I cardiociti rappresentano le cellule costituenti il tessuto cardiaco e fanno parte del gruppo cellulare dei miociti. Sono delle cellule altamente specializzate capaci di adottare diverse strategie metaboliche per il fine di generare la contrazione nervosa. La morfologia di questi elementi cellulari è anch'essa caratteristica ed è utile al fine contrattile: i mitocondri sono presenti in abbondanza così come i sarcomeri sono ben distribuiti.
Struttura e morfologia
I miociti e, di conseguenza, anche i cardiociti hanno una struttura cellulare particolare. La forma è allungata e fusiforme e il nucleo si trova al centro. La membrana cellulare prende il nome di sarcolemma. All'interno del citoplasma, che nelle cellule muscolari prende il nome di sarcoplasma, sono presenti molti mitocondri poiché la contrazione cellulare necessita di moltissima energia sotto forma di ATP. Le fibre contrattili, formate da actina e miosina sono presenti sotto forma di filamenti compatti e ben visibili al microscopio ottico.
Struttura di un generico cardiocita. Il nucleo è centrale mentre i mitocondri sono molto evidenti. Vista la richiesta energietica è necessaria la presenza di numerosi mitocondri capaci di offrire equivalenti di ATP utili per la contrazione delle miofibrille.
Fisiologia dei cardiociti
Il processo fisiologico di contrazione è strettamente regolato dal calcio, un elemento cruciale per l'attivazione delle proteine contrattili (actina e miosina) all'interno del sarcomero.
Quando un impulso elettrico (potenziale d'azione) raggiunge un cardiocita, si verifica un'apertura dei canali del calcio nel reticolo sarcoplasmatico, una struttura interna alla cellula che immagazzina calcio. Il seguente rilascio del calcio provoca la contrazione muscolare. Questo avviene poiché lo ione calcio è capace di legarsi alla troponina, una complesso proteico le cui sub-unità legano l'actina e la miosina. Successivamente, il calcio viene ricaptato dal reticolo sarcoplasmatico o espulso dalla cellula per consentire il rilassamento muscolare, completando così il ciclo di contrazione. È proprio in questa fase che interviene l'ATP poiché è necessario per lo sgancio del complesso actina-miosina.
Autoeccitazione e ritmo cardiaco
A differenza delle cellule muscolari scheletriche, che richiedono una stimolazione nervosa per contrarsi, i cardiociti possiedono una capacità intrinseca di generare impulsi elettrici. Questo processo, noto come autoeccitazione, è essenziale per il mantenimento del ritmo cardiaco costante e viene orchestrato dalle cellule pacemaker situate nel nodo senoatriale (NSA) e, sebbene in misura minore, da altri sistemi di sicurezza interni al tessuto cardiaco.
Le cellule pacemaker hanno un potenziale di membrana instabile che le porta a depolarizzarsi spontaneamente, generando un potenziale d'azione che si propaga attraverso le gap junctions ai cardiociti circostanti. Questo impulso elettrico si diffonde rapidamente attraverso il miocardio, attivando la contrazione coordinata dei ventricoli e degli atri, e così assicurando il flusso sanguigno continuo nel sistema circolatorio.
Cellule pacemaker e cellule di lavoro
Il tessuto cardiaco è formato da due tipi di cellule: il miocardio comune, o miocardio di lavoro, ed il miocardico specifico, formato dalle cellule pacemaker. Le cellule pacemaker attivano le cellule di lavoro e, di conseguenza, determinano l’insorgenza del battito cardiaco.
A differenza delle altre cellule muscolari, le unità miocardiche sono caratteristiche dell’autoeccitazione. In una cellula muscolare normale, infatti, avviene la contrazione in seguito all’insorgenza di un potenziale di azione, scaturito a livello della giunzione neuromuscolare e propagato mediante le giunzioni strette. Invece, nel cuore la genesi del potenziale d’azione è di tipo miogeno. Questo vuol dire che, a livello delle cellule pacemaker, avviene una costante ed automatica attività di formazione degli impulsi che vengono propagati ai cardiociti utilizzando il sistema delle gap junctions.
Metabolismo energetico
Il cuore è un organo che ha una richiesta molto importante di enegia. Anche i cardiociti si sono adattati per sostenere questa richiesta costante di energia. La principale fonte di energia per i cardiociti è l'ATP prodotto principalmente attraverso la respirazione aerobica nei mitocondri. Per questa ragione, queste strutture endocellulari sono particolarmente abbondanti.
I cardiociti sono capaci di utilizzare diverse fonti di substrati per la produzione di ATP, tra cui acidi grassi, glucosio e lattato, a seconda della disponibilità e delle condizioni fisiologiche. Questo metabolismo flessibile è cruciale per il funzionamento continuo del cuore, specialmente in condizioni di stress o di ridotta disponibilità di ossigeno, come durante un esercizio fisico intenso.
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