Musculo Cardiaco

• El corazón consiste de 4 cavidades: dos aurículas (reciben sangre) y dos ventrículos

(bombean sangre).

• Las contracciones (sístole) y relajaciones (diástole) del miocardio causa el bombeo del

corazón y lo que se llama “ciclo cardíaco)

• La sangre pasa de la aurícula al ventrículo debido a que existe un marcapasos ubicado en

la aurícula derecha lo que genera impulsos eléctricos haciendo que las aurículas se contraigan y la sangre es forzada a entrar al ventrículo derecho. Esta sangre se bombea al pulmón para recoger O2 y perder CO2. La sangre renovada entra a la aurícula izquierda pasa al ventrículo izquierdo y se bombea a los tejidos donde entrega oxígeno.

2.1. Ultraestructura:

• Musculo cardiaco esta compuesto por células mononucleadas interconectadas, y rodeadas

en un tejido de colágeno.

• Las miofibrillas y mitocondrias ocupan el 85% del volumen de las células del corazón.

• Resto compuesto principalmente por sarcolema, Túbulos T, Retículo Sarcoplásmico (RS), y

estructuras especializadas como discos intercalares (sistemas de unión que asocia células musculares cardiacas para formar fibras de miocardio) y gap junction (hace contacto entre membranas plasmáticas de células adyacentes, permite paso de iones y moléc pequeñas)

2.2. Proteínas contráctiles:

Miofibrillas compuesto de miofilamentos gruesos y delgados: (esquema en diapositiva)

• Filamento grueso compuesto por MIOSINA. La Miosina esta compuesta de cadenas ligeras

(RLC, reguladora y ELC, esencial) y cadenas pesadas (HC, isoformaα y β).

Cadena pesada (HC) determina la actividad ATPasa (alta o baja) de la miosina in vitro y la velocidad de contracción.

Se probó que la actividad ATPasa del músculo esquelético son más altos que las del musculo cardiaco.

Cadena Ligera (LC) de la miosina carece de actividad ATPasa y no se combina con la actina

LC presente también en musculo esquelético pero en el corazón (aurículas y ventrículos) se encuentra fosforilado y probablemente participa en la regulación de la contracción del corazón.

• Filamento delgado compuesto por ACTINA, TROPONINA (TN) Y TROPOMIOSINA(TM).

Actina está constituido por monomero que une a TN y TM.

En contracción la actina se une a miosina (HC) y estimula la actividad ATPasa de la miosina.

Actina del miocardio y del musculo esquelético tienen estructura similar y propiedades biológicas similares.

Troponinas cardiacas (cTNs), proteínas que forman parte del mecanismo de regulación de la contracción. Conformados por complejo: TN-C, TN-I, TN-T

cTN-C. Difiere del TN-C del musculo esquelético en que solo contiene un sitio de unión al Calcio. Al unirse el Ca cambia de conformación. Existe dos sitios de unión: Sitio1 de coordinación al Ca por no contener ac.aspártico y Sitio 2, de unión al Ca. La contracción se inicia por la unión del Ca al sitio 2 de cTN-C.

cTN-I Difiere al de tipo esquelético en contener una extensión N-terminal de 32aa, del cual hay 2 residuos adyacentes de Serina (N°22 y 23).

TNI es fosforilado por fosfokinasa A (PKA). La fosforilación ha demostrado modular la función cardiaca mediante la reducción de la afinidad del Ca por el sitio regulatorio N-terminal de cTN-C.

cTN-T. Proteína que se fija a la Tropomiosina (TM). Y tiene varias isoformas relacionadas a las diferencias en la regulación de Ca entre corazones de diferentes estadios (ejemplo conejo neonato y adulto).

Tropomiosina (TM), En el musculo esquelético hay dos isoformasα,β, mientras que en el cardíaco solo se expresa la forma α.

Se hizo un experimento en ratas transgénicas donde se sobreexpresócTM-β y se detectó nuevas funciones como incremento en la activación del filamento delgado, mayor sensibilad del Ca y menor desplazamiento de Ca por la fosforilación de AMPc. Todo solo para indicar que un cambio de isoformas de TM tendría un efecto importante en la actividad de los miofilamentos del corazón.

Movimiento de las proteínas reguladoras en sístole y diástole

• En diástole (relajación). La miosina no puede asociarse a la actina debido a que los sitios de unión para las cabezas de Miosina en la G-actina están bloqueados por la Tropomiosina (TM).

• En sístole (contracción). La concentración de Ca citosolico es mayor (10-5M), la subunidad

TN-C une Ca produciendo un cambio conformacional en la molécula de troponina (N-terminal de TN-C intercambia con C-terminal de TN-I) y se da el desplazamiento de la molécula de Tropomiosina (TM) hascia la parte más profunda de la hendidura de la hélice de actina. Como resultado los sitios de G-actina, capaces de interactuar con las cabezas de Miosina quedan libres.

