1 Fisiologia da Contração Muscular

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Fisiologia 
Fisiologia da Contração Muscular 
 
Músculos e células musculares 
 
As células musculares são células altamente especializadas para conversão de energia química em energia mecânica. A 
energia química é proveniente do processo de relação entre um nervo e um músculo (junção neuro muscular), com a 
liberação de um mediador químico que desencadeará um processo na célula muscular, convertendo a energia química 
em energia mecânica, resultando o movimento. Para que a conversão ocorra é necessário o gasto de energia, sendo 
essa proveniente da quebra de ATP, gerando força e realizando o trabalho. 
 
Tipos de fibras musculares 
 
Músculo estriado cardíaco → Caracterizada por células uni ou binucleadas, sendo que esse núcleo 
está na região central da célula, estrias no citoplasma e presença do disco intercalar que comunicam 
uma fibra com a outra, de forma que o estímulo em uma das fibras possa ser transmitida 
para a outra, garantindo assim a sua característica de automaticidade. 
 
Musculo estriado esquelético → Caracterizados por células multinucleadas, sendo esses 
núcleos periféricos e a presença de estrias no citoplasma. 
 
Músculo liso → Caracterizado por células fusiformes, com um núcleo único e central, sem estriações. 
Estão presentes principalmente envolvendo os diferentes órgãos e sistemas, muitas vezes identificados 
como viscerais. 
 
 
Músculo esquelético 
 
O músculo esquelético se prende aos ossos por meio de tendões, sendo a extremidade proximal 
de fixação chamada de origem e o ponto distal de fixação chamado de inserção. Sendo que a 
inserção é próxima à articulação, garantindo a possibilidade de realização de movimentos amplos. 
O músculo esquelético se prende dos dois lados da articulação, fazendo com que haja músculos 
fixados tanto na porção posterior quanto na anterior de articulações, o que 
permite que tenhamos tanto o movimento de extensão quanto o de 
flexão, através de trabalhos de contração e relaxamento de músculos 
antagonistas. 
 
É o músculo mais abundante no nosso organismo, estando muito relacionado à geração de força, relacionada com a 
sustentação postural, locomoção e respiração. Esse músculo também é especializado na produção de calor devido a 
grande atividade metabólica que esses músculos possuem, sendo os mais mobilizados em realização de exercícios físicos. 
Também são responsáveis pelo fornecimento de aa para diversos processos metabólicos. 
 
Composição do músculo esquelético 
 
O musculo esquelético é composto por feixes de fibras musculares chamados de 
fascículos musculares, sendo que cada fibra muscular possui um feixe de filamentos 
chamados de miofibrilas, que desemprenham um papel muito importante durante a 
contração. Cada fibra muscular é envolvida por tecido conjuntivo chamado de 
Endomísio e cada fascículo é envolvido pelo Perimísio. Além disso, possuímos uma 
bainha de tecido conjuntivo que circunda o músculo, chamado de Epimísio. As camadas 
de tecido conjuntivo nas extremidades dos músculos se ligam para formar os tendões. 
 A unidade contrátil funcional das miofibrilas são os sarcômeros, que apresentam uma 
série de constituintes que se repetem ao longo da fibra muscular. A linha Z é uma linha 
que delimita o sarcômero, que fica 
contido entre duas linhas Z. A banda I aonde observamos os filamentos finos 
de actina, que deslizam para a contração muscular. Entre duas bandas I 
encontramos a banda A, composto por filamentos grossos de miosina. Entre 
duas bandas I existe uma região de sobreposição de filamentos de actina e 
miosina, na extremidade da banda A. A banda H é composta exclusivamente 
por filamentos grossos de miosina, não ocorrendo sobreposição e localizado 
na região central da banda A. Os filamentos finos de actina se estendem da 
linha Z até a margem da banda H. A linha M, por sua vez, representa um 
grupamento de proteínas envolvidas no alinhamento e organização dos 
filamentos grossos. 
Cada miofibrila é circundada pelo retículo sarcoplasmático, sendo uma rede intracelular de 
membranas que regula as concentrações dos íons cálcio, sendo extremamente importantes e 
são gatilhos para que a contração do músculo esquelético ocorra. Temos também algumas 
invaginações do sarcolema, chamadas de túbulo T, se estendem para o interior da fibra 
muscular, próximos ao retículo sarcoplasmático, sendo sua principal função a transmissão de 
potencial de ação produzido pela fibra muscular para 
bem próximo ao retículo sarcoplasmático sem precisar 
passar por toda maquinaria de fibras, garantindo maior 
rapidez para promoção da liberação de cálcio. O retículo sarcoplasmático é uma 
rede intracelular de membranas, enquanto que os túbulos T estão em contato 
com o espaço extracelular. 
Há também a presença de cisternas terminais, que compreendem a região do 
retículo sarcoplasmático mais próxima aos túbulos T e é o local de liberação de 
íons cálcio. É a região de liberação de cálcio devido ser a zona de contato com 
o túbulo T (leva o potencial de ação) e o retículo sarcoplasmático (contém o 
cálcio). 
 
