Contração muscular

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Sandy Vanessa Med 08 - UFPE-CAA
Introdução
Componentes do sistema motor→ músculo esquelético:
● Músculos esqueléticos;
○ Proteínas contráteis -geradoras de
movimento e homeostase térmica.
● Neurônios efetores, motores ou motoneurônios
● Neurônios controladores → cerebelo e núcleos da
base;
● Neurônios planejadores→ córtex motor.
Junção neuromuscular
● Região de contato entre o terminal axônico e uma
região especializada da fibra muscular:
● Terminal axônico:
○ Varicosidades chamadas botões sinápticos;
○ Acetilcolina (Ach);
○ Canais de cálcio dependentes de voltagem.
● Fenda sináptica:
○ Fenda sináptica maior (100 nM).
● Dobras juncionais:
○ Densidade de receptores (AChR).
○ Canais de Na
+
dependentes de voltagem.
● A fibra nervosa forma um complexo de terminais
nervosos ramificados que se invaginam na superfície
extracelular da fibra muscular.
● Recoberta por células de Schwann, cuja função é
isolá-la dos líquidos circunjacentes.
● A membrana invaginada é chamada de goteira ou
canaleta sináptica.
● O espaço entre o terminal e a membrana da fibra é
chamado de espaço ou fenda sináptica.
● No fundo da goteira existem pequenas dobras
numerosas da membrana muscular, chamadas de fendas
subneurais, que aumentam a área de superfície na qual o
transmissor sináptico pode agir.
● No terminal axonal há muitas mitocôndrias cuja função
é fornecer ATP para a síntese da acetilcolina
○ A acetilcolina tem função de excitar a fibra
muscular, sendo sintetizada no citoplasma do
terminal e absorvida rapidamente por muitas
pequenas vesículas sinápticas.
○ No espaço sináptico há uma grande
quantidade acetilcolinesterase, que destrói a
acetilcolina alguns ms após ela ter sido
liberada das vesículas sinápticas.
Secreção de acetilcolina
● Vesículas de acetilcolina são liberadas dos terminais no
espaço sináptico quando o impulso nervoso atinge a
junção neuromuscular.
● Quando o potencial de ação se propaga, canais se
abrem e permitem que Ca
2+
se difundam do espaço
sináptico para o interior do terminal nervoso.
● O Ca
2+
exerce atração sobre as vesículas de
acetilcolina, favorecendo a exocitose e liberação
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Efeito de acetilcolina
● Os canais se mantêm fechados até que duas moléculas
do neurotransmissor se liguem às suas subunidades, o
que provoca uma alteração conformacional que resulta
em sua abertura.
● Esses canais são grandes o suficiente para permitir a
passagem de Na
+
, K
+
e Ca
2+
. à Ânions, como o Cl
-
, não
passam pelo canal.
● O efluxo de sódio provoca alteração potencial local
positiva no lado interno da membrana da fibra muscular,
chamado de potencial da placa motora. Esse potencial
inicia um potencial de ação que se propaga ao longo da
membrana muscular, causando a contração.
Destruição da acetilcolina
● Enquanto a acetilcolina estiver na placa motora,
continuará ativando os receptores e, por isso, é
degradada.
● A maior parte da degradação decorre da ação da
enzima acetilcolinesterase.
● Uma pequena quantidade é difundida para fora do
espaço sináptico e, portanto, deixa de estar disponível
para agir sobre a membrana da fibra muscular.
Potencial de Ação
Muscular
Túbulos transversos
● Cursam transversalmente às miofibrilas, começando na
membrana celular e penetrando por toda a fibra
muscular.
● Se abrem e se comunicam com o líquido extracelular.
● O retículo sarcoplasmático faz contato com os túbulos
T a partir das cisternas terminais.
Liberação de cálcio pelo retículo sarcoplasmático
● O potencial de ação do túbulo T provoca fluxo de
corrente para as cisternas do retículo sarcoplasmático,
o que provoca a ativação de receptores que abrem os
canais de liberação de cálcio das cisternas e em seus
túbulos longitudinais associados.
