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Contração do músculo esquelético Estrutura do músculo esquelético • Membranas conjuntivas - Epimísio: TC fibroso que envolve vários fascículos musculares; - Perimísio: TC que envolve um fascículo muscular; - Endomísio: TC frouxo (com fibras elásticas e reticulares) que envolve cada fibra muscular. Músculo -> fascículo -> fibra (cél) muscular -> miofibrila -> sarcômeros. Célula muscular (fibra) - célula multinucleada com núcleos na periferia; - Sarcolema: membrana celular; - Sarcoplasma: citoplasma; - Principais organelas: muitas mitocôndrias e gotículas de glicogênio (relac c/ a grande necessidade de energia nessas céls), REL desenvolvido, mioglobina (facilita o proc de fosforilação oxidativa) e muitas miofibrilas. Sarcolema – Membrana celular da fibra muscular; – Formada por: membrana plasmática e polissacarídeo contendo fibras colágenas; – Em cada extremidade liga-se ao tendão, que, por sua vez, liga-se ao osso. Retículo sarcoplasmático – Muito extenso e diferenciado; – Envolve as miofibrilas; – Armazenamento de íons Ca++ (fundamental p/ a contração muscular) -> à medida que há a despolarização através dos túbulos T, há a liberação de Ca++ pelo retículo sarcoplasmático -> inundando o sarcoplasma e interagindo c/ a actina e a miosina; – Importante -> início e término (bombeado p/ dentro do retículo) da contração muscular. Túbulo transverso (T) – Propagação do potencial de ação (P.A.) para o interior da célula -> permite a passagem rápida de íons p/ toda a estrutura da fibra muscular -> promove despolarização da fibra ao mesmo tempo (e a contração). – Sinal elétrico -> membrana plasmática -> túbulos T propaga a despolarização -> RS e sarcômero -> CONTRAÇÃO. Miofibrilas – Formada por vários sarcômeros; – 1.500 filamentos de miosina (mais espessos, no meio do sarcômero)/ 3.000 de actina (se sobrepõem ao de miosina) por miofibrila; – Túbulos T ou túbulos transversos levam os impulsos nervosos recebidos pelo sarcolema para as miofibrilas e são condutores para substâncias como: glicose, oxigênio e os íons (glicólise c/ O2 proporciona eficiência maior na formação de ATP). – Sarcômeros: unidade contrátil da fibra muscular, delimitado pelas linhas Z a. Actina: principal proteína dos filamentos finos -> se sobrepõe à miosina (projetada pelo disco Z) b. Miosina: principal proteína dos filamentos grossos -> no meio do sarcômero -> proteína filamentosa titina é responsável por sustentá-la (projetada pelo disco Z) • Banda A: região de sobreposição de filamentos finos e grossos • Banda H: apenas filamentos grossos, região no centro da Banda A (mais escuro) • Linha M: contém enzimas para o metabolismo energético (relacionado com a sustentação da contração) -> no meio da miosina -> não há ponte cruzada c/ a actina • Banda I: somente filamentos finos (mais claro) Contração muscular • Mecanismo de deslizamento dos filamentos – Encurtamento dos sarcômeros - Filamentos de actina deslizam sobre os de miosina em direção à linha M -> pode ultrapassar esse ponto e haver a sobreposição de filamentos finos do mesmo sarcômero e a miosina alcança a linha Z -> ocorre a perda da força • Ângulo entre braço e cabeça da miosina em repouso = 120º; • Corpo da miosina = cadeia pesada; • Cabeça da miosina = cadeia leve; • Actina G é o sítio ativo da actina = onde o ATP se liga. Filamentos de miosina • Formado por 200 ou mais cadeias de miosina – Há duas dobradiças (corpo-braço e braço-cabeça): uma na cabeça, próxima ao filamento - Ângulo 120° • Atividade ATPase da cabeça -> mitocôndrias da fibra muscular fornecem energia para a contração. Filamentos de actina • Formados por: 1. Actina F – dupla-hélice – Actina G: Molécula ligada a um ADP (sítios ativos) 2. Tropomiosina – Fica no sulco da dupla hélice – Em repouso, cobre os sítios ativos da actina 3. Troponina – Três proteínas complexas ligadas: - Troponina I – afinidade com a actina F - Troponina T – afinidade com a tropomiosina - Troponina C – afinidade com os íons cálcio -> ativada c/ a entrada de Ca++ (retirada do repouso) -> muda conformação -> tropomiosina sai do lugar -> sítios ativos descobertos -> podem se ligar às cadeias leves da miosina Acoplamento excitação-contração Contração muscular * Placa motora: neurônio motor no meio da superfície da fibra muscular 1. P.A até o terminal da fibra muscular 2. Secreção do NT acetilcolina (Ach) no receptor nicotínico (2 ACh) 3. Ach abre os canais de Na+ 4. Desencadeia