CONTRAÇÃO DO MÚSCULO ESQUELÉTICO

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CONTRAÇÃO DO MÚSCULO ESQUELÉTICO
· Cerca de 40% do corpo é composto por músculo esquelético, e talvez outros 10% é composto por músculo liso e cardíaco.
ANATOMIA FISIOLÓGICA DO MÚSCULO ESQUELÉTICO
· Os músculos são compostos por numerosas fibras;
· Cada fibra é inervada por apenas uma terminação nervosa; 
· O sarcolema é a membrana celular delgada que reveste a fibra muscular esquelética (tipo a membrana plasmática só que do músculo);
· Cada fibra muscular contém centenas de milhares de miofibrilas, que por sua vez são compostas por filamentos de actina (3000) e de miosina (1500);
ANATOMIA FISIOLÓGICA DO MÚSCULO ESQUELÉTICO: Sarcômero
Obs.: Filamento muscular mais grosso: miosina / mais finos: actina
· Filamentos parcialmente interdigitados;
· Faixa I – Isotrópicos à luz polarizada (só filamentos de actina –mais fininha);
· Faixa A – Anisotrópicos à luz polarizada;
· Pontes Cruzadas: filamentos de miosina entrelaçados
· Disco Z – Composto de proteínas filamentosas cruzando transversamente a miofibrilas, e de uma miofibrila a outra, conectando-as desta forma por toda a fibra muscular.
1. O segmento das miofibrilas situado entre dois Discos Z sucessivos é referido como sarcômero.
2. Os filamentos flexíveis de titina mantém o posicionamento lado a lado dos filamentos de actina e miosina.
3. O espaço entre as miofibrilas são preenchidos pelo sarcoplasma (citoplasma dos músculos – extremamente rico para contração muscular).
RETICULO SARCOPLASMÁTICO
· Retículo sarcoplasmático é o retículo endoplasmático especializado do músculo esquelético.
· Os tipos de fibras musculares com contração muito rápida apresentam retículos sarcoplasmáticos especialmente muito extensos. 
MECANISMO GERAL DA CONTRAÇÃO MUSCULAR
1. Os potenciais de ação cursam pelo nervo motor até suas terminações nas fibras musculares; 
2. Em cada terminação, o nervo secreta pequena quantidade da substância neurotransmissora acetilcolina por exocitose;
3. A acetilcolina age em área local da membrana da fibra muscular para abrir múltiplos canais de sódio “regulados pela acetilcolina”;
4. A abertura dos canais regulados pela acetilcolina permite a difusão de grande quantidade de íons Na para o lado interno da membrana das fibras musculares. Isso causa despolarização local que, por sua vez, produz a abertura de canais de sódio dependentes de voltagem. Isso desencadeia o PA na membrana.
5. O PA se propaga por toda a membrana da fibra muscular.
6. O PA despolariza a membrana muscular, e grande parte da eletricidade do PA flui pelo centro da fibra muscular. Aí, ela faz com que o retículo sarcoplasmático libere grande quantidade de íons cálcio.
7. Os íons cálcio ativam as forças atrativas entre os filamentos de actina e miosina, fazendo com que os deslizem ao lado um do outro, é o processo contrátil.
8. Após fração de segundo, os íons Ca++ são bombeados de volta para o retículo sarcoplasmático pela bomba de Ca++ da membrana.
MECANISMO MOLECULAR DA CONSTRAÇÃO MUSCULAR
· Lembrar que a contração muscular ocorre por mecanismo de deslizamento dos filamentos (PONTES CRUZADAS PERMITEM O DESLIZAMENTO DOS FILAMENTOS DE ACTINA POR ENTRE OS FILAMENTOS DE MIOSINA)
CARACTERÍSTICAS MOLECULARES DOS FILAMENTOS CONTRÁTEIS: MIOSINA
· Os filamentos de miosina são compostos por múltiplas moléculas de miosina. E cada molécula de miosina é composta por 6 cadeias polipeptídicas ( 2 cadeiras pesadas e 4 cadeias leves).
· As pesadas se espiralam em dupla hélice formando a cauda ou haste. 
· A extremidade livre dessas cadeias se dividem para cada lado como braços, formando ao final (junto com as leves) as cabeças.
· Cada ponte cruzada é flexível em dois lugares (dobradiças).
PONTE CRUZADA: Cabeça, braço e corpo. Dobradiças entre o corpo e o braço, braço e a cabeça...
CARACTERÍSTICAS MOLECULARES DOS FILAMENTOS CONTRÁTEIS: ACTINA
· Os filamentos de actina são compostos por actina F, tropomiosina e troponina.
