Músculo liso Guido Ulate. MD. PhD.

Sí contienen calponina y caldesmón (inhiben unión de la M a la A) Introducción Las células de músculo liso contienen actina(A), tropomiosina(TM) y miosina(M) no contienen troponina ni nebulina. Contenido celular de A y TM es el doble del que se encuentra en el músculo estriado, contenido de miosina (M): es ¼ Sí contienen calponina y caldesmón (inhiben unión de la M a la A) Los filamentos contráctiles no se disponen de modo uniforme transversalmente, pero sí presentan cierta organización.

Introducción Los cuerpos densos son los equivalentes a las líneas Z y unen A y TM. El CK sirve de anclaje para los filamentos finos y permite que se transmitan las fuerzas a los extremos de la célula. Presencia de caveolas en su sarcolema Los filamentos intermedios (7 a 15 nm) desmina y vimentina: unen los cuerpos y áreas densas con el CK.

Organización de los contactos intercelulares y de las caveolas Se producen centelleos de Ca2+ . Las caveolas se asocian a: canales de Ca2+ tipo L y a NCX. Guyton y Hall. Textbook of Med. Physiol. 11°ed. 2006. con SERCA, RYR y R para IP3 3 a 4 fil de M por c/C denso. Los fil de M son más largos que los del musc esq. Koeppen y Stanton. Berne y Levy Physiology. 6°ed. 2008. Boron y Boulpaep. Med. Phys. 2°ed. 2008.

Las caveolas y sus proteínas residentes 3 isoformas de caveolinas:1,2,3. 50-100 nm Aquí están los SOC Las caveolas y sus proteínas residentes NH2 BK CLCA etc

Introducción Dos clasificaciones de los músculos lisos: Dependiendo del acople entre miocitos en: unitario (hay acople eléctrico y presencia de células marcapasos) y multiunitario (no hay acople). Pero en realidad son los extremos de la clasificación. Dependiendo de la duración de la respuesta contráctil: fásico (actividad rítmica o intermitente, se contrae en respuesta a PAs, presente en TGI y urogenital) y tónico (actividad continua, presente en vasos, vías aéreas y algunos esfínteres)

Sistemas de control del músculo liso Predomina control nervioso Predomina control mecánico y humoral Musc MU: ejs. iris, piloerectores, c. deferente Musc U: ejs. TGI, reproductivo, urinario, vìas aéreas.

Algunos patrones de actividad contráctil Tónicos Fásicos

Control de la actividad del músculo liso Los PAs son muy variables y no siempre necesarios para comenzar una contracción. Puede ser por estimulación mecánica, hormonal, neural, por fármacos y por actividad de marcapaso. Es necesaria la fosforilación de la MLC para la interacción de la M con la A. El grado de fosforilación de la MLC dependerá de la actividad relativa de la MLCK con respecto a la MP El complejo Ca/CaM estimula la MLCK RhoA y su efectora ROK inhiben la MP (sensibilización al calcio)

Propiedades eléctricas del ML Potencial de reposo: Puede variar entre músculos lisos de diversas ubicaciones en un rango entre -40 y -55 mV. Ej.: Esófago Cuerpo: -50mV EEI: -41mV

Tipos de potenciales de acción en el músculo liso Varios tipos, Boron y Boulpaep. Med. Phys. 2°ed. 2008.

Espigas Mesetas Canales de Ca2+ voltaje dependientes de lenta cinética. Canales de Na+ no son indispensables para la contracción, pero la aceleran. Canales de K+ regulados por diferentes medios. Corriente de calcio ante todo, se repolarizan por corrientes de potasio. Canales de Ca son mas lentos que los de Na, pueden existir canales de Na no son indispensables pero hacen que se llegue al umbral en forma precoz. Los potenciales tienen una fase de ascenso mas lenta que el ME debido a la cinetica del canal de calcio. Igual su repolarización es mas lenta porque dichos canales duran mas tiempo en desactivarse y la repolarizacion es dada por canales de K voltaje dependientes mas lentos o otros Ca dependientes. Boron y Boulpaep. Med. Phys. 2°ed. 2008.

Ondas lentas o corrientes marcapaso Contracción Fásica Tónica Boron y Boulpaep. Med. Phys. 2°ed. 2008.

Aparato ritmoneuromuscular: origen de las ondas lentas ICC se ubican alrededor y dentro de las capas musculares. Se conectan entre sí y con los miocitos lisos por medio de gap j. Sanders et al. 2000. News Physiol. Sci. 15.

