CONTRAÇÃO MUSCULAR

Prévia do material em texto

CONTRAÇÃO DO MÚSCULO ESQUELÉTICO 
Função do músculo esquelético= produzir movimentos; funções metabólicas. 
Introdução 
Atividades motoras somáticas - permitem ao organismo relacionar-se com o ambiente: 
– Manter-se em posição, apesar da gravidade tender a aproximá-lo do chão 
– Locomover-se 
– Reagir a estímulos sensoriais específicos 
– Manipular objetos 
– Realizar comunicação (linguagem e expressão facial) 
Tipos de fibras musculares (2) 
Fibra estriada= possui controle 
voluntário, mas o músculo cardíaco é 
exceção. Encontra-se no músculo 
esquelético, representando toda a 
musculatura somática. 
Fibra lisa= aparência lisa ao 
microscópio; controle voluntário. 
Encontra-se nos órgãos internos: 
estomago, intestino, bexiga, mamas etc. 
Características da Musculatura Esquelética 
• 40% do peso corporal constitui músculo; 
• Associados ao esqueleto sempre, por isso a nomenclatura é sistema osteomuscular ou 
musculoesquelético. 
• Propriedade contrátil, podendo ser contração rápida e lenta; 
• Metabolismo aeróbico/ anaeróbico (será abordado em bioquímica mais tarde); 
• Funções básicas: Produzir movimentos e posturas, Termorregulação e Neoglicogênese. 
Níveis de Organização Morfológica do Músculo Esquelético 
• Fibra muscular (cuja unidade contrátil é o sarcômero) 
• Sarcolema 
• Miofibrilas 
 – Filamentos de actina e miosina 
• Moléculas filamentares de titina 
 
 
 
Anatomia Fisiológica do Músculo Esquelético 
• Sarcoplasma (citoplasma da célula muscular) 
• Retículo sarcoplasmático (função similar ao 
endoplasmático, mas é bem desenvolvido e sua principal 
função é armazenar cálcio, de extrema importância para a 
contração) 
• Túbulos T 
 
Organização Molecular do Sarcômero 
Possui filamentos finos (actina, que possui proteínas 
tropomiosina e troponina em sua compisição) e grossos 
(miosina, que possui cadeias – ou cabeças – leves e 
pesadas). 
Ex: lesão muscular, ao analisar proteínas plasmáticas, há 
aumento da troponina no plasma. Nas lesões cardíacas, 
por exemplo, funciona como marcador de lesão. Um 
paciente com dor precordial: anamnese com história 
clínica associada ao exame laboratorial, onde se pode 
encontrar esse aumento de troponina. Atividades 
musculares muito intensas também podem causar esse 
aumento. 
Mecanismo da Neurotransmissão Muscular (Revisando e resumindo) 
*Evento elétrico que antecede a contração muscular) 
1. Um PA percorre um axônio motor até suas terminações nas fibras musculares 
2. Secreção de pequena quantidade de acetilcolina 
3. A acetilcolina abre canais iônicos da membrana da fibra muscular 
4. Influxo de grande quantidade de íons Na+ para o interior da membrana da fibra muscular, 
desencadeando um PEPS (potencial excitatório pós-sináptico) 
5. O PA se propaga ao longo da membrana da fibra muscular 
Mecanismo Geral da Contração Muscular 
(Todo evento mecânico é precedido por um elétrico) 
6. O PA despolariza a membrana da fibra e penetra no seu interior 
7. Liberação de grande quantidade de íons Ca++ pelo retículo sarcoplasmático para a miofibrila 
8. Os íons Ca++ geram forças atrativas entre os filamentos de actina e miosina (forças essas chamadas 
de ponte cruzada), fazendo com que deslizem um em direção ao outro, o que constitui o processo 
contrátil. 
9. Os íons Ca++ são bombeados de volta para o retículo sarcoplasmático por bombas de cálcio, pois não 
pode ficar muito tempo no citoplasma. 
10.Término da contração muscular 
 
Há um sítio de ligação na 
cabeça da miosina, que se 
liga a um sítio de ligação 
(em verde escuro, 
bloqueado pela 
tropomiosina, que fica em 
sua frente) da molécula de 
actina. 
A própria cabeça da 
miosina possui um sítio de 
ligação com função ATPase, 
então não precisa de uma 
enzima “acessória” para 
quebrar o ATP. 
Como dito na imagem, a troponina possui 3 subunidades importantes, a I (função: 
ligar-se à actina), a T (função: ligar-se à Tropomiosina) e a C (possui sítio de 
ligação com o cálcio). 
 