· A troponina é um complexo de três subunidades protéicas (Troponina I, Troponina T, Troponina C).
A INTERAÇÃO DE UM FILAMENTO DE MIOSINA COM DOIS FILAMENTOS DE ACTINA E COM ÍONS CÁLCIO PARA CAUSAR A CONTRAÇÃO
1. Inibição do filamento de actina pelo complexo troponina-tropomiosina; ativação pelos íons cálcio
Durante o período de repouso, as moléculas de tropomiosina recobrem os locais ativos de filamento de actina, de forma a impedir que ocorra atração entre os filamentos de actina e de miosina para produzir contração.
Normalmente, um filamento de actina pura, sem troponina-tropomiosina tem tendência a fixar-se nas cabeças das moléculas de miosina, em presença de magnésio e de ATP (ambos abundantes na miofibrila). Com o complexo troponina-tropomiosina no filamento de actina a fixação não ocorre, inibindo/recobrindo os sítios ativos da actina = inibe a contração. Se tiver muitos íons cálcios (liberados pelo retículo sarcoplasmático) inibe essa inibição = ocorre a contração. HIPOTETICAMENTE, os íons cálcio se combinam com a troponina C que puxa a tropomiosina, que entra em sulcos e descobre os sítios ativos para que haja contração. 
2. INTERAÇÃO ENTRE OS FILAMENTO DE ACTINA “ATIVADO” E AS PONTES CRUZADAS DA MIOSINA – A TEORIA DE “IR PARA DIANTE” (Walk-along) ou TEORIA DA “CATRACA” (ratchet) DA CONTRAÇÃO
· Movimento de tensão/ movimento de força/ força de deslocamento “Power-stroke”
· Quanto maior o número de pontes cruzadas em contato com os filamentos de actina, maior será a força de contração desenvolvida.
3. ATP COMO FONTE DE ENERGIA PARA A CONTRAÇÃO – EVENTOS QUÍMICOS NA MOVIMENTAÇÃO DAS CABEÇAS DE MIOSINA
· ATP clivado para formar ADP
Quanto maior a quantidade de trabalho realizada pelo músculo, maior será quant de ATP a ser clivada. Sequência de eventos:
1. As cabeças das pontes cruzadas fixam o ATP, a cabeça da miosina tem atividade atpásica e cliva o ATP= ADP + Pi, a cabeça se estende um pouco perpendicularmente em diração ao filamento de actina;
2. Quando o complexo toponina-tropomiosina fixa íons cálcio, os sítios ativos no filamento de actina ficam descobertos e as cabeças de miosina se fixam a eles; 
3. Cabeça da ponte cruzada + sítio ativo do filamento de actina = alteração de conformação na cabeça mais inclinação movimento de tensão
4. ADP + Pi liberados pela curvatura da cabeça da ponte cruzada, em seu lugar, o ATP se fixará o que fará a cabeça se soltar da actina
5. Essa molécula de ATP será clivada para dar início a um novo ciclo, a energia leva a cabeça pra sua posição perpendicular, e o movimento se reinicia 
O processo ocorre até que o filamento de actina puxe a membrana Z até que ela encontre a miosina ou até que a carga sobre o músculo fique grande demais para impedir qualquer tração adicional.
O GRAU DE SUPERPOSIÇÃO DOS FILAMENTOS DE ACTINA E DE MIOSINA DETERMINA A TENSÃO QUE É DESENVOLVIDA PELO MÚSCULO QUE SE CONTRAI
A força máxima da contração ocorre quando existe o grau máximo de superposição entre os filamentos de actina e as ponte cruzadas dos filamentos de miosina e sustenta a idéia de que quanto maior for o número de pontes cruzadas tracionando os filamentos de actina, maior será a força da contração
Efeito do Comprimento Muscular sobre a Força de Contração
do Músculo Intacto Total
Relação entre a Velocidade de Contração e a Carga.
ENERGÉTICA DA CONTRAÇÃO MUSCULAR
· Além do uso de energia para realizar o mecanismo de “ir para adiante” na contração muscular, também são necessárias pequenas quantidades de ATP para: 
1. Bombeamento de íons cálcio do sarcoplasma para o retículo sarcoplasmático quando cessa a contração; e 
2. Bombeamento dos íons sódio e potássio, através da membrana da fibra muscular, para manter o ambiente iônico apropriado para a propagação do potencial de ação das fibras musculares;
· Refosforilação – como e quando acontece?
