Fisiologia Muscular/ Fisiologia I / Robaldo/ Veterinária/ UFPEL/ 2021.

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FISIOLOGIA MUSCULAR
Ministério da Educação Universidade Federal de Pelotas Instituto de Biologia
Departamento de Fisiologia e Farmacologia
Fisiologia Animal
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“O movimento é o sinal mais evidente de vida” 
 “Espíritos animais fluem dos nervos para os músculos, inflando os músculos e aumentando o seu diâmetro à custa de seu comprimento e causando assim o encurtamento”
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INTRODUÇÃO
Músculos – Funções: 
Movimento
Calor
Tensão___Contração__________
Locomoção, Postura
Respiração
Digestão
Comunicação (linguagem corporal)
Bomba Cardíaca
Audição, visão
Sinais Vitais
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Junção Neuromuscular
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Impulso 
Neuro-muscular
1- Formação / Recuperação do NT (Ach);
2-4 – Armazenamento de vesículas de ACh;
5-7 – Chegado impulso nervoso 
 abertura canais de Ca++
 liberação das vesículas de Ach
 exocitose da Ach;
8- Abertura dos canais de Na+;
9- Degradação da Ach pela Achase;
10- Recuperação da Colina;
11-14 – recuperação das vesículas de Ach;
 
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curare
Botox – degrada V e T SNARE
Viúva-negra – libera toda ACh
Tetraodoto e saxitoxina
Tóxicos da Sinapse Neuromuscular
Sinapse Neuromuscular – fases 3 e 4
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Tipos de Músculos
MÚSCULO ESQUELÉTICO
voluntário, depende do SNS, contração rápida, controle unitário
MÚSCULO CARDÍACO
involuntário, controlado pelo SNA, contração lenta, automatismo, ctrle multiplo.
MÚSCULO LISO OU VISCERAL
involuntário, controlado pelo SNA, contração lenta, automatismo (capacidade de se auto-estimular). Ctrle uni/multiunitário
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MÚSCULO ESQUELÉTICO
- Aderido a estruturas de ancoragem esqueletais
MÚSCULO  conjunto de fibras musculares
 unidas por tecido conjuntivo.
- Célula muscular isolada  Fibra muscular
 Cilíndrica com 10 a 200 m de diâmetro e até 30 cm de CT
- Cada fibra muscular (célula) se comporta como uma só unidade, é multinucleada e inervada por ramo de um motoneurônio 
 Movimento  Resposta estímulo sensorial
 S. Sensorial --- SNC --- Neurônio motor --- Fibra muscular 
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Arquitetura Muscular
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Como ocorre o movimento????
Antes 50` - Dobramento das proteínas ?? 
 - Microscópio ótico - Estrias – encurtamento das bandas
Microscópio eletrônico – Deslizamento de proteínas (filamentos das miofibrilas).
A Fibra contai pq as 
Miofibrilas contraem
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Filamentos Musculares
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TROPONINA
Complexo de 3 proteínas globulares (T, I, C).
Troponina T: fixa o complexo da Troponina a Tropomiosina.
Troponina I: junto com a Tropomiosina recobre o sítio fixador da Miosina na Actina.
Troponina C: proteína fixadora de cálcio que tem participação essencial na produção da contração.
Músculo Esquelético
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Cálcio libera sítio ativo
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Como o Cálcio chega até os filamentos?
Túbulos Transversos e Retículo Sarcoplasmático
Músculo Esquelético
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Acoplamento Excitação-Contração 
fases 6 e 7 
Propagação do potencial 
de ação nos túbulos T
Liberação do Ca++
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libera sítio ativo
Ca++
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Músculo Esquelético
Cessa o estímulo nervoso
Repolarização
paration
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Tensão Muscular: força exercida sobre um objeto por um músculo em contração. 
Carga: força exercida sobre um músculo pelo peso do objeto.
TM > C = trabalho (movimento)
TM < C = distensão da Elasticidade em Série (ES)
Controle da Força Muscular
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Tensão x Comprimento Muscular: número de pontes cruzadas estabelecidas.
