Din punct de vedere histologic, search ?esutul muscular cardiac cuprinde:
- celule musculare cardiace = miocardiocite de lucru (atriale/ventriculare)
- celulele sistemului excitoconducător: celule P (pacemaker), celule T (de tranziţie) şi celule Purkinje.
Într-o secţiune transversală, la microscopul optic, miocardiocitele efectoare apar ca celule fusiforme, alungite, cu nucleu central, unic, rotund, eucromatic şi cu nucleol evident. În zona perinucleară se pot evidenţia granule de lipofuscină (pigment de uzură), iar citoplasma prezintă striaţii. Între două celule succesive se pot evidenţia linii transversale = discuri intercalare sau stria scalariformă Eberth. Stria scalariformă este un complex joncţional localizat între două celule musculare cardiace şi este formată din 2 porţiuni: una transversală – formată din zonula adherens şi macula adherens, şi una longitudinală – joncţiune gap care asigură continuitatea ionică şi electrică şi funcţionarea cordului ca un sinciţiu funcţional.
Celulele sistemului excitoconducător au rol de generare a impulsului electric şi de conducere a acestuia. Sunt asemănătoare celulelor musculare cardiace, dar sunt de dimensiuni mult mai mari.
Ultrastructura fibrei miocardice cardiace:
- Celula miocardică are un diametru de circa 25μ şi o lungime de 100μ şi este alcătuită din miofibrile ce conţin miofilamente.
- Sarcolema (membrana plasmatică) este, ca orice membrană biologică, o structură blipidică, cu numeroase canale şi pompe ionice.
- Caracteristic pentru celula musculară cardică este diada, formată dintr-o cisternă terminală şi un tub T (invaginări digitiforme ale sarcolemei care pătrund profund în celulă).
Structura unei miofibrile:
În funcţie de modul de colorare cu eozină şi de aspectul la MO în lumină polarizată, structura apare ca o alternanţă de discuri clare şi întunecate:
benzi clare: I (izotrope)
- la mijloc prezintă o linie întunecată: linia Z
- a mai fost descrisă o bandă întunecată (banda N) între linia Z şi joncţiunea dintre benzile I şi A
- este alcătuit doar din miofilamente subţiri
benzi întunecate: A (anizotrope)
- central prezintă o bandă luminoasă: banda H, care la rândul ei are la mijloc o linie întunecată: linia M
- este alcătuit din miofilamente subţiri şi groase
Între 2 linii Z se delimitează sarcomerul (o bandă A + câte o jumătate de bandă Z), fiind alcătuit din miofibrile.
Miofilamente
Proteinele care intră în alcătuirea miofibrilelor sunt:
- Proteine contractile: actina, miozina
- Proteine reglatorii: troponina (C, I, T), tropomiozina
- Alte structuri miofribrilare: titina, nebulina
Miofilamentele groase sunt alcătuite din miozină. Miozina este o proteină cu GM = 500 kDa şi are aspect de baston: prezintă un segment liniar = coada + un segment globular = cap, cu 2 formaţiuni sferice. Capul miozinei prezintă activitate ATP-azică, are un situs de legare pentru ATP şi unul pentru actină. Joncţiunea cap-coadă îşi modifică conformaţia în timpul contracţiei.
Sub acţiunea tripsinei, miozina este scindată în 2 fragmente:
- Meromiozină uşoară – formată din 4 lanţuri polipeptidice uşoare (light)
- Meromiozină grea – formată din 2 lanţuri polipeptidice grele (heavy); sub acţiunea papainei, meromiozina grea este scindată în alte 2 fragmente: subfragmentul S1 (responsabil de activitatea ATP-azică şi interacţiunea cu actina) și subfragmentul S2
Miofilamentele uşoare sunt alcătuite din actină, troponină şi tropomiozină.
Actina este o proteină contractilă cu GM=42 kDa ce se găseşte sub forme:
- Actina F (filamentoasă)
- Actina G (globuloasă)
Polimerii lungi, filamentoşi de actină F se obţin prin ansamblarea subunităţilor de actină G. Prezintă situsuri de legare a miozinei, care în perioadele de relaxare sunt ocupate de trompomiozină, blochând interacţiunea actinomiozină.