Mecanismo Molecular da Contração Muscular 
Em estado de repouso, a miosina não consegue se ligar à actina, porque o sítio desta está bloqueado 
pela tropomiosina. Quando o potencial membrana de membrana despolariza o retículo citoplasmático, 
os canais de sódio se abrem e o Ca++ passa para o citoplasma, achando seu sítio na troponina C, a 
provocar uma alteração alostérica na molécula de tropomiosina, que libera o sítio de ligação da actina 
e miosina (O Ca++ liga-se à troponina e remove a tropomiosina, liberando os sítios de ligação). A ligação 
da miosina com a actina, traciona a cabeça da miosina e o filamento fino desliza sobre o grosso. Ao 
diminuir a quantidade de cálcio, há um relaxamento e a tropomiosina volta para seu lugar, parando o 
deslizamento. 
 
 
ATP – Energia para a Contração (que gera o que houve na informação anterior) 
1. Antes da contração, as cabeças das pontes cruzadas fixam ATP, que é clivado em ADP e Pi, 
energizando e provocando extensão da cabeça da miosina 
2. Uma vez tendo ocorrido a inclinação da cabeça da miosina, isso permite a liberação do ADP e do Pi 
que estavam presos à cabeça 
3. No local de onde foi liberado o ADP, prende-se outra molécula de ATP, que provoca o desprendimento 
da cabeça à actina (ou seja, é necessária 1 molécula de ATP por ciclo. Uma vez que esse ATP foi utilizado, 
há um relaxamento muscular e essa molécula já utilizada vai ser utilizada para um novo ciclo) 
4. Após esse desprendimento, a nova molécula de ATP também é clivada, e a energia novamente 
"engatilha" a cabeça para iniciar um novo ciclo (ou seja, não tem gasto de energia, pois a mesma 
molécula de ATP que encerra um ciclo já inicia o seguinte). 
 
Mecanismo Molecular da Contração Muscular 
Ciclo das Pontes Cruzadas (ponte cruzada: ligação da miosina 
com actina) 
1. O ATP é hidrolisado 
2. Formação da ponte cruzada 
3. A cabeça da miosina inclinase em direção à linha M 
4. Deslizamento do filamento fino sobre o grosso 
5. O sarcômero se encurta 
(Enquanto houver Ca++ e ATP disponíveis, o ciclo se repete.) 
 
Na ausência do cálcio, não há ponte 
cruzada. Aí vem a estimulação 
nervosa: Quando o PA chega ao 
reticulo citoplasmático, libera o 
cálcio no mioplasma, que se liga à 
troponina e libera o sítio de ligação. 
Concomitantemente, o ATP se liga 
à cabeça de miosina, que, com sua 
função ATPásica, libera ADP e Pi, 
fazendo ocorrer uma atração da 
miosina até à actina, sendo 
chamada de efeito catraca, pois 
ela arrasta a actina. A cabeça da 
miosina deita, já está sem energia, 
por ter liberado-a, mas para 
desfazer a ponte cruzada e o 
músculo relaxar, a molécula de 
ATP se liga novamente à miosina, 
desfazendo a ponte. 
Quando o efeito catraca acontece, a miosina já está sem energia, mas está ligada à actina. Então é preciso 
outra molécula para desliga-la/desprende-la. 
 
As fibras do sarcômero são organizadas 
bilateralmente. Cada uma puxa para um 
lado, por isso as fibras se encurtam se 
encontrando (>assim<). Os filamentos 
finos deslizam sobre os grossos, as 
linhas Z se aproximam uma da outra e o 
sarcômero se encurta. Se todos os 
sarcômero se encurtarem, a miofibrila 
como um todo encurta-se e ocorre a 
contração do músculo. O músculo fica 
longo quando está relaxado, e, quando 
contraído, mais alto e mais curto. 
 
