarcomero

Al microscopio, il tessuto muscolare scheletrico rivela una struttura altamente organizzata, con le miofibrille che mostrano una disposizione regolare dei sarcomeri. Ogni sarcomero è delimitato da linee Z e presenta una banda centrale più scura, la banda A, con al centro la linea M. Le miofibrille sono sincronizzate nella contrazione per garantire un movimento coordinato. Il reticolo sarcoplasmatico, una rete di tubuli e cisterne che avvolge le miofibrille, è il magazzino del calcio, un catione essenziale per l'attivazione della contrazione muscolare. Le proteine principali del sarcomero sono l'actina e la miosina, che costituiscono rispettivamente i filamenti sottili e spessi. Altre proteine, come la troponina e la tropomiosina, hanno ruoli regolatori e sono cruciali per il controllo dell'interazione tra actina e miosina, e quindi per l'inizio e la regolazione della contrazione muscolare.

La Miosina e il Suo Ruolo nella Contrazione Muscolare

La miosina è una proteina motoria che forma il filamento spesso del sarcomero. È composta da una testa globulare, che contiene siti di legame per l'actina e per l'ATP, e una coda lunga e flessibile. Le molecole di miosina si aggregano in modo che le code si sovrappongano e le teste si estendano verso l'esterno, pronte a interagire con i filamenti di actina. Durante la contrazione, le teste di miosina si legano ai siti di actina, compiendo un movimento detto "colpo di remo", che è il cuore del ciclo dei ponti trasversi. Questo ciclo è il meccanismo fondamentale della contrazione muscolare e richiede ATP per il distacco della miosina dall'actina e per il "reset" della testa di miosina per un nuovo ciclo di interazione.

L'Actina e le Proteine Regolatorie

L'actina è una proteina globulare (G-actina) che si polimerizza in filamenti (F-actina), formando la struttura del filamento sottile del sarcomero. Questi filamenti sono associati a proteine regolatorie, la troponina e la tropomiosina, che insieme controllano l'esposizione dei siti di legame per la miosina. La troponina è un complesso di tre subunità (troponina C, I e T) che risponde al calcio, modificando la conformazione della tropomiosina e permettendo l'interazione tra actina e miosina, innescando così la contrazione muscolare.

Proteine Strutturali e Regolatorie del Sarcomero

Il sarcomero contiene anche proteine strutturali e regolatorie essenziali per la sua integrità e funzionalità. La titina è la più grande proteina conosciuta e si estende dalla linea Z al centro del sarcomero, contribuendo all'elasticità e alla stabilità del sarcomero. La nebulina è un'altra proteina strutturale che si associa ai filamenti di actina, regolandone la lunghezza. Il complesso distrofina-glicoproteine (DGC) connette il citoscheletro delle fibre muscolari alla matrice extracellulare, permettendo il trasferimento delle forze di contrazione. La distrofina è fondamentale per la stabilità del sarcomero e la sua assenza o difetto è associato a malattie muscolari gravi, come la distrofia muscolare di Duchenne.

Il Processo della Contrazione Muscolare

La contrazione muscolare inizia con l'impulso di un motoneurone che libera acetilcolina a livello della giunzione neuromuscolare, provocando una depolarizzazione della membrana della fibra muscolare. Questo segnale elettrico si propaga lungo la membrana e penetra nel sarcoplasma attraverso i tubuli T, raggiungendo il reticolo sarcoplasmatico e inducendo il rilascio di ioni calcio. Il calcio si lega alla troponina C, causando un cambiamento conformazionale che sposta la tropomiosina e scopre i siti di legame per la miosina sull'actina. Questo permette l'attivazione del ciclo dei ponti trasversi, con la miosina che si lega all'actina e la trascina verso il centro del sarcomero, determinando l'accorciamento e la contrazione muscolare. Il rilascio di ATP e la sua idrolisi sono necessari per il distacco della miosina dall'actina e per il pompaggio del calcio di ritorno nel reticolo sarcoplasmatico tramite la pompa SERCA, che termina la contrazione e permette il rilassamento muscolare.