Modelo de ICC (TGI, uréter y uretra) El NO  cGMP lo que activa a la PKG1B que al fosforilar al R para IP3 le disminuye la sensibilidad al Ca2+ Veloc desplaz : 5 a 40 mm/s No producen PAs

Relaciones entre el Em y la generación de F Principalmente en el unitario No existen PAs. Princ en el MU(vasos) . Al hiperpolarizarse  la entrada de Ca2+ Por oscilaciones en el Em. Ondas lentas. Ej. Musc liso asociado a ICC. Principalmente en el unitario Acoplamiento Fármaco-Mecánico. Involucran al IP3, cAMP, cGMP y al Ca2+

Estimulación mecánica La distensión puede activar la contracción. Ej. Una sobredistensión del músculo intestinal lleva al desarrollo de potenciales de acción. I. Modificaciones del citoesqueleto II. Tensión en la membrana Kraicheli y Farrugia. 2007. Neurogastroenterol. Motil. 19: 245-52 Canales de Na+ (I, actina) y canales de K+ y Ca2+ (II) 17

III. Complejo mecanosensor. Musculo liso vascular. ENaC/ASIC: canal de Na epitelial/canal iónico sensor de ácido. Drummond et al. 2008. Physiology. 23: 23-31 18

Acople excitación-contracción Ocurre por medio de 2 mecanismos: Por cascadas de señalización que involucran al Ca2+ ,al complejo Ca/CaM y a la MLCK. Incluye mecanismos donde el Ca2+ ingresa desde el LEC y otros donde el Ca2+ es liberado periódicamente de los almacenes intracelulares. Por la vía de RhoA/ROK que altera la sensibilidad del aparato contráctil al Ca2+. Este mecanismo es más bien modulador y consiste en una inhibición de la MP. Esto ocurre ante el efecto alfa1 de catecolaminas, por ADH, ET, ANG II y agonistas muscarínicos (M3).

Carbone E. Fisiologia. Dalle molecole ai sistemi integrati. EdiSES Carbone E. Fisiologia. Dalle molecole ai sistemi integrati. EdiSES. 2008. Pp 306-17

Cadena ligera esencial Cadena ligera reguladora (MLC-20) 20 kDa. La MLCK la fosforila en Ser19 21 21

La vía de RhoA/ROK en el músculo liso Aumenta la sensibilidad del aparato contráctil al Ca2+. MBS ó MYPT1: subunidad ligadora de miosina (110-130 kDa). Al ser P por la ROK inhibe a la cat (37 kDa) CPI-17: PKC-potentiated inhibitor 17 kDa protein. Cuando es P por la PKC o por la ROK interactúa con M20 y se inactiva la actividad fosfatasa. A Ac. Araquidónico: activa ROK PKC 20 20 MBS=MYPT1 PP1c=cat M20 no está claro como funciona MLCP

Las prot G monoméricas o pequeñas Se han identificado más de 100. PM: 21 kDa. Pueden estar asociadas a la membrana o en el citosol. También presentan ciclo de activación. GAP(RGS): proteína de activación de la GTPasa y GEF: factor de intercambio del nucleótido guanina (ej SOS). GEF Incluye: RhoA, Cdc12,Rac,Rnd y RhoBTB Proteínas de tipo Ran Formación y función de los cilios 23

Gs G12/13 Gq -

La ROK Es una serina/treonina cinasa. Actividad catalítica en terminal amino. Dominio RB (terminal carboxilo) une Rho-GTP = conformación abierta= actividad catalítica 2x. También la abre (de forma directa) ciertos lípidos como el ac. araquidónico. Fosforila a: MBS(MYPT1) de la MLCP (se inhibe); MLC20 (se activa directamente); calponina y caldesmón (se desplazan); CPI17 (interactúa con M20=se inhibe la MLCP); LIM cinasa (fosforila a cofilina = se inhibe la despolimerización de la actina.

Contracciones fásicas vrs tónicas El músculo se relaja si la [Ca2+] disminuye por debajo de la precisa para la unión con la CaM (~0.1 M). Fuerza max cuando [Ca2+] supera 0.1 mM. Se mantiene la fuerza con un bajo consumo de ATP = estado bloqueado (20 a 30% de los puentes cruzados están fosforilados

La cinética de este ciclo es mucho más lenta que la del ME. El ciclo de los enlaces o puentes cruzados en el músculo liso: regulación por los filamentos gruesos, específicamente por la fosforilación de las MLC. La cinética de este ciclo es mucho más lenta que la del ME. La M no puede interactuar con la A salvo que la MLC esté fosforilada y el caldesmón y/o calponina no estén inhibiendo. La interacción A-M M se carga de energía

El estado bloqueado Se reduce el consumo de ATP (300 veces menos que la utilizada por el musc esq para mantener la misma fuerza).

