3 - CONTRAÇÃO MUSCULAR

Prévia do material em texto

CONTRAÇÃO MUSCULAR
Músculo esquelético!
Anatomia fisiológica do músculo esquelético:
Células estriadas, com vários núcleos periféricos.
O sarcolema é a membrana delgada que reveste a fibra muscular esquelética (MP). (=polissacarídeos)
O sarcoplasma corresponde ao citosol/LIC, com muito K, Mg, PO-4. É o liquido onde estão suspensas as miofibrilas. Possui varias enzimas e mitocôndrias.
O RS circunda as miofibrilas de cada fibra muscular, possuem uma organização especial: quanto mais rápida a contração da fibra, mais extenso ele é. Serve como local de armazenamento de Ca, por ação da bomba de Ca.
Os túbulos transversos/T são invaginações profundas da membrana que fazem parte do RS. Eles aumentam a rapidez e a capacidade de resposta do músculo, pois permitem que a despolarização da membrana penetre mais rapidamente no interior da célula.
Contração: voluntária e rápida/lenta.
É composto por numerosas fibras, formada por subunidades ainda menores, como as miofibrilas.
Músculo => fibras musculares => miofibrilas => sarcômero.
# Sarcômero = segmento de miofibrila situado entre dois discos/linhas Z.
# Linha Z = atravessa as miofibrilas transversalmente, conectando-as. Responsáveis pela aparência estriada dos músculos esquelético e cardíaco.
As miofibrilas são compostas por filamentos de actina e miosina, que estão na proporção 2:1 (duas moléculas de actina para uma de miosina). Os filamentos de miosina são mantidos no lugar por moléculas filamentosas de titina, que se fixam na linha Z e nos filamentos de miosina.
Em geral, cada fibra muscular é inervada por apenas uma terminação nervosa.
Nas extremidades da fibra a camada superficial do sarcolema funde-se à fibra do tendão.
# Manter o tônus muscular (certo grau de contração) = o músculo nunca estará totalmente relaxado.
Fibra: contrai, estende e relaxa.
OBS: Os filamentos de actina são formados por actina, troponina e tropomiosina. Durante o repouso, as moléculas de tropomiosina recobrem os locais ativos de filamento de actina, de forma a impedir que ocorra atração entre actina e miosina para produzir a contração muscular. Já a troponina é formada por três unidades; a troponina I tem forte afinidade com a actina, a troponina T tem afinidade com tropomiosina e a troponina C tem afinidade com os íons Ca. Assim, acredita-se que esse complexo seja responsável pela ligação da tropomiosina com a actina e que a forte afinidade da troponina com os íons Ca seja o evento que desencadeia o processo de contração.
Mecanismo da contração muscular:
Antes da contração, as pontes cruzadas das cabeças de miosina se ligam ao ATP. Como elas possuem atividade ATPase, clivam esse ATP e deixam o ADP e o íon fosfato ligados à cabeça.
1. Na superfície interna da membrana neural estão as barras densas lineares e nos lados dessas barras encontram-se canais de cálcio controlados por voltagem. Quando um potencial de ação cursa pelo nervo motor ate chegar ao terminal, esses canais de abrem e permitem que íons cálcio se difundam para o interior do terminal nervoso. Os íons Ca atraem as vesículas de acetilcolina, fazendo com que elas se fundam com a membrana neural adjacente às barras densas. No terminal axonial há várias mitocôndrias que fornecem ATP para a liberação da acetilcolina. A acetilcolina, então, é lançada no espaço sináptico por exocitose. 
2. A acetilcolina age em área local da membrana da fibra muscular para abrir múltiplos canais de cátions, regulados pela acetilcolina, por meio de moléculas de proteína que flutuam pela membrana (receptores). Cada receptor é um complexo proteico composto por 5 subunidades: duas proteínas alfa, uma beta, uma delta e uma gama. O canal se mantém fechado ate que duas moléculas de acetilcolina se liguem às duas subunidades alfa, o que provoca a alteração conformacional que abre o canal.
3. A abertura desses canais permite a difusão de grande quantidade de sódio para o LIC (é o Na que entra porque ele é o cátion que esta em maior concentração no LEC e porque seu gradiente eletroquímico é muito alto). Isso causa despolarização local que, por sua vez, promove a abertura de mais canais de sódio. Isso desencadeia o potencial de ação na membrana muscular.
4. A acetilcolina, uma vez liberada do espaço sináptico, continua a ativar os receptores de acetilcolina enquanto estiver nesse espaço. Entretanto, ela é rapidamente removida por dois modos: a maior parte da acetilcolina é destruída pela enzima acetilcolinesterase (íon acetato + colina); pequena quantidade de acetilcolina se difunde para fora do espaço sináptico. A colina deve ser reaproveitada/reciclada, retornando à célula por endocitose, uma vez que ela é obtida do meio externo. O tempo reduzido que a acetilcolina permanece no espaço sináptico é normalmente suficiente para excitar a fibra muscular.
