2Fisio muscular- estrutura e função

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Fisiologia muscular estrutura e função
Introdução
Constituído de células alongadas com grandes quantidades de filamentos citoplasmáticos de proteínas contrateis geram forças necessárias para contração muscular utilizando energia contida nas moléculas de ATP
· Classificação de acordo com suas características morfológicas e funcionais: musculo estriado esquelético, o musculo estriado cardíaco e o musculo liso. 
· Musculo estriado esquelético formado por feixes de células cilíndricas longas e multinucleadas, que apresentam estriações transversais, possuindo contração rápida e vigorosa, com controle voluntario. 
· Musculo estriado cardíaco células com estrias transversais, células são alongadas e ramificadas, que se unem por meio dos discos intercalares (só existem nos músculos cardíacos), núcleo central, com contração involuntária, vigorosa e rítmica. 
· Musculo liso aglomerados de células fusiformes, sem estrias transversais e com processo de contração lento e sem controle voluntario. 
· Determinados componentes células recebem nomes especiais membrana celular = sarcolema; citosol = sarcoplasma; e reticulo endoplasmático = reticulo sarcoplasmático
*disco intercalar: são junções comunicantes permite contração sincronizada,maior adesão entre as células musculares cardíaca
*proteínas contrateis: actina e miosina 
Musculo esquelético
· Formado por feixes de células muito longas (podem chegar até 30 cm), com formato cilíndrico, multinucleadas e que com muitos filamentos miofibrilas. 
· Fibras se originam do embrião pela fusão de células alongadas chamadas de mioblastos. 
· Núcleos se localizam na periferia das fibras, próximo ao sarcolema característica essencial para distinguir musculo esquelético do musculo cardíaco 
· Função: manutenção da postura, locomoção, fala e da respiração
· Microscopia: observado estriações transversais por conta da disposição organizada de 2 proteínas no interior das células musculares: moléculas de actina (filamentos finos) e miosina (filamentos grossos). 
· Em qualquer musculo a força de contração é gerada pela interação da actina e miosina em um processo que requer o aumento transitório de Ca++ intracelular.
Organização musculo esquelético
Cada músculo é composto por inúmeras células chamadas de fibras musculares:
· Epimísio: É uma membrana de tecido conjuntivo que envolve o músculo.
· Perimísio: Membrana de tecido conjuntivo que envolve um feixe de fibras.
· Endomísio: Membrana de tecido conjuntivo que envolve uma fibra (célula) muscular.
· Fascículo: agrupamento de fibras musculares cobertas por perimísio
· Camadas de tecido conjuntivo envolvem cada uma dessas fibras endomísio
· Cada fibra muscular individual é agrupada em fascículos que são envolvidos por outra camada de tecido conjuntivo perimísio
· No perimísio estão os vasos sanguíneos e os nervos que suprem as fibras musculares individuais. 
· Os fascículos são agrupados e formam o músculo é circundado por outra bainha de tecido conjuntivo epimísio
· Camadas de tecido conjuntivo se unem nas extremidades do músculo e formam o tendão que fixa o musculo ao esqueleto. 
· A composição dessas camadas é, principalmente, fibras colágenas e elásticas função é transmitir o movimento das moléculas de actina e miosina para que o esqueleto efetue o movimento, contribuem para a tensão passiva do musculo e evitam danos as fibras musculares no caso de estiramento ou contração excessiva, ou ambos.
· Cada fibra muscular tem feixes de filamentos, chamados de miofibrilas, que cursam ao longo do exo celular. 
· A miofibrila pode ser dividida, longitudinalmente, em sarcômeros. 
· O sarcômero é delimitado por duas linhas escuras, chamadas de linhas Z, e representa a unidade contrátil que se repete em padrão no musculo. 
· Em cada lado da linha Z existe uma faixa clara, chamada de Banda I, filamentos finos composto actina. 
· Área que fica entre as duas bandas I no sarcômero é a banda A filamentos grossos miosina. 
· Os filamentos finos se estendem da linha Z em direção ao centro do sarcômero e se sobrepõem sobre parte dos filamentos grossos. 
· Área escura na extremidade da banda A representa essa região de sobreposição entre os filamentos finos e grossos
· Área clara no centro do sarcômero é chamada de banda H. Essa área é onde temos filamentos grossos de miosina, mas nenhum filamento de actina. 
· Outra linha escura, chamada de linha M, é evidente no centro do sarcômero e inclui proteínas críticas para organização e alinhamento dos filamentos grossos do sarcômero. 
· Cada miofibrila é circundada por uma estrutura intitulada de Retículo sarcoplasmático (RS). 
· O RS é a rede intracelular de membranas que exerce papel na regulação de Ca++ intracelular. 
· Existem invaginações no sarcolema, chamadas de túbulos T, que se estendem para o interior da fibra muscular próximo as bordas da banda A, ou seja, próximo ao RS. 
· A porção do RS mais próxima do aos túbulos T recebe o nome de cisterna terminal e é o local de liberação do Ca++. 
· As porções longitudinais do RS são continuas as cisternas terminais e se estendem ao longo do comprimento do sarcômero e esta porção do RS contem alta densidade de proteína da bomba de Ca++, a Ca++ ATPase fundamental para o acúmulo do Ca++ no RS e o posterior relaxamento do musculo
 
Filamentos grossos e finos e outras proteínas
· Os filamentos finos e grossos estão muito bem organizados nos sarcômeros das miofibrilas. 
· Os finos se estendem da linha Z ