APOSTILA FISIOLOGIA DO MÚSCULO

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A fisiologia do músculo
Pontos-chave
1. O movimento do corpo é o resultado da contração de um músculo esquelético ao longo
de uma articulação móvel.
2. Há vários níveis de organização em qualquer músculo esquelético.
3. O potencial de ação no sarcolema propaga-se para o interior da célula ao longo de
túbulos transversos.
4. O potencial de ação no sarcolema é indiretamente acoplado ao mecanismo de
contração através da liberação de Ca2+ do retículo sarcoplasmático.
5. O deslizamento da actina ao longo da molécula de miosina resulta no encurtamento
físico do sarcômero.
6. A maior parte das fibras musculares esqueléticas pode ser classificada como de
contração rápida ou de contração lenta.
7. Os músculos alteram sua força de contração variando o número de unidades motoras
ativas ou a taxa de ativação das mesmas.
8. O eletromiograma é a medida clínica do comportamento elétrico no interior de um
músculo esquelético.
9. A estrutura dos músculos cardíaco e liso é diferente da do músculo esquelético.
10. O papel dos íons Ca2+ no acoplamento de excitação-contração nos músculos cardíaco
e liso é diferente no músculo esquelético.
Existem três tipos de músculo no corpo: esquelético, cardíaco e liso. O esquelético
compõe cerca de 40% do corpo e os músculos liso e cardíaco cerca de mais 10%. Como em
veterinária a maior parte dos pacientes com doenças do sistema neuromuscular
apresenta anormalidades do movimento, é importante entender como funciona o
músculo esquelético e como ele é controlado pelo sistema nervoso. Anormalidades no
músculo cardíaco e liso destacam-se acentuadamente em muitos outros distúrbios
clínicos (p. ex., miocardiopatia dilatada, hipertensão, hipertrofia do detrusor) e estes
frequentemente são alvos de intervenções clínicas farmacológicas (p. ex., drogas
simpatomiméticas, antagonistas de receptores adrenérgicos).
Este capítulo explica a fisiologia do músculo esquelético e inclui breves comparações
com os músculos cardíaco e liso. O cardíaco é descrito mais detalhadamente nos
capítulos da Secção III e o papel do liso em outros sistemas do corpo é comentado em
várias partes deste livro.
O Movimento do Corpo É Resultado da Contração de um
Músculo Esquelético ao Longo de uma Articulação Móvel
O músculo esquelético consiste em uma “massa” muscular contrátil central, carnosa, e
de dois tendões, um em cada extremidade do músculo. Este e seus tendões distribuem-se
no corpo de tal maneira que se originam em um osso e inserem-se em outro diferente,
passando sobre uma articulação. À medida que o músculo se contrai, encurtando a
distância entre os tendões de origem e os de inserção, os ossos se movem um em relação
ao outro, dobrando-se na articulação (Figura 6-1). Quando ativado por um nervo motor,
um músculo esquelético só pode encurtar. A maioria das articulações tem um ou mais
músculos em ambos os lados, para diminuir (flexão) ou aumentar seu ângulo (extensão).
FIGURA 6-1 O movimento do corpo resulta da contração (encurtamento) de um músculo
esquelético ligado ao longo de uma articulação móvel. A contração do músculo diminuirá o ângulo
flexor na articulação A (soldra) e o aumentará na B (társica). Isso produzirá os respectivos
movimentos das articulações indicadas pelas setas.
O movimento do corpo realizado por um animal resulta da contração do
musculoesquelético ao longo de uma articulação móvel. Portanto, é importante
compreender a anatomia e a fisiologia deste, antes da discussão sobre a maneira como o
sistema nervoso coreografa a constrição de grupos de células musculares para realizar
uma série impressionante de movimentos corporais.
Há Vários Níveis de Organização em Qualquer Músculo
Esquelético
A Figura 6-2 ilustra os níveis de organização em um músculo esquelético típico. Cada
massa muscular, observada durante uma dissecção, é formada por uma quantidade
diferente de células musculares (normalmente chamadas de fibras musculares), que
medem vários centímetros entre os tendões de origem e de inserção. O diâmetro das
fibras varia de cinco a 100 µm e elas contêm muitos núcleos, mitocôndrias e outras
organelas intracelulares. A membrana limitante externa da fibra é chamada de sarcolema.
Ele consiste em uma membrana celular verdadeira, denominada membrana plasmática, e
em uma camada externa polissacarídica, que se liga aos tendões nas extremidades das
células. Cada fibra muscular é inervada por um único neurônio motor, com a região da
junção neuromuscular localizando-se aproximadamente no meio da fibra, em relação às
extremidades.
FIGURA 6-2 Um músculo esquelético típico apresenta vários níveis de organização. As letras H e
Z foram escolhidas para identificar as faixas observadas durante o exame microscópico.
Uma fibra muscular é formada por subunidades sucessivamente menores (Figura 6-2),
contendo de várias centenas a vários milhares de miofibrilas dispostas paralelamente ao
longo de seu comprimento, como um punhado de espaguete. Cada uma delas é formada
por uma série linear de sarcômeros, as unidades básicas contráteis da fibra muscular, que
podem ser contadas em dezenas de milhares.
