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Estrutura e Função Muscular Prof. Dtdo Gilberto Reis Função do músculo esquelético • Funções: – força para a locomoção e respiração; – Força para a sustentação corporal (postura); – Produção de calor durante períodos de exposição ao frio. Rasch, 1991; McArdle et al., 1999 Organização do músculo esquelético Túbulos Transversos - Retículo Sarcoplasmático Estrutura e Função do Sistema Nervoso Potencial de repouso da membrana 1. Anions 2. Permeabilidades da membrana 3. Forças de difusão 4. Forças elétricas Fatores determinantes Bomba de Na+/K+ Potencial de ação Threshold for voltage-sensitive sodium channels Potassium channels open Na/K Pump re- establishes RMP Potêncial de Propagação Direction of AP Condução saltatória Impulso salta de um nodo ao outro, maior velocidade de condução, menor gasto energético Junção neuromuscular Acetilcolina é o neurotransmisor Unidade Motora Unidade funcional do movimento: motoneurônio e todas as fibras por ele inervadas Unidade Motora Mecanismo de contração Filamento de Miosina Molécula de Miosina Filamento de Actina Características Moleculares dos Filamentos Contração Interação “Actina-Miosina” - Ação do Cálcio Recrutamento de unidades motoras • Principio do tudo ou nada – Se um motoneurônio é recrutado, ele ativara todas as suas fibras. • Principio do tamanho – Quanto maior o calibre do neurônio, maior seu limiar para ativação. – Portanto, neurônios menos calibrosos são recrutados primeiro. Neurônios mais calibrosos requerem um grande estimulo para ser recrutado. Grau de força • Recrutamento – Unidade motora: motoneurônio e todas as fibras inervadas – Tamanho da unidade motora varia entre os músculos em relação a função muscular • Frequência de estímulos – Somação temporal – Tetânica Recrutamento muscular e produção de força Contratações tetânicas Frequência de disparos neuronal e força de contração Relação comprimen to- tensão RELAÇÃO FORÇA-VELOCIDADE Controle motor Atividade reflexa e Centro encefálicos superiores Fibras musculares intrafusais (FI) =Fibras musculares que ficam dentro do fuso muscular Fibras musculares extra-fusais (FE) =Fibras musculares esqueléticas ficam situadas fora do fuso muscular Motoneurônios γ Fibras aferentes Ib Fibras aferentes Ia Neurônios Motores α ORGAO TENDINOSO DE GOLGI Variação da tensão mecânica sobre os tendões Em série com as FE Órgãos sensoriais musculares FUSO MUSCULAR Variação do comprimento das fibras musculares e a sua velocidade de mudança Atividade reflexa Receptores proprioceptivos musculares Contração Estiramento Receptores musculares Fusos musculares detectam a variação do comprimento muscular Quais são as funções dos Fusos Musculares? A carga (1) estira as FE (2) e as fibras do fuso muscular (3). O estiramento da região central do fuso estimula as terminações aferentes que disparam potenciais de ação em direção ao SNC. A chegada desse impulsos causam a estimulação dos motoneurônios a do próprio músculo. O fuso detecta variação do comprimento das FE durante o estiramento e provoca a sua contração. Estiramento 1 2 3 Músculo em repouso Fuso sensível Músculo em contração Sem a co-ativação gama Fuso perde sensibilidade Músculo em contração Co-ativação gama Fuso sensível E durante a contração das FE? O que aconteceria? Os fusos conseguem detectar a variação do comprimento das FE? a g Contração Extrafusal Contração Intrafusal Vias descendentes Ação reflexa das fibras aferentes • Excita os motoneurônios da musculatura agonista • Excita os motoneurônios da musculatura sinergista (facilitação) • Inibe os motoneurônios da musculatura antagonista - A estimulação dos órgãos tendinosos de Golgi modula (podendo inibir) a contração muscular. Função: Proteção contra contração excessiva Controle sobre o nível de excitação dos motoneurônios Durante a contração muscular além da co-ativaçâo gama nos fusos musculares, os órgãos tendinosos de Golgi também são estimulados. As fibras aferentes Ib disparam Potenciais de ação e as informações