Excitação do Músculo Esquelético

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Excitação do Músculo Esquelético : 
A. Transmissao neuromuscular. 
B. Acoplamento excitação-contração. 
 
JUNÇÃO NEUROMUSCULAR 
As fibras musculares são inervação por fibras nervosas mielinizadas com origem nos 
motoneuronios que saem dos cornos anteriores da medula espinhal. Cada terminação nervosa 
forma uma junção neuromuscular, atingindo o meio de um grupo de fibras musculares, assim o 
potencial de ação percorre 2 sentidos para propagar-se. Existe apenas uma dessas junções 
para cada fibra muscular. 
PLACA MOTORA 
As fibras nervosas se ramificam para formar um complexo de terminações nervosas 
ramificadas que entram dentro da fibra muscular, a estrutura toda chama-se placa motora e é 
coberta por uma ou mais células de Schawann que a isolam dos líquidos circundantes. A 
membrana da fibra muscular invagina formando a goteira sináptica ou sulco sináptico , e o 
espaço entre a terminação nervosa e a membrana da fibra é chamado de fenda sináptica ou 
espaço sináptico, que tem de 20-30 nm de largura. No fundo da goteira sináptica existem 
pregas da membrana, como se fossem pequenas invaginações, essas pregas são 
denominadas fendas subneurais, que aumentam a área de atuação do neurotransmissor. 
Na ponta terminal do axônio pré-sinaptico há muitas mitocôndrias que produzem muito 
ATP, matéria-prima para a confecção de acetilcolina (neurotransmissor excitatório). Logo que é 
produzida a acetilcolina é armazenada em milhares de vesículas sinápticas na extremidade do 
axônio. Na fenda sináptica existe uma enzima que degrada a acetilcolina, é a 
acetilcolinesterase. 
SECREÇÃO DE ACETILCOLINA 
Quando o potencial de ação chega na extremidade axonal, os canais de cálcio 
voltagem dependentes que se encontram nas barras densas lineares do neurônio pré-
sináptico abrem-se e com isso ocorre o influxo de cálcio na fibra nervosa . Os íons cálcio atuam 
sobre as vesículas de acetilcolina e causam a aproximação das mesmas a membrana neural 
adjacente as barras densas. Então as vesículas se fundem com a membrana adjacente e 
liberam acetilcolina por exocitose. 
A acetilcolina age então abrindo canais de íon positivos que são receptores de 
acetilcolina na membrana muscular localizada logo abaixo da barra densa. Casa receptor é um 
complexo de proteínas formado por cinco subunidades: 2 proteínas alfa, 1 beta, 1 delta e 1 
gama. Elas atravessam toda membrana lado a lado e formam um circulo para compor o 
complexo tubular. O canal permanece fechado ate que duas moléculas de acetilcolina se fixem 
cada uma a uma extremidade alfa, acarretando uma alteração conformacional no canal, 
abrindo-o. O canal aberto é suficientemente grande para que os principais íons positivos (Na
+
, 
K
+
 e Ca
++
) possam passar por ele. O canal ainda apresenta poderosas cargas negativas na sua 
entrada, para que íons negativos não consigam atravessa-lo. Na pratica mais íons sódio 
passam pelo canal por duas razões: 1. Existem somente dois íons positivos com concentração 
relevante, o sódio no extracelular e o potássio no intracelular; 2. O potencial muito negativo no 
interior da membrana muscular (-80 a -90 mV) faz com que os íons sódio sejam atraídos e os 
íons potássio sejam impedidos de sair. 
O influxo de íon sódio na fibra muscular causa um potencial da placa motora na 
membrana e posteriormente um potencial de ação que se propaga ao longo da fibra para 
desencadear o potencial de ação. 
DESTRUIÇÃO DE ACETILCOLINA 
 Enquanto persiste na fenda sináptica a acetilcolina continua abrindo os canais de íons 
positivos, porém ela é removida por dois meios: 
1. A maior parte é destruída pela enzima acetilcolinesterase, que fica no tecido conjuntivo 
que preenche o espaço sináptico, entre as terminações pré e pós sinápticas. 
 
 
2. Uma pequena parte se difunde para fora do espaço sináptico e deixa de estar 
disponível. 
O curto período que a acetilcolina fica na fenda sináptica (milissegundos) é suficiente para 
que ocorra a excitação da fibra muscular. A seguir, a remoção rápida dela previne a 
reexcitação depois que a fibra se recuperou do primeiro potencial de ação. 
POTENCIAL DA PLACA MOTORA E EXCITAÇÃO DA FIBRA MUSCULAR ESQUELÉTICA 
 A entrada brusca de íons sódio pelo canal de acetilcolina faz com que o potencial de 
membrana na área local da placa motora aumente por até 50-70 mV dando origem a um 
potencial local, chamado potencial da placa motora. Um aumento de 20 a 30 mV é suficiente 
para gerar o processo de feedback positivo dos canais de sódio. 
CURARE – fármaco que bloqueia a ação da acetilcolina por inibição competitiva. 
TOXINA BOTULÍNICA – veneno bacteriano que reduz a quantidade de acetilcolina liberada 
pelas terminações nervosas. 
FATOR DE SEGURANÇA PARA A TRANSMISSAO NA JUNÇÃO NEUROMUSCULAR; 
FADIGA DA JUNÇÃO 
 Cada impulso que chega a fibra muscular causa um potencial da placa motora cerca de 
3 vezes maior que o necessário, por tanto, a junção neuromuscular tem um alto fator de 
segurança. A estimulação da fibra nervosa com frequência acima de 100 vezes/s durante 
vários minutos costuma reduzir o numero de vesículas de acetilcolina, de forma que muitos 
desses impulsos não conseguirão penetrar na fibra muscular. Essa é a chamada fadiga da 
junção, que é análoga a fadiga das sinapses do sistema nervoso central. Em função normal a 
fadiga é rara, porem pode aparecer em atividade muscular extensa. 
BIOLOGIA MOLECULAR DA FORMAÇÃO E LIBERAÇÃO DE ACETILCOLINA 
1. Pequenas vesículas são formadas pelo complexo de Golgi no corpo celular do 
motoneuronio na medula espinhal. A seguir, pelo fluxo do axoplasma essas 
vesículas são transportadas da medula até as bases do axônio na junção 
neuromuscular. 
2. A acetilcolina é produzida no citosol das fibras nervosas terminais e a seguir 
encaminhada para as vesículas. Cada vesícula pode conter um pacote de 10000 
moléculas de acetilcolina. 
3. As vezes, mesmo em repouso poucas vesículas podem fundir-se com a membrana 
e liberar acetilcolina na gota sináptica, quando isso ocorre aumenta o potencial em 
0,4 mV com duração de milissegundos e chamado de potencial da placa motora 
em miniatura. 
4. Quando o potencial chega na extremidade do axônio, muitos canais de cálcio 
voltagem dependentes são abertos, ocorre o influxo de cálcio que eleva a fusão 
das vesículas de acetilcolina com a membrana adjacente, acarretando a exocitose. 
A seguir, a acetilcolina é fracionada em íon acetato+colina pela enzima 
acetilcolinesterase. A colina é absorvida pela região neural para ser reutilizada na 
produção de acetilcolina. A sequencia de eventos ocorre em 5 a 10 milissegundos. 
5. As vesículas são reformadas com rapidez para garantir o potencial de ação. 
Poucos segundos após o termino do potencial de ação proteínas como a clatrina 
formam depressões na membrana neural que logo se invaginam e formam novas 
vesículas que se carregarão de acetilcolina. 
 
FARMACOS QUE AFETAM A TRANSMISSÃO DA JUNÇÃO NEUROMUSCULAR 
 
1. Fármacos que estimulam a fibra muscular – metacolina, carbacol e nicotina – 
possuem ação semelhante a acetilcolina, a única diferença é que eles não são 
destruídos pela acetilcolinesterase, ou são destruídos de maneira lenta, o que 
aumenta o tempo da atividade muscular. Produzem áreas de despolarização na 
fibra muscular a nível de placa motora, ligando-se aos receptores de acetilcolina. A 
 
 
seguir, quando o fibra se recupera outra contração prévia ocorre, pelo vazamento 
de íons, acarretando espasmos. 
2. Fármacos que bloqueiam a transmissão na junção neuromuscular – anestesia 
– O grupo de fármacos agentes curariformes podem impedir a passagem dos 
impulsos da placa motora para o músculo. Por exemplo, a D-tubocurarina age cominibição competitiva dos canais de acetilcolina, não deixando ocorrer o influxo de 
íons positivos na fibra muscular. 
3. Fármacos que estimulam a junção neuromuscular pela inativação da 
acetilcolinesterase – neostigmina, fisostigmina e diisopropil fluorofosfato - 
inativam a enzima de modo que ela não hidrolise mais a acetilcolina. 
Consequentemente a concentração de acetilcolina só aumenta na fenda sináptica e 
causa espasmos musculares, levando até a morte pelo espasmo laríngeo que 
sufoca a pessoa. A neostigmina e a fisostigmina inativam a enzima por apenas 
algumas horas, enquanto o diisopropil fluorofosfato inativa por semanas, sendo um 
veneno letal (militarmente conhecido como gás neurotóxico). 
MIASTENIA GRAVE 
 O paciente desenvolve paralisia grave por incapacidade de transmitir sinais 
para a fibra muscular. É uma doença auto-imune onde os anticorpos atacam os 
receptores de acetilcolina na fibra muscular. O potencial causado pela fenda sináptica é 
muito pequeno e não causa um potencial na fibra muscular, se a doença for grave a 
pessoa pode morrer devido a paralisia dos músculos respiratórios. Pode ser tratada 
com neostigmina. 
 
POTENCIAL DE AÇÃO DO MUSCULO 
Particularidades das fibras musculares: 
1. Potencial de membrana de repouso de -80 a -90 mV (igual a fibras nervosas 
mielinizadas) 
2. Duração do potencial de ação de 1-5 milissegundos (quase que 5 vezes mais longo 
que nos nervos mielinizados) 
3. Velocidade de condução de 3 a 5 m/s – cerca de 1/13 da fibra nervosa. 
 
PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL PARA O INTERIOR DA FIBRA MUSCULAR 
 Pela dimensão da fibra o potencial de ação necessita de uma “ajudinha” para 
atingir as áreas mais profundas. A transmissão as regiões mais profundas é feita pelos 
túbulos T, que penetram por toda espessura, através da fibra muscular de um lado 
para o outro. Os potenciais de ação dos túbulos T, causam a liberação de íons Calcio 
pelo reticulo sarcoplasmático, o que ocasiona a contração muscular. Esse processo é 
chamado de excitação-contração. 
ACOPLAMENTO EXCITAÇÃO-CONTRAÇÃO 
Sistema de túbulos transversos-retículo sarcoplasmático 
 Os túbulos T são prolongamentos da membrana celular e se estendem ao 
redor de todas as fibras, são curtos e possuem liquido extracelular em seu interior. Eles 
se ramificam e podem formar planos inteiros de túbulos T entrelaçados entre miofibrilas 
individuais.. 
 Os retículos sarcoplasmáticos possuem duas partes principais: túbulos 
longitudinais longos, paralelos as miofibrilas, que terminam em grandes camaras 
denominadas cisternas terminais. Essas cisternas são continuas aos túbulos T. O 
túbulo T e as cisternas formam uma tríade, com o túbulo no meio e as cisternas ao 
lado. 
 O músculo esquelético cardíaco apresenta uma rede de túbulo T para cada 
sarcomero, igual a de músculos de animais inferiores como a rã. Já nos músculos 
esqueléticos dos mamíferos existem 2 redes de túbulos T para cada sarcomero, uma 
delas em cada extremidade do filamento de miosina para aumentar a força da 
 
 
contração muscular. Assim o músculo tem uma organização ótima para uma contração 
rápida. 
 
LIBERAÇÃO DE ÍONS DE CALCIO PELO RETICULO SARCOPLASMATICO 
 Os íons de cálcio ficam dentro dos túbulos longitudinais, quando um potencial 
de ação chega ao reticulo pelo túbulo T os canais de cálcio se abrem e o cálcio é 
liberado nos sarcomeros onde se liga a Troponina C desencadeando a contração 
muscular. A contração continua enquanto houver cálcio entre as miofibrilas, assim para 
cessar a mesma o cálcio é devolvido ao reticulo pela bomba de Ca
++
. Além disso, 
dentro do reticulo há a proteína calsequestrina que mantem os íons cálcio la dentro, 
acelerando esse processo e mantendo o músculo relaxado. 
 
PULSO EXCITATÓRIO DOS ÍONS CALCIO 
 A concentração normal de íons cálcio no citosol é menor que 10
-7
 molar, e é 
extremamente pequena para induzir o funcionamento das miofibrilas. A excitação dos 
túbulos T e dos retículos sarcoplasmáticos faz com que a concentração de cálcio no 
citosol vá para 2 x 10
-4
 molar, quase 10 vezes o nível necessário para induzir a 
contração máxima. Imediatamente a seguir a bomba de cálcio diminui esse nível. A 
duração total desse pulso de cálcio na fibra muscular é de aproximadamente 1/20 
segundos, porem pode ter duração maior ou menor dependendo do tipo de músculo 
(no cardíaco dura 1/3 segundo pela longa duração do potencial de ação cardíaco). 
 Durante o pulso ocorre a contração muscular, contrações continuas requerem 
pulsos contínuos.