O sarcômero tem um disco em cada extremidade, chamado disco Z, e quatro tipos de
moléculas de proteína grandes, responsáveis pela contração muscular – três das quais
são polimerizadas. Numerosos filamentos finos de proteína, chamados de actina, estão
ligados aos discos Z e estendem-se em direção ao centro do sarcômero, como dedos
paralelos apontando uns para os outros. Cada um deles consiste em dois cordões
helicoidais entrelaçados da proteína actina e dois semelhantes da proteína tropomiosina,
todos ligados uns aos outros como uma grande hélice complexa (Capítulo 1 e Figura 1-5).
Também localizadas intermitentemente ao longo dos cordões de tropomiosina-actina
estão moléculas de uma proteína globular complexa, denominada troponina, que podem
ligar tropomiosina e actina e que têm afinidade pelos íons cálcio (Ca2+). Suspensos entre
os finos filamentos de actina, e a eles paralelos, encontram-se outros mais grossos de
polímeros da proteína miosina (Figura 6-3). Uma molécula desta contém uma cauda de
hélices entrelaçadas e duas cabeças globulares, que podem ligar tanto trifosfato de
adenosina (ATP), quanto actina (Figuras 1-3 e 1-4). Cerca de 500 cabeças de um filamento
desse formam pontes cruzadas, que interagem com a actina para encurtar o sarcômero à
medida que essas se flexionam e relaxam. O sarcômero também contém uma proteína
grande, titina, que ajuda a manter a relação lado a lado de actina e miosina, bem como o
comprimento de repouso durante o relaxamento.
FIGURA 6-3 Arranjo paralelo de filamentos de actina e miosina em um sarcômero. Acima, O
espectador está olhando uma extremidade de um sarcômero. Abaixo, O ponto de vista de
organização do filamento, respectivamente, visto pelo observador em cada um dos três pontos de
seccionamento transversal indicados na parte superior da figura (modificado de Boron WF, Boulpaep EL:
Medical physiology, ed 2, Philadelphia, 2009, Saunders).
Abaixo da membrana plasmática da célula muscular situa-se o retículo sarcoplasmático,
uma organela intracelular de armazenagem, que forma uma rede ao redor das miofibrilas
(Figura 6-4). Essa extensa bolsa de armazenagem sequestra íons Ca2+ no músculo
relaxado, sendo análoga ao retículo endoplasmático liso em outras células.
FIGURA 6-4 Diagrama do músculo esquelético, mostrando a justaposição de miofibrilas, túbulos
transversos (T) e retículos sarcoplasmáticos (redesenhado de Bloom W, Fawcett DW: A textbook of histology,
Philadelphia, 1986, WB Saunders. Modificado de Peachey LD: J Cell Biol 25:209, 1965. Desenhado por Sylvia Colard
Keene. In Guyton AC, Hall JE: Textbook of medical physiology, ed 11, Philadelphia, 2006, Saunders).
Localizados perpendicularmente ao eixo longitudinal da fibra muscular estão tubos de
membranas plasmáticas formados por invaginações periódicas do sarcolema (Figura 6-4).
Esses túbulos transversos, ou túbulos T, atravessam todo o diâmetro dessa fibra, como um
canudo flexívelpassando transversalmente através do punhado de espaguete
(miofibrilas) citado anteriormente. Os túbulos T serpenteiam em torno das miofibrilas,
formando junções com a rede do retículo sarcoplasmático que as rodeia (Figura 6-5).
Esses são preenchidos pelo líquido extracelular e são importantes porque permitem que
a membrana plasmática eletricamente excitável da fibra muscular conduza a
despolarização do potencial de ação para o interior da fibra.
FIGURA 6-5 Relação entre os túbulos T (TT) e retículo sarcoplasmático (RS) durante acoplamento
excitação-contração. 1, Propagação do potencial de ação produz a despolarização da membrana
TT. 2, Despolarização induz a abertura de agregados de canais de Ca2+ dependentes de voltagem
na membrana TT. 3, Abertura de canais de liberação de Ca2+ sobre os resultados da membrana SR
de acoplamento mecânico com a abertura de canais de Ca2+ dependentes de voltagem no TT. 4,
Ca2+ é liberado do SR para o sarcoplasma, onde pode banhar os sarcômeros (não mostrado) para
induzir a contração (modificado de Boron WF, Boulpaep EL: Medical physiology: a cellular and molecular approach,
updated edition, Philadelphia, 2005, Saunders).