5. O potencial de ação se propaga por toda a membrana da fibra muscular do mesmo modo como o potencial de ação cursa pela membrana das células nervosas. A fibra muscular esquelética é tao grande que o potencial de ação na superfície quase não provoca fluxo de corrente no interior da fibra. Para causar o máximo de contração muscular, a corrente penetra pelos túbulos T ate as proximidades da miofibrilas. O potencial de ação despolariza a membrana muscular e grande parte da eletricidade do potencial de ação flui para o centro da célula. Isso faz o RS liberar grande quantidade de íons Ca armazenada nesse reticulo.
6. Os íons Ca se ligam à troponina C, então o complexo de troponina passa por uma alteração conformacional que traciona a molécula de tropomiosina, deslocando-se para o fundo do sulco entre dois filamentos de actina. Isso descobre os locais ativos da actina, permitindo que atraiam as pontes cruzadas das cabeças de miosina, realizando o processo contrátil.
7. Quando a cabeça se liga ao local ativo, esse ligação provoca alterações nas forcas intramoleculares entre a cabeça e o braço da miosina. O novo alinhamento de forcas faz a cabeça se inclinar em direção ao braço e levar com ela o filamento de actina. Essa inclinação da cabeça e chamada de forca de deslocamento/movimento de força. Após a inclinação, a cabeça automaticamente se separa do local ativo, retornando para sua direção estendida. Nessa posição ela se combina com outro local ativo, situado mais adiante no filamento de actina, então a cabeça volta a se inclinar para efetuar novo movimento de forca e o filamento de actina move outro passo. Assim, as extremidades livres de dois filamentos sucessivos de actina são puxados para o centro do filamento de miosina (teoria de 'ir adiante').
Obs: a energia que ativa o movimento de força é a energia já armazenada, como uma mola 'engatilhada', pela alteração conformacional que ocorreu nas cabeça quando as moléculas de ATP foram clivadas. Uma vez que a cabeça da ponte cruzada esteja inclinada, isso permite a liberação do ADP e do íon fosfato que estavam ligados à cabeça. No local em que foi liberado o ADP, nova molécula de ATP se liga. A ligação desse novo ATP causa o desligamento da cabeça pela actina.
8. Após fração de segundos os íons Ca são bombeados de volta para o RS pela bomba de Ca, onde permanecem armazenados até que um novo potencial de ação se inicie; essa remoção dos íons Ca das miofibrilas faz a contração muscular cessar. Após a cabeça ter sido desligada da actina, a nova molécula de ATP e clivada para se inicie um novo ciclo.
Efeito Fenn: quanto maior a força de contração, maior o consumo de ATP.
Fontes de restituição do ATP:
a) Fosfocreatina: transporta uma ligação fosfato de alta energia. Po-4 + ADP = ATP (mantém a contração por 5/8 segundos).
b) Glicólise: glicogênio => ácidos pirúvico e lático => energia + ADP = ATP . As reações glicolíticas ocorrem na ausência de O2; ocorre rápida formação de ATP (mantém a contração por +- 1 minuto sem O2).
c) Metabolismo oxidativo: O2 + produtos finais da glicólise (carboidratos, lipídios e proteínas) = ATP. Constitui 95%da energia que mantém a contração muscular. 25% da energia total é transformada em trabalho.
Contração Isotônica: mantém o tônus
Contração isométrica: mantém o comprimento.
Fibras musculares:
a) Rápidas: fibras grandes, RS extenso, grande quantidade de enzimas glicolíticas, suprimento sanguíneo pouco extenso, poucas mitocôndrias.
b) Lentas: fibras pequenas, fibras nervosas pequenas, vasos sanguíneos e leito muscular extenso, grande quantidade de mioglobinas, grande número de mitocôndrias.
# Músculos pequenos = movimentos rápidos = controle preciso (> numero de fibras nervosas e < numero de fibras musculares).
# Músculos grandes = movimentos lentos = controle não tão preciso (< numero de fibras nervosas e > numero de fibras musculares).
# Contrações musculares têm forças diferentes
# Somação por frequência = tetanização
Obs: força máxima de contração = quanto o músculo é capaz de suportar (pode haver avulsão do tendão quando se ultrapassa essa força).
# Platô = máximo da força de contração que aumenta gradativamente
# Repouso = tônus
# Fadiga muscular
# Músculos + ossos = sistemas de alavancas
- Agonistas e Antagonistas = lados opostos na contração (ex = músculos anteriores da coxa x músculos posteriores da coxa)
Remodelação do músculo para se ajustar à sua função (alteração de cumprimento, força, suprimento vascular, fibras...)
