Acoplamento excitação contração muscular

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Acoplamento excitação contração muscular
· Um músculo é a junção de vários fascículos, feixes de fibras musculares (células multinucleadas), que por sua vez são formadas de miofibrilas, formadas pelos sarcômeros (com filamentos de actina e miosina);
ESTRUTURA DA FIBRA MUSCULAR E SARCÔMEROS:
· Filamentos espessos são compostos pela miosina. A miosina tem duas cabeças globulares e uma cauda longa formada pelas cadeias polipeptídicas entrelaçadas. 
- as caudas formam o filamento, e as cabeças se estendem para o lado para formar pontes cruzadas; 
- as cabeças se ligam ao filamento fino e ao ATP (atuam como ATPase)
· Filamentos finos são formados por actina, troponina e tropomiosina. Cada molécula de actina tem um sítio de ligação com miosina; 
- Esses filamentos estão dispostos em padrões, formando os sarcômeros; 
· Retículo sarcoplasmático: análogo ao retículo endoplasmático, forma bainhas ao redor da miofibrila e possui dilatações conhecidas como cisternas terminais, que armazenam Ca++ e liberam no citosol após excitação; 
· Túbulos transversos (túbulo T): estruturas extracelulares (invaginações do sarcolema) que se conectam à cisternas adjacentes. São contínuos com a membrana plasmática (sarcolema) e auxilia na propagação do potencial de ação; 
· Tríade: combinação da membrana do túbulo T e suas duas cisternas vizinhas;
· Mecanismo de contração do músculo esquelético:
· Contração: ativação de locais geradores de força nas fibras (pontes cruzadas);
· Unidade motora: neurônio motor e conjunto de fibras que ele inerva. Um único neurônio ramifica seus axônios e inerva várias fibras, cada fibra recebe os ramos de axônio de um único neurônio. 
- Quando ocorre um potencial de ação, todas as fibras da unidade motora são induzidas a contrair;
- Placa motora terminal: região do sarcolema localizado na junção neuromuscular; 
- Quanto maior o nível de precisão que um movimento demanda, menor deve ser a unidade motora;
· Para isso, precisa de mais neurônios motor-alfa (homúnculo de neurofisio);
· Taxa de inervação: número de fibras musculares inervadas por um único neurônio (quanto menor a taxa de inervação, mais movimento fino)
· Potencial de placa motora: despolarização da placa motora (análogo a potencial excitatório pós-sináptico), se suficiente grande, atinge o limiar e inicia potencial de ação;
· produzido pela abertura transitória de canais de Na+, que permitem a entrada de Na+ e saída de K+
· Neurônio motor: neurônios eferentes com corpo celulares no corno ventral da medula
Após a despolarização da placa motora e regiões do sarcolema adjacentes, o potencial se propaga para a superfície das fibras e para dentro dos túbulos T, propagando-se da placa motora em ambas as direções para a extremidade da fibra (junção normalmente está no centro da fibra);
· Acoplamento excitação-contração: eventos por meio dos quais um potencial de ação na membrana plasmática ativa mecanismos geradores de força: 
· O potencial de ação da célula propaga do sarcolema para o interior do músculo por meio do túbulo T;
· A contração muscular ocorre depois do fim do potencial de ação na fibra muscular. O período de latência é o tempo entre o início do potencial de ação e o início da contração muscular;
**esse período de latência ocorre em função da liberação do neurotransmissor, difusão e ativação dos receptores pós-sinápticos.
