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CONTRAÇÃO DO MUSCULO LISO O músculo liso é formado por fibras musculares bem menores que o músculo esquelético. A mesma força de atração entre a actina e a miosina que provoca a contração do músculo esquelético também provoca a do músculo liso. TIPOS DE MUSCULO LISO O músculo liso difere de órgão pra órgão, porem por questões de simplicidade ele pode ser dividido em dois tipos principais: multiunitário e unitário (ou de uma só unidade). 1. Músculo Liso Multiunitário – é composto por fibras lisas distintas que agem independentes e são inervadas por uma só terminação nervosa. A superfície externa das fibras é envolvida por uma membrana basal composta de colágeno e glicoproteínas, isso serve pra isolar uma fibra de outra. As fibras multiunitárias, por agirem independentemente, ao contrario das unitárias só se contraem mediante estímulos nervosos e raramente apresentam contrações espontâneas. Exemplos: músculo multiunitário do olho, da íris, da membrana nictante, que cobrem os olhos de animais inferiores, e os músculos piloeretores, que causam ereção dos pelos estimulados pelo sistema simpático. 2. Músculo Unitário – não significa que sejam fibras musculares únicas, significa que todas as fibras se contraem juntas como uma só unidade e não independentemente. Elas são organizadas em feixes em que suas membranas celulares se unem em vários pontos, por junções abertas. Através dessas junções os íons podem fluir livremente de uma fibra para outra de forma a gerar um potencial de ação em todas elas. Esse tipo de músculo é conhecido também como músculo liso sincicial, pelas suas interconexões sinciciais entre as fibras, e pelo fato dele ser encontrado nas paredes da maioria das vísceras do corpo (intestino, ductos biliares, ureteres, útero e vasos sanguíneos) ele também é conhecido como músculo liso visceral. MECANISMO CONTRATIL DO MUSCULO LISO Base química para a contração do músculo liso Apresenta filamentos de actina e de miosina como o músculo esquelético, porem não contem o complexo normal de troponina, que controla a ligação entre a actina e a miosina no músculo esquelético, o que torna diferente o controle da contração. A actina e a miosina do músculo liso interagem da mesma forma que as do músculo esquelético, o processo é ativado pelo íon cálcio e o ATP também é hidrolisado em ADP+P para proporcionar energia para a contração. Porem existem diferenças na organização física do músculo, acoplamento excitação-contração, controle do processo contrátil pelos íons cálcio na duração da contração e a na quantidade de energia necessária para o processo contrátil. Bases físicas para a contração do músculo liso O músculo liso não tem a mesma organização do músculo esquelético. Os filamentos de actina e de miosina não se organizam em sarcomeros, não havendo estriações. Nas fibras lisas os filamentos de actina são unidos pelos corpúsculos densos, alguns deles são unidos a membrana celular e outros ficam dispersos na célula e são mantidos fixos em um local por um grupo de proteínas estruturais que une esses corpúsculos densos uns aos outros. Alguns corpúsculos densos adjacentes a membrana celular também são unidos por pontes proteicas intercelulares. É principalmente através dessas conexões que a força da contração é transmitida de uma célula para outra. Entremeados entre os filamentos de actina encontram- se os filamentos de miosina que são maiores e em menor numero que os filamentos de actina. Os filamentos de miosina encontram-se entre os corpúsculos densos, e existe um único filamento para interagir com muitos de actina. A unidade contrátil é semelhante a do músculo esquelético, porem sem o controle da troponina. Os corpúsculos densos tem a mesma função dos discos Z no músculo estriado. Muitos filamentos de miosina têm pontes cruzadas de polaridade lateral (sidepolar), de forma que as pontes de um lado se articulam em uma direção e as do outro lado em outra direção, enquanto traciona simultaneamente outro filamento de actina na direção oposta no outro lado. Isso permite com que as