# Hiperplasia: aumenta o numero de fibras
# Hipertrofia: aumenta o volume da fibra
# Desnervação muscular = perda de suprimento nervoso = atrofia = alterações degenerativas nas fibras musculares
# Rigidez cadavérica = por 15/25 h após a morte, todos os músculos do corpo entram no estado de contratura, isto é, contraem-se e ficam rígidos mesmo sem potenciais de ação. Resulta da perda de todo o ATP que é necessário para a separação das pontes cruzadas dos filamentos de actina durante o processo de relaxamento.
# Drogas estimuladoras da fibra muscular (fazem a função da acetilcolina). Não são degradadas pela acetilcolinesterase, o que provoca o espasmo muscular (contração involuntária dos músculos).
# Ação por inativação da colinesterase = a acetilcolina vai se acumulando na fibra muscular = espasmo muscular = impede a passagem dos impulsos na placa motora (drogas curariformes). Ex = anestesia raquidiana/medular = altera a permeabilidade da membrana
# Diferenças no potencial de ação do músculo esquelético
Potencial de membrana: -80/-90 mV
Bomba de cálcio: calsequestrina - quela o Ca, está no RS.
Músculo Liso!
Na maioria não ocorre potencial de ação; a contração se dá por transporte através da membrana (atividade química que interfere nos poros das membranas através de receptores e provoca a contração muscular). Geralmente já tem um potencial pré-químico.
Tipos de músculo liso:
- Multiunitário: é formado por fibras lisas distintas, cada fibra opera de forma independente e é inervada por só uma terminação nervosa. Seu controle é exercido principalmente por sinais nervosos. É mais semelhante com o músculo esquelético. Ex = músculo pilo-eretor, íris
- Unitário/sincicial/visceral: as fibras estão agregadas em feixes, suas membranas estão intimamente aderidas por junções comunicantes do tipo GAP. Essas junções aumentam a permeabilidade da membrana. Ocorre contração simultânea = sincício. Ex = útero, bexiga e intestino.
# Sincício = o músculo contrai e relaxa como um todo.
O músculo liso esta nas vísceras, ao redor de vasos sanguíneos, no músculo eretor dos pelos.
Citologia:
Base química:
- Ausência de túbulos T
- RS reduzido
- Cavéolas fazem contato com os RS liberam Ca quando ocorre o estimulo (as cavéolas são invaginações na membrana da fibra muscular que, quando recebem um potencial de ação, liberam os íons cálcio do RS com que fazem contato).
- Zônulas de oclusão e junções do tipo GAP
- Miofilamentos em todas as direções.
- Muitas vesículas de pinocitose (facilita a chegada de Ca na célula).
Base física:
- Possuem muito mais actina que miosina (5/10 x menos).
- A miosina é mais densa que no músculo liso.
- As moléculas de actina estão unidas pelos corpos densos (pontes proteicas determinantes da forca de contração).
- Actina + miosina = unidade contrátil do músculo liso
# A maioria dos filamentos de miosina apresenta as chamadas pontes cruzadas com posição lateral, disposta de forma que as pontes de um lado se curvem em uma direção e as do outro lado dobrem na direção oposta. Isso permite que a miosina puxe a actina em uma direção de um lado, enquanto simultaneamente puxa na direção oposta outros filamentos de actina, no outro lado.
# A troponina é trocada pela calmodulina.
OBS: a célula se contrai total ou parcialmente.
O estímulo inicial para a contração do músculo liso é o aumento intracelular dos íons Ca. Eles provem do LEC por vários estímulos: estimulação nervosa, estimulação hormonal, estiramento da fibra, alteração química no ambiente da fibra.
A membrana do músculo liso possui muitos tipos de receptores proteicos que podem iniciar o processo contrátil. Outros receptores proteicos inibem a contração do músculo liso.
Mecanismos da contração muscular:
1. Quando há um estimulo mecânico pode se gerar um potencial elétrico, porém mais comumente geram-se potencias químicos. Esses potenciais permitem a entrada de Ca na célula.
2. Os íons cálcio se ligam à calmodulina.
3. O complexo calmodulina-cálcio, em seguida, se une à miosina e ativa a enzima fosfolativa miosina-quinase.
4. Uma das cadeias leves de cada cabeça de miosina, chamada cadeia reguladora, é fosforilada em resposta a essa miosina-quinase.
5. Quando a cadeia reguladora é fosforilada, a cabeça adquire a capacidade de se ligar repetidamente com o filamento de actina e de desenvolver os ciclos de trações intermitentes (como no músculo esquelético) e dessa forma provoca a contração muscular.