· Fontes de energia para a refosforilação: 
1. Fosfocreatina: substância que transporta uma ligação fosfato de alta energia similar as ligações do ATP, essas ligações têm teor de energia livre pouco maior que cada ligação do ATP, assim, é clivada instantaneamente e sua energia liberada causa a ligaçãode novo íon fosfato ao ADP, para reconstituir o ATP. Quant de fosfocreatina pequena: 5x maior q a de ATP. Energia resultante pra manter uma contração máximo por 5 a 8s;
2. “Glicólise” do glicogênio (ou glicogênolise): Glicogênio ácido pirúvico + lático + energia (que serve pra converter o ADP em ATP, esse ATP serve p contrações e reconstituição das reservas de fosfocreatina). Essas reações glicolíticas independem de oxigênio = contração pode ser mantida por mais de 1 min msm sem oxigênio no sangue disponível.
3. Metabolismo oxidativo: Combinação do oxigênio com os produtos finais da glicólise e com vários outros nutrientes celulares para liberação do ATP. Mais de 95% de toda a energia, usada pelos músculos para a contração mantida por longo tempo,são derivados do metabolismo oxidativo. Os nutrientes alimentares consumidos são carboidratos, gorduras e proteínas. Para a atividade muscular máxima extremamente longa — por período de várias horas —, a maior proporção de energia, de longe, vem da gordura, mas, por período de 2 a 4 horas, a metade da energia vem dos carboidratos armazenados.
Contrações musculares com forças diferentes: Somação das Forças
· Somação significa a soma de abalos/contrações individuais, para aumentar a intensidade da contração total.
· A somação ocorre por dois meios: 
1. Pelo aumento do número de unidades motoras que se contraem ao mesmo tempo, referido como somação por fibras múltiplas (princípio do tamanho);
2. Pelo aumento da freqüência de contração, que é referido como somação por freqüência que pode levar à tetanização (músculo contrai demais e não consegue relaxar devido altas taxas de Ca++ no sarcoplasma muscular);
Efeito da escada ou treppe: fenômeno em que a força da contração aumenta até atingir um platô acredita-se que ele seja causado, primariamente, pelo aumento
dos íons cálcio no citosol, devido à liberação contínua de mais e mais íons
cálcio pelo retículo sarcoplasmático a cada potencial de ação do músculo e à
falha do sarcoplasma de recaptar imediatamente esses íons.
Tônus muscular: tensão muscular devido baixa freqüência de impulsos nervos vindos da medula espinal.
Fadiga muscular – causas: contrações musculares fortes, por período prolongado. Isso acontece devido a incapacidade contrátil e do processo metabólico das fibras musculares de continuar a manter a mesma quantidade de trabalho, bem como pela interrupção do fluxo sanguíneo, durante a contração. A fadiga muscular aumenta em proporção quase direta com a intensidade da depleção do glicogênio muscular.
Hipertrofia muscular: aumento da massa total de um músculo. Resulta no aumento do número dos filamentos de actina e de miosina em cada fibra muscular, produzindo seu aumento.
Atrofia muscular: diminuição total da massa muscular. É gerada após muito repouso. A intensidade de degradação das proteínas contráteis é muito mais rápida do que a intensidade de sua reposição, a via responsável por essa degradação é a via ubiquitina-proteassomo, dependente de ATP. Proteossomos são proteínas que degradam outras proteínas, desfazendo ligações peptídicas.
Hiperplasia das fibras musculares: aumento no número real de fibras musculares, mecanismo de divisão linear das fibras previamente aumentadas. 
Desnervação muscular provoca uma rápida atrofia: quando o músculo é privado de seu suprimento nervoso, deixa de receber os sinais contráteis necessários para manter as dimensões normais do músculo. No estágio final da atrofia de desnervação, a maioria das fibras musculares é destruída e substituída por tecido fibroso e gorduroso. Esse tecido fibroso tem tendência a se encurtar por vários meses (contratura).
Rigor Mortis: Várias horas após a morte, todos os músculos do corpo passam para um estado de contratura que é chamado de rigor mortis; isto é, o músculo se contrai e fica rígido, mesmo sem potenciais de ação. Essa rigidez é causada pela perda total de ATP, que é necessário para a separação das pontes cruzadas dos filamentos de actina durante o processo de relaxamento. Os músculos permanecem em rigor até que as proteínas musculares sejam destruídas, o que, em geral, é causado por autólise por enzimas liberadas dos lisossomas, cerca de 15 a 25 horas após a morte; esse processo é mais rápido nas temperaturas elevadas.