 
 
Organização do filamento fino 
 
A actina é uma proteína globular e, quando ocorre sua agregação, formam cordões. 
Quando há a presença de dois cordões de actina torcidos, possuímos a formação da actina 
filamentosa ou actina F. Possuímos ainda a presença de algumas outras proteínas que são 
agregadas a esse cordão. Temos a Nebulina, que acompanha todo o comprimento da 
actina F e tem como principal função a regulação do comprimento desse filamento fino. 
Possuímos ainda dímeros de tropomiosina, que são proteínas que cobrem os sítios de 
ligação actina-miosina. Como acessórios, possuímos também o complexo de troponina, 
presente em cada dímero de tropomiosina, e são responsáveis por alterar a posição da 
tropomiosina no filamento de actina para liberar ou não os sítios de ligação actina-miosina. 
 
Organização do filamento grosso 
 
O filamento grosso é formado por duas cadeias leves e duas cadeias pesadas de miosina. A miosina é formada por uma 
cabeça e uma cauda, sendo a cabeça formada pelas duas cadeias leves e a cauda formada por duas cadeias pesadas 
enoveladas. Os sítios de ligação actina-miosina se dão através das cabeças da miosina, formando as chamadas pontes 
cruzadas com os filamentos de actina. A miosina não é uma proteína globular, é uma proteína filamentosa. 
A miosina é constituída por dois longos 
peptídeos enrolados que assumem a forma 
de um bastão longo com duas cabeças 
globulares em uma de suas extremidades, 
sendo a porção que se associa com os 
filamentos de actina. 
Muitas moléculas de miosina associam-se 
entre si para formar o filamento grosso, onde as cabeças de miosina 
formam saliências. 
As cabeças da miosina contêm uma região que se combina de maneira reversível com a actina. 
 
Controle da atividade do músculo esquelético 
 
O músculo esquelético é enervado por neurônios motores, 
chamados de neurônios motores alfa, que emergem do corno 
ventral da medula e saem pela raiz ventral para enervar o músculo. 
Essa região de interação entre as terminações dos neurônios 
motores alfa com os filamentos constituintes do músculo 
esquelético é chamado de placa motora (junção neuromuscular). 
As informações chegarão no neurônio motor alfa, que emerge do 
corvo ventral da medula e sai pela raiz ventral da medula para, 
então, enervar o músculo esquelético 
 
 
 
Unidade motora 
 
Constituída pelas fibras musculares e terminações dos neurônios motores alfa. Um único 
neurônio pode enervar várias fibras musculares, e sua zona de contato é chamada de 
placa de contato. 
 
 
 
 
A contração muscular 
 
Didaticamente, os eventos que acontecem na contração muscular são divididos em três componentes e, na prática, 
acontecem quase que simultaneamente 
1) Eventos na junção neuromuscular: Convertem um sinal químico (acetilcolina liberada pelo neurônio 
motor) em um sinal elétrico na fibra muscular (potencialde ação). 
2) Acoplamento excitação-contração: Potenciais de ação musculares produzem um sinal de cálcio, 
ativando o ciclo contração-relaxamento. 
3) Ciclo contração relaxamento: teoria dos filamentos deslizantes 
Há uma região do sarcômero aonde os filamentos de actina e miosina estão sobrepostos, sendo 
as cabeças da miosina as responsáveis pela interação com as moléculas de actina (pontes cruzadas entre cabeça de 
miosina e filamentos de actina). A teoria diz que, quando essas ligações cruzadas se movem, há a geração de força, 
sendo essa força a responsável pelo movimento de actina, dessa forma, temos que o filamento de actina desliza pelo 
filamento de miosina. Portanto, quando temos a contração, há um encurtamento do sarcômero e um aumento da 
região de sobreposição entre actina e 
miosina. No relaxamento, por sua vez, há 
um aumento do sarcômero e a zona de 
sobreposição diminui. A banda A, formada 
por filamentos grossos independentes de 
áreas de sobreposição ou não 
permanecem constantes e, a partir disso, 
concluiu-se que quem desliza são os 
filamentos de actina. 
 