A fibra do tipo R é rapidamente fatigável, enquanto que a L não. 
Contextualizando: A cor da L é vermelha pois ela possui bastante hemoglobina e mioglobina, enquanto 
que a do tipo R é pobre em suprimento sanguíneo, então é clara. A intermediária o nome já diz tudo. O 
Nº de mitocôndrias é grande na lenta para fazer a contração durar muito tempo, então o fornecimento 
de ATP deve ser muito grande. O glicogênio é um armazenamento energético e é raro no L porque já 
tem muito suprimento sanguíneo. 
 
 
Mecânica da Contração do Músculo Esquelético 
• Unidade Motora = fibra muscular (miofibrila)+ fibra nervosa 
(neurônio) 
No músculo esquelético, há unidade motora em todas as fibras. 
(Cada terminação de neurônio é uma fibra muscular.) 
 
Mecânica da Contração do Músculo Esquelético 
• Somação das forças. São 2 a formas de contração do músculo 
esquelético por somação. São elas: 
– Somação por fibras múltiplas (Princípio do tamanho). 
exemplo: para pegar uma garrafa vazia, necessita-se de menos fibras 
que para pegar uma garrafa cheia. 
– Somação por frequência e Tetanização. São tantos os PA’s 
que eu consigo manter uma garrafa cheia nas mãos por muito tempo. 
Fenômeno de escada: A força de contração pode ser aumenta 
aumentando-se a frequência dos PA, a duração do estimulo e 
recrutando cada vez mais fibras do v músculo em atividade. 
 
Se chega um PA, ocorre um abalo, seguido de relaxamento. Outro PA, outro 
abalo... 
 
 
Maior frequência de PA proporciona uma somação de força, pois o abalo é 
único, mas o PA não é. É preciso soma-los para manter o nível de Ca++ 
elevado no citoplasma. 
 
 
Vários PA’s, com muito pouco relaxamento. 
 
 
 
Tétano completo, em que a contração/o abalo muscular consegue ser 
mantido. 
 
• Tônus muscular: pacotes de ACh liberados na fenda sináptica involuntariamente. 
– Resulta da baixa frequência de impulsos nervosos 
Ex; quando se tem alguma fibra que sofreu alguma lesão em que houve uma quebra/desconexão 
da placa motora (e o PA não chega na fibra), você tem uma hipotonia (hipotonia é a diminuição do tônus 
muscular e da força). Então, mesmo quando não temos uma contração voluntária, temos pacotes de 
ACh, chamados de quantus, liberados na placa motora para manter o tônus muscular 
involuntariamente. Outro exemplo seria a paralisia facial, que, mesmo com a face relaxada, o rosto se 
mantém torto, pois um lado possui tônus e mantém sua posição, mas o outro lado não tem e fica caído. 
• Fadiga muscular 
Provocada por: 
– Depleção de glicogênio 
– Redução da transmissão neuromuscular 
 – Redução do fluxo sanguíneo durante a contração 
Remodelamento Muscular 
• Hipertrofia: aumento das fibras 
• Atrofia: redução das fibras 
• Desnervação: é algo sério, pois compromete a contração muscular e só ocorre com a poliomielite, pois 
a bactéria da pólio tem uma toxina que promove destruição das terminações nervosas e a unidade 
motora fica sem a fibra muscular. No entanto, com o decorrer do tempo, a pessoa consegue mexer 
novamente (não com tanta força) o membro que sofreu a desnervação, mas isso acontece devido a uma 
recuperação da contração mediante ao desenvolvimento de unidades macromotoras. 
Rigidez Cadavérica 
Rigor Mortis (Rigidez cadavérica): no evento da morte, ocorre liberação 
de lisossomos e as células começam a se destruir, a começar pelos 
retículos endoplasmáticos e o rompimento de sua membrana libera muito 
cálcio nas células. A ponte cruzada não consegue ser descruzada e a 
cabeça da miosina não volta para o lugar, pois a pessoa não respira, então 
não há metabolismo aeróbio, então não tem como o ATP ser utilizado 
para reverter o processo, não ocorrendo, portanto, o relaxamento 
muscular. 
• Começa após 3 a 4 h da morte e atinge o pico máximo em 12 h. 
Diminui dentro de 48 h. 
Após as 48h, o cadáver entra em putrefação e ocorre a destruição das próprias miofibrilas, as actinas, 
miosinas, então o relaxamento começa a ocorrer novamente. 
• A deterioração do reticulo sarcoplasmático libera Ca+ 
• Estimula a formação de pontes cruzadas 
• Não há ATP para causar o Rigidez cadavérica relaxamento 
 