Remoção do cálcio do líquido miofibrilar
● Depois de liberados pelo retículo, os íons cálcio se
difundem para provocar a contração muscular.
● Uma bomba de cálcio continuamente ativada, localizada
nas paredes do retículo sarcoplasmático, bombeia os
íons de volta para o retículo.
Estrutura da Célula Muscular
Fibra
● O músculo esquelético é composto por numerosas
fibras.→Células alongadas multinucleadas
● Cada fibra se prolonga por todo o comprimento do
músculo. → Inervada por apenas uma terminação
nervosa.
● Sarcolema → membrana celular. → Em cada
extremidade da fibra muscular, essa camada superficial
se funde com uma fibra do tendão.
○ Contém inúmeras miofibrilas, compostas por
actina e miosina.
○ Os filamentos de miosina e actina estão
parcialmente interdigitados, fazendo com que
a miofibrila alterne faixas escuras e claras.
● Miofibrilas
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○ Banda A → escura → Formada por
filamentos finos e grossos (miosina) que se
interdigitam. →Nela se encontram as Bandas
H e M. Há a sobreposição de actina e miosina.
○ Banda I → clara. → Formada apenas por
filamentos finos (actina).
○ Linha Z → linha transversal escura no centro
de cada Banda I. → Partem filamentos finos
de actina que vão até a borda externa da
banda H. Delimitam o sarcômero.
○ Banda H → zona mais clara no centro da
banda A. → Formada por filamentos grossos
de miosina.
○ Linha M → linha escura no centro do
sarcômero e que inclui as proteínas
fundamentais para a organização dos
filamentos de miosina.
○ Pontes cruzadas → pequenas projeções
laterais dos filamentos de miosina. Interagem
com a actina na contração muscular.
○ Cada sarcômero é formado pela parte da
miofibrila que fica entre duas linhas Z
sucessivas e contém uma banda A separando
duas semibandas I.
○ A disposição dos sarcômeros coincide nas
várias miofibrilas da fibra muscular, e as
bandas formam um sistema de estriações
transversais, paralelas, que é característico
das fibras musculares estriadas.
○ Organização da actina e miosina é presa ao
sarcoplasma por proteínas, a exemplo da
distrofina.
● Quando a fibra muscular está contraída, os filamentos
de actina se sobrepõem completamente aos filamentos
de miosina.
● O posicionamento das moléculas de actina e miosina é
mantido por um grande número de proteínas titina.
● Sarcoplasma→ citoplasma dos sarcômeros. Preenche
o espaço entre as miofibrilas. Contém grande
quantidade de potássio, magnésio e fosfato, além de
múltiplas enzimas.
● Retículo sarcoplasmático → retículo endoplasmático
especializado.→Armazenamento de cálcio!!
● Túbulos transversos - T
● Actina → filamentos longos (Actina F), formados por
monômeros globulares (Actina G). A actina G é
assimétrica.
● Tropomiosina → filamento longo e fino, instalada no
sulco formado pela Actina F.
● Troponina→ complexo de 3 unidades:
○ TnT -afinidade pela tropomiosina;
○ TnC –afinidade pelo cálcio
○ TnI –protege o sítio ativo da actina, onde
ocorre interação com a miosina.
● Miosina → molécula grande (500 KDa) – apresenta
formato de bastão. Em uma de suas extremidades
ocorre saliência globular ou cabeça.
● Adicionalmente, outras proteínas participam da
organização dos filamentos:
○ Desmina → união das miofibrilas umas às
outras;
○ Distrofina → Liga a actina a proteínas
integrais da membrana plasmática;
○ Titina e nebulina → manutenção da estrutura
e controle da elasticidade do sarcômero.
Mecanismo Geral da Contração
Muscular
1. Potenciais de ação cursam pelo nervo motor até suas
terminações nas fibras musculares
2. Em cada terminação, o nervo secreta pequena
quantidade de acetilcolina.
3. A acetilcolina age em área local da membrana da fibra
muscular para abrir múltiplos canais de cátion por meio
de moléculas de proteína que flutuam na membrana.
4. A abertura dos canais regulados pela acetilcolina
permite a difusão de grande quantidade de íons sódio
para o lado interno da membrana das fibras musculares.