RELAJACIÓN: Mecanismos que disminuyen la [Ca2+]ic

Table 14-1. Modulation of Smooth Muscle Activity by Neurotransmitters, Hormones, and Local Factors Agonist Response Receptor Second Messenger Norepinephrine and epinephrine from sympathetic stimulation Contraction* (predominant) Relaxation† α1-AR β2-AR InsP3 cAMP Acetylcholine from parasympathetic stimulation Contraction‡ (direct) Relaxation‡ (indirect) Muscarinic receptor on SMC Muscarinic receptor on EC   Angiotensin II Contraction§ AT-1 receptor InsP3 Vasopressin Vasopressin receptor Endothelin Endothelin receptor Adenosine Relaxation# Adenosine receptor cAMP (Gs) *The predominant effect of sympathetic stimulation is smooth muscle contraction caused by the abundance of α1-AR relative to β2-AR in smooth muscle. †Activation of β2-AR on smooth muscle modulates the degree of smooth muscle contraction during sympathetic stimulation. Therapeutic β2-AR agonists are important for the relaxation of bronchial smooth muscle during asthmatic attacks. ‡Vascular smooth muscles are poorly innervated by the parasympathetic system. During vagal stimulation, however, acetylcholine (ACh) can become elevated in the coronary circulation and result in coronary relaxation (mediated by binding of ACh to endothelial cells). Note that this effect of ACh is indirect because binding of ACh to endothelial cells results in release of the smooth muscle relaxant nitric oxide from the endothelial cells. In regions of the coronary circulation with damaged endothelium, binding of ACh to coronary smooth muscle could promote contraction (vasospasm; direct effect). §A variety of hormones can elevate InsP3 in smooth muscle and thereby result in smooth muscle contraction. Such hormones include angiotensin II, vasopressin, and endothelin, along with the neurotransmitters norepinephrine and acetylcholine. As noted above, however, each hormone/transmitter binds to a specific receptor type. #During periods of intense muscular activity, adenosine can be released from the working muscle, diffuse to the neighboring vasculature, and promote vasodilation. Thus, adenosine is acting as a local factor to increase blood flow to a specific region (i.e., working muscle). AR, adrenergic receptor; EC, endothelial cell; InsP3, inositol 1,4,5-trisphosphate; SMC, smooth muscle cell.

Efecto de diferentes vías de señalización (1) cAMP: produce relajación del músculo liso por activación de PKA que: 1. al P la MLCK impide que sea activada por Ca/CaM; 2. al P a la MYPT1 impide acción de ROK; 3.al P a la telokina  la actividad de la MYPT1. También porque aumenta centelleos de Ca2+ y luego ese Ca2+  la Po de BK. NO: favorece la relajación porque al aumentar cGMP, activa la PKG y esta afecta los mismos 3 pasos que afectó la PKA. Además, PKG también fosforila IP3R y reduce su sensibilidad a [Ca2+] intraRE.

= Significa que el sitio sí está fosforilado ZIPK: zipper interacting protein kinase

Efecto de diferentes vías de señalización (2) La PKC favorece la contracción porque: fosforila CPI-17, fosforila canales de calcio tipo “L”, fosforila el caldesmón y la calponina. MQ que aumentan la Po de canales de K+ en el sarcolema = relajan (ej. vasodilatación x ADO)

Relación longitud-tensión en el ML Adaptación a la longitud (ocurre en min a hrs) ML con gran cantidad de tej conj (permite controlar el volumen del órgano) pero  la T pasiva. Fibras de ML pueden generar misma fuerza max que el ME aunque tienen menos M (1/4) esto se debe a la cinética más lenta de los p cruzados.

Relación fuerza-velocidad en el ML Velocidades de acortamiento mucho más lentas (mucho menor potencia) que en el ME. En el ML se puede observar una “familia” de curvas velocidad-tensión dependiendo de la velocidad de ciclado de los p cruzados así como del número de enlaces activos. Entre más p cruzados activos más velocidad de acortamiento. Esta diferencia se debe al sistema regulador, incluyendo la posibilidad de presentar el estado bloqueado donde la velocidad sería muy baja. Tensión (N/m2)

Diferencias entre las curvas T-L de los músculos esquelético y liso La fosforilación de las MLC es dependiente de la longitud y por ello la T desarrollada a las diversas L no es solo función de la superposición entre los miofilamentos. Las cels musculares lisas se adaptan a las variaciones de L a través de la reorganización del material intracelular (adaptación). En los músculos lisos está presente una respuesta de fuerza activa inducida por el estiramiento.

La calponina es P por la ROK y la PKC y produce su separación. Caldesmón y calponina Ambas son proteínas que se unen a la actina e inhiben la interacción entre la A y la M. Además favorecen la organización de los filamentos de A. El caldesmón es P por: PKC, cdc2, ROK y MAPK lo cual produce su separación de la actina. También Ca/CaM inhibe el efecto del caldesmón porque provoca cambios en su conformación. La calponina es P por la ROK y la PKC y produce su separación.