o P.A. na cél muscular -> abre canal di-hidropiridina (entre túbulo T e RS) -> gera sinal p/ abrir canal de rinodina (Ca++) no RS 5. P.A. deflagra liberação de Ca++ do R.S. no sarcoplasma 6. Ca++ -> interação entre actina e miosina -> troponina C é ativada e a tropomiosina descobre os sítios de ativação da actina -> deslizamento da actina sobre a miosina = cabeça da miosina fica perpendicular p/ alcançar o sítio ativo da actina, bastando apenas o Ca++ -> cabeça se desloca p/ frente em direção à linha M * ATP é quebrado quando há a mudança de 120º p/ 90º, mas ADP+P ligados ficam na cabeça de miosina até haver o encaixe c/ a actina -> solta o gatilho -> só quando há novo ATP ela sai dessa posição 7. Ca++ é recaptado para o R.S. Eventos elétricos da contração muscular Retardo entre P.A. e contração muscular -> porque depois do P.A. ocorre a lib de Ca++ e todos os outros eventos necessários Papel do Cálcio • Liga-se à Troponina C • Altera a conformação da tropomiosina -> expõe os sítios ativos -> as cabeças de miosina se ligam em posição perpendicular -> ao se ligar, solta o gatilho e faz mov p/ frente (como uma mola) Papel do ATP • Proporciona o movimento de catraca das cabeças de miosina (vai de 120º p/ 90º) • Cada movimento hidrolisa um ATP, mas esse ATP continua preso à cabeça da miosina, ele só vai sair da cabeça da miosina quando ela soltar a actina e voltar à posição de 120º • O desligamento da cabeça de miosina à actina é dependente de nova ligação de uma molécula de ATP -> se não houver, cabeça da miosina continua ligada à actina, causando tensionamento e até tetania • A cabeça com ATP fica novamente engatilhada (em 90º, esperando o sítio ativo liberado pelo Ca++) • Hidrolisando ATP as linhas Z se aproximam * A contração cessa quando não há mais Ca++ Efeito da contração sobre o sarcômero - Maior comprimento -> força muscular 0. - Mínimo comprimento c/ sobreposição das pontes cruzadas (2-2,2 micrômetros) -> força muscular máxima -> se continua, há sobreposição dos filamentos de actina sobre os de actina -> perda de tensão = perda de força. - + espesso o músculo = + filamentos de miosina = + nº de pontes cruzadas de actina-miosina = + força de contração. Contração muscular 1. A cabeça de miosina liga-se a uma molécula de ATP, formando um complexo que vai aderir à actina 2. Em seguida ocorre a hidrólise de ATP (=ADP + Pi), fornecendo energia para que a miosina “puxe” a actina 3. Para que a cabeça de miosina se solte, precisa ligar-se a uma nova molécula de ATP 4. Esse ciclo se repete várias vezes em uma única contração Relação força-velocidade + carga = - velocidade da contração. Energética da contração muscular • A células musculares precisam converter energia química em energia mecânica • Anaerobiose – Fosfocreatina, presente nos músculos, produz fosfato que se liga ao ADP, regenerando o ATP - Creatinoquinase -> enzima catalisadora que retira fosfato da fosfocreatina e doa ao ATP, regenerando-o. * 1ª fonte p/ restabelecer o ATP, mas a cél não contém grande qtd de fosfocreatina -> só mantém contração por 5-8seg -> 2ª via é o glicogênio. – Glicólise (1 glicose -> 2 ATP) -> importante pois ocorre na ausência de oxigênio, energia é disponibilizada mais rapidamente que a aerobiose (2,5xa velocidade formação do ATP pela aerobiose) e fornece ATP necessário p/ pouco + de 1 min -> não consegue mais por conta da produção de metabólitos, como o ác láctico, que não permitem que a glicólise se sustente. • Aerobiose (+95%) - energia provinda do metabolismo oxidativo – Ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons – Glicose (1 glicose -> 38 ATP -> rendimento = 36 ATP -> fonte de energia = carboidratos, lipídios e proteínas) * em um exercício prolongado, a energia provém predominantemente dos lipídios e, em um mais rápido, dos carboidratos Fontes de energia (na ordem em que acontece) • 1. Fosfocreatina – Primeira energia disponível ao músculo - ATP + creatina (lig de alta energia c/ o fosfato da fosfocreatina é transferida p/ o ATP) - Mantém o músculo por 5 a 8 s. • 2. Glicogênio Muscular – Glicose -> Piruvato -> 2 ATPs - Anaeróbica - Disponibilidade rápida (2,5 X maior que a aeróbica) » acúmulo de ácido lático • 3. Metabolismo oxidativo – 95% da energia utilizada - Fontes de energia: carboidratos / proteínas (em caso de não haver carboidrato p servir de fonte de energia)/ lipídeos - Variável com a atividade do músculo / treinamento / tipo de músculo. Eficiência da contração