→ Isso causa despolarização local que produz a
abertura de canais de sódio dependentes de voltagem.
→Potencial de ação na membrana.
5. O potencial de ação se propaga por toda a membrana
da fibra muscular do mesmo modo que cursapela
membrana das fibras nervosas.
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6. O potencial de ação despolariza a membrana muscular
e grande parte da eletricidade do potencial de ação flui
pelo centro da fibra muscular, fazendo com que o
retículo sarcoplasmático libere grande quantidade de
íons cálcio.
7. Os íons cálcio ativam as forças atrativas entre os
filamentos de actina e miosina, fazendo com que
deslizem ao lado um do outro.→Processo contrátil.
8. Após fração de segundo, os íons cálcio são bombeados
de volta para o retículo sarcoplasmático pela bomba de
Ca
2+
da membrana, onde permanecem armazenados até
que novo potencial de ação se inicie. Essa remoção de
íons cálcio faz com que a contração muscular cesse.→
Sequestrina
9. Desacoplamento e um novo ATP se liga a cabeça da
miosina.
Mecanismo Molecular da Contração
Muscular
Deslizamento dos filamentos
● No estado relaxado, as extremidades dos filamentos de
actina que se estendem de dois discos Z sucessivos mal
se sobrepõem.
● No estado contraído, os filamentos de actina são
tracionados por entre os filamentos de miosina→ suas
extremidades se sobrepõem. →Os discos Z também
são tracionados. → Contração muscular ocorre por
mecanismo de deslizamento.
● O deslizamento resulta da força gerada pela interação
das pontes cruzadas dos filamentos de miosina com os
de actina.
● A energia que permite o deslizamento deriva das
ligações do ATP.
Interação desencadeante
da contração
● Quando o complexo troponina-tropomiosina está
ligado ao filamento de actina a união desta com a
miosina não acontece.
● Uma vez que os íons de cálcio se ligam à troponina C, o
complexo total da troponina sofre uma alteração
conformacional que traciona a tropomiosina,
deslocando-a para o sulco entre os filamentos de
actina e liberando o sítio de ligação da actina com a
miosina.
● A miosina é atraída pelos locais ativos da actina,
produzindo o encurtamento do sarcômero e,
consequentemente, a contração.
● O alinhamento do complexo faz com que a cabeça da
miosina se incline em direção ao braço e leve com ela o
filamento de actina. → Essa ação gera um movimento
de força.
● Imediatamente após a inclinação, a cabeça se separa de
forma automática do local ativo, retornando, em
seguida, para sua posição estendida. Nessa posição,
tem-se a combinação com outro local ativo, um pouco
mais à frente, num mecanismo que se assemelha a
passos.
Função do ATP
● Quanto maior a quantidade de trabalho realizada pelo
músculo, maior a quantidade de ATP degradada.
● Antes do início da contração, as pontes cruzadas das
cabeças se ligam ao ATP.
● A atividade ATPase das cabeças da miosina cliva o
ATP, deixando ADP e fosfato como produtos ainda
ligados a elas.
● A energia ativa do movimento de força é advinda da
quebra do ATP pela cabeça da miosina.
● A inclinação da cabeça da ponte cruzada permite a
liberação do ADP e permite que um novo ATP seja
ligado.
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● O processo ocorre até que os filamentos de actina
puxem a membrana Z contra as extremidades dos
filamentos de miosina.
Fontes de energia para
a contração muscular
● Tem-se gasto de ATP no bombeamento de cálcio do
sarcoplasma para o retículo sarcoplasmático quando
cessa a contração e no bombeamento dos íons sódio e
potássio, através da membrana da fibra muscular, para
manter o ambiente iônico apropriado para a propagação
do potencial de ação.
● A primeira fonte de energia que é utilizada para
reconstruir o ATP é a fosfocreatina, que transporta
uma ligação fosfato de alta energia. A sua clivagem
fornece fosfato para ser ligado ao ADP. Entretanto,
por existir em uma quantidade muito pequena na fibra
muscular, mantém a contração muscular máxima por
cerca de 5 a 8 segundos.