- a tropomiosina está localizada ao longo da fibra de actina, cobrindo parcialmente os locais de ligação da miosina e impedindo a realização de ligações cruzadas, mantida nessa posição de bloqueio pela troponina;
- a troponina possui 3 subunidade: I (inibitória), T (ligação de tropomiosina) e C (ligação de Ca++);
· As duas proteínas bloqueiam cooperativamente as ligações cruzadas;
· Mecanismos de aumento citosólico do Ca++: 
· A acetilcolina, neurotransmissor liberado pelo neurônio na sinapse, se liga ao receptor nicotínico presente na membrana do músculo. Esse receptor está ligado a um canal de Na++ e K++, que abre e gera despolarização da membrana até o limiar = gera potencial da placa motora, que se espalha para os túbulos T;
· Cada túbulo T tem um canal de Ca++ L chamada de receptor de DHP (di-idropiridinas) sensível a voltagem;
· O retículo sarcoplasmático possui uma proteína chamada de receptor de rianodina;
· Durante o potencial de ação, os receptores se conectam, e ocorre liberação de Ca++ por meio do canal do receptor de rianodina; 
· Mecanismo de acoplamento eletromecânico: despolarização da membrana abre o canal do receptor DHP, que se acopla mecanicamente ao receptor de rianodina, induzindo sua abertura e liberação de cálcio do RS;
· O acoplamento excitação-condução começa desde a despolarização da membrana do túbulo T até o início do ciclo de contração das pontes cruzadas;
1. Potencial de ação no músculo causa aumento da concentração de Ca++;
2. Ca++ se liga ao seu sítio na troponina = muda conformação da proteína;
3. Troponina diminui sua atividade e permite que tropomiosina desliza para fora do sítio de ligação da miosina;
4. Miosina se liga a actina, estabelecendo a ponte cruzada; 
5. Proteínas Ca++-ATPase (SERCA) bombeiam os íons para o interior do retículo sarcoplasmático = concentração reduz para seus níveis pré-liberação;
6. RELAXAMENTO
**demora mais pra recaptar o Ca++ do que pra liberar, por isso o músculo continua contraindo depois que o potencial de ação já acabou; 
· Mecanismo de deslizamento de filamentos da contração muscular: TEORIA DOS FILAMENTOS DESLIZANTES; 
· O deslizamento ocorre através das pontes cruzadas, que fazem um movimento angular, tracionando os filamentos finos para o centro do sarcômero, repetidas vezes no ciclo das pontes cruzadas: 
1. Fixação da ponte cruzada em um filamento fino;
a) Lise do ATP promove energização da ponte para que ocorra ligação;
2. Movimento da ponte (flexão da cabeça de miosina), produzindo tensão no filamento fino;
a) Possibilitado pela energia liberada da quebra do ATP e armazenamento de ADP e fosfato;
3. A liberação de Pi faz com que a cabeça da miosina dobre e puxe o filamento de actina em um efeito catraca. Isso é chamado de curso de trabalho;
b) A cabeça flexionada possui afinidade pelo ATP;
4. Liberação da ponte cruzada do filamento fino;
a) Quando um ATP se liga, a miosina perde afinidade pela actina e se solta;
5. Energização da ponte cruzada (quebra do ATP), de forma que pode se ligar novamente a outro sítio do filamento e repetir o ciclo;
· A força total gerada por um músculo é a soma das forças geradas por pontes cruzadas;
· Força de tensão: força exercida pelo músculo em contração que tende a tracionar os pontos de inserção em cada ponta;
· contrações isométricas: ocorre aumento da tensão, mas sem encurtamento do músculo e os pontos de inserção continuam imóveis;
· contrações isotônicas: um ponto de inserção é móvel e ocorre encurtamento do músculo.
· A força isométrica das contrações depende do comprimento inicial da fibra muscular:
· tensão passiva: tensão medida antes da contração muscular;
· tensão ativa: tensão medida no momento da contração;
· tensão total: TA + TP
· Curva de comprimento e tensão: quando o sarcômero está encurtado, a tensão é menor devido a sobreposição de actina. Em um músculo alongado, há afastamento das fibras de actina e miosina;
· existe um comprimento ótimo, que é ponto de tensão máxima; 
· A capacidade de tensão está relacionada com a possibilidade de estabelecer pontes cruzadas.
· o grau máximo de sobreposição dos filamentos e a tensão ativa máxima correspondem ao comprimento do sarcômero próximo do seu comprimento de repouso normal.
