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M1 – 4001 | Lucas Ferreira PR2 Sistemas Orgânicos Integrados I - Histologia PR2 Tecido muscular estriado esquelético Origem embrionária: surge do mesoderma somático - Folheto parietal. Localização: maioria da massa muscular corporal Tipo de contração: forte, rápida, descontínua e de controle voluntário. Geralmente obedece a lei do tudo ou nada, ou contrai tudo o que foi estimulado ou não contrai nada. O tecido muscular representa cerca de 40 a 50% do peso corporal e tanto músculos lisos quanto os estriados cardíacos e esqueléticos possuem a mesma origem embrionária – mesoderma, surgindo de subdivisões diferentes. Além disso, todos eles contam com uma grande quantidade de mitocôndrias, por conta da alta demanda energética; e elementos contráteis, derivados de proteínas filamentosas (actina e miosina). Células geradoras de força contrátril, ou seja, a célula possui proteínas em seu interior capazes de contrair. Esse tecido conta, ainda, com uma alta vascularização, devido à alta demanda de oxigênio, aceptor final de elétrons da cadeia respiratória que ocorre nas cristas mitocondriais e possui função importante na geração de energia. Na ausência de uma boa oxigenação durante um exercício intenso, a contração muscular se dá de forma anaeróbica que, por sua vez, vai produzir ácido lático que é agressivo às fibras musculares, gerando fadiga muscular e dor (câimbra). Aspectos ultraestruturais: • O sarcolema é a membrana plasmática das células musculares, embora possa ser usado para designar também a lâmina basal e fibras reticulares. • Sarcoplasma é usado para designar o citoplasma. • Retículo sarcoplasmático é o retículo endoplasmático liso modificado. • Fibra muscular ou célula muscular significa a mesma coisa. Características estruturais/histológicas - microscópio óptico: corte longitudinal corte transversal • Presença de estriações transversais, são um arranjo regular dos miofilamentos (proteínas contráteis) chamado de sarcômero. • Células longas, cilíndricas e multinucleadas, podendo atingir até 40 cm de largura por 10 a 100 µm de diâmetro em um único feixe. Significa dizer que as fibras musculares são longas, cilíndricas, multinucleadas com núcleos periféricos. • Vários núcleos na periferia, diferentemente do estriado cardíaco que possui de um a dois núcleos centrais. • Presença de estrias, estruturas do citoesqueleto que cortam transversalmente as células musculares - estrias transversais. Não é possível ver essas estrias num corte transversal. As estriações transversais vistas no microscópio óptico são sarcômeros repetidos. Características ultraestruturais: • Sarcômeros que são as estrias vistas estruturalmente, ou seja, muitas estriacoes transversais que vão ser organizadas pelos miofilamentos que formam as miofibrilas • Grande quantidade de mitocôndrias, ou seja, é uma célula que gasta bastante energia. • Muitos pigmentos de mioglobina, que é uma hemoproteína com função de transporte de gases, ou seja, de guardar oxigênio sendo muito necessária em músculos que tem alta atividade necessitando de grande consumo de oxigênio a fim de evitar a fadiga muscular. Quando ligada ao oxigênio, possui uma coloração vermelho-escura, o que dá a cor característica de grande parte dos músculos. Além disso, possui maior afinidade com o oxigênio em comparação a hemoglobina. § Função: gerar força contrátil, em consequência, auxiliando no movimento e locomoção dos membros, no caso do tecido muscular estriado esquelético. Envoltórios de tecido conjuntivo: Funções dos envoltórios: • unem as fibras musculares comuns de algum tipo específico de músculo diferenciando-o de outro músculo da região. • permite que a força de contração de um único feixe possa atuar em todo músculo. M1 – 4001 | Lucas Ferreira PR2 Sistemas Orgânicos Integrados I - Histologia PR2 • nesse tecido conjuntivo está imerso uma extensa rede de capilares sanguíneos e nervos, que vão promover a inervação, nutrição e oxigenação. Envoltórios: • Cada fibra muscular está envolvida por uma bainha de tecido conjuntivo, que forma a estrutura conhecida como endomísio. É um conjuntivo frouxo