Controle da Força Muscular
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 Somação Espacial (somação por fibras motoras múltiplas): a força da contração aumenta conforme aumenta o número de unidades motoras recrutadas.
Controle da Força Muscular
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Controle da Força Muscular
Fadiga Muscular: depleção do ATP e indiretamente por redução de neurotransmissor na placa neuromotora (300.000 vesículas disponíveis -
 125 ves./ imp. ≈ 2.400 impulsos)
Tetania – acúmulo de K+ no LEC
Glicólise – acúmulo de ácido láctico – pH (Ca++ ATPase e receptores de rianodina)
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Metabolismo Energético Muscular
Funções do ATP:
Fornecer energia para o estabelecimento e movimento de pontes cruzadas (contração)
2) Para a bomba de Ca++ATPase no RS (relaxamento)
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+Pi
Fontes de ATP para o músculo
Fosfato de creatina
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Diferentes tarefas x Diferentes tipos de fibra
Vermelha → Rosa → Branca
Velocidade → → → → → →
Fadiga → → → → → → → 
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MÚSCULO LISO
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Domínio acto-miosina
calmodulina
caldesmona 
miosinoquinase
Domínio da Filamina
actina
gelsolina
desmina 
50-400μm / 2-10 μm 
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Tipos de Músculos Lisos
Unitário (Sincício)
Músculo Liso Multiunitário
MÚSCULO LISO
Dois tipos de atividade autonômica:
Auto-rítmica - TGI (peristaltismo)
Tônica – Esfíncteres (tônus contínuo)
auto-rítmicidade reduzida 
músculo íris
membrana nictante
píloeretores
	
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(Vel. Ciclagem 10-300 <)
calmodulina
MLCK
Caldesmona
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Mecanismos de aumento da concentração de Ca++ no LIC do músculo liso
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MÚSCULO CARDÍACO
Fibras estriadas
 curtas;
Interconectadas 
 eletricamente;
Mononucleados;
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Músculo Liso em Invertebrados
Predomina na ausência de 
exoesqueleto;
Tropomiosina presente interagindo 
com o Ca++ e a caldesmona;
Ach
5HT
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MÚSCULO LISO
Músculo Estriado em Invertebrados
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Fenótipo Muscular
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Ver artigo treino x tipo fibra
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Sempre o movimento foi considerado como a principal evidência de vida e também uma características básica para diferenciar animais e vegetais. Por muito tempo foi difícil explicar a mecânica da contração muscular, que só foi efetivamente desvendada a partir do advento da microscopia eletrônica. 
Existem três tipos de movimentos animais: ameboides, ciliar ou flagelar e contração muscular. 
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O músculo é o segundo principal tecido excitável nos animais e sua função é sempre desencadeada por atividade eletrica da membrana, da mesma forma que as células nervosas. Um tipo particular de sinapse ocorre na junção neuro-muscular, a placa motora. São sinapses químicas rápidas que utilizam a Acetilcolina (Ach) como sinalizador. 
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Cada músculo pode ser considerado como um órgão distinto. 
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A distrofina liga os filamentos de actina a proteínas integrais do sarcolema, auxiliando na transmissão de tração aos tendões e suportando a arquitetura do sarcômero.
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Retículo Sarcoplasmático (RS):
Estrutura tubular interna
Local de armazenamento de Ca2+ 
Possui canal liberador de Ca2+ 
O Ca2+ é acumulado no RS pela ação de uma Ca2+ ATPase na membrana
 No RS o Ca++ é fixado pela Calseqüestrina (proteína fixadora de Ca++) com capacidade para fixar 43 Ca++ por molécula de proteína.
Túbulos Transversos:
Formam uma extensa rede de membranas da célula muscular (membranas sarcolêmicas) que se invagina profundamente na fibra muscular
Responsáveis pelo transporte do Potencial de ação para o interior da fibra.