muscular • Metade da energia dos nutrientes é perdida até formar ATP – 40 a 45% da energia do ATP - Conversão em trabalho - < 20 a 25% (eficiência/RENDIMENTO do trabalho do ATP) - Muitas perdas na forma de calor. • Energia -> Trabalho • Perda de energia: – Bombeamento do Ca++ para o R.S. – Bomba de Na+ e K+ – Ligação e desligamento da cabeça da miosina da actina * melhor eficiência da contração muscular = velocidade impressa no músculo é moderada (30% da velocidade total da contração muscular) -> contração efetiva c/ mínima perda de calor. Tipos de contração • Isométrica – é um aumento de tensão da musculatura sem alteração do comprimento do músculo. – A resistência é igual à força aplicada • Isotônica – é caracterizada pela alteração do comprimento muscular, onde a força excede a resistência provocando movimento. Fibras musculares • Vermelhas = de contração lenta = tipo I -> m. sóleo – Fibras menores -> Pequena quantidade de força – Contraem-se lentamente – Sistema de vasos mais extenso – ↑ taxa de fosforilação oxidativa (+ mitocôndrias) → RESISTÊNCIA • Brancas = de contração rápida = tipo II -> m. gastrocnêmios – Fibras grandes -> grande força de contração – R.S. extenso -> rápida liberação de Ca++ – Contraem-se muito rápido – ↑ taxa de glicólise anaeróbica → + FATIGÁVEIS (grande acúmulo de metabólitos) Unidade motora – Cada fibra nervosa que sai da medula, se ramifica e inerva um número específico de fibras musculares (1 a 800) -> cada fibra muscular só tem 1 axônio e um músculo pode ser inervado por várias unidades motoras (contração da musculatura é gradativa, não vai acontecer, necessariamente, de uma só vez); – Precisão: poucas fibras musculares em cada unidade; – Sem grande precisão: muitas fibras por cada unidade motora; – Lei do “tudo ou nada”. Mecânica da contração muscular • Somação – Soma das contrações individuais para aumentar a intensidade de contração total - Somação por fibras múltiplas – pelo aumento de unidades motoras que se contraem ao mesmo tempo - Fibras menores se contraem por estímulo de neurônio motor - mais sensíveis - Fibras maiores – menos sensíveis -> ajuda a aumentar força de contração -> à medida em que as fibras menores são estimuladas por Ca++ (pouco) 1º -> intensifica a contração -> sensibiliza fibras maiores -> aumenta a força de contração (+ Ca++) » Regula a contração muscular - Somação por frequência – pelo aumento da frequência de contração (nº de vezes que a mesma fibra se contrai) - Pode levar à tetanização -> contração anterior não consegue chegar ao relaxamento completo (Ca++ intracelular não consegue voltar ao RS, ficando livre dentro da fibra muscular) -> 2ª contração se soma à primeira e aumenta força de contração - > alcança platô -> tetanização acontece quando o aumento da frequência de contração não aumenta a força de contração * Platô é importante p/ que dê tempo o coração encher de sangue = débito cardíaco apropriado. Força máxima da contração • Efeito escada (relac com somação por fibras múltiplas) – No início das contrações a força inicial é = ½ da força de contração ocorrida na 10ª ou 50ª contração – A força de contração vai aumentando até um platô -> + pontes cruzadas - Acúmulo de Ca++ no citosol • Tônus muscular – Músculo em repouso → apresenta tensão -> músculos apresentam tônus muscular próprio – Fonte: medula espinhal (ME) dispara impulsos de baixa frequência - Controlados pelo SNC - Provenientes dos próprios músculos -> possui receptores (fusos musculares) no músc que informam a posição do músc p/ SNC, que devolve resposta p/ neurônio motor p/ relaxar ou contrair Fadiga muscular • Causas – Contrações fortes e longas – Depleção de glicogênio (fonte de glicose p/ metabolismo oxidativo -> sem glicogênio no músc -> s/ ATP -> gliconeogênese) e ATP – Baixa oxigenação – Acúmulo de ácido lático – (pH) • Proteção contra a fadiga – Exercício -> + remodelação do músc – Aumento de enzimas oxidativas – Mitocôndrias – Vascularização Músculos agonistas e antagonistas -> poupa energia • Importante para contrações precisas • Controle pelo SNC e ME Ajuste no comprimento do músculo (remodelação) • Estiramento – alongamento -> favorece aumento do nº de sarcômeros nas extremidades das miofibrilas-> maior capacidade de contração -> maior flexibilidade • Encurtamento – Desaparecem os sarcômeros -> fisioterapia mantém sarcômeros em número para que não atrofie * Os ajustes no comprimento do músculo são realizados para adequar o tamanho do músculo