Junção Neuromuscular 
A sinapse neuromuscular ocorre na região do sarcolema denominada placa motora (região da 
membrana onde ocorre a ligação com a fibra nervosa) para onde os NT são liberados. É bom enfatizar 
que não é todo o sarcolema, é uma área específica dele, a placa, que é a região de conexão com a fibra 
nervosa. 
 
Relação de inervação 
• Alta: 1/poucas fibras ->PRECISÂO 
Um neurônio que inerva poucas fibras confere precisão no 
movimento. 
• Baixa : 1/muitas fibras -> POTÊNCIA MECÂNICA 
Com baixa relação de inervação, há pouca precisão, mas muita 
potência mecânica. 
 
Relembrando os eventos da Neurotransmissão 
• PA atinge a junção neuromuscular 
• Abertura de canais de Ca+ 
• Influxo de Ca+ para o terminal nervoso 
• 125 vesículas de acetilcolina são liberadas na fenda sináptica 
• Acetilcolina se liga aos canais nicotínicos e provoca abertura dos mesmos 
• Influxo de Na+ 
• Alteração do potencial local: Potencial da placa motora, que inicia um PA que se propaga ao longo do 
sarcolema 
• Contração muscular 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O PA chega ao terminal, há despolarização, o canal sensível à voltagem se abre, há entrada de cálcio, 
provocando liberação de ACh na fenda sináptica. Essa ACh se liga aos canais nicotínicos na membrana 
pós sináptica, abrindo o canal sensível ao ligante. Aí o sódio entra na membrana pós sináptica/placa 
motora, gera um PEPS - Potencial Excitatório pós-sináptico (6), abre o canal de sódio voltagem 
dependente, o sódio entra e o PA segue seu caminho na fibra muscular. 
 
 
A região da placa motora é especializada (é a região onde 
estão os receptores de ACh), diferente do restante do 
sarcolema, pois possui essas “cavernas”, que são dobras 
juncionais. 
 
 
 
 
 
 
Neurônio inervando 3 fibras musculares (a cada 
terminação nervosa uma fibra), gerando encurtamento 
do músculo, ocasionando a contração muscular. 
 
 
Eventos da Neurotransmissão 
Função dos Túbulos T 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Acoplamento Excitação-Contração 
 
Legendando o evento representado no gráfico – O PA é importante para a liberação do cálcio; A 
união/intercessão/ligação entre o evento/potencial elétrico (primeiro a acontecer, começando rápido 
e terminando rápido, como visto em amarelo. Basta essa rapidez para abrir os canais de cálcio) e o 
evento mecânico, representado pelo abalo muscular é o cálcio. O abalo muscular acontece só depois, em 
relação aos outros. 
O cálcio sai por 2 vias: bomba de cálcio e um transporte acoplado com o sódio na membrana 
celular, para ajudar na retirada dele de forma mais rápida. 
Legendando a primeira imagem – há um evento elétrico ocorrendo no sarcolema, esse evento 
adentra através do túbulo T e finalmente chega ao retículo, e essa liberação do cálcio para o citoplasma 
está acoplada ao PA, por isso o nome Acoplamento Excitação-Contração. 
1. Condução do PA pelo sarcolema 
2. Despolarização dos Túbulos T 
3. Abertura de Canais de Ca++ do retículo sarcoplasmático 
4. Difusão de Ca++ 
5. Aumento de [Ca++] no mioplasma 
6. Inicio da contração muscular 
 