 
 
 
 
 
 
Teoria dos filamentos deslizantes 
O cálcio inicia a contração 
 
O gatilho para iniciar a contração muscular em músculos esqueléticos é a liberação de cálcio no retículo 
sarcoplasmático. Em estado de repouso, a tropomiosina está bloqueando o sítio de ligação entre miosina e actina, 
esse sítio de ligação será exposto 
ou não mediante ação de outra 
proteína, a troponina, que tem a 
capacidade de mover a 
tropomiosina. Em um estado de 
relaxamento, a cabeça de miosina 
se encontra engatilhada, estando 
próxima do filamento fino, porém 
o sítio de ligação está encoberto 
pela tropomiosina. O cálcio é o 
responsável por expor esse sítio 
de ligação através de sua ligação à 
troponina, formando um complexo que conseguirá movimentar a tropomiosina para longe do sítio de ligação. Uma 
vez esse sítio exposto, a cabeça da miosina se ligará a actina, gerando o movimento de força completo através de 
quebra de ATP, gerando movimento de actina sobre a miosina. Esse processo ocorre de maneira cíclica e, a cada 
movimento há um engatilhamento de cabeça de miosina, sempre para trás. 
A liberação do cálcio ocorre devido 
aos resultados dos eventos que 
ocorrem na placa motora terminal. 
Nas terminações desses neurônios 
existem vesículas que liberam o 
neurotransmissor (nesse caso, a 
acetilcolina), esse transmissor irá 
interagir com seus receptores 
presentes na membrana pós-
sináptica. Esses receptores são do 
tipo nicotínico canal e, quando o 
transmissor se liga, há a abertura dos 
canais de sódio, gerando a criação de 
um potencial de ação na célula 
(transdução quimioelétrica). Esse 
potencial caminhará pela membrana 
e atingirão os túbulos T, importantes 
para levar esse potencial para o meio 
intracelular sem passar por todas as 
camadas do músculo esquelético, 
sendo assim, o potencial de ação, no 
túbulo T, chegará na porção 
chamada de cisterna terminal (região 
de contato mais próximo entre o 
retículo sarcoplasmático e o túbulo T) 
e ali esse potencial de ação irá mudar 
a conformação do receptor DHP, 
abrindo os canais de RyR que estão 
localizados na membrana do retículo 
sarcoplasmático. Sendo assim, o cálcio se dirige do retículo sarcoplasmático para o citoplasma, permitindo a ligação 
entre miosina e actina. 
 
Acetilcolina 
 
O neurotransmissor da junção neuromuscular é a acetilcolina. Esse transmissor é sintetizado através da colina mediante 
ação da enzima Colina acetiltransferase (ChAT) e é degradada, após liberada, pela Acetilcolinesterase, sendo que o 
período de ação do transmissor é curto devido a grandes concentrações de Acetilcolinesterase. 
Essa acetilcolina liberada interage, na placa motora, com receptores polinérgicos do subtipo nicotínicos, sendo eles 
receptores ionotrópicos, que são canais iônicos. A acetilcolina também é capaz de se ligar em outros subtipos de 
receptores polinérgicos, os receptores muscarínicos, encontrados em outros tecidos, como é o caso das junções 
neuroefetoras parassimpáticas e a grande diferença é que esse tipo de receptor é metabotrópico e, uma vez que a 
acetilcolina se liga a ele há a ativação de cascatas de sinalização, sendo a maioria deles ligados a receptores acoplados 
a proteínas G, sendo excitatórias ou inibitórias, e ativarão as vias de segundo mensageiro. Esses receptores nicotínicos 
também são encontrados nos gânglios autonômicos, sendo a sinapse entre o neurônio pré ganglionar e pós ganglionar, 
tanto em simpáticos quanto parassimpáticos, mediada pela acetilcolina atuando sobre receptores nicotínicos. 
 
Sincronismo do acoplamento excitação-contração 
 
Embora haja a divisão didática dos eventos que ocorrem na contração muscular em diferentes fases, existe um 
sincronismo. Através da inserção de eletrodos de registro no neurônio motor alfa e nas células da fibra muscular 
observa-se que logo após o potencial de ação ser gerado no neurônio, já há a ação de acetilcolina na fibra muscular 
e geração de atividade elétrica. E após esse potencial ser gerado na fibra muscular, observamos com um certo 
período de latência, a contração muscular, sendo, no gráfico, a ascensão a fase de contração e o declive a fase de 
relaxamento. 
 