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Somação espacial: ou somação de unidades motoras múltiplas, a força da contração muscular aumenta progressivamente conforme aumenta o número de unidades motoras em contração. Em cada músculo o número de fibras motoras e suas dimensões nas diferentes unidades motoras, variam muito, de modo que uma unidade motora pode ser 50 vezes mais forte do que a outra. As menores unidades motoras são muito mais excitáveis que as maiores, por serem inervadas por fibras de menor calibre, com corpos celulares na medula espinhal que possuem alto grau espontâneo de excitabilidade. Esse efeito provoca a gradação da força muscular em contrações fracas, em etapas muito pequenas, que se tornam progressivamente maiores conforme aumenta a intensidade da contração. Logo: primeiro são excitadas as fibras menores e conforme vai aumentando a intensidade da contração as unidades motoras maiores são então excitadas.
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Fadiga Muscular: Ela ocorre devido acontração forte e prolongada de um músculo o que acarreta na depleção do ATP seguida de glicólise anaeróbia. O nervo continua a estimular e até mesmo PA normais passam ao longo das fibras musculares mas a contração fica gradualmente mais fraca pela depleção de ATP nas fibras musculares. Também pode haver uma redução na quantidade de vesículas de Ach disponíveis caso a taxa de recuperação desse neurotransmissor na fenda seja menor do que a de liberação. Veja no. de vesículas disponíveis na condição de repouso. O acúmulo de ácido láctico produz uma redução do pH e suspeita-se que essa acidificação promova uma redução da capacidade do RS de acumular cálcio Ca++ pelo transporte ativo e liberar Ca++ a partir do RS.
A tetania pode levar ao aumento da concentração de K+ no LEC o que certamente dificultará a repolarização da membrana e dificultando novos potenciais de ação. 
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Já vimos que a contração muscular depende da energia suprida pelo ATP porém:
1 – a concentração de ATP na fibra muscular de cerca de 4mmol é suficiente para manter toda a contração por apenas 1 a 2 segundos;
2 – o ADP pode ser refosforilado e formar novo ATP por:
fonte primária é a fosfocreatina que também está em quantidade pequenas na fibra muscular 95 vezes maior que o ATP) e só é capaz de manter a contração muscular por apenas 5-8 segundos;
Glicogênio é a segunda fonte para reconstituir o ATP e as reservas de fosfocreatina. A rápida conversão de glicogênio em ácido lático (glicolise anaeróbica) é escolhida por ser mais rápida que foforilação oxidativa, porém devido ao acúmulo de ácido lático a glicólise só pode fornecer ATP por 1 min;
 a fonte final de energia é o metabolismo oxidativo, implicando na combinação de oxigênio com carboidratos (glicogênio), gorduras e proteínas. Mais de 95% da energia fornecida para a contração muscular sustentada e prolongada é derivada desta fonte;
Obs: por períodos prolongados a fonte de energia p/ a contração muscular vem da gordura (queima de gordura), mas em períodos compreendidos entra 2-4 hs metade desta energia vem do glicogênio armazenado.
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Figura a esquerda marca – histoquímica para atividade da miosina-ATPase (claro). A fibras musculares são classificadas em ou fásicas (rápidas) ou tônicas (lentas). As vermelhas são lentas, com baixa atividade ATPásica, alta capacidade oxidativa, rica em mioglobina e vascularização. A partir delas, a velocidade aumenta, porém a fadiga também. Fibras brancas para caçar e fugir predadores, fibras vermelhas para migrações e sustentação.
Ex. Peito de frango X peito de pomba, Peito de frango X coxa de frango.
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As fibras de músculo liso são estrutural e funcionalmente muito distintas das de músculo estriado. Lisas pq não apresentam sarcômeros. Os discos Z são substituídos por corpos densos ligados a membrana da célula ou entre células. Apresentam uma proporção de 16 filamentos de actina para cada miosina. A actina é muito longa e a miosina tem as cadeias pesada (cauda) perpendicular ao eixo do filamento o que permite a sustentação de cabeças de miosina ao longo de toda fibra. Essas alterações garantem uma grande extensibilidade da fibra com grande capacidade de tensão (independente do comprimento). Fibras lisas na bexiga aumentam em até 2,5x seu taho de repouso e as fibras da parede do útero, até 8X. Possuem reduzido RS e não necessitam de túbulos T, pois apresentam tamanho reduzido. O RS eventualmente é substituido por reentrâncias da membrana chamadas de cavéolos, para aumentar o aporte de Ca++ apartir do LEC. 