Tropomiozina are rol de blocare a situsurilor actinei de legare a miozinei în perioadele de relaxare. După legarea Ca de troponina C, are loc desprinderea trompomiozinei şi eliberarea situsurilor de interacţiune pentru miozină. Raportul actină G/tropomiozină = 7/1.
Troponina este un complex de 3 proteine:
- Troponina I – inhibă interacţiunea miozinei cu actina
- Troponina T – este ataşată tropomiozinei.
- Troponina C – leagă Ca (4 Ca/1 troponină C) în timpul contracţiei. După eliberarea Ca din RES în citosol, acesta se leagă de troponina C şi determină desprinderea troponinei I astfel încât se eliberează situsul actinei de legare a miozinei
Titina (conectina), este o proteină cu GM foarte mare (are cea mai lungă structură = 26926 aminoacizi, GM = aprox. 3000 kDa) şi are rol structural: ancorează miozina de liniile Z.
Histofiziologia cordului
La nivel sarcolemal, celula musculară cardiacă prezintă numeroase canale şi pompe ionice, formând un sistem membranar de transport ionic.
Canale ionice:
Canale de Na
- rapide – sunt canale voltaj dependente, se deschid atunci când potenţialul de acţiune atinge valoarea de –65 mV şi determină influx de Na; se întâlnesc în fibrele cu răspuns rapid (contractile) şi participă în faza de depolarizare a PA.
- lente – se găsesc în fibrele cu răspuns lent (pacemaker) şi participă în faza de depolarizare lentă diastolică
Canale de Ca
- în fibrele cu răspuns lent (pacemaker) – sunt canale de Ca tip T (transient), intervin în depolarizarea lentă diastolică
- în fibrele cu răspuns rapid (contractile) – sunt canale de Ca tip L (long) şi DHP (dihidropiridinice), intervin în faza de platou şi în mecanismul CICR (calcium induced calcium release) – „calciu cheamă calciu”; se inactivează extrem de lent.
Canale de K – sunt canale voltaj dependente, asigură efluxul lent de K şi repolarizarea lentă, cu platou; există canale de K Ach dependente care se deschid la stimularea vagală şi care determină hiperpolarizare membranară (explicând efectul inhibitor al SNVPS).
Canale de Cl – sunt canale rapide, voltaj dependente, au o constantă de inactivare scurtă (1-2 ms); se declanşează când potenţialul membranar este aproape de valoarea 0, determină influx de Cl şi repolarizare iniţială rapidă; se deschid imediat înaintea inactivării canalelor rapide de Na
Pompe ionice:
Na/K ATPaza – intervine în menţinerea PR membranar, este o pompă electrogenă: scoate 3 Na, introduce 2 K
Schimbătorul Na/Ca – pe baza gradientului de Na creat de ATPaza Na/K, schimbatorul scoate 1 Ca în schimbul a 3 Na (mecanism antiport)
Pompa de Ca
- Sarcolemală - scoate Ca din celulă, controlată de calmodulină
- Sarcoplasmică – introduce Ca în RES, scade Ca citosolic, e controlată de fosfolamban
Cuplarea excitaţiei cu contracţia
După generarea impulsului electric la nivelul nSA, impulsul este condus prin intermediul joncţiunilor gap de la o celulă la alta. Potenţialul de acţiune ajunge la nivelul tubilor T şi creşte astfel eliberarea de Ca în sarcoplasmă. Ulterior, Ca eliberat determină eliberarea masivă de ioni din Ca din Res prin intermediul unor receptori ryanodinici, ducând la creşterea concentraţiei de Ca intracelular (de la 10-7 la 10-5). Ca se cuplează cu troponina C şi determină desfacerea troponinei I de pe situsul actinic pentru miozină. Capul miozinic interacţionează cu actina (în timpul contracţiei/relaxării se modifică unghiul între extremitatea gobulară a miozinei şi coada – de la 45o la 90o), formându-se astfel punţile actomiozinice.
O animație a procesului de contracție poate fi accesată aici.