O Potencial de Ação no Sarcolema Propaga-se para o
Interior da Célula ao Longo de Túbulos Transversos
As células musculoesqueléticas, como as nervosas, têm um potencial de repouso da
membrana, que pode ser despolarizada por transmissão sináptica na junção
neuromuscular (Capítulo 5). Nessa junção, a acetilcolina liberada pelo neurônio motor
ativa receptores nicotínicos no sarcolema da célula muscular. A despolarização resultante
basta para abrir canais de sódio (Na+) dependentes de voltagem, também encontrados no
sarcolema juncional (Figura 5-1), em quantidade suficiente para disparar um potencial de
ação na fibra muscular. Portanto, é no sarcolema da junção neuromuscular que os
potenciais de ação da fibra muscular são gerados.
Uma vez gerado um potencial de ação próximo ao ponto médio da fibra muscular, ele
se difunde em ambas as direções ao longo do comprimento desta por mecanismos
similares ao potencial de ação que se propaga em axônios de neurônios amielínicos. Em
contraste com aqueles em axônios, no entanto, os potenciais de ação sobre o sarcolema
são também transmitidos para o interior da fibra muscular ao longo dos túbulos T
(Figura 6-5). Isto permite que este potencial alcance a localização do retículo
sarcoplasmático, mesmo nas regiões mais internas da fibra muscular. As consequências
da chegada do potencial de ação no local do retículo sarcoplasmático são fundamentais
para o acoplamento de excitação (o potencial de ação) com contração (encurtamento) dos
sarcômeros das miofibrilas.
O Potencial de Ação no Sarcolema É Indiretamente
Acoplado ao Mecanismo de Contração Através da
Liberação de Ca2+ Do Retículo Sarcoplasmático
Enquanto no neurônio uma elevação do Ca2+ citoplasmático na terminação é fundamental
para iniciar o processo de liberação de transmissor, no sarcoplasma (citoplasma) da
célula muscular é importante para iniciar a contração. Em repouso, os íons Ca2+ são
bombeados para fora do sarcoplasma e armazenados no retículo sarcoplasmático com a
utilização de uma bomba dependente de energia em conjunto com proteínas de ligação
de Ca2+ dentro do retículo sarcoplasmático. Isso deixa a concentração de Ca2+ muito baixa
no sarcoplasma para iniciar a contração. Entretanto, à medida que um potencial de ação
se difunde ao longo da superfície da fibra muscular e para o seu interior ao longo dos
túbulos T, a despolarização chega à junção entre os túbulos e o retículo sarcoplasmático
(Figura 6-5). A chegada do potencial de ação nessa junção leva à liberação de íons Ca2+
armazenados pelo retículo sarcoplasmático. Esses íons difundem-se pelo sarcoplasma de
acordo com seu gradiente de concentração, embebem o sarcômero e depois
desencadeiam contração. À medida que o potencial de ação passa, os íons Ca2+ são
novamente bombeados para o retículo sarcoplasmático, resultando em relaxamento. Esse
ciclo de eventos é conhecido como acoplamento excitação-contração.
A ligação entre o potencial de ação no túbulo transverso e a liberação de Ca2+ do
retículo sarcoplasmático é mediada por canais de Ca2+ dependentes de voltagem no
túbulo T e canais de liberação de Ca2+ induzidos pelo mesmo no retículo sarcoplasmático
(Figura 6-5). Acredita-se que exista um acoplamento mecânico desses dois tipos de canais
no músculo esquelético: a abertura de canais de Ca2+ dependentes de voltagem do túbulo
T pelo potencial de ação produz uma alteração direta na configuração dos canais de
liberação de Ca2+ induzidos por este no retículo sarcoplasmático, permitindo que os íons
Ca2+ armazenados escapem do retículo para o sarcoplasma. O movimento de Ca2+ através
de seus canais dependentes de voltagem no túbulo T e a sensibilidade dos íons Ca2+ nos
canais de liberação de Ca2+ induzidos por este desempenha um papel mais importante no
acoplamento excitação-contração no músculo cardíaco do que no esquelético (ver
discussão adiante).
O Deslizamento da Actina ao Longo da Molécula de
Miosina Resulta no Encurtamento Físico do Sarcômero
A Figura 6-6 ilustra o sarcômero no estado de relaxamento e em seu estado mais curto,
contraído. Este muda do relaxado para o contraído quando os íons Ca2+ ficam disponíveis.
Na presença desses e de uma fonte suficiente de ATP, os finos filamentos de actina se
movem paralelamente ao longo dos grossos de miosina, pelo movimento repetitivo das
cabeças das moléculas desta, encurtando assim o sarcômero. Como cada miofibrila é
feita de uma série linear de repetição e sarcômeros conectados, o resultado final é o
encurtamento da distância física entre as duas extremidades do músculo. Uma explicação
molecular mais detalhada deste mecanismo de filamento deslizante de encurtamento do
sarcômero é fornecida no Capítulo 1, como um exemplo de especificidade de ligação e
interações alostéricas de proteínas. No entanto, os eventos podem ser brevemente
resumidos como se segue.
FIGURA 6-6 O deslizamento da actina ao longo da molécula de miosina resulta no encurtamento
físico (contração) do sarcômero.