2.2.1. Métodos

Reemplazo de TN endógenos en fibras de piel con TN mutantes. Se modifica dominios de TN para analizar la sensibilidad al calcio. (Procedimiento en diapositivas)

Purificación de miofibrillas cardiacas. Importante para estudiar la interacción de los componentes de Troponina con Tropomiosina y Actina. Se mide actividad ATPasa de las miofibrillas cardiacas purificadas el cual exhibieron su normal alta sensibilidad al Ca.

Eletroforesis de las proteínas regulatorias. Para separar por peso TM, TN-T y TN-I (Gráfico en diapositivas).

2.3. Regulación del flujo de Calcio

2.3.1. Retículo Sarcoplásmico (RS):

• El Ca se transporta dentro del RS vía BOMA DE CALCIO o BOMBA Ca-ATPasa “SERCA”

• Los canales de liberación de Ca del RS son parte de una compleja estructura proteica llamado Receptor Rianodine (RyR). Estos canales atraviesan la membrana lipídica.

• En la contracción:

Onda de Activa canales Entra Ca al Ca interactúa Abre canales de Ca

Despolarización de calcio citosol con RR de RS saliendo Ca

alcitosol.

• “Liberación de Ca inducido por Ca” (CICR) es específico del corazón. Es decir el poco calcio

que ingresa a la celula por canales de calcio provoca gran liberación de Ca del SR.

• Fosfolamban (PLB), proteína pentamérica que regula a SERCA. Activa a SERCA cuando no

está fosforilado. PLB se encuentra asociado a SERCA.

• Ca incorporado al RS por SERCA es almacenado ligado a la proteína CALSECUESTRINA, de

esta forma esta disponible para ser liberado.

• En el citoplasma de la célula del musculo esquelético se encuentra dominios N-terminal que tienen sitios de fosforilación (Sitio Ser y Sitio Thr). Sitio Ser es fosforilada por PKA, donde PKA fosforila a PLB, mostrando una alta tasa de transporte de Ca y Alta sensibilidad al Ca por SERCA, facilitando la relajación en corazón expuesto a β-adregenicos. Sitio de Thrfosfoiladapor Ca-calmodulin quinasa dependiente el cual estimula la absorción de Ca in vitro (no se conoce su significado fisiológico).

• Se realizó un ensayo con un ratón deficiente de PLB, resultando que no hubo defecto en el funcionamiento de su corazón, buena contractibilidad y buen transito de Ca. Por lo tanto la ausencia de PLB debe ser sustituido por otros mecanismos de fosforilación en diferentes sitio a PLB disponibles en el corazón para ajustar esta actividad.

Sarcolema

• Debe ocurrir un balance de Ca, es decir lo mismo que entra, sale =) para ello hay 2

mecanismos en el sarcoplasma: -Intercambio de Na+/Ca++.

-Regulación de Bomba de Ca++ (SERCA)

• Canales de Ca o “canales L” atraviesan la membrana lipídica del sarcolema

• anales de Na+ y Ca++ del sarcolema transportan 3Na+/1Ca+ con la energía liberada por la

hidrolisis de ATP (vía producida por la bomba Na+/K+)

• ATPasaNa+/K+ transporta 3Na+ fuera y 2K+ dentro de la célula por molécula de ATP

moviendo así 1 carga neta por ciclo y permitiendo el funcionamiento de los canales iónicos de Na, K y Ca.

Los canales de Na+ y K+ en el sarcolema están involucrados en la generación del

Potencial de acción.

2.4. Sensibilidad al Calcio

• Importante para medir un parámetro (como actividad ATPasamiofibrilar o tensión) vs. pCa (creo q es potencial de calcio =S)

• Factores de influyen a la sensibilidad al Calcio.

- Fosforilación de TN-I -Temperatura

- Tropomiosinaβ -Fuerza iónica

- Envejecimiento -Cafeína, etc

- Acidosis

- Longitud del sarcómero

• Desplazamiento de curva a:

- Derecha: disminuye sensibilidad al Ca.

- Izquierda: Aumenta sensibilidad al Ca.

• Ca intracelular activa Ca en los miofilamentos.

• Ca en exceso sale de la célula del corazón

a través del sarcolema.

Ca entra en el mioplasma Desencadena liberación

"A" y "B" representan las variaciones dentro del mismo sistema, por ejemplo, animales de diferentes edades.

por canales de calcio de nuevos Ca desde SR

Guarda calcio en Ca intracelular puede el RS iniciar la contracción

a través del sist. TN

2.5. Acoplamiento de excitación-contracción

• Similar al músculo esquelético.