à sua função. Remodelação do músculo - músculos como unidades plásticas • Podem sofrer alteração – Diâmetro -> + filamentos de actina-miosina = hipertrofia – Comprimento -> nº de sarcômeros -> alongamento – Força -> nº de pontes cruzadas actina-miosina – + suprimento vascular = + músculo – Tipo de fibra – o suprimento e o tamanho do músculo podem mudar • Hipertrofia – Aumento dos filamentos de actina e miosina – Estimulada pela carga – 6 a 10 semanas – Estimula a síntese de enzimas • Hiperplasia – cel. satélites (não diferenciadas) -> não relac c/ o aumento de unidades contráteis -> pode não favorecer a contração • Atrofia – resultado da baixa estimulação, perda do tônus e da espessura (- céls contráteis/ - actina-miosina) – Astronautas / cadeirantes (ao perder a transmissão nervosa p/ musculatura, em 2 anos, podem perder até a capacidade de regeneração -> tec vai ficando mais fibroso) / depleção nervosa Rigor mortis – Ausência de ATP disponível (cabeça leve de miosina se mantém unida aos sítios ativos da actina) – 15 a 20 horas (autólise por enzimas lisossomiais) - não há mais rigor mortis Contração do músculo cardíaco Tipos de células cardíacas - Autoexcitáveis (marcapasso) - 1% das céls do coração: - Determinam a frequência cardíaca, sem influência externa, SNA pode apenas aumentá-la ou diminuí-la; - São menores e contém poucas fibras contráteis; - Não tem sarcômeros organizados = não contribuem para a força contrátil do coração - Função: iniciar o P.A. no ritmo adequado p/ que se tenha débito cardíaco suficiente p/ cada batimento cardíaco; Células contráteis: - Maioria das céls cardíacas, fazem contração única -> átrios como uma unidade e ventrículos como outra; - Típicas células de músculo estriado com fibras organizadas em sarcômeros; - Fibras são menores e a célula possui um núcleo por fibra; - Túbulos T são maiores e ramificam-se dentro das células; - Retículo sarcoplasmático é menor comparado ao esquelético, necessitando do Ca++ extracelular para iniciar a contração. Fisiologia do músculo cardíaco Anatomia fisiológica do músculo cardíaco- Discos intercalares: desmossomos (conexões fortes que mantêm céls bem unidas -> transferindo força criada em uma cél p/ outra) + junções comunicantes (sinapses elétricas - íons de uma cél a outra, transmitindo a despolarização e promovendo a contração síncrona dos átrios e dps dos ventrículos); - Túbulos T: mais desenvolvido -> necessidade de levar os íons rapidamente; - Retículo sarcoplasmático: menos desenvolvido -> Ca++ extracelular é necessário; - Miofibrila cardíaca: igual a do esquelético. * rico em mitocôndrias -> ocupa cerca de 1/3 da fibra cardíaca -> músc cardíaco consome 70-80% do O2 que é levado p/ ele. Potencial de ação nas células cardíacas - Cada um dos dois tipos de células musculares cardíacas tem um potencial de ação distinto; - Células musculares contráteis; - Células musculares autoexcitáveis; - Nos dois casos Ca++ desempenha um papel fundamental (diferente do músculo esquelético e neurônios) PA nas células cardíacas autoexcitáveis - denominada marcapasso pois inicia P.A. sozinha, sem necessidade de estímulo neuronal - Potencial de membrana instável (inicia -60 mV): denominado potencial marcapasso - não chega ao repouso -> na repolarização, ao chegar a –60mV, acontece o fenômeno do novo potencial marcapasso; - Instabilidade da membrana é ocasionada pela abertura de canais If (“funny” devido ao comportamento não usual - permeáveis ao K+ e ao Na+, mas c/ condução de Na+ superior ao de K+ ) - cél aumenta a ddp lentamente, ao chegar a –40mV, esse canal fecha e abre o canal de Ca++; - Canais If (pertencem a família de canais HCN: canais controlados por nucleotídeos cíclicos ativados por hiperpolarização): na presença do AMPc, abre-se facilmente e na ausência demora a se abrir ao chegar ao –40mV (a velocidade de chegar a essa ddp tb é influenciada); - Canais If são abertos quando o potencial de membrana está negativo (-60 mV); - A medida que o potencial de membrana aumenta antes mesmo de alcançar o limiar (-40mV) os canais If são fechados; - Alguns canais de Ca++ são abertos lentamente e continua aumentando o potencial de membrana até o limiar; -> Céls marcapasso permitem P.A. ritmado sem influência externa por causa disso. PA nas células cardíacas contráteis - Potencial de repouso estável (-90mV); - Onda de despolarização das céls marcapasso entra na célula contrátil pelas junções comunicantes e torna o potencial de membrana