fibras lisas se contraiam por até 80% do seu comprimento, em vez de 30% como nas musculares. Comparação contração do músculo liso x esquelético O músculo esquelético consegue contrair e relaxar rapidamente, já o músculo liso pode demorar horas, ou até dias, tendo uma contração tônica. Algumas diferenças entre os dois músculos são: 1. Ciclagem lenta das pontes cruzadas de miosina – a rapidez da ciclagem da miosina no músculo liso (ligação com actina, impulsão, separação da actina, ligação com outra parte da actina) é muito mais lenta que no músculo esquelético, cerca de 1/10 oi 1/300 da frequência observada no músculo esquelético. A fração de tempo que as pontes cruzadas de miosina ficam ligadas aos filamentos de actina determina a força da contração, e isso é maior no músculo liso. Uma possível razão para a ciclagem lenta é que as cabeças das pontes cruzadas da fibra lisa apresentam menos atividade ATPásica, de forma que a degradação de ATP que inicia a contração é reduzida diminuindo o ritmo de ciclagem. 2. Energia necessária para manter a contração do músculo liso – usa cerca de 1/10 a 1/300 para manter a mesma tensão de contração do músculo esquelético. Isso ocorre devido a ciclagem lenta das pontes cruzadas de miosina e também porque é necessário apenas uma molécula de ATP para completar o ciclo, independente da duração.Essa escassez de energia é fundamental para a economia global do corpo, uma vez que os órgãos compostos por músculo liso mantém uma frequência. 3. Lentidão do início de contração e do relaxamento do músculo liso – a contração do músculo liso inicia 50 a 100 milissegundos após a excitação, atinge seu auge em ½ segundo e declina em outros 1 a 2 segundos. Portanto, uma contração do músculo liso dura de 1 a 3 segundos, sendo 30 vezes mais longa que a do músculo esqueltico. Pela variedade de músculos lisos a contração pode ser de 0,2 segundos a 30 segundos. Isso ocorre pela lentidão da ligação miosina e actina e também pela liberação lenta de íons cálcio. 4. Força da contração muscular – o período prolongado de fixação de filamentos de actina com o de miosina confere ao músculo liso uma força de contração de 4 a 6 kg/cm² de músculo contra 3 a 4 kg/com² do músculo esquelético. 5. Mecanismo de trinco para a manutenção prolongada das contrações do músculo liso – depois que o músculo liso já conseguiu desenvolver a contração plena o grau de ativação dele passa ser bem menor que o necessário para a contração inicial. Esse é o denominado mecanismo de trinco, que diminui a energia para a manutenção da contração e faz com que sejam necessários poucos sinais excitatórios contínuos de fibras nervosas ou hormonais. 6. Estresse-relaxamento do músculo liso – outra característica dos músculos lisos, principalmente dos unitários viscerais, é a capacidade de retornar quase a sua força de contração original mesmo depois de ter sido alongado ou encurtado. Existem dois tipos: o estresse-relaxamento (quando um órgão oco é estendido e depois contrai) e o estresse-relaxamento reverso (quando ele é contraído e depois estendido). Esse processo é importante porque permite que os órgãos ocos mantenham a mesma quantidade de pressão em sua luz, apesar da alteração do comprimento das fibras musculares. Esse fenômeno está ligado ao de trinco, quando o músculo alonga pela primeira vez o mecanismo de trinco impede sua contração, porém com a reciclagem das cabeças de miosina elas se soltam e se fixam de novo aos filamentos de actina alterando assim o comprimento do músculo. O comprimento modifica-se e a tensão volta ao normal,porque o numero de pontes cruzadas de miosina que produz a força contrátil continua o mesmo. REGULAÇÃO DA CONTRAÇÃO PELOS ÍONS CALCIO Como no músculo esquelético o aumento da concentração de íons cálcio intracelulares faz com que inicie a contração, esse aumento pode ocorrer por estimulo nervoso, hormonal, alongamento da fibra e por alterações no ambiente químico da fibra. Combinação dos íons cálcio com CALMODULINA – ativação da cinase miosínica e fosforilação da cabeça de miosina – no lugar da troponina as fibras lisas apresentam CALMODULINA, outra proteína reguladora. Ela apresenta, assim como a troponina, ligação com 4 ions de cálcio, porem desencadeia a contração por meio da ativação de pontes cruzadas de miosina. Esse mecanismo ocorre da seguinte forma: 1 – os íons de cálcio ligam-se a calmodulina formando um complexo que ativa a cinase miosínica, enzima responsável pela fosforilação . 