Em vários pontos ao longo do fino filamento de actina existem sítios que podem ligar-
se à cabeça da molécula de miosina (Figuras 1-4 e 1-5 e texto de acompanhamento do
Capítulo 1). Na ausência de íons Ca2+, esses são inibidos ou cobertos por moléculas de
tropomiosina, que normalmente estão entrelaçadas dentro da hélice de actina. Quando o
Ca2+ está presente e se liga à troponina, uma molécula reguladora ligada à tropomiosina,
a molécula dessa sofre uma alteração em sua configuração. Acredita-se que isto, então,
faça a molécula de tropomiosina afastar-se, descobrindo o sítio de ligação da miosina no
filamento fino de actina e permitindo a ligação miosina-actina. Através de um ciclo, que
inclui ligação com ATP e hidrólise deste (para ADP + fosfato) e subsequente dissociação
do fosfato, as cabeças da miosina relaxam e flexionam-se alternadamente, ao mesmo
tempo em que se desligam e ligam aos sítios de ligação expostos no filamento fino de
actina (Figura 6-7). Isso resulta no deslizamento em paralelo desses filamentos ao longo
dos filamentos grossos de miosina para encurtar o sarcômero (Figura 6-6). Na ausência
de íons Ca2+, os sítios de ligação de miosina na actina ficam novamente bloqueados,
resultando no relaxamento do sarcômero.
FIGURA 6-7 Ligação actina-miosina, e flexão das cabeças de miosina, desliza actina ao longo dos
filamentos de miosina. Topo, Ligação de ATP à cabeça de miosina foi hidrolisada para ADP e fosfato
inorgânico (P). Neste estado a cabeça da miosina está em repouso e separada da actina. Inferior, A
cabeça da miosina em repouso liga-se à actina, formando uma ponte. A dissociação de P a partir da
cabeça da miosina induz flexão da mesma, puxando o filamento de actina ao longo da miosina. Isso
é chamado de golpe de força (redesenhado de Boron WF, Boulpaep EL: Medical physiology, ed 2, Philadelphia,
2009, Saunders).
A Maior Parte das FibrasMusculoesqueléticas Pode Ser
Classificada Como Fibras de Contração Rápida ou de
Contração Lenta
As fibras musculoesqueléticas com períodos de contração curtos às vezes são chamadas
de fibras de contração rápida. Elas tendem a ser maiores, têm um retículo sarcoplasmático
extenso para liberação rápida de íons Ca2+ e possuem um suprimento menor de sangue e
menos mitocôndrias porque o metabolismo aeróbico é menos importante. Essas fibras
são fatigadas um pouco mais rapidamente, mas são bem adaptadas para salto, corrida e
outros movimentos breves e potentes.
As fibras de contração lenta, ao contrário, são fibras musculares menores, têm um
suprimento abundante de sangue e mitocôndrias e possuem uma grande quantidade de
mioglobina, uma proteína que contém ferro e armazena oxigênio, semelhante à
hemoglobina. Elas dependem mais intensamente do metabolismo oxidativo, são menos
sujeitas à fadiga e estão mais bem adaptadas para a contração contínua de músculos
extensores antigravidade.
Como as fibras de contração lenta têm mais mioglobina, às vezes são chamadas de
músculo vermelho; e as de contração rápida são denominadas músculo branco. Um terceiro
tipo, uma subclasse das fibras de contração rápida, tem propriedades entre os dois
anteriores. Normalmente, a massa muscular é composta de uma mistura desses três,
cujas proporções variam de acordo com o uso do músculo. Até certo ponto, essa
combinação pode ser alterada com exercícios, como ocorre com o atleta que treina para
um tipo diferente de modalidade esportiva.
Os Músculos Alteram Sua Força de Contração Variando O
Número de Unidades Motoras Ativas ou a Taxa de Ativação
da Unidade Motora
Ainda que cada fibra muscular seja inervada por um único neurônio, cada axônio do
neurônio motor se ramifica à medida que atinge o músculo e inerva várias fibras
musculares. Uma unidade motora é definida como um neurônio motor alfa (α) e o
conjunto das fibras musculares extrafusais (estriadas, geradoras de força) por ele
inervadas ( Figura 6-8, A). As fibras musculares de cada unidade motora são do mesmo
tipo funcional (p. ex., de contração lenta ou rápida) e um potencial de ação no neurônio
motor faz com que todas contraiam-se simultaneamente. Em unidades motoras, existe
uma relação entre o tipo funcional de fibra muscular inervada, o número destas e o
tamanho do neurônio motor. As pequenas tendem a ser formadas por um único neurônio
motor, com um corpo celular pequeno e um axônio estreito, de condução mais vagarosa,
que inerva um número reduzido de fibras de contração lenta. Já as grandes têm um
neurônio motor com corpo celular extenso e um axônio largo, de condução mais rápida,
inervando um vasto número de fibras de contração rápida. A ativação de uma unidade
motora pequena produz um aumento menor, mais lento e menos fatigável da força
contrátil do músculo, em comparação com uma maior. Os corpos celulares dos neurônios
de todas essas unidades de um único músculo formam um agrupamento dentro do
sistema nervoso central (SNC), chamado agrupamento de neurônio motor desse músculo
(Figura 6-8, B). No interior deste agrupamento, existem unidades motoras de vários
tamanhos. Músculos com uma proporção maior de unidades motoras menores tendem a
estar receptivos a um controle mais fino da força contrátil.
