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Resumo histologia músculos – Junqueira & Carneiro Introdução O tecido muscular é constituído por células alongadas, que possuem grande quantidade de filamentos citoplasmáticos de proteínas contrateis, as quais geram as forças necessárias para a contração desse tecido, utilizando a energia contida nas moléculas de ATP. A origem das células musculares e mesodérmica, e sua diferenciação ocorre pela síntese de proteínas filamentosas, juntamente com o alongamento das células. De acordo com as características morfofuncionais, existem três tipos de tecidos musculares, os quais são: Tecido musculo estriado esquelético, que e formado por células cilíndricas muito longas e multinucleadas, que apresentam estrias transversais. Estas fibras possuem contração rápida e podem ser controladas voluntariamente. Musculo estriado cardíaco, as células desse musculo também apresentam estrias transversais, é formado por células alongadas e ramificadas, que são unidas por meio de discos intercalares, estruturas estas encontradas exclusivamente no tecido cardíaco. A contração desse musculo é involuntária, vigorosa e rítmica. Musculo liso, é formado por aglomerados de células fusiformes que não tem estrias transversais. No musculo liso o processo de contração e lento e este não está sujeito ao controle voluntario. Determinadas estruturas musculares possuem nomes especiais, como a membrana celular chamada de sarcolema; o citosol e chamado de sarcoplasma, é o reticulo endoplasmático liso, é o reticulo sarcoplasmático. Musculo esquelético Este tecido e formado por feixes de células muito longas, de até 30 cm, cilíndricas e multinucleadas, contendo muitos filamentos as miofibrilas. O diâmetro dessas células pode variar de 10μm até 100μm. Essas células unem-se no embrião pela fusão de células alongadas, os mioblastos. Nas fibras desse tecido muscular, os núcleos localizam-se na periferia das fibras. Próximo ao sarcolema. Esta característica auxilia no processo de distinção do musculo cardíaco, uma vez que o núcleo celular desse último são centrais. Organização do musculo esquelético Em músculos, como o bíceps e o deltoide, as fibras musculares estão organizadas em grupos de feixes, sendo o conjunto de feixes envolvidos por uma camada de tecido conjuntivo chamada de epimisio, a qual recobre o musculo inteiro. Do epimisio saem pequenos septos, os quais realizam a separação dos feixes. Esses septos são denominados perimísio. Cada fibra muscular e envolvida individualmente, pelo endomisio, que e formado pela lamina basal da fibra muscular em união com fibras reticulares. O tecido conjuntivo mantem as fibras musculares unidas, possibilitando que a força de contração gerada por cada fibra individualmente atue sobre o musculo inteiro. Este papel e de grande valia pois, na maioria das vezes as fibras musculares não se estendem de um lado a outro do musculo. Além do mais, a força de contração pode ser controlada devido a quantidade de fibras estimuladas pelos nervos. A força de contração do musculo e transmitida a tendões e ossos por meio do tecido conjuntivo. Alguns músculos afilam-se nas extremidades, observando-se uma transição gradual de musculo para tendão. Nessa região de transição, as fibras de colágeno do tendão inserem-se em dobras complexas do sarcolema. Organização das fibras musculares esqueléticas Quando observadas no microscópio optico, as fibras musculares esqueléticas montam suas estrias transversais, pela alternância das faixas claras e escuras. No microscópio de polarização, a faixa escura e anisotrópica, devido a isso recebe o nome de banda A, enquanto que a faixa clara chama-se isotrópica, sendo denominada banda I, no centro de cada banda I, há uma linha escura que e denominada linha Z. A banda A apresenta uma zona mais clara no seu centro, a banda H. a disposição dos sarcomeros coincide nas varias miofibrilas da fibra muscular, e as bandas formam um sistema de estriaçoes transversais, paralelas, que é característico das fibras musculares estriadas. Cada fibra muscular contém muitos feixes cilíndricos filamentosos, as miofibrilas, que medem 1 a 2μm, de diâmetro, são paralelas ao eixo maior da fibra muscular e consistem no arranjo repetitivo de sarcomeros. O microscópio eletrônico revela a existência de filamentos finos de actina e filamentos grossos de miosina, estes são organizados em uma distribuição simétrica e paralela. Tal organização das miofibrilas é mantida por várias proteínas, como filamentos intermediários de desmina, que ligam as miofibrilas umas às outras. As miofibrilas é, por sua vez, preso a membrana plasmática da célula muscular por meio de diversas proteínas, uma destas e a distrofia, esta liga os filamentos de actina e proteínas do sarcolema. Da linha Z, partem filamentos finos, actina, que vão até a borda externa da banda H. os filamentos grossos, miosina, ocupam a região central do sarcomero. Devido a esta disposição, a banda I e formada apenas por filamentos finos e a banda A é formada por filamentos finos e grossos e a banda H, somente por filamentos grossos. Na região lateral, os filamentos finos e grossos se interfigitam. Um corte histológico, pode demonstrar que cada filamento grosso fica rodeado por seis filamentos finos, formando dessa maneira um hexágono. As miofibrilas do musculo estriado contem quatro proteínas principais: miosina, actina, tropomiosina e troponina. Os filamentos grossos são formados por miosina, e as demais proteínas são encontradas nos filamentos finos. A miosina e a actina juntas, representam sozinhas 55%, do total das proteínas do musculo estriado. Actina: apresenta-se sob a forma de polímeros longos, actina F, formado por duas cadeias de monômeros globulares, actina G, torcidas uma sobre a outra, na forma de uma dupla- hélice. As moléculas de actina G são assimétricas, um lado e diferente do outro. Os filamentos de actina, ancorados perpendicularmente em cada lado da linha Z, exibem polaridades opostas, em cada lado dessa linha. Tropomiosina: é uma molécula fina, com cerca de 40 nm de comprimento. As moléculas de tropomiosina, unem-se umas às outras pelas extremidades para formar filamentos que se localizam ao longo do sulco existente entre os dois filamentos de actina F. Troponina: é um complexo composto por três subunidades: TnT, que realiza a sua ligação a tropomiosina, TnC, que possui grande afinidade pelo cálcio, e TnI, que cobre o sitio ativo da actina, na qual ocorre a interação da actina com a miosina. Cada local da tropomiosina possui um local especifico, em que prende-se um complexo de troponina. Miosina: é grande, massa molecular de 500kDa. Com forma de bastão de 20 nm de comprimento e 2 a 3 nm de diâmetro, sendo formada por dois peptídeos enrolados em hélice. Em uma de suas extremidades a miosina apresenta uma saliência globular, que contem locais específicos para a combinação com o ATP e é dotada de atividade ATPasica, sendo nessa parte em que há a hidrolise do ATP, para que haja a liberação da energia utilizada na contração. Nesta região também encontra-se o local de interação com a actina. Quando a molécula de miosina e dividida esta, forma dois fragmentos, os quais são: meromiosina leve e meromiosina pesada. A parte pesada corresponde a maior parte da porção bastão da molécula, enquanto que a pesada possui uma saliência globular. A disposição das moléculas de miosina e dada de tal forma, que a parte do bastão, sobrepõem, e as cabeças situam-se para fora. A banda H representa uma região de sobreposição da miosina, constituída exclusivamente para a parte em bastão das moléculas. No centro da banda H encontra-sea linha M, que corresponde as ligações laterais entre filamentos grossos adjacentes. A principal proteína da linha M e a creatinoquinase. Esta enzima catalisa a transferência de um grupamento fosfato da fosfocreatina, para a adenosina difosfato, fornecendo adenosina trifosfato para contrações musculares. Reticulo sarcoplasmático e sistema de túbulos transversais A contração muscular depende da disponibilidade de íons Ca²+, e o musculo relaxa quando o teor desse íon se reduz no sarcoplasma. O reticulo sarcoplasmático armazena e regula o fluxo de íons Ca²+. Este reticulo e uma rede de cisternas do reticulo endoplasmático liso, que envolvem grupos miofilamentosos, separando-os em feixes cilíndricos. Quando a membrana do reticulo sarcoplasmático é despolarizada pelo estimulo nervoso, os canais de Ca²+, abrem-se, e os íons que estavam depositados nas cisternas do reticulo, difundem-se passivamente, sem gasto de energia, atuando na troponina e possibilitando a formação