associado a lâmina basal. As células conjuntivas que revestem cada fibra muscular também possuem núcleo periférico. Além disso, nesse conjuntivo que chegam vasos para oxigenação e nutrição dessas células musculares, sendo importante pra manutenção do tecido. É também formada por fibras reticulares e também uma lâmina externa que é uma lâmina basal que é formada por GAG’s, proteoglicanos e colágeno. Nessa lâmina externa ou basal do endomísio existe pequenas células uninucleadas, semelhantes a fibrócitos, conhecidas como células satélites. As células satélites são células fontes de novas fibras musculares, caso haja lesão muscular. • Os endomísios são agrupados em conjuntos delimitados por tecido conjuntivo chamados de feixes ou fascículos, o perimísio e neste também contém vasos, nervos, colágeno e fibroblastos. O perimísio é composto por ramificações do epimísio e é formado por tecido conjuntivo denso não modelado, assim como o epimísio, porém é mais frouxo e menos fibroso, como se fosse mais delicado, mais “fraquinho”. • O conjunto de perimísio forma o músculo em si, que é envolvido por mais uma camada de tecido conjuntivo, chamado de epimísio. O epimísio é o envoltório de tecido conjuntivo denso não modelado que envolve todo o músculo. Um arranjo regular de miofilamentos formam os sarcomeros, vários sarcômeros reunidos formam uma miofibrila e várias miofibrilas reunidas formam uma fibra muscular. Essa fibra muscular é envolvida pelo sarcolema. Contração Muscular Tríades: • É a junção de um túbulo T com duas cisternas terminais dilatadas do retículo sarcoplasmático que margeia esse túbulo T. • É específica do músculo estriado esquelético, pois no liso são díades e na musculatura lisa, não há presença de estrias e, consequentemente, de sarcômeros. • No músculo estriado esquelético, os túbulos T e duas cisternas de retículo (tríades) ficavam entre a banda A e banda I. Já no cardíaco, são díades pois os túbulos T, invaginações transversais do sarcolema, ficam na linha Z, isso vai fazer com que ele só precise de um túbulo T e uma cisterna terminal de retículo sarcoplasmático, pois as linhas Z delimitam a unidade repetitiva dos miofilamentos, o sarcômero. • O retículo sarcoplasmático é uma especialização do retículo endoplasmático liso, ou seja, é um retículo endoplasmático liso modificado que vão ser mais desenvolvidos no músculo esquelético quando comparado ao cardíaco, por conta do tipo de contração descontínua e voluntária do músculo esquelético que vai fazer com que haja armazenamento de cálcio e sua liberação a partir do estímulo nervoso, diferentemente do que acontece no músculo cardíaco que por ter um tipo de contração contínua e involuntária há pouca necessidade de ter íons de cálcio armazenado, estando mais disponível no sarcoplasma, promovendo a contração e relaxamento continuamente. Sistema de túbulos transversais ou túbulos T: • Os túbulos T são invaginações perpendiculares do sarcolema, em formato de T, para o interior da fibra muscular que tem a função de promover a despolarização a partir do estímulo nervoso, fazendo com que esse estímulo transcorra da periferia para o interior da fibra muscular, promovendo um estímulo uniforme. O conjunto de túbulos T forma o sistema de túbulos transversais. Cisternas terminais do retículo sarcoplasmático: • São cisternas dilatadas do reticulo que cumulam M1 – 4001 | Lucas Ferreira PR2 Sistemas Orgânicos Integrados I - Histologia PR2 cálcio e estão intensamente conectadas ao sistema de túbulos T, ou seja, funciona como um centro de armazenamento de ca++, porém para a liberação de cálcio é necessário um estímulo nervoso. Porisso, geralmente margeando os túbulos T, existem cisternas terminais de retículos sarcoplasmáticos, ou seja, para cada túbulo T há duas cisternas terminais do retículo sarcoplasmático, margeando cada túbulo T. • Os canais de cálcio que vão promover a liberação desse íon pro sarcoplasma são dependentes de voltagem, ou seja, só abre se tiverem estímulo sendo classificados como canais de cálcio dependentes de voltagem ou voltagem dependente. A liberação do cálcio é o pontapé inicial para o início da contração