mais positivo abrindo os canais de Na+; * entra mais Ca++ que Na+, em virtude de ter mais na cél marcapasso, mas quem consegue ser estimulado é o canal de Na++, por ser rápido, enquanto o de Ca++ é lento. * não entra em hiperpolarização = ddp da cél contrátil é igual ao potencial de equilíbrio/Nerst do K+ na cél muscular cardíaca. * quando os canais de Na+ e Ca+ são fechados, eles entram em período refratário. Períodos refratários e somação no músculo cardíaco Não tem somação como no músculo esquelético -> o período refratário é longo, acaba na finalização da contração, c/ a repolarização praticamente completa -> um estímulo muito próximo do outro pode causar arritmia. Períodos refratários e somação no músculo esquelético Quando a cél está quase totalmente repolarizada há o início da contração -> cél pode ter um novo P.A. -> somação de P.A. -> frequência elevada leva à tetania Períodos refratários e somação no músculo cardíaco Pode ocorrer novo P.A. no período refratário relativo, mas não é um P.A. com a mesma intensidade, podendo causar arritmia = pós despolarização precoce -> pode causar até fibrilação c/ necessidade de intervenção hospitalar. Modulação da frequência cardíaca pelo Sistema Nervoso Simpático Receptores no nó sinoatrial/nas céls do marcapasso (B1) -> aumento da frequência = prot. G excitatória estimula a produção de adenilatociclase -> prod AMPc -> aumento do nº de canais ”funny” -> subida mais íngrime e rápida -> encurta tempo de P.A. Modulação da frequência cardíaca pelo Sistema Nervoso Parassimpático Receptor de ACh muscarínico tipo 2 (M2) presentes nas céls marcapasso: acoplado à prot. G inibitória -> diminui qtd de AMPc -> demora de abertura dos canais ”funny” -> cél pode até sofrer hiperpolarização = canal ”funny” não abre suficientemente ao chegar a –60mV -> a cél continua repolarizando = BRADICARDIA Comparação dos PA nos músculos cardíaco e esquelético Céls marcapasso despolarizam, permitem a passagem de íons positivos p/ céls contráteis, que modificam ddp -> abertura de canais de Na+ e Ca++ vd, sendo o Na+ muito mais rápido Acoplamento excitação-contração cardíaco (céls contráteis) Nas céls cardíacas, o P.A. se propaga via junções comunicantes c/ íons Na+ e Ca++ (permitidos pela cél durante o P.A) -> migram das céls marcapasso p/ céls contráteis -> ddp -90mV é modificada positivamente -> aciona canal de Ca+ e Na++ vd, mas o de Na+ é muito mais rápido, entrando 1º e instaurando o pico do P.A. -> abertura dos canais de K+ (repolarização precoce) e Ca++ são abertos -> ao entrar Ca++ pelos túbulos T das céls contráteis cardíacas, entra no canal do tipo L (presente na parte externa da cél) -> vai ao RS e abre canal rinodina de Ca++ -> se liga à troponina C, tropomiosina descobre a actina G, que se move sobre a miosina -> para o relaxamento, o Ca++ é bombeado p/ dentro do RS -> pontes cruzadas vão se desligando * quando esse Ca++ é bombeado p/ fora -> vai p/ trocador de Na+/Ca++ (antiporte - transporte ativo 2º) -> Na+ entra e é expulso pela bomba Na+K+ ATPase Contração graduada do músculo cardíaco - Força de contração é gerada pelo número de pontes cruzadas (actina-miosina) que estão ativadas - é gradual (bate mais forte qnd é necessário) -> depende do estiramento do músculo antes da contração->; * aumento do retorno venoso = pré-carga (volume de sangue que entra no coração) é maior = distensão antes da contração é maior = + força de contração - Comprimento do sarcômero no início da contração (estiramento do músculo cardíaco) Condução elétrica nas células miocárdicas - Contração coordenada dos miócitos para expulsar o sangue das cavidades; - Despolarização se espalha através das junções comunicantes; - A onda de despolarização é seguida por onda de contração que passa pelo átrio e depois para o ventrículo; Condução elétrica nas células miocárdicas - Átrio – esqueleto fibroso – ventrículo; - Nó SA: marcapasso (despolarização ritmada e rápida); - Despolarização para os ventrículos: somente pelo nó AV (fibras Purkinje) - Garantir que a contração ventricular ocorra do ápice para cima; - Garantir que a contração dos átrios ocorra completamente antes da contração dos ventrículos * Nó SA é o marcapasso primário do coração -> ao despolarizar, todas céls do átrio despolarizam em conjunto -> entre o átrio e o ventrículo, há um esqueleto fibroso que impede que o P.A. passe do átrio p/ o ventrículo -> P.A. vai ao nó AV -> nó AV retarda o P.A. p/ garantir que haja a contração do átrio p/ colocar o sangue p/ ventrículo -> nó AV transmite o P.A. através do feixe de Hiss e fibras de Purkinje p/ o ápice do coração -> a partir daí, o P.A. acontece de baixo p/ cima no ventrículo -> de modo que a contração faça que todo o sangue que esteja no ventrículo consiga vencer a resistência da aorta e ir p/ circulação sistêmica. Condução elétrica no coração Contração do músculo liso Tipos de músculo - 1. Liso involuntário - Células uninucleadas fusiformes sem estrias transversais -> s/ sarcômeros; - Controle involuntário; - Contração lenta. 