6. Quando a concentração de íons Ca cai abaixo do seu nível critico, o processo é revertido, exceto pela fosforização da cabeça de miosina. A desfosforilação é catalizada por outra enzima, a fosfatase da miosina, localizada no LIC da fibra muscular lisa, que clica o fosfato da cadeia leve reguladora. Dessa forma, o ciclo se interrompe e a contração cessa.
Potencial de ação:
No músculo liso unitário ocorre de forma semelhante ao músculo esquelético.
Os potencias de ação geralmente não ocorrem nos músculos lisos do tipo multiunitário.
Portanto, no músculo liso unitário, pode ocorrer de duas formas: potencial em ponta e o potencial em platô. O inicio desses dois potencias assemelha-se, porém no potencial em platô a repolarização é retardada. 
No músculo liso, há maior quantidade de canais de Ca e poucos canais de sódio existentes no músculo liso. Assim, o fluxo de íons de Ca é o responsável pelo potencial de ação. Como os de Ca são de abertura/fechamento lento, diferente dos de Na, estes determinam potenciais prolongados (provoca o platô). Além disso, a abertura dos canais de K, também lentos, promove uma repolarização também lenta.
Durante o potencial de ação, a entrada dos íons de cálcio age diretamente sobre o mecanismo contrátil do músculo liso para provocar a contração (realiza duas tarefas de uma só vez).
Alguns músculos lisos são autoexcitatórios, isto e, os potencias de ação se originam nas próprias células musculares lisas sem estímulo intrínseco, quando as chamadas ondas lentas (=ondas marca-passo) têm amplitude suficiente para gerar potenciais de ação. As ondas lentas são uma propriedade local das fibras musculares lisas que não causam a contração muscular em si, consistem em variações no potencial de membrana das células musculares lisas; a causa do ritmo em onda lenta e desconhecida. As sequências repetitivas de potencial de ação provocadas pelas ondas lentas desencadeiam a contração rítmica da massa muscular lisa. Elas determinam a frequência da contração muscular.
Potencias de ação espontâneos tambémpodem ser gerados por estiramento das fibras do músculo unitário. Eles resultam da combinação de potenciais de onda lenta normais e diminuição da negatividade do potencial de membrana, causada pelo próprio estiramento. Ex = a parede do intestino se contrai automática e ritmicamente quando estirada.
Já as fibras musculares do músculo liso multiunitário se contraem, principalmente em resposta aos estímulos nervosos. As substâncias transmissoras provocam despolarização da membrana da musculatura lisa e isso provoca a contração. Geralmente não se desenvolvem potencias de ação, pois as fibras são muito pequenas para gerá-los. Mesmo sem potencial de ação, a despolarização local, chamada de potencial juncional, propaga-se por toda a fibra, o que e suficiente para causar a contração muscular.
Fatores teciduais e locais: estímulos que causam a contração sem potencial de ação. Geralmente são fatores químicos e hormonais que ativam receptores de membrana, fechando os canais de Na ou Ca ou abrindo os canais de K ou Cl.
# Alguns receptores hormonais na membrana do músculo liso permitem que hormônios promovam a excitação ou inibição do mesmo. O hormônio pode ativar receptores ionotrópicos ou metobotrópicos.
# O cálcio também é um neurotransmissor/modulador:
Contração: influxo de cálcio
Relaxamento: depende da bomba de cálcio, que é lenta e determina maior duração da contração.
Contração do músculo liso x músculo esquelético
- No músculo liso, a contração é lenta, no esquelético ela é rápida. Pontes cruzadas ligadas à actina por mais tempo no músculo liso = baixa frequência, menor atividade ATPase, grande força de contração.
- O músculo liso gasta menos energia, devido ao mecanismo de trava (pela manutenção prolongada de suas contrações): quantidade de excitação continuada pode ser menor e mesmo assim o músculo mantém sua forca de contração. Permite a esse músculo manter sua contração tônica prolongada por horas com o uso de pouco energia.
# Mecanismo para a regulação do fenômeno de trava: a redução da ativação das enzimas miosina-quinase e miosinafosfatase, diminui a frequência de ciclos, pois permitem que as cabeças de miosina fiquem ligadas à actina por mais tempo. Como o numero de cabeças ligadas a actina e o que determina a forca estática de contração, a tensão no músculo será mantida por redução da ativação dessas enzimas. Ainda, pouca energia e utilizada, porque enquanto a cabeça não se desconectar, o ATP não será degradado em ADP.
- No músculo liso ocorre o mecanismo de estresse relaxamento/estresse relaxamento reverso = mesma pressão, diferentes volumes.
- O músculo liso possui menos bombas de Ca.