FIGURA 6-8 Inervação do músculo esquelético por neurônios motores α do sistema nervoso
central (SNC). A, A unidade motora é um neurônio motor α e todas as fibras musculares
esqueléticas por ele inervadas. B, Corpos de células nervosas de todas as unidades motoras de um
único músculo formam um agrupamento dentro do SNC, chamado de agrupamento de neurônio
motor daquele músculo (redesenhado de Bear MF, Connors BW, Paradiso MA: Neuroscience: exploring the brain,
ed 3, Philadelphia, 2007, Lippincott, Williams & Wilkins).
Embora um potencial de ação de um neurônio motor produza uma contração
simultânea, breve, em todas as fibras musculares da unidade motora, o padrão de
excitação das unidades que se originam de dentro do SNC produz a contração gradual,
uniforme, de que a maior parte dos músculos é capaz. O SNC pode levar um músculo a
contrair-se com uma força maior principalmente pelo aumento do número de unidades
motoras que se contraem de uma só vez, sendo isto chamado de recrutamento ou
somatória espacial. A força da contração também pode ser aumentada elevando-se a
frequência de ativação de uma unidade motora, na qual uma contração subsequente
começa antes do relaxamento da anterior; o que é denominado somatória temporal. O
recrutamento de unidades motoras para aumentar a força contrátil ocorre de maneira
ordenada, de acordo com o tamanho destas, sendo as menores ativadas inicialmente. Isso
resulta em um aumento gradual da força muscular, em quantidades pequenas, mais
precisas, quando esta necessária é baixa. À medida que se expande, aumentos mais
rápidos e maiores na força contrátil são progressivamente adicionados pela ativação
ordenada das unidades motoras maiores. Isso produz uma uniformidade geral de
contração, mantendo o movimento o mais preciso possível até que sejam necessários
aumentos maiores, mais grosseiros, geralmente quando já foi gerada uma tensão
significativa no músculo.
Em alguns músculos esqueléticos, o SNC pode comandar certa porcentagem de
unidades motoras para ficarem ativas por períodos prolongados (várias unidades
motoras fazem turnos), encurtando continuamente, portanto, a distância entre os
tendões de origem e de inserção. Quando ocorre a contração de uma massa muscular
inteira, sem relaxamento, diz-se que o músculo está em tetania. A tetanização do músculo
cardíaco seria fatal porque este precisa relaxar para permitir o enchimento do coração,
antes que se contraia para bombear o sangue para fora. O Capítulo 19 descreve como o
músculo cardíaco previne a tetania.
O Eletromiograma É a Medida Clínica do Comportamento
Elétrico no Interior de um Músculo Esquelético
À medida que um potencial de ação se propaga ao longo da fibra muscular, uma pequena
parte da corrente elétrica gerada difunde-se para longe da fibra, chegando até mesmo na
pele sobrejacente. Eletrodos colocados sobre a pele ou inseridos na massa muscular
podem registrar a somatória do potencial elétrico quando o músculo se contrai. Tal
medida, quando exibida visualmente, é chamada de eletromiograma (EMG), que
representa para o músculo esquelético o mesmo que o eletrocardiograma (ECG) para o
músculo cardíaco. O EMG, frequentemente utilizado junto com a análise da condução
nervosa, ajuda a determinar se a fraqueza ou paralisia é causada por doença no músculo
esquelético, na junção neuromuscular, no neurônio motor ou no SNC.
A Estrutura dos Músculos Cardíaco e Liso É Diferente da
Estrutura do Músculo Esquelético
O músculo cardíaco é estriado, a exemplo do esquelético, e contém retículo
sarcoplasmático e miofibrilas; o componente contrátil fundamental é formado por
subunidades de actina e miosina (Figura 19-1). Esse também contém túbulos transversos,
mas difere do esquelético em alguns aspectos importantes. As longas fibras
musculoesqueléticas são isoladas eletricamente umas das outras, ao passo que as células
musculares cardíacas, mais curtas, estão eletricamente acopladas umas às outras, através
de discos intercalados de extremidade a extremidade, que contêm junções de hiato. Como
estas proporcionam continuidade entre o citoplasma de células adjacentes, os potenciais
de ação podem propagar-se de uma célula muscular cardíaca para outra, através desses
discos intercalados, sem a necessidade de neurotransmissão química para cada delas. As
células do músculo cardíaco também podem apresentar prolongamentos em forma de
ramos, que formam conexões semelhantes com alguns de seus vizinhos paralelos. De
fato, como é explicado no Capítulo 19, os potenciais de ação surgem espontaneamente
em células especializadas do músculo cardíaco e então propagam-se por uma grande
população delas, como se fossem um sincício funcional. Isso pode resultar na contração
coordenada de uma grande região musculardo coração. A frequência de tais potenciais
de ação e a força da contração resultante são influenciadas pelo sistema nervoso
autônomo, mas tal inervação não é necessária para a gênese do potencial de ação.