2. Cardíaco - Células alongadas e ramificadas; - Apresenta estrias transversais unidas por discos intercalares; - Contração involuntária, vigorosa e rápida. 3. Esquelético voluntário - Células cilíndricas longas e multinucleadas; - Apresenta estrias transversais; - Contração rápida; - Controle voluntário.Características gerais dos músculos lisos • Dimensões físicas – Diâmetro 30x menor que o da esquelética (1-5 micrômetros) – Comprimento 100x menor que o da esquelética (20-500 micrômetros) • Organização em feixes ou folhetos • Resposta a diferentes tipos de estímulos • Características da inervação • Função Tipos de músculo liso • Unitário – Junções comunicantes - GAP – Centenas a milhares de fibras – Folhetos ou feixes – Se contraem juntas – Junções comunicantes – passagem de íons s/ retardo -> P.A. propagado a todas as céls de uma só vez – Sincicial ou visceral – Paredes das vísceras - Intestino, ductos biliares, ureteres, útero e muitos vasos * Inervação na camada mais externa da musculatura, não entre as céls = P.A através de junções comunicantes; enquanto do multiunitário é na superfície de cada célula • Multiunitário – Celulas não interligadas/ independentes – Fibras separadas – Cada uma se contrai independente (cada uma tem uma terminação nervosa) – Controladas por sinais nervosos -> terminação nervosa do SNA (c/ lib de NT - ACh ou noradrenalina) – Superfície da membrana (colágeno e glicoproteínas): isolamento umas das outras (cél não se contrai se a vizinha se contrair) – Ex: Músculo ciliar, da íris, piloeretores dos pêlos Estrutura da célula muscular lisa • Filamentos de actina e miosina + contração ativada pelo Ca++ + ATP como fonte de energia - semelhantes ao ME. * diferenças: proc de acoplamento, proc contrátil é controlado pelo Ca++, duração da contração prolongada e gasto de energia (menor). • Apresentam corpos densos: estruturas que fazem o papel semelhante aos discos Z do ME (limitam unidade contrátil). • Grande número de filamentos de actina ligados aos corpos densos • Alguns corpos densos ligados à membrana celular e outros dispersos no interior da célula -> arranjo irregular da unidade contrátil * miosina tem diâmetro 2x maior que o da actina e a qtd de actina é 5x maior que a de miosina • Corpos densos de células adjacentes fazem conexão através de pontes de proteínas intercelulares – transmissão da força de contração • Filamentos de miosina apresentam pontes cruzadas com “polarização lateral” = 1 parte da miosina vai fazer acoplamento c/ a actina deslizando p/ um lado e a outra parte p/ outro lado = unidade contrátil enrolada/torcida como uma roupa • Contração em até 80% do comprimento da fibra (até 30% no ME); • Não contém complexo de troponina – controle da contração diferente; • Contração ativada por cálcio e ATP. Anatomia da célula muscular lisa (a-b) Fibra muscular c/ arranjo estrutural das fibras transversal -> qnd há contração, a cél fica globular (80% contraída); (c-d) Sobre o arranjo actina-miosina, há o acoplamento transversalizado/lateral -> torção da cél se dá pela polarização lateral. Características da contração do ML • Contração tônica e prolongada (horas ou dias) • Baixa frequência de ciclos - menor atividade ATPase (precisa de ajuda de uma proteína p/ reiniciar o ciclo na cabeça da actina) -> vísceras passam muito tempo contraídas -> se eles usassem muito ATP, o gasto seria BEM maior – Precisa de menos energia para manter a contração • Lento início e contração prolongada (30 vezes mais prolongada) – Lentidão da conexão e desconexão das pontes cruzadas e o início da contração em resposta aos íons Ca++ é mais lenta – + força de contração = + tempo das pontes cruzadas – Mecanismo de “Trava”: manter a contração tônica prolongada com uso de pouca energia -> + tempo das pontes cruzadas devido à pouca atividade ATPase da cabeça de miosina -> as enzs (fosfatase da miosina) do início do processo de