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1. Atividade elétrica espontânea
Potencial marcapasso: é a despolarização espontânea até o limiar. Certas fibras cardíacas apresentam potenciais marcapasso e podem gerar PA.
Potencial de onde lenta: são oscilações ainda menores de potencial de membrana com ciclos de segundos ou de minutos. São provenientes de alterações espontâneas cíclicas nas velocidades pelas quais os íons são ativamente transportados através da membrana plasmática, deflagrando explosões de potencial de ação. 
2. Neurotransmissores e Hormônios
O músculo liso não apresenta uma única Junção Neuromuscular para cada fibra ou placa motora como o esquelético, podendo ser estimulado por neurotransmissores ou hormônios que por sua vez proporcionam um aumento do Ca intracelular permitindo a contração. Já o esquelético só desencadeia a contração por potencial de ação que despolariza a membrana e o retículo sarcoplasmático libera o Ca.
Neurônio pós-ganglionar se divide em regiões alongadas (varicosidades), pois desenvolveu um mecanismo para estimular várias fibras. Cada varicosidade apresenta vesículas contendo neurotransmissores. 
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Estímulos de diferentes naturezas abrem canais de Ca++. O Ca++ entre em função do gradiente eletroquímico. No músculo liso não se encontra troponina, porém existe a calmodulina, que se liga a 4 íons Ca++, após esse complexo se une a cinase da cadeia leve da miosina (MLCK), tornando essa proteína ativada. A MLCK irá promover a fosforilação da cadeia leve da miosina permitindo o estabelecimento das pontes cruzadas, que ómente serão desfeitas sob ação da fosfatase miosínica, quando da redução dos níveis de Ca++ no sarcoplasma. Em algumas fibras (ppte em invertebrados) a proteína caldesmona, na ausência de Ca++, se liga na actina e impede a iteração miosina-actina. Na presença, se liga a este elemento e permite a contração. O sistema de trinco, que poupa energia por manter várias pontes cruzadas com gasto de ATP muito reduzido não é ainda bem compreendido, porém acredita-se que podeser mediado pelo grau de atividade da fosfatase miosínica e da MLCK. 
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PLC = fosfolipase C
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Predomina nos invertebrados menos derivados (“lower”) que apresentam corpo mole, com movimentos e sustentação hidrostática com elevado grau de deformação do corpo. Apresentam uma grande variedade de fibras, de lentas a rápidas, principalmente em função de diferentes isoformas de proteínas contráteis ou reguladoras da contração. Porém a tropomiosina está praticamente sempre presente nestas fibras e é a responsável pela alergia disparada em muitos humanos a ingestão de crustáceos. A troponina está ausente e tem seu papel regulador da contração realizado pela caldesmona. Os músculos catch apresentam respostas excitatórias a ACh e inibitórias (relaxamento) a serotonina.
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Alguns músculos estriados em invertebrados apresentam sarcômeros gigantes para garantirem alta extensibilidade como o músculo do pé dos gastropodos. Para movimentos rápidos invertebrados como as lulas desenvolveram um padrão de musculatura estriada oblíqua (transversa) que podem através de sarcômeros curtos garantir uma elevada velocidade e amplitude de de contração para funcionamento dos tentáculos por exemplo. Crustáceos em função do espaço limitado para contração muscular dentro de um exoesqueleto rígido, adaptaram essa estriação transversa até músculos peniformes que garantem uma elevada tensão como nas quelas dos siris. Também ainervação múltipla dos músculos dos invertebrados permite o controle excitatório rápido ou lento, ou mesmo inibitório da contração. E o músculo assincrônico do vôo das vespas, mosquitos e besouros que através de auto-excitação contraem a uma freqüência (100-1.000 bat/s) maior que a dos estímulos neurais. elétricos 
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