As células do músculo liso, a exemplo dos miócitos cardíacos, são menores e mais
curtas do que as do músculo esquelético. Elas não contêm túbulos T e seu retículo
sarcoplasmático é mal desenvolvido (Figura 6-9). Essas dependem principalmente da
difusão transmembrana de íons Ca2+ a partir do líquido extracelular para induzirem as
interações actina-miosina, responsáveis pela contração (ver discussão adiante). Embora
as moléculas sobrepostas de actina e miosina formem as unidades contráteis das células
do músculo liso, a disposição destas não tem a regularidade estrutural responsável pelo
aspecto estriado das células dos músculos esquelético e cardíaco. Os filamentos de actina
estão ancorados em corpos densos (em vez de estarem em discos Z), que são encontrados
no interior do citoplasma, assim como na membrana celular. Portanto, essas células
podem parecer encolher-se na contração.
FIGURA 6-9 Organização geral de uma célula muscular lisa. Túbulos T são ausentes e o retículo
sarcoplasmático é pouco desenvolvido. A difusão transmembrana do Ca2+, através dos canais de
Ca2+ dependentes de voltagem na cavéola, tem um importante papel na iniciação da contração.
Actina e miosina estão presentes, com a actina ancorada a corpúsculos densos. A ativação do
complexo actina-miosina pode alterar a forma celular (modificado de Guyton AC, Hall JE: Textbook of medical
physiology, ed 11, Philadelphia, 2006, Saunders).
Alguns tecidos celulares do músculo liso, normalmente chamado de músculo liso
unitário ou visceral, têm junções de hiato entre as células e funcionam de forma
semelhante a um sincício funcional, com transmissão do potencial de ação de célula para
célula, e contração coordenada, como no músculo cardíaco. Esse é abundante no trato
gastrointestinal e em outros órgãos das cavidades torácica e abdominal (esse tipo de
músculo liso é descrito mais detalhadamente no Capítulo 28). Outro tipo de tecido
celular do músculo liso, geralmente denominado músculo liso multiunitário, tem células
musculares eletricamente isoladas, capazes de contraírem-se independentemente umas
das outras. Este pode ser encontrado, por exemplo, na íris e no corpo ciliar do olho, onde
é necessário controle preciso da contração muscular.
O tecido muscular liso é inervado por neurônios do sistema nervoso autônomo. Ao
contrário das junções neuromusculares do músculo esquelético, tanto acetilcolina quanto
norepinefrina podem ser liberadas (por diferentes neurônios) nas junções com o
músculo liso, as células deste músculo podem ser excitadas ou inibidas por sua entrada
pré-sináptica e uma única célula do músculo liso pode receber informação pré-sináptica
de mais de um neurônio. O músculo liso visceral tende a receber uma inervação mais
difusa de um neurônio autônomo e o neurotransmissor é liberado a uma distância maior
da célula muscular lisa, em comparação com uma junção neuromuscular esquelética. No
músculo liso multiunitário é mais frequente encontrar entrada sináptica em cada célula e
uma amplitude de fenda sináptica semelhante a esse tipo de junção. Além do controle
pelos neurônios autônomos, vários tipos de tecido muscular liso podem contrair-se em
resposta a geração autoinduzida de atividade elétrica, ação hormonal ou estiramento.
O Papel dos Íons Ca2+ no Acoplamento de Excitação-
Contração nos Músculos Cardíaco e Liso É Diferente do
Papel no Músculo Esquelético
A contração das células dos músculos cardíaco e liso resulta do deslizamento conjunto
dos filamentos proteicos de actina e miosina, como ocorre no esquelético. O
deslizamento da actina sobre a miosina requer ATP e não ocorre a menos que estejam
presentes íons Ca2+, novamente, como no músculo esquelético. Entretanto, o que difere é
a origem dos íons Ca2+ intracitoplasmáticos que permitem a contração.
No músculo esquelético, o Ca2+ está preso no retículo sarcoplasmático. Com a chegada
do potencial de ação ao longo do sarcolema e do túbulo T, o Ca2+ é liberado do retículo e
se difunde para o citoplasma, onde desencadeia a contração. A abertura mecânica dos
canais de liberação de Ca2+ induzida pelo mesmo do retículo sarcoplasmático pela
abertura dos canais de Ca2+ dependentes de voltagem do túbulo T é o veículo mais
importante para o aumento do Ca2+ citoplasmático. Após a passagem do potencial de
ação, os íons Ca2+ são bombeados de volta para o interior do retículo sarcoplasmático e o
músculo relaxa. No músculo esquelético, pouco ou nenhum influxo de Ca2+ extracelular
(o lúmen dos túbulos T é uma extensão do espaço extracelular), através dos canais de Ca2+
dependentes de voltagem do túbulo T, é necessário para a contração.