muscular. Sarcômero: • É formado por miofilamentos que estão agrupados em arranjos regulares. • Filamentos finos: actina, tropomiosina e troponina. Actina G forma polímeros, como se fosse um filamento e vão ter duas cadeias formadas de actina G que quando espiraladas, formam actina F, ou seja, a actina é uma estrutura longa formada por dois filamentos contorcidos em forma de hélice, de polímeros de actina F ou fibrosa e os polímeros de actina são constituídos por volta de 200 pequenos monômeros de actina G ou globular. A Tropomiosina é uma proteína longa e fina, constituída por duas cadeias polipeptídicas que se enrolam num sulco, entre os filamentos de actina F. Essa proteína esconde os sítios de ligação da actina e miosina, ou seja, impede a ligação actina-miosina. A Troponina é um complexo dividido em três partes (TnT, TnC e TnI), cada um com uma função específica. A porção TnT se liga a Tropomiosina. A porção TnC, se liga a ions de Ca² F A porção Tnl se possibilita a interação entre actina F e miosina para que haja a contração muscular, ou seja, liga-se à actina, inibindo a interação entre a actina e miosina, pois quando ela estiver exposta, a tropomiosina vai estar “tampando” os sítios de ligação da actina. • Filamentos espesso: miosina I. A molécula de miosina é grossa e com alto peso molecular. Meromiosina pesada - produz regiões globulares, ou seja, é a região da cabeça que faz interações com a actina, nesse segmento existe um sítio a qual a molécula energética ATP é quebrada em ADP pela enzima ATPase. Essa hidrólise do ATP vai permitir o movimento de contração muscular. Meromiosina leve - constituída de duas cadeias de fibras contorcidas em forma de hélice, é a região da haste do bastão que fica esticada formando o filamento espesso. Esses segmentos foram definidos pois estes aparecem após serem clivados pela enzima tripsina. Organização morfofuncional dos sarcômeros: • Filamentos finos de actina e filamentos espessos de miosina se organizam em bandas. No centro tem-se a banda A (anisotropia/banda anisotrópica: dependendo de onde faça o corte histológico, haverá substâncias diferentes – filamentos finos e espessos) que tem filamentos espessos e finos. Banda clara, ou, banda I (isotropia/banda isotrópica: mesma substância) formada por filamentos finos. No centro da banda A, tem-se a banda H, apenas de filamentos espessos. No intermédio da banda H, tem-se uma linha M, que é composta por proteínas acessórias dos filamentos intermediários, a miomesina. • Unidade morfofuncional do músculo. Formado por bandas claras e escuras que são compostas por filamentos contráteis (actina e miosina) e intermediários (de ancoragem). Banda A: escura – filamentos finos e grossos. É dividida ao meio pela banda H. Banda I: clara – filamentos finos Banda H: banda mais clara ao meio da banda A – filamentos grossos. Linha Z: divide a banda I (clara) e delimita o sarcômero. Ou seja, o sarcômero representa duas hemi-bandas I em cada extremidade, uma banda A central dividida ao meio por uma banda H. Banda I Banda A Banda H M1 – 4001 | Lucas Ferreira PR2 Sistemas Orgânicos Integrados I - Histologia PR2 • As linhas Z delimitam a unidade repetitiva das miofibrilas, o sarcômero, que apresenta a metade de duas bandas I e uma banda A central e mede 2,5μm de comprimento no músculo em repouso. A contração muscular vai se dar pela aproximação das linhas Z, que é provocada pela aproximação dos filamentos finos e espessos. • Filamentos intermediários: proteínas acessórias que servem de ancoragem com a função de promover o alinhamento dos filamentos no sarcômero, aumentando a eficiência e velocidade da contração muscular, ou seja, uma serie de proteínas importantes que mantém essa unidade ou organização dos filamentos de actina e miosina. Exemplos: • Distrofina: proteínas que vão conectar o citoesqueleto da fibra esquelética (filamentos de actina) à matriz proteica extracelular. Essa ligação MEC-Distrofina se dá através do auxílio da laminina, assim, prendendo o sarcômero (filamentos de actina) ao sarcolema (MEC). A ausência dessa proteína causa distrofia de Duchenne - doença neuromuscular caracterizada por