MUSCULO CARDIACO MUSCULO ESQUELETICO

Contracción depende tanto de la entrada de Ca que cruza el sarcolema y la liberación del Ca desde el sarcolema

Contracción depende exclusivamente de la liberación de Ca desde RS.

RS menos organizado y rodeado de tubulos T de mayor diámetro

RS bien organizado y tubulos T estrechos.

Miocitos de 0.02nm de espesor

Diametro de miocitos de 0.2nm

Principales acontecimientos en el acoplamiento E-C:

- Excitación

- Ca induce liberación de Ca

- Activación de proteínas contráctiles

- Retoma de Ca en el RS y extrusión de Ca que permite la relajación.

Excitación eléctrica en superficie de membrana

Potencial de acción Despolarización de TUBULOS T

Activa liberación del Ca++ del RS

Ca liberado se une a TN-CActiva la contracción

Las características del musculo cardiaco permiten la mayor velocidad de sustrato del espacio extracelular al centro de la célula.

Por lo tanto el flujo de Ca en sarcolema juega un rol más importante en la célula cardiaca.

2.6. Bioquímica de la Ley de Starling

• La ley afirma que cuanto más se llene el corazón durante la diástole, más será el volumen

expulsado durante la sístole y dentro de los límites fisiológicos expulsara toda la sangre que le llegue.

• Si el retorno venoso aumento---El músculo cardiaco se estira (más longitud)---El corazón se contrae con más fuerza y expulsa sangre.( Comprobada por RAYOS X)

• A mayor sea la longitud del sarcómerorequerirá menorespaciamiento entre filamentos gruesos y delgadospara mantener el volumen de la célula muscular cte. “ Principio del volumen cte”

Esto explica la mejor interacción entre Actina y Miosina como resultado del movimiento de Actina-Miosina más cerca entre sí, con la longitud más larga.

• La ley de Starling caracteriza también un aumento en la sensibilidad al Ca2+ de los

miofilamentos cardíacos a medida que aumenta la longitud del sarcómero.

2.7. Energética

• La energía que el corazón utiliza para realizar el bombeo de la sangre se genera a través de la hidrólisis de ATP en ADP y Pi. El ATP es constantemente generado por las mitocondrias que son abundantes en las células musculares del corazón.

• Puesto que la membrana mitocondrial externa es impermeable a los nucleótidos de

adenina hay necesidad de "portadores energéticos" para transportar la energía al citosol.

Logrado por Fosfocreatina (PCr) que es:

Longitud Distancia entre filam Longitud de la vía dedelsarcómero gruesos y delgados Ca++ en el espacio

interfilamentar

- El exceso de ATP se transforma a PCr dentro de la membrana interna mitocondrial mediante las isoformas de creatina quinasa, ubicados en la mitocondria. La PCr formada difunde en el citoplasma para saturar el agua miofibrilar. Cuando el ATP es hidrolizado por la actomiosina, durante latido del corazón, el ADP formados será inmediatamente regenerado por PCr con ayuda de isoformasespecificas de creatina kinasa.

• El ATP es también utilizado por el Ca 2 +-ATPasa y Na+/K+ ATPasa del sarcolema, Ca 2 +-

ATPasa de SR para almacenar Ca2+, y para los procesos biosintéticos.

- ATP es sint. 90% por fosforilación oxidativa en la mitocondria

10% por glucolisis en el citosol.

• Mitocondrias. Dependen estrictamente del oxígeno, oxidando así a ac.grasos y piruvato

(aumentando la glucolisis)

• Estudios sobre el rol de PCr de su rol en la energética cardiaca

- Se alimentó a ratones con análogo de creatina : b-guanidinopropionato (b-GP), que resultó en un menor rendimiento de la contractibilidad in vitro pero no en el animal intacto. Lo que sugiere que debe haber un mecanismo compensatorio en el corazón para una baja concentración de PCr.

- Estudio parecido fue con creatina kinasa. Llegando a la conclusión que ni PCr ni Creatina kinasa son esenciales para el metabolismo energético celular.

- Sin embargo ambos estudios mostraron una marcada remodelación en las miofibrillar y en las mitocondrias, sugiriendo que la transducción de energía se altera.

- Durante 5 días se incrementó la dosis de creatina, y se observó un mejor almacenamiento de glucógeno en el músculo esquelético de rata.

- Rpta de Creatina y Glucógeno fue más marcada en Musculos oxidativos que glucoliticos, de ahí que el suplemento de creatina en la dieta de atletas mejora su rendimiento físico =).

RESUMEN. Muestra factores que determina la contractibilidad en el corazón Lanzadera phosphorylcreatine (PCr)

Mitocondria quema glucosa, acetato y otros ac. Grasos para sacar CO2 y agua por difusión

Permite entrada de Calcio.

Sacan el exceso de calcio de la célula cardiacaMovimientos de Na+ y K+

determinan las propiedades eléctricas de la membrana cardiaca