2. Papel da acetilcolinesterase 
Acetilcolinesterase: enzima da fenda sináptica que quebra a ACh e reduz os níveis de ACh na fenda 
sináptica, para que o evento elétrico cesse, pois, enquanto houver evento elétrico, vai haver evento 
mecânico. 
• Drogas com ação semelhante à acetilcolina – metacolina, carbacol e a nicotina 
• Drogas que inativam a acetilcolinesterase – neostigmina, fisostigmina e fluorofosfato de diisopropil 
(elas mantêm o NT mais tempo na fenda sináptica em caso de doenças que afetam a placa motora). 
• Drogas que bloqueiam a transmissão da junção neuromuscular – drogas curariformes bloqueiam a 
ação da acetilcolina (ex: na UTI, a tubocurarina relaxa pacientes entubados) 
Miastenia Gravis 
• Paralisia muscular 
– Doença auto-imune: anticorpos atacam os canais de Na+ acetilcolina-dependentes (os canais 
nicotínicos), acarretando em deficiência de canal. 
• Tratamento 
– Neostigmina (droga anticolinesterásica, ou seja, bloqueia a acetilcolinesterase, deixando a ACh 
mais tempo na fenda sináptica, a estimular os receptores remanescentes por mais tempo) 
As neurotoxinas de Clostridium - tétano e botulismo 
• Tétano 
– Agente etiológico: C. tetani 
– Neurotoxina tetânica (TeNT) 
– Internalização aos terminais colinérgicos periféricos 
– Transporteaxonal reverso até à espinal medula 
– Inibição da liberação de GABA e glicina nos interneurônios 
inibitórios 
– Hiperatividade generalizada dos músculos esqueléticos, com espasmos e rigidez muscular 
– O comprometimento generalizado do sistema simpático representa a principal causa de 
morte da doença (porque o sistema simpático possui também neurônios moduladores, que, perdidos, o 
simpático fica hiperativo). 
❖ A neurotoxina tetânica adentra nos terminais colinérgicos dos neurônios periféricos e sofre um 
transporte adicional reverso/retrógrado. 
❖ [Geralmente um transporte anterógrado: do corpo celular (onde são produzidos os NT) do 
neurônio para as terminações nervosas. Os NT ficam, portanto, armazenados em vesículas 
sinápticas nas terminações axônicas.] 
❖ Já nesta neurotoxina, o transporte retrógrado consiste em renovar partículas/organelas (as 
muito pequenas, como os lisossomos), atingindo os neurônios inibidores (sendo os principais o 
GABA e a glicina), ocorrendo inibição destes. 
❖ Esse neurônio motor (que é excitatório, pois transporta ACh) tem uma sinapse com o neurônio 
gabaérgico, e essa neurotoxina entra nesse neurônio colinérgico e passa para o gabaérgico, isso 
que faz ocorrer a inibição do GABA. há, então, uma hiperatividade desse neurônio excitatório, 
devido à perda da inibição e resulta na hiperatividade generalizada dos músculos esqueléticos 
com espasmos e rigidez muscular (uma paralisia muscular rígida). 
 
Tipos de transportes 
axonais: 
1. O centro metabólico do 
neurônio é o corpo celular, 
enquanto que as terminações 
ficam no final do axônio. Esse 
transporte do corpo para a 
terminação é chamado de 
anterógrado. 
2. O transporte de 
substâncias da terminação para o 
corpo é chamado de retrógrado. 
• Botulismo 
– Agente etiológico: C. botulinum 
– Neurotoxinas botulínicas (BoNTs) 
– Inibem a libertação de acetilcolina dos terminais colinérgicos periféricos 
• Paralisia muscular flácida generalizada (principalmente os músculos respiratórios 
ficam paralisados; pessoa precisa ser entubada) 
• Inibição do sistema parassimpático (atividade do coração afetada, gerando 
taquicardia) 
• Pode levar à morte por insuficiência respiratória 
 Alimentos em conserva devem ser fervidos antes. Ex: milho, palmito. 
 