de pontes entre a actina e a miosina. Quando cessa a despolarização, a membrana do reticulo sarcoplasmático, por processo ativo, transfere o ions para o interior das cisternas, que interrompem a atividade contrátil. A despolarização da membrana do reticulo sarcoplasmático, que resulta na liberação do íon cálcio, tem início na placa motora, uma junção mioneural situada na superfície da fibra muscular. A despolarização que tem seu início, na superfície muscular, teria de se difundir, para através da espessura da fibra para que houvesse a liberação do íon, isto poderia ser um problema em fibras mais calibrosas, levando a uma onda de contração lenta, o que faria com que as fibras iniciassem a sua contração antes das fibras mais profundas. O sistema de túbulos transversais ou sistema T, é responsável pela contração uniforme de cada fibra muscular esquelética. Esse sistema e constituído por uma rede de invaginaçoes tubulares da membrana plasmática, sarcolema, da fibra muscular. Cujos os ramos irão envolver as junções da banda A e I de cada sarcomero. Mecanismo de contração O sarcomero em repouso consistem em filamentos finos e grossos que se sobrepõem parcialmente. Durante os dois tipos de contração os filamentos conservam seus comprimentos originais. A contração deve-se ao deslizamento dos filamentos uns cobre os outros, o que aumenta o tamanho da zona de sobreposição entre os filamentos e diminui o tamanho do sarcomero. A contração segue os seguintes passos, inicia-se na banda A, com a interação dos filamentos finos e grossos sobrepondo-se. A actina e a miosina interagem da seguinte maneira, durante o repouso, o ATP liga-se a ATPase da miosina. Para que haja a liberação da energia do ATP, a miosina deve-se ligar a actina, pois esta funciona como cofator. Em repouso a actina não liga-se a miosina devido a repressão do complexo troponina e tropomiosina fixado sobre o filamento de actina. Mas quando os íons cálcio estão presente estes ligam-se com a unidade TnC da troponina, que muda a configuração espacial das três subunidades de troponina e empurra a molécula de tropomiosina mais para dentro do sulco da hélice de actina, expondo dessa forma os locais de ligação da actina com a miosina. Obs.: quando não há ATP, o complexo actina-miosina, torna-se mais estável, explicando a rigidez muscular que ocorre logo após a morte, rigor mortis. Inervação A contração das fibras, musculares esqueléticas é comandada por nervos motores que se ramificam do tecido conjuntivo do perimísio, em que cada nervo origina numerosos ramos. No local de contato do nervo com o musculo, o nervo perde a sua bainha de mielina é forma uma dilatação, que se coloca dentro de uma depressão da superfície da fibra muscular. Essa junção chama-se placa motora ou junção mioneural. A despolarização que é iniciada na placa motora propaga-se ao longo da membrana da fibra muscular e penetra a profundidade da fibra através do sistema de túbulos transversais. Sistema de produção de energia A célula muscular esquelética é adaptada para a produção de trabalho mecânico intenso e descontinuo, necessitando de grandes quantidades de energia. A energia que e utilizada como mais facilidade e o ATP e fosfocreatina, ambos os compostos ricos em energia nas ligações fosfato, que estão armazenados na célula muscular. Existe também energia nos depósitos sarcoplasmáticos de glicogênio. A formação de energia desse tecido deve-se a utilização de ácidos graxos e glicose. O musculo pode produzir energia, por meio de fermentação da glicose, quando há a necessidade maior de energia, tal processo tem como subproduto o ácido láctico, o qual em grandes quantidades no musculo causa a caibra, que causam uma intensa dor muscular. Existem também dois tipos de fibras musculares diferentes, sendo estes as fibras musculares do Tipo I, chamadas também de fibras lentas e Tipo II, chamadas de fibras rápidas. As fibras do tipo são vermelhas, é ricas em sarcoplasma contendo mioglobina, essas fibras são adaptadas para contrações continuadas. A energia é obtida principalmente dos ácidos graxos que são metabolizados nas mitocôndrias. As fibras tipo II são adaptadas para contrações rápidas e descontinuas, estas possuem pouca mioglobina e por isso sua coloração avermelhada e mais clara. Estas fibras podem ainda ser divididas em