 
Para que ocorra a contração muscular é preciso a hidrólise 
de ATP, essencial para o bom funcionamento da cabeça da 
miosina e sua ligação com a actina. 
 Portanto, as fontes de energia para essa atividade podem 
vir do metabolismo anaeróbio, como no fato da glicólise do 
glicogênio armazenado nas células musculares que 
fornecerá energia para conversão de ADP em ATP, que 
será utilizado para contração. Porém, esse mecanismo será 
usado para atividades de curta duração, pois o metabolismo 
anaeróbio possui pouca produção de produto energético. 
A maior parte da energia, principalmente para atividades de 
longa duração, é proveniente do metabolismo aeróbico e vem da combinação de O2 com produtos finais da glicólise 
e nutrientes celulares 
(carboidratos, lipídeos e 
proteínas), gerando ATP. 
Fontes de energia para contração muscular 
O músculo liso 
 
As fibras do músculo liso são curtas, não se comunicando entre si e não são 
estriadas. O músculo liso é relacionado com as funções viscerais, que são as 
funções ligadas com a manutenção da homeostasia e uma de suas características 
é o fato dela ter grande variabilidade funcional. 
 
Como semelhanças com o músculo esquelético, temos que a força criada pelas ligações cruzadas entre actina e 
miosina é a responsável pela contração muscular, devido à interação entre os filamentos deslizantes. Temos também 
que o gatilho para o início da contração muscular também é o aumento da concentração citosólica de cálcio livre. 
Como particularidades, temos que o músculo liso precisa operar em uma grande faixa de comprimento e, em um 
mesmo órgão, camadas de músculo liso podem estar dispostas em diferentes direções. O músculo liso contrai e relaxa 
de maneira muito mais lentamente, porém, utiliza bem menos energia para gerar e manter tensão. Também há o 
fato do músculo liso pode se manter contraído por longos períodos, assim como a ausência de sarcômeros. Suas 
células são fusiformes pequenas e mononucleadas. A contração do musculo liso pode ser iniciada tanto por sinais 
elétricos quanto por sinais químicos, ou ambos. Sua atividade é controlada pelo sistema nervoso autônomo e não 
apresenta regiões receptoras especiais, como as placas motoras. O cálcio necessário vem tanto do meio extracelular 
quanto do retículo sarcoplasmática. O músculo liso não tem troponina: o cálcio inicia uma cascata que termina com a 
fosforilação da cadeia leve da miosina e ativação da miosina-ATPase. 
 
Organização do músculo liso 
 
Os filamentos grossos e finos estão dispostos na periferia das células, estando em estado frouxo, permanecendo 
nessa posição por conta dos corpos densos, que são constituídospor proteínas que ancoram esses filamentos na 
extremidade da fibra muscular lisa. É interessante observar que há a mudança da conformação dessa fibra no 
momento da contração devido à maneira com que as fibras estão organizadas fazem com que, no momento da 
contração, a fibra que era alongada fique globular. A unidade contrátil é composta por filamentos grossos e finos, com 
áreas de sobreposição, porém, sem formação de sarcômeros, porém também segue a teoria dos filamentos 
deslizantes. A distancia em que esse deslizamento pode ocorrer é bem grande quando comparado com o do músculo 
esquelético devido a não possuir a delimitação de sarcômeros. Outra característica é de que as miosinas do tecido 
liso possuem uma cabeça muito mais flexível e elas ficam ao longo de toda sua extensão. 
 
 
 
Contração do músculo liso 
 
É relativamente diferente do ocorrido com os músculos esqueléticos, a começar pela ausência dos túbulos T. O cálcio 
é o responsável por ativar essa cadeia leve da miosina e sua atividade ATPásica dela, porém, não é mediante 
movimentação do complexo troponina e tropomiosina, e sim pela formação de um complexo de cálcio com outra 
proteína, a calmodulina. A ativação da atividade ATPásica da cabeça da miosina acontece devido à fosforilação dessas 
cabeças. Aqui encontramos uma particularidade, sendo a presença de cálcio extracelular para ativação da contração, 
possuindo 2 fontes de cálcio. A fonte extracelular é resultante da abertura de canais de membrana dependentes de 
voltagem que são ativados pelo potencial de ação e, quando esse cálcio entra no citoplasma, há a liberação do cálcio 
do retículo sarcoplasmático. Esses cálcios irão se ligar com a calmodulina, formando um complexo que ativará a enzima 
cinase da cadeia leve de miosina (MLCK), fosforilando as cadeias leves nas cabeças da miosina e aumenta a atividade 
da ATPase da miosina. Após isso, haverá a interação das cabeças de miosina com os filamentos de actina. O 
relaxamento do músculo liso precisa que o complexo cálcio-calmodulina seja desfeito. Para isso, precisa-se que as 
concentrações de cálcio citoplasmático voltem para seus lugares de origem através de bombas. Há uma ATPase que 
irá lançar o cálcio citoplasmático para o meio extracelular, também podendo haver saída de cálcio por transporte 
ativo secundário. A diminuição de cálcio no citoplasma implica no desmanche do complexo cálcio-calmodulina, causando 
a ativação da enzima fosfatase da miosina, que retira o fosfato que estava ligado à cabeça da miosina, diminuindo a 
atividade da ATPase da miosina e há uma tensão muscular diminuída. 
 