CONTRAÇÃO DO MÚSCULO liso 
Enquanto a fibra do músculo esquelético é mais cumprida, a do 
liso é pequena. O formato também deixa de ser cilíndrico e passa 
a ser fusiforme (pontas mais finas que o centro). 
Estrutura completa: 
• Formato fusiforme 
• Diâmetro: 2 e 10 μm 
• Comprimento: 50 a 400 μm 
– Fibras musculares esqueléticas (10 a 100 μm de largura, dezenas de cm de comprimento); nas 
lisas, por serem de estrutura muito menor, não há grandes necessidades de túbulo T. 
• Interconectadas por junções comunicantes (regiões da membrana onde uma miofibrila se comunica 
com outra através de canais iônicos), ao contrário do músculo esquelético. 
• Único núcleo 
• Capacidade de se dividir durante toda a vida do indivíduo; ao contrário 
do esquelético. 
• Filamentos de miosina e actina 
– Ancorados à membrana plasmática ou a estruturas citoplasmáticas, 
conhecidas como corpos densos. Nos músculos esqueléticos, esses 
filamentos são ancorados nos discos Z, dando aspecto de estriações, ao 
contrário do músculo liso, que não tem essa organização. Portanto, nelas, 
não há alinhamento regular dos filamentos em sarcômeros, ausência de 
um padrão em bandas. 
• Tropomiosina presente, troponina ausente (mudando o mecanismo de 
contração) 
• Encurtamento da fibra causa abaulamento da membrana para fora [figura 
ao lado] 
• Contração - deslizamento de filamentos 
• Inervação do SNA – controle involuntário (SNA-Simpático e parassimpático) 
Figura 1: quando muda de tamanho, 
ele reduz, como o esquelético, mas a 
membrana se propulsiona para fora. 
Mecanismo de Contração 
Tem-se uma proteína 
chamada calmodulina, ao 
invés da troponina. É a ela 
que o cálcio se liga, ativando-
a. a cálciocalmodulina ativa 
reage com uma enzima 
chamada quinase de cadeia 
leve de miosina inativa, que, 
por sua vez, fica ativa. Aí o 
ATP é quebrado em ADP e P, 
ocasionando em uma 
fosforilação, formando a 
ponte cruzada como já 
conhecemos. Para relaxar o 
músculo, é preciso de uma 
fosfatase de cadeia leve de miosina, e não do ATP; essa miosina desfosforilada retira o fosfato e há um 
relaxamento. Portanto, a única coisa diferente é a ativação e o relaxamento. Por conta desses processos, 
a contração é mais lenta. 
 
Resumindo... 
Ambos os tipos de músculos precisam do 
cálcio, mas a sua fonte é diferente. O 
cálcio vem do retículo sarcoplasmático 
no esquelético não no liso, pois nele o 
retículo é pouco desenvolvido, que ainda 
contém cálcio, tem membrana 
despolarizada, mas não precisa do 
túbulo T, por ser muito próximo do 
sarcolema, mas é pequeno e tem pouco 
cálcio. Então o músculo liso depende do 
cálcio extracelular. 
Fonte de Ca++ 
• Retículo sarcoplasmático (menor) 
• Extracelular (mais importante) – 
canais sensíveis à voltagem na 
membrana 
• Não existem túbulos T 
• Remoção de Ca++ 
– Transporte ativo do Ca++ de 
volta ao retículo sarcoplasmático, bem 
como para fora da célula, de volta ao 
líquido extracelular. 
– A taxa de remoção muito mais 
lenta que a do esquelético, uma única 
contração espasmódica dura vários segundos. 
 
Estimulação pelo SNA 
 
Figura 2: A estimulação é pelo SNA, mas ele não inerva fibra por fibra. O PA estimula as fibras mais 
próximas a ele, e as fibras mais distantes são estimuladas pelas junções comunicantes. Essas junções 
são sinapses elétricas voltagem dependentes, quando a célula despolariza, eles se abrem e passam o 
estímulo para a célula mais próxima.