IIA, IIB e IIC, dependendo das suas características bioquímicas e funcionais. As fibras do tipo IIB, são as mais rápidas e dependem principalmente da glicose como principal fonte de energia. Musculo cardíaco O musculo do coração é constituído por células alongadas e ramificadas com aproximadamente 15 nm de diâmetro por 85 a 100 μm de comprimento, que se prendem por meio de junções intercelulares. Estas apresentam estrais transversais semelhantes às do musculo esquelético, mas, em diferenciação dos musculo esquelético que e multinucleado, estas possuem apenas um ou dois núcleos que estão localizados centralmente. As fibras cardíacas são ainda circuladas por uma bainha de tecido conjuntivo equivalente ao endomisio do musculo esquelético, que contém uma abundante rede de capilares sanguíneos. Uma das características desse musculo são as linhas transversais fortemente coráveis que aparecem em intervalos regulares ao longo da célula. As fibras são unidas por complexos juncionais, que são encontrados na interface de células musculares adjacentes. Nas junções principais, encontram-se três especializações, as quais são: zonula de adesão, junções comunicantes e desmossomos. O musculo cardíaco possui numerosas mitocôndrias, as quais ocupam 40% do volume citoplasmático, o que reflete o intenso metabolismo aeróbio desse tecido, quando comparadas com o musculo esquelético, que possui apenas 2% de seu citoplasma composto por mitocôndrias. Musculo liso O musculo liso é formado pela associação de células longas, mais espessas no centro e afilando-se nas extremidades, com núcleo único e central, o tamanho da célula muscular pode variar de 20 μm ate 500 μm. As células musculares lisas são revestidas por lamina basal e mantidas unidas por uma rede muito delicada de fibras reticulares. Essas fibras amarram as células musculares lisas umas às outras, de tal maneira que a contração de um ou muitas células tornam-se a contração do musculo inteiro. O sarcolema dessas células e denominado caveolas. Estas contém o íon cálcio que serão utilizados para dar início ao processo de contração muscular. As células musculares lisas apresentam corpos densos, estruturas densas. Os corpos densos localizam-se principalmente na membrana dessas células, porem existem também no citoplasma. Embora estemusculo também dependa do deslizamento da actina sobre a miosina, o processo de contração desse musculo e diferente. Existem no sarcoplasma das células musculares lisas filamentos de actina que estão estabilizados pela combinação com a tropomiosina, porém não existem sarcomeros nem tropomiosina. Os filamentos de miosina só se formam no momento da contração. A miosina desse musculo e do tipo II a qual permanece enrolada, desenrolando-se apenas quando combinada com um radical fosfato. O processo de contração desse musculo acontece da seguinte maneira. Sob o estimulo do sistema nervoso autônomo, íons de cálcio migram do meio extracelular para o sarcoplasma, através dos canais de membrana plasmática especializados para o transporte de íons. Neste tecido não existe reticulo sarcoplasmático. Os íons cálcio se combinam com as moléculas de calmodulina, uma proteína que possui afinidade por estes íons. O complexo dessa proteína com o íon ativa a enzima quinase da cadeia leve da quinase II. A enzima ativada fosforila as moléculas de miosina II. Fosforilados, essas moléculas se distendem, tomando formas filamentosa, deixando descobertos os sitos, os quais possuem a ATPase e se combinam com a actina. Regeneração do tecido muscular No adulto, os três tipos de tecido muscular exibem diferenças na capacidade regenerativa. O musculo cardíaco não se regenera. Como por exemplos nas lezoes ocasionadas pelo infartos, as fibras destruídas são invadidas por fibroblastos, que preenchem o tecido lesado com colágeno, formando uma cicatriz. Os músculos esqueléticos, possuem uma pequena capacidade de regeneração. Admite-se que as células satélites, sejam responsáveis pela regeneração tecidual O musculo liso e capaz de uma resposta regenerativa de maior eficácia. Quando acontece a lesão as células deste tecido entram em mitose e reparam o tecido destruído. Na regeneração do tecido muscular liso, há também a participação dos periquitos, que multiplicam-se por mitose e originam novas células musculares lisas.