No músculo cardíaco, o retículo sarcoplasmático não é tão bem desenvolvido como no
esquelético. Portanto, o influxo de Ca2+ extracelular, através dos canais de Ca2+
dependentes de voltagem do túbulo T, e a liberação deste do retículo sarcoplasmático são
importantes para o desencadeamento da contração. No músculo cardíaco, a chegada de
um potencial de ação ao longo da membrana celular e dos túbulos T abre canais de Ca2+
dependentes de voltagem, permitindo o influxo de Ca2+ extracelular para dentro do
citoplasma. Alguns desses íons ativam canais de liberação de Ca2+ induzidos por este no
retículo sarcoplasmático e essas fontes combinadas de Ca2+ citoplasmático aumentado
desencadeiam contração. Se forem utilizadas drogas anti-hipertensivas, chamadas
bloqueadoras de canais de cálcio, para impedir a entrada de Ca2+ extracelular, a força da
contração é reduzida. Após a passagem do potencial de ação, o relaxamento muscular é
alcançado principalmente pelo bombeamento do Ca2+ citoplasmático de volta para o
retículo sarcoplasmático, embora um pouco deste seja transportado para o espaço
extracelular através do sarcolema.
Em muitas células do músculo liso, o retículo sarcoplasmático é pouco desenvolvido e
o influxo de Ca2+ extracelular desempenha o principal papel para iniciar o processo
contrátil. Ainda que as células desse não possuam túbulos T, o influxo de Ca2+ é
conseguido, na despolarização da membrana, através da ativação de canais de Ca2+
dependentes de voltagem, que se localizam em pequenas depressões da membrana
(cavéolas) (Figura 6-9). Os bloqueadores desses canais interferem no processo e podem
relaxar omúsculo liso em paredes arteriais, o que dilata as artérias e abaixa a pressão
sanguínea. Em muitas células do músculo liso, a contração é terminada principalmente
pelo transporte de Ca2+ de volta para o espaço extracelular, um processo razoavelmente
lento.
Alguns estímulos mediados pelo receptor das células do músculo liso por neurônios
ou hormônios não conduzem à despolarização da membrana celular, mas podem levar à
contração da célula muscular lisa, no entanto. Por exemplo, a ativação de certos
receptores da membrana acoplada à proteína G de músculos lisos, tais como aqueles que
empregam a via do segundo mensageiro de inositol trifosfato-diacilglicerol (DAG-IP 3),
podem induzir a liberação de armazenamentos de Ca2+ do retículo sarcoplasmático de
células musculares lisas, levando à contração.
O mecanismo pelo qual o Ca2+ induz o ciclo das pontes cruzadas de actina-miosina no
músculo liso difere do dos músculos cardíaco e esquelético (Figura 1-17). Nestes, o ciclo
das pontes cruzadas depende principalmente da remoção, induzida por Ca2+, do bloqueio
de tropomiosina do sítio de ligação da actina. No músculo liso, o ciclo depende de um
aumento induzido por Ca2+ da atividade da ATPase na cabeça da miosina, outro processo
lento. Esse é provocado quando o crescimento intracelular de Ca2+ inicia uma cadeia de
eventos que levam à fosforilação da cabeça da miosina.
 Correlações clínicas
Vaca prostrada após o parto
Histórico
Uma vaca jersey, com quatro anos de idade, pariu seu segundo bezerro no início da
manhã. O produtor chama você porque, depois doparto, a vaca levantou-se, mas parecia
descoordenada. Agora, algumas horas depois, ela está em decúbito e parece entorpecida.
Ofereceram-lhe água e feno, mas ela não aceitou. Nenhuma outra vaca foi acometida.
Esse animal não tem histórico de problemas médicos.
Exame Clínico
A vaca parece entorpecida e não presta muita atenção em você e nem nas outras
atividades do estábulo. Sua temperatura está um pouco baixa e a frequência cardíaca
ligeiramente aumentada. Seus movimentos respiratórios estão normais, mas ela está um
pouco desidratada. Suas orelhas estão frias ao toque, o pulso periférico está fraco e as
contrações do rúmen estão diminuídas. Ao exame, a vaca não parece apresentar
qualquer lesão que pudesse impedi-la de levantar-se. O resultado do breve exame
neurológico que você realiza é normal, mas ela apresenta uma curva em forma de S na
espinha.
Comentário
O mais provável é que esta vaca tenha hipocalcemia e tenha ficado hipocalcêmica em
virtude da alta demanda de cálcio para o desenvolvimento do bezerro no final da
gestação, associada à produção de colostro e leite. Como foi revisto neste capítulo, o
cálcio é crítico para as contrações musculares e ajuda na estabilização da membrana dos
nervos periféricos. Déficits podem causar tetania moderada, que às vezes é observada
em vacas com hipocalcemia. Adicionalmente, a liberação de acetilcolina (ACh) nas
junções neuromusculares é mediada por cálcio. A hipocalcemia causa diminuição na
liberação de ACh, o que pode provocar paralisia. Todos os sinais clínicos — hipotermia,
frequência cardíaca aumentada, pulsos fracos, paresia, extremidades frias, espinha
curvada em forma de S e contrações ruminais diminuídas — podem ser atribuídos à
hipocalcemia. É possível realizar um diagnóstico definitivo mensurando-se o cálcio
ionizado. Entretanto, a maior parte dos veterinários e produtores fará o tratamento
baseando-se nos sinais clínicos, sendo o diagnóstico confirmado com base na resposta
ao tratamento.