 
Liberação de cálcio 
 
O retículo sarcoplasmático possui duas maneiras de liberar cálcio. Um deles é através dos canais de rianodina, podendo 
ser ativos por duas maneiras, sendo pela alteração da conformação dos canais de dihidropiridina (músculo esquelético) 
e, nos casos de músculo liso, o principal ativador desses canais é o próprio cálcio que entra na célula (canais de cálcio 
ativados de cálcio). Esse cálcio extracelular é proveniente de canais dependentes de voltagem, canais dependentes 
de ligantes ou canais de estiramento. Outra forma do cálcio ser liberado do retículo sarcoplasmático é mediante os 
canais receptores de IP3, sendo o IP3 um intermediário das vias de sinalização de receptores acoplados à proteína G 
ativando a via da fosfolipase C 
 
Potenciais de membrana no músculo liso 
 
Os potenciais das células de músculo liso possuem algumas características 
diferentes. O primeiro é a presença de potenciais de ondas lentas, que são 
potenciais que estão abaixo do limiar e que acontecem de maneira cíclica, 
com despolarização e repolarização cíclicas, porém, em determinado 
momento e mediante à estímulos específicos, esse potencial pode atingir o 
limiar e causar um disparo de potencial de ação. 
Outra coisa é a presença de potenciais marcapassos, que são 
despolarizações regulares que sempre atingem o limiar. 
 Ainda há o acoplamento 
farmacomecânico, que ocorre quando os 
sinais químicos mudam a tensão muscular sem mudar o potencial de membrana. 
 
Controle da contração do músculo liso 
 
O controle da atividade do músculo liso se dá pelo sistema nervoso 
autônomo, de forma que não há mecanismos voluntários envolvidos na 
contração de músculos lisos. Logo, essa contração precisa ser finamente 
regulada por envolver funções viscerais. Portanto, há diversas formas de 
controle da contração do músculo liso, sendo a maioria delas relacionada 
com a regulação dos níveis de cálcio, já que é o gatilho, sendo os 
mediadores como receptores de membrana, canais de membrana e canais 
de cálcio regulados por estoque necessários de regulagem para que a 
contração ocorra de maneira correta. Sendo assim, os alvos de regulação 
são relacionados com liberação ou recaptação de cálcio. Outra maneira é 
através da regulação de cinase fosfatase da cadeia leve da miosina. 
 
 
 
Músculo cardíaco 
 
Ele possui características tanto de músculo liso quanto de esquelético, possuindo fibras estriadas e presença de 
sarcômeros, porém também apresentam fibras mais curtas, podendo ser ramificadas e uninucleares. Há a presença 
de particularidades desse músculo para cumprir sua função, pois precisa contrair como um todo de maneira rítmica, 
para isso há a presença pela organização estrutural desse músculo, havendo comunicação elétrica entre fibras através 
de discos intercalares, garantindo rápida transmissão de potenciais de ação. Outra característica importante é a 
presença de potenciais marca-passo que tem a capacidade autogeração e o controle do músculo cardíaco é mediado 
tanto pelo sistema nervoso autônomo quando pela ação endócrina. 
Acoplamento excitação-contração no coração 
 
O coração apresenta dependência de cálcio tanto extracelular quanto intracelular, sendo essa uma diferença com o 
funcionamento do músculo esquelético. No músculo cardíaco observa-se a presença de canais de cálcio na membrana 
do túbulo T e esse cálcio extracelular, seja por canais voltagem dependentes ou trocadores, precisam entrar na célula 
para liberar o cálcio do retículo sarcoplasmático. O cálcio dará o sinal com o complexo troponina tropomiosina, com 
liberação dos sítios de ativação e posterior ligação actina-miosina.