contração que ativam e desativam (retiram as pontes cruzadas) a cabeça de miosina estão muito ativas, mas, c/ o passar do tempo, reduzem seu trabalho -> ciclos aumentam o tempo e reduzem o nº -> pouca energia pq o ATP é mantido + miosina unida ao ADP e o fosfato à actina • Recuperação rápida da força original de contração – estresse-relaxamento -> ex.: bexiga - à medida que aumenta o volume, há distensão -> mantém pressão constante -> se o volume for retirado, o músculo logo se adapta em poucos segundos, não deixando a pressão cair muito por muito tempo Regulação da contração + Ca++ = fibra relaxada -> Fibra contraída • Estimulação nervosa – ACh age no receptor muscarínico M3 -> ativa prot. Gg -> ativa fosfolipase C, IP3 (abre canais de Ca++); noradrenalina pode causar contração ou relaxamento, de acordo c/ o receptor. • Hormônios -> lib no sangue e chegam por difusão, pode ser tanto de contração, como relaxamento. • Estiramento -> lib de íons, causa despolarização -> ativa a contração. • Alteração química no ambiente - ativa/desativar canais de Ca++/K+, podendo desencadear contração ou relaxamento. Fontes de Cálcio • Fontes dos íons cálcio – Líquido extracelular ([Ca++] bem maior que o IC) - Quando a concentração de cálcio no LE cai, a contração no ML cessa * remoção do Ca++ é mais lenta se comparada ao ME, eficiência da bomba de ATP é bem menor -> Ca++ permanece por mais tempo nas fibras -> continua se contraindo. * Ca++ pode ser removido p/ fora da cél ou p/ RS, mas vai principalmente p/ fora da célula. – Retículo sarcoplasmático (pouco desenvolvido) - Localizados em cavéolas – invaginações na membrana celular -> não é a fonte principal de Ca++, o Ca++ vem, primordialmente, do líq extracelular. - Análogo rudimentar dos túbulos T do ME. * despolarização na cavéola ativa canais de Ca++ do RS Calmodulina • Proteína estruturalmente semelhante a troponina, mas inicia a contração de forma diferente • Ao se unir ao Ca++ forma o complexo cálcio-calmodulina (considerado 2º mensageiro) e ativa a quinase de cadeia leve de miosina -> faz papel de ATPase p/ que a cabeça de miosina consiga ser ativada p/ que possa se unir à actina Acoplamento excitação-contração * o complexo Ca-calmodulina ativado consegue quebrar o ATP (atividade ATPase) e fosforilar a cadeia leve de miosina Relaxamento do Músculo Liso * remoção do Ca++ é bem lenta e constante, que pode acontecer por bomba ou antiporte c/ entrada de Na+ -> [Ca++] citosol diminui e o complexo cálcio-calmodulina se desfaz; * enz miosina-fosfatase é a enz que retira o fosfato da cabeça de miosina (= relaxamento) e forma o ATP -> em um determinado ponto, a qtd de fosfatase não consegue restabelecer a energia e acaba não respondendo mais = reduz a velocidade dos ciclos -> miosina continua ligada à actina = mantêm pontes cruzadas = mantém contração tônica e prolongada Fim da Contração ML • Regulado por: – Queda na concentração dos íons cálcio – bomba de cálcio (lenta) – Desfosforilação da cabeça de miosina – fosfatase da miosina Tempo para o relaxamento aumenta -> Quantidade de fosfatase de miosina -> manutenção do mecanismo de “Trava” Controles nervoso e hormonal da contração • A membrana do músculo liso contém muitos tipos de receptores proteicos que podem iniciar (excitatório) ou inibir a contração Inervação do músculo liso Visceral: cada varicosidade contém NT dentro de vesículas -> junção neuromuscular difusa = NT precisa se difundir na fenda e encontrar receptor na superfície da célula -> se causar despolarização na superfície, esta é propagada por junções comunicantes p/ todas as outras células simultaneamente como um sincício; * NT podem desencadear não só despolarização nas demais células, mas tb abertura de canais, como o de Ca++ * tb pode ser despolarizada por estimulação neuronal, hormõnios... Multiunitário: varicosidades entram em contato c/ cada célula individualmente, já que as céls são isoladas = se contraem sem propagar P.A. -> essas céls são ativadas unicamente por estímulo neuronal na fenda de contato -> ACh (no receptor muscarínico M3) e noradrenalina (no receptoralfa ou beta) do SNA -> se for um estimulo de contração, entra Ca++ na célula através do mecanismo de transdução de sinal -> ex.: ACh no M3 aumenta Ca++ pq aumentou IP3 causa contração isolada Propagação do Potencial de Ação -> músc unitário • Junção neuromuscular difusa – ML unitário – A substância transmissora se difunde para atingir as camadas mais internas – Sinapse