Tratamento
As vacas são tratadas com gluconato de cálcio, administrado lentamente por via
intravenosa. A maior parte delas exibirá melhora dos sinais clínicos durante o
tratamento. Geralmente ficam mais espertas, a contratilidade do rúmen e a circulação
periférica melhoram e a temperatura central do corpo se normaliza. A maioria tenta
levantar-se depois da medicamentação, cuja dose normalmente é de 1 g para cada 45
quilos. Algumas sofrerão recaídas e precisarão ser cuidadas novamente.
Hipertermia maligna
Histórico
Você é chamado como veterinário responsável ao Hospital Veterinário. Os clínicos em
animais de grande porte e anestesistas anestesiaram um porco com halotano. O animal
está começando a ter espasmos e sua temperatura está aumentando.
Exame Clínico
Eles desligam o halotano. O porco está rígido, com alta temperatura, frequência cardíaca
(taquicardia) e respiratória (taquipneia). Os testes laboratoriais demonstraram que o
animal tem aumento das enzimas musculares, originadas de danos musculares, e é
acidótico.
Comentário
Para a maioria das espécies que desenvolvem hipertermia maligna, existe um defeito no
receptor de rianodina (outro nome para o canal de liberação de Ca2+ ativado pelo mesmo
no retículo sarcoplasmático). Isto resulta em aumento da liberação de Ca2+ no
sarcoplasma, que estimula os músculos. Esta ativação descontrolada conduz à rigidez e,
por causa das contrações musculares constantes, o porco tinha sofrido danos musculares
e consumido considerável oxigênio. Assim, as enzimas musculares estão aumentadas e o
animal se torna acidótico devido ao consumo de energia e oxigênio.
Tratamento
Dantroleno pode ser dado para intervir na liberação de Ca2+ do retículo sarcoplasmático.
O mecanismo exato é desconhecido; no entanto, por interferir na liberação de Ca2+, este
não fica disponível para as contrações musculares. Como resultado, pode causar o
relaxamento dos músculos. Além disso, os pacientes devem ser bem ventilados para
normalizar o gás sanguíneo. Fluidos são geralmente administrados para reduzir o
acúmulo de creatina cinase no músculo, sangue e rins. Se os doentes forem reidratados,
o estado ácido-base pode ser normalizado devido à correção da acidose láctica.
Entretanto, se houver necessidade, pode ser dado bicarbonato para corrigi-lo.
 Questões práticas
1. Troponina e tropomiosina são componentes de qual das seguintes estruturas?
a. Filamento grosso de miosina
b. Sarcolema
c. Túbulo T
d. Filamento fino de actina
e. Retículo sarcoplasmático
2. Potenciais de ação no músculo esquelético desencadeiam a liberação do retículo
sarcoplasmático de qual íon crítico para o processo contrátil do músculo?
a. Ca2+
b. Na+
c. K+
d. Cl –
e. HCO3–
3. Uma massa volumosa de músculo esquelético pode ser levada (pelo sistema nervoso
central) a se contrair com mais força:
a. Aumentando-se o número de suas unidades motoras que se contraem
simultaneamente.
b. Aumentando-se a quantidade de acetilcolina liberada durante cada transmissão
sináptica neuromuscular.
c. Aumentando-se a frequência dos potenciais de ação no axônio do neurônio motor α.
d. Alternativas a e c.
e. Alternativas b e c
4. Qual dos seguintes elementos não é encontrado no músculo liso?
a. Filamentos de actina
b. Filamentos de miosina
c. Túbulos T
d. Canais de cálcio dependentes de voltagem
e. Retículo sarcoplasmático
5. Escolha a afirmativa incorreta:
a. As membranas da fibra muscular e da célula nervosa são semelhantes porque ambas
têm um potencial de repouso da membrana.
b. É possível fazer um músculo inteiro, como o gastrocnêmio, contrair-se com mais
força aumentando-se o número de unidades motoras que se contraem.
c. O sistema de túbulos transversos da membrana muscular transmite o potencial de
ação para o interior da célula muscular.
d. A membrana da célula muscular transmite os potenciais de ação por condução
saltatória.
e. O encurtamento de um músculo esquelético durante a contração é causado pelo
deslizamento conjunto de filamentos de actina e miosina.
6. Qual dos seguintes elementos tem a menor probabilidade de estar significativamente
associado a um músculo que esteja envolvido principalmente em movimentos breves,
poderosos?
a. Corpo celular grande de neurônio motor α
b. Unidade motora pequena
c. Fibras de contração rápida
d. Músculo branco
e. Unidade motora grande
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