são levadas, excitam os interneuronios inibitórios que fazem sinapse com os motoneurônios a em atividade. Resultado: relaxamento do músculo Quais são as funções dos Órgãos Tendinosos de Golgi? Conexões medulares das fibras aferentes Ib • Inibe os motoneurônios da musculatura agonista • Inibe os motoneurônios da musculatura sinergista • Excita os motoneurônios da musculatura antagonista • Objetivo – opor ao desenvolvimento de uma tensão excessiva da musculatura Tipos de Fibras Musculares • A musculatura esquelética contém dois tipos principais de fibras: as de contração lenta ou I (CL) e as de contração rápida ou II (CR). • As fibras de CR podem ainda ser divididas em fibras de contração rápida do tipo A (CRa) e as do tipo B ou X (CRb). • As diferenças na velocidade de contração são decorrentes principalmente das variadas formas de miosina ATPase. • A miosina ATPase é a enzima que quebra o ATP para liberar energia, e está presente na cabeça da miosina (ou ponte cruzada). • As fibras de CL possuem uma forma lenta de miosina ATPase e as fibras de CR uma forma rápida. • Em resposta a um estimulo neural a fibra de CR tem capacidade de quebrar ATP mais rapidamente e consequentemente mais energia estará disponível. • As fibras de CR apresentam um reticulo sarcoplasmático mais desenvolvido do que as fibras de CL, favorecendo na liberação do cálcio para o interior da fibra muscular. • Os genes que herdamos de nossos pais determinam quais neurônios motores inervarão nossas fibras musculares. • Após o estabelecimento da inervação, as fibras musculares diferenciam-se (tornam-se especializadas) de acordo com o tipo de neurônio que as estimulam. • As unidades motoras são recrutadas por ordem de tamanho do motoneurônio com os neurônios menores sendo recrutados primeiro. Padrão de recrutamento CL CRa CRb Força Muscular F ib ras u tilizad as Tipos de Fibras • Adaptação neural – Padrões de recrutamento neural mais eficientes (+ fibras e/ou + coordenadas ?) – Maior ativação do sistema nervoso central. – Melhor sincronização de unidades motoras (sistema de co-ativação entre agonistas e antagonistas) – Diminuição da inibição autogênica dos órgãos tendinosos de golgi. Adaptações fisiológicas determinadas pelo treinamento resistido Controle Neural • O sistema nervoso aumenta a força muscular com: 1. Recrutando mais unidades motoras 2. Aumentando a taxa de disparo das unidades motoras • Tarefas submáximas envolvem a utilização de uma menor quantidade de massa muscular (unidades motoras). • Adaptação muscular. – Hiperplasia: modelos animais ocorre, em humanos têm alguns indícios. – Hipertrofia: Aumento no tamanho, número de filamentos e sarcômeros. FIBER HYPERTROPHY AFTER TRAINING Relação Força X Diâmetro Adaptações Metabólicas • Aumento de substrato energético – Creatina Fosfato – Glicogênio Muscular • Aumento no número de enzimas Anaeróbias – Creatina Kinase (anaeróbio alático) – Enzimas do Glicólise/glicogenóliseanaeróbia Distribuição de fibras em atletas Controle Neural Lesão muscular Lesão Muscular Antes e após a Maratona Rompimento das linhas Z 1. Dano estrutural 2. Prejuízos na manutenção da homeostase do cálcio resultando em necrose 4. Inflamação e acúmulo de substâncias que estimulam as terminações nervosas causando dor e desconforto Seqüência de eventos na dor muscular tardia 3. Aumento da atividade dos macrófagos wCausa uma redução na produção de força devido a prejuízos estruturais, falha no processo de excitação- contração, e perda de proteína contrátil. Diminuição da força após a lesão Resposta atrasada ou tardia à lesão Dever de casa. • Explique os mecanismos de contração muscular, a partir da geração do potencial de ação e junção neuromuscular. • Quais fatores afetam a força de contração muscular do músculo esquelético e como. • Quais os tipos de fibras musculares e suas diferenças. • Quais as adaptações musculares ao exercício resistido (musculação). • Como e porque ocorrem as micro lesões musculares.
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