● A segunda fonte de energia utilizada é o glicogênio
previamente armazenado nas células musculares. O
seu desdobramento enzimático libera energia para ser
utilizada na conversão do ADP em ATP.
● A terceira e última fonte de energia é o metabolismo
oxidativo, ou seja, combinação do oxigênio com os
produtos finais da glicólise e com vários outros
nutrientes celulares. A maior proporção de energia
vem da gordura e dos carboidratos armazenados.
Tipos de Fibras
Há fatores que influenciam a distribuição de fibras lentas e
rápidas, como: idade, sexo, nível de atividade física, tipo de
atividade física, tipo de atividade muscular realizada pelo órgão.
Rápidas – Músculo Branco - Tipo 2
● Maioria.
● Fibras grandes para uma grande força contrativa.
● Retículo sarcoplasmático intenso que acelera liberação
de cálcio.
● Grande quantidade de enzimas glicolíticas, para rápida
liberação de energia pelo processo glicolítico.
● Suprimento sanguíneo menos extenso devido ao
metabolismo oxidativo ter importância secundaria.
● Déficit de mioglobina
● Predominante em ginastas e velocistas à exercícios
com duração menor e que carecem de mais energia.
● Pode ser A, B ou C
Lentas – Músculo Vermelho - Tipo 1
● Menores
● Inervadas por fibras nervosas pequenas
● Sistema dos vasos sanguíneos e capilares mais
extensos, para suprir quantidades extras de oxigênio.
● Número de mitocôndrias muito elevado, o que garante
o suporte aos altos níveis de metabolismo oxidativo.
● Grande quantidade de mioglobina, que se combina com
o O2 e acelera o seu transporte para as mitocôndrias. à
Aspecto avermelhado.
● Alta resistência a fadiga.
● Predominante em maratonistas e triatletas à exercícios
de longa duração.
Alterações
Miastenia grave
● Não ocorre a expressão de distrofina suficiente!
● Causa paralisia muscular devido à incapacidade das
junções neuromusculares transmitirem sinais
suficientes das fibras nervosas para as musculares.
● Anticorpos atacam receptores de acetilcolina à doença
autoimune.
● Os potenciais da placa motora são muito fracos para
iniciar a abertura dos canais de sódio regulados por
voltagem, de modo que a despolarização da fibra
muscular não ocorre.
● Se for muito intensa, o paciente pode morrer de
paralisia.
● +/- 30 anos de vida
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● Comum em homens
Myasthenia gravis
● Autoimune , mas, também pode ser congênita;
● Diminuição de AChR;
● Diminuição da capacidade ligante
● Fraqueza muscular→ músculos da face
● Agentes anticolinesterásicos -neostigmina
● Timectomia
● Plasmeférese
Fadiga muscular
● Contrações fortes e perduradas por períodos
prolongados levam a este estado.
● Aumenta em proporção direta à intensidade de
depleção do glicogênio muscular.
● Surge da incapacidade contrátil e do processo
metabólico das fibras musculares de manter a mesma
quantidade de trabalho.
● A interrupção do fluxo sanguíneo durante a contração
do músculo leva à fadiga muscular quase total em 1 a 2
minutos, devido à perda do suprimento de nutrientes e
O2.
Câimbras
● Contrações musculares involuntárias intensas
caracterizadas, pela ativação de uma grande quantidade
de unidades motoras com uma alta frequência de
disparos
● Têm origem periférica e surgem a partir de descargas
dos neurônios motores e não do músculo em si.
● Nas induzidas pelo desequilíbrio hidroeletrolítico
normalmente há um quadro de sudorese acentuada,
com diminuição considerável de água e eletrólitos,
especialmente sódio e cloreto. → Para compensar a
redução de água e eletrólitos, há movimentação de água
entre os diferentes compartimentos e, com isso, o
espaço intersticial fica contraído. Como consequência
da contração do espaço intersticial, algumas junções
neuromusculares se tornam hiperexcitáveis. A
deformação mecânica das estruturas expõe os
terminais nervosos desmielinizados e as membranas
pós-sinápticas a níveis elevados de moléculas
excitatórias (acetilcolina, eletrólitos, metabólitos)
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