química (neurônio-superfície celular); – Sinapse elétrica (junções comunicantes) • Junção neuromuscular de contato – ML multiunitário (não trabalha com P.A.) – Semelhante a JNM dos ME; – Sinapse química (neurônio-única cél) Potenciais de ação do músculo liso • Potenciais de membrana – - 50mV a - 60mV – 30mV menos negativo que o do ME = deflagra mais rápido -> característica do músc unitário • P.A. do ML unitário – Potenciais em ponta - modo semelhante ao do ME – Potenciais com platô -> sustentação da “trava” - P.A. não é retirado da cél (remoção de Ca++ lenta) -> confere tônus à cél muscular lisa – Ondas lentas (marcapasso próprio) - Autoexcitação (própria cél permite a entrada e a saída de íons positivos, como o Na+, da célula) * se o Na+ não alcançar o limiar de excitabilidade, o onda desce e permanece fazendo ondas lentas = não é considerado P.A. que gere contração, porque o Na+ não gera contração na cél muscular lisa * se entrar Na+ suficiente e atingir o limiar de excitabilidade, havendo a entrada de Ca+ e formação de P.A. em picos = espículas de P.A. nas céls musculares lisas c/ marcapasso - Modulam os P.A. - Impõem ritmicidade - Ex.: céls do intestino Efeitos dos hormônios na contração do músculo liso • Norepinefrina e Epinefrina (podem ser horm ou NT) • Angiotensina II • Endotelina • Vasopressina • Oxitocina • Serotonina • Histamina Agem através de receptores inibitórios e excitatórios * fosfolipase C está ligada à DAG e IP3 -> IP3 está ligada à entrada de Ca+ dentro da cél * B2 ligado à prot. Gs -> ativa adenilatociclase e aumenta AMPc intracelular -> relaxamento * alfa-2 diminui o AMPc -> contração Regulação da contração do músculo liso * NO é um radical livre que leva ao relaxamento da musculatura lisa * se o P.A. despolariza = contração; se repolariza (abertura canais de K+) = relaxamento * AMPc inibitório na prot. Gs (excitatória) - funciona como GMPc -> noradrenalina em receptor B2, vinculado à prot. Gs -> ativa adenilatociclase -> ATP transformado em AMPc -> [AMPc] intracelular aumenta -> fosforila quinase de cadeia leve de miosina, que é desativada = relaxamento Efeitos da Noradrenalina na Contração do Músculo Liso A1 - proteína Gq A2 – prot. Gq -> ausência de AMPc e bloqueia a entrada de NT * transdução de sinal de A1 e A2 são diferentes e a de B são todos iguais * A1 - acoplado à proteína Gq - ativa fosfalipase C -> IP3 e DAG -> aumento de [Ca++] intracelular -> contração muscular * A2 - acoplado à proteína G inibitória - inibe adenilatociclase -> não formação de AMPc -> contração (pois o AMPc fosforila quinase de quinase da cadeia leve de miosina e a desativa - pois assim ela não pode funcionar como ATPase e relaxaria) * B - acoplado à proteína G estimulatória - ativa adenilato ciclase -> aumento de AMPc -> relaxamento B1 - cardíaco -> contração B2 - AMPc fosforila quinase de cadeia leve de miosina B3 - glicogenólise Excitação do ML pelo estiramento muscular -> estômago/intestino cheio de alimento distende -> ativa a membrana das células -> permite a abertura de canais de íons positivos, como os canais de Na+, que entram dentro da célula e ative a abertura de canais de Ca+ vd (abrem), promovendo a contração - Quando o músculo liso unitário é estirado são gerados PA espontâneos: (1) Potenciais de ondas lentas (condutância de Na+ pra dentro da célula e em seguida bombeamento pra fora) -> nem sempre essas ondas culminam em P.A. = podem não atingir limiar de excitabilidade; (2) Diminuição da negatividade do potencial de membrana -> se houver acúmulo de Na+ intracelularmente, pode contribuir p/ P.A.; ex.: peristaltismo intestinal por estiramento. Excitação do ML em resposta a fatores químicos teciduais locais • - O2 -> relaxamento – vasodilatação -> ativa vasos de K+ na membrana do vaso -> cél hiperpolarizada -> Ca+ não entra -> providencia maior fluxo sanguíneo • +++ CO2 (associado ao aumento dos íons H+) -> vasodilatação * qnd a cél utiliza O2 como fonte de energia p/ prod ATP, ela produz muito CO2, que passa das céls da periferia p/ sangue, onde é transportado como bicarbonato -> CO2 vai p/ hemácia, onde tem enz anidrase carbônica -> essa enz vai pegar o CO2 + água, formar o ác carbônico, que se dissocia formando H+ (tampão na Hb) na e HCO3-, que é lançado na corrente sanguínea • + íons hidrogênio -> vasodilatação * favorecem a vasodilatação pois estão relacionados à respiração • Outros: – Adenosina – Ácido lático – + [K+ ] – - [Ca++] – + temperatura corporal