Fisiopatologias associadas
· Hipertermia Maligna:
- Variação genética que atinge canal de rianodina;
- Pode ficar adormecida por toda a vida, é ativada pela exposição a anestésicos inalatórios e succinilcolina = ao ser exposto, o canal de rianodina que funcionava normalmente abre e não fecha mais, de forma que o Ca++ é liberado continuamente -> tremor muscular constante e generalizado que aumenta a temperatura;
· Tratamento: resfriar paciente fisicamente;· Rigidez pós-mortem (enrijecimento gradual dos músculos):
- Ocorre devido ao declínio da concentração de ATP após a morte;
· Sem ATP: não ocorre a ruptura entre a ligação da actina e miosina, ou seja, os filamentos permanecem ligados por pontes imobilizadas, produzindo uma condição rígida; 
· Sem ATP: SERCA não pode captar Ca++ do citosol para o retículo sarcoplasmático; 
Espasmos musculares
· O recrutamento de unidades motoras resulta em uma resposta de espasmo, envolvendo um ciclo completo de contração e relaxamento. 
· Estimulando um nervo periférico demonstra-se a presença de várias unidades motoras:
· com baixas correntes estimulantes, nenhum nervo motor é despolarizado e não se observa contração;
· Quando a força de estímulo é aumentada, algumas fibras dos neurônios se despolarizam e um potencial de ação é acionado. Isso resulta na contração das fibras musculares inervadas por esses feixes, o que causa um espasmo.
· A força do espasmo aumenta progressivamente à medida que as fibras nervosas são excitadas. Isso ocorre até que uma resposta máxima é atingida quando todas as unidades motoras que inervam o músculo foram ativadas;
· Este processo de ativar progressivamente as unidades motoras é chamado de “recrutamento”. 
· A contração de um músculo inteiro pode envolver o disparo de centenas de axônios motores.
Como a contração muscular excede a duração do potencial de ação, é possível iniciar o segundo potencial de ação antes do fim da primeira contração. Quando isso ocorre, o segundo potencial estimula uma contração que é sobreposta à tensão residual da primeira contração, obtendo maior tensão isométrica. Esse efeito é conhecido como somação.
· Somação temporal = várias estimulações menores que o limiar são feita em frequência e se somam, alcançando o limiar e deflagrando um potencial; 
· Somação espacial = várias estimulações infra limiares são feitas ao MESMO TEMPO em regiões diferentes do músculo;
· Quando a estimulação é em alta frequência e o músculo não tem tempo de relaxar completamente = tétano imperfeito. 
· Quando a estimulação não deixa nem começar a relaxar e o músculo fica completamente contraído = tétano perfeito (contrações individuais se fundem e a tensão permanece em platô estável);
· O tétano surge quando o tempo entre potenciais de ação sucessivos é insuficiente para retornar Ca++ para RS de modo a induzir o relaxamento.
· O tétano é causado pela deflagração de vários estímulos em alta frequência (propagando potenciais de ação em alta frequência);
· posso ter tétano em uma única fibra;
-> Tônus muscular: estado basal (normal) de atividade muscular que permite a reatividade do músculo. É o mesmo no mesmos músculos de indivíduos diferentes;
Hipertrofia muscular
-> as fibras musculares não realizam mitose, elas apenas aumentam de tamanho;
-> A realização de uma atividade mais intensa do que está acostumado, ocorrem microlesões no tecido muscular (microinflamação). Dessa forma, o corpo se adapta a atividade e cria novos sarcômeros para impedir as microlesões (hipertrofia em paralelo);
· a hipertrofia em paralelo ocorre devido a necessidade do músculo se autopreservar;
-> Hipertrofia seriada: em casos de comprimento aumentado, o músculo adiciona um sarcômero para restabelecer a capacidade de realizar ponte cruzadas entre actina e miosina. 
· Com o músculo encurtado, o organismo realiza deleção de sarcômero por entender que não há como realizar tensão;