fraqueza e perda de massa muscular rapidamente progressiva, devido a degeneração dos músculos esquelético, liso e cardíaco. • As proteínas acessórias dos filamentos intermediários vão estar formando a linha M, como a miomesina que é importante para a ancoragem do filamento espesso de miosina no centro. • Esses filamentos intermediários, vão permitir a ancoragem dos filamentos finos de actina na linha Z, com a proteína alfa-actinina auxiliada pela nebulina. • As tropomodulinas que vão modular a formação do filamento fino, pois deve parar o crescimento a partir da anexação dos monômeros de actina. • A titina que vai prender o filamento espesso de miosina a linha Z. Teoria dos filamentos deslizantes: filamentos finos deslizando sobre os desliza Junção mioneural ou neuromuscular: nervos motores chegam no músculo e ramificam-se. Essas ramificações vao chegar até a célula muscular, passando pelo epimísio, perimísio e quando chega no endomísio, elas formam uma depressão nas fibras musculares que acabam se tornando amielinicos (mantendo um contato mais íntimo, facilitando o estímulo) ocorre a liberação da neurotransmissores, mais comumente acetilcolina (ACh) onde começa todo o processo de contração muscular. Etapa 1: A fibra nervosa motora libera acetilcolina (ACh) na junção mioneural, transmitindo esse estímulo nervoso que passa pela fibra muscular provocando uma despolarização de membrana que se estende até o interior dela, graças aos túbulos T. Devido à presença das tríades, esse estímulo chega ao retículo sarcoplasmático, provocando a despolarização da membrana e estimulando os canais de cálcio a liberarem cálcio no sarcoplasma. Etapa 2: O cálcio disponível no sarcoplasma, por sua vez, se liga a subunidade do troponina (TnC), essa ligação muda a conformação do complexo troponina- tropomiosina, fazendo com que a tropomiosina se desloque para baixo, isto é, empurrando a M1 – 4001 | Lucas Ferreira PR2 Sistemas Orgânicos Integrados I - Histologia PR2 tropomiosina pro sulco entre os dois filamentos de actina, expondo os sítios de ligação da actina. Pela teoria dos filamentos deslizantes, a enzima ATPase da miosina não consegue hidrolisar o ATP (desfosforilar) efetivamente sozinha, sendo assim, a actina um co-fato enzimático imprescindível para a ação ATPase da miosina. Dessa forma, essa interação actina-miosina, torna possível a hidrolise de ATP, já que a enzima ATPase da miosina já tem seu co-fator presente. Etapa 3: E então, com a exposição dos sítios de ligação, a cabeça da miosina se liga à actina com uma atividade ATPase. A alta energia que a molécula de ATP gera ao se desfosforilar faz com que a cabeça da miosina se deforme e como o filamento de actina está interagindo com a cabeça dessa miosina, esse filamento de actina é empurrado o que faz com que a actina deslize sobre a miosina em direção ao centro. Quando o filamento de actina desliza sobre o de miosina isso diminui o tamanho da fibra muscular e aumenta sua espessura, gerando da contração da fibra. O somatório de encurtamentos das unidades morfofuncionais (sarcômeros) é chamado decontração muscular. ATP: A enzima ATPase quebra a molécula energética de ATP (Adenosina Trifosfato) em ADP (Adenosina Difosfato) mais Pi (Fosfato inorgânico). Essa quebra, chamada de desfosforilação, libera uma grande quantidade de energia que estava armazenada na molécula de ATP. Para parar o processo e a miosina voltar a conformação normal: a cabeça da miosina se liga a molécula de ATP, soltando-se do sítio ativo da actina. Um exemplo clássico é quando um morto morre em certa posição e após horas, é impossível mudar a conformação do membro por conta da miosina ligada a actina (movimento de contração). Regeneração do musculo esquelético: limitada, não faz mitose. Células satélite que ficam em depressões na fibra muscular e são capazes de entrar em mitose e formar novas células estriadas esqueléticas. São células miogênicas da medula óssea fazem a regeneração por mitose, tonando o músculo estriado esquelético ser totalmente dependente das células satélites, tendo apenas a capacidade de hipertrofia.
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