2 – a cinase miosinica fosforila a cadeia reguladora da cabeça de miosina (uma das cabeças leves). 3- com a cabeça reguladora fosforilada a miosina tem a capacidade de unir-se com o filamento de actina e de prosseguir com a contração muscular como ocorre com o musculo esquelético. ACHO IMPORTANTE PORQUE SE A CABEÇA NÃO FOR FOSFORILADA O MECANISMO NÃO OCORRE. Cessação da contração – papel da fosfatase miosinica – quando a concentração de cálcio cai ocorre o processo contrario daquele mencionado acima, exceto pela fosforilação da cabeça de miosina. A enzima fosfatase miosínica encontrada nos líquidos da célula muscular lisa, é quem irá separar o fosfato da cadeia leve reguladora e a seguir, a contração para. O tempo necessário para o relaxamento da contração muscular é determinado pela concentração de fosfatase miosínica ativa na célula. UM POSSÍVEL MECANISMO PARA A REGULAÇÃO DO FENOMENO DO TRINCO O fenômeno do trinco/trava do músculo liso possibilita a manutenção do tônus da contração muscular, por isso, é importante. Quando as enzimas cinase miosínica e fosfatase miosínica estão bastante ativas, a velocidade da contração e a frequência da ciclagem das cabeças de miosina são grandes. Se as concentrações dessas enzimas caem a frequência da contração diminui, porém ao mesmo tempo, a desativação delas faz com que a cabeça da miosina fique ligada por mais tempo ao filamento de actina, mantendo grande o numero de filamentos de miosina ligados a qualquer momento. Como o numero de cabeças de miosina ligadas ao filamento de actina determina a força estática da contração, mantém travada a tensão, pouca energia é necessária para manter a contração já que o ATP não é hidrolisado a ADP a menos que a cabeça se desconecte. CONTROLES NERVOSO E HORMONAL DA CONTRAÇÃO DO MUSCULO LISO Diferente do músculo esquelético o músculo liso pode iniciar uma contração com mais processos além do estimulo nervoso, o estimulo hormonal, o estiramento das próprias fibras e muitos outros. Tal diferença é dada pela membrana celular das fibras lisas, que apresentam inúmeros receptores proteicos que podem iniciar o processo contrátil e outros que podem inibi-los. Controle nervoso da contração do músculo liso As junções neuromusculares super organizadas que ocorrem no músculo esquelético não ocorrem no músculo liso. No músculo liso as fibras nervosas autônomas se ramificam no topo das fibras musculares e não chegam a entrar em contato com a membrana celular dessas fibras, mas formam as junções difusas, onde secretam substancias na matriz que recobre o músculo liso para que ocorra a difusão das mesmas para a fibra. Em músculos muito extensos as fibras nervosas secretam substancias somente na camada superficial, a partir daí as outras fibras são excitadas por difusão ou pelas fibras adjacentes. Na maioria das fibras lisas, os terminais axonais lisos terminam em varicosidades, nesse ponto as células de Schwann são interrompidas para que possa haver a secreção das substancias que induzem a contração muscular. Nas varicosidades encontram-se vesículas parecidas com as da placa motora, porem diferente do que ocorre nela nas varicosidades as vesículas não se limitam a armazenar acetilcolina, armazenam também norepinefrina. Em casos como em fibras multiunitárias as varicosidades são separadas da membrana celular pela mesma largura da fenda sináptica de fibras esqueléticas e são chamadas de junções de contato. As junções de contato apresentam mecanismo semelhante a fenda sináptica e a contração desse tipo de fibra é mais rápida que as demais. Substancias secretoras excitatórias e inibitórias As duas substancias mais importantes secretadas para o músculo liso são a acetilcolina e a norepinefrina, porem elas nunca são secretadas pela mesma fibra nervosa. A acetilcolina e a norepinefrina tem efeitos contrários, elas podem tanto excitar quanto inibir o estimulo dependendo da fibra muscular lisa, porem quando uma excita a outra inibe. A ação desses neurotransmissores depende do receptor proteico ao que eles vão se ligar, os receptores proteicos podem ser inibitórios os excitatórios e podem aceitar acetilcolina ou norepinefrina. POTENCIAIS DE MEMBRANA E POTENCIAIS DE AÇÃO NO MUSCULO LISO Potenciais de membrana no músculo liso – a voltagem quantitativa do potencial de membrana do músculo liso depende do estado em que ele se encontra, no estado de repouso ela é de 50 mV a 60 mV, cerca de 30 mV mais negativo que o músculo esquelético. Potenciais de ação no músculo liso unitário – no músculo liso unitário e no visceral os potenciais ocorrem da mesma maneira que no músculo esquelético. O potencial de ação no músculo liso visceral pode ocorrer de fuás formas: 1. Potencial em espícula – ocorre nos músculos esquelicos também e dura de 10 a 50 milissegundos. Esses potenciais podem ser estimulados por neurotransmissores, eletricidade, hormônios, estiramento muscular, etc. 2. Potencial com platô – o início do potencial de platô é como o inicio do em espícula, porem não apresenta repolarização rápida, isso permite que a contração seja estendida como no ureter, no útero e em certas condições no músculo liso vascular. É importante lembrar que ele também ocorre em fibras estriadas cardíacas. Importância dos canais de cálcio para a geração do potencial de ação no músculo liso – a membrana celular da fibra lisa apresenta muitos canais de cálcio controlados por voltagem e poucos de sódio, assim o sódio participa pouco na geração do potencial. Desta forma os canais de cálcio são os principais responsáveis pelo potencial de ação, porem abrem e fecham muito lentamente, o que permite o maior tempo de platô nos músculos lisos. Outro fato importante é que a entrada de cálcio na fibra age tanto no inicio do potencial de ação quanto provocando a contração muscular, assim ele faz duas coisas de uma vez só. Potencial de onda lenta no músculo liso unitário e geração de potencial espontâneo – alguns músculos lisos não precisam de sinais externos para iniciar uma contração. Esses autopotenciais estão associados a um ritmo de onda lenta básico, essa onda não é um potencial de ação que se propaga por todo lado, ela é uma propriedade das próprias fibras. Uma hipótese para a causa das ondas lentas é o bombeamento rápido ou lento de íons sódio para fora da fibra muscular, assim quanto maior o bombeamento, mais negativa fica a fibra e quanto menor menos negativa. Outra hipótese é que os canais iônicos aumentem ou diminuem a condutibilidade deles ritmicamente. A onda lenta em si não desenvolve um potencial de ação, porem a cada pico de onda lenta quando a voltagem dentro da fibra aumenta de -60 a -35 mV um potencial pode ocorrer e se propagar pela massa muscular. A sequênciarepetitiva de potenciais de ação vai gerar a ritmicidade dos músculos lisos, essas ondas lentas são chamadas de marca-passos por esse motivo. Excitação pelo estiramento muscular – quando o músculo liso unitário é estirado suficientemente ocorre o inicio de um potencial de ação. Isso se dá por dois motivos: (1) pelos picos de ondas lentas e (2) quando o músculo é estirado, por exemplo o intestino pelas fezes, o interior da fibra fica menos negativo e automaticamente ele se contrai formando movimentos peristálticos e empurrando assim o conteúdo para locais distendidos na região do anus. DESPOLARIZAÇÃO DO MUSCULO LISO MULTIUNITARIO SEM POTENCIAL DE AÇÃO As fibras dos músculos multiunitarios contraem-se principalmente mediante estímulos nervosos, em alguns as terminações nervosas secretam acetilcolina e em outros norepinefrina. As substancias secretadas provocam a despolarização da fibra muscular e a contração acaba acontecendo SEM OCORRER UM POTENCIAL DE AÇÃO. O potencial não ocorre porque as fibras lisas dos músculos multiunitários são muito pequenas, ao contrario dos músculos unitários. A contração ocorre porque a despolarização local (potencial juncional) acaba se propagando eletricamente por todas as fibras. CONTRAÇÃO POR FATORES TECIDUAIS LOCAIS E HORMONIOS SEM GERAR POTENCIAL DE AÇÃO Essas formas inicio agem diretamente no mecanismo de contração e por isso não necessitam gerar um potencial de ação. Fatores teciduais locais – é o caso das arteríolas, metarteríolas e esfíncteres capilares que possuem pouca inervação, mas mesmo assim apresentam uma atividade contrátil enorme, respondendo a alterações químicas do liquido intersticial ao redor. Os músculos desses vasos permanecem no estado normal contraídos, porem quando um tecido necessita de um maior fluxo de sangue o músculo relaxa. Isso gera um controle de feedback de fluxo sanguíneo para a área tecidual. Alguns dos fatores são: 1. A falta de oxigênio nos tecidos locais ocasiona o relaxamento do músculo liso, a vasodilatação. 2. O excesso de dióxido de carbono causa vasodilatação. 3. O aumento da concentração de íons hidrogênio causa a vasodilatação. 4. Adenosina, acido lático, aumento na concentração de íons potássio, diminuição na concentração de cálcio e aumento da temperatura causam vasodilatação. Hormônios – os mais importantes são norepinefrina, epinefrina, acetilcolina, angiotensina, endotelina, vasopressina, oxitocina, serotonina e histamina. Esses hormônios só agem em músculos que apresentam receptores proteicos para eles, se os receptores forem excitatorios desencadearão a abertura dos mesmos e um consequente potencial de ação, se eles forem inibitórios serão abertos porem o potencial não ocorrera pelo hiperpolarização intracelular. A ação hormonal, portanto, depende do tipo de receptor de cada músculo. COMO OS FATORES TECIDUAIS E OS HORMONIOS AGEM NA CONTRAÇÃO - alguns receptores hormonais nas membranas dos músculos lisos causam o influxo de cálcio ou de sódio o que ocasiona um potencial de ação ou amplificam os potenciais que já estão ocorrendo. Em outros casos não ocasionam o potencial porem o influxo de cálcio gera a contração. A inibição ocorre quando os hormônios fecham os canais de sódio ou cálcio, ou ainda abrem os canais de potássio ocorrendo saída de potássio da célula e hiperpolarização. Algumas vezes os hormônios causam a contração muscular sem causar o potencial de ação, como ocorre quando eles induzem a liberação de cálcio pelo reticulo sarcoplasmático. Para inibir a contração sem alterar o potencial da membrana eles ativam receptores que induzem enzimas como adenilato ciclase ou guanilato ciclase na membrana que internalizam os receptores. Já dentro da célula ativam os mensageiros secundários monofosfato de adenosina cíclico (AMPc) ou monofosfato de guanilosina cíclico (GMPc), que alteram o grau de fosforilação indiretamente inibindo a contração eles também ativam as bombas que movem o cálcio para dentro do reticulo sarcoplasmático e para fora da célula, diminuindo a concentração de cálcio intracelular e dificultando a contração. O músculo liso não apresenta retículos sarcoplasmáticos tão desenvolvidos quanto o músculo estriado esquelético, por isso a maior fonte de cálcio é o liquido intersticial. Pela concentração de cálcio ser maior fora do que dentro da célula o influxo do mesmo é um processo passivo e enquanto ocorre recebe o nome de estado de latência antes que a contração ocorra. O estado de latência é muito maior no músculo liso do que no músculo estriado. Na fibra muscular lisa existem pequenas invaginações chamadas cavéolas, essas cavéolas se situam próximas aos retículos sarcoplasmáticos e transmitem o potencial de ação aos mesmos para que ocorra a liberação de cálcio. São análogas ao sistema T do músculo estriado. A força de contração do músculo liso é altamente dependente da concentração de cálcio no meio extracelular, se a concentração cai a contração cessa. Para ocorrer o relaxamento do músculo após uma contração é ativada a bomba de cálcio, porem no músculo liso essa bomba é lenta, diferente da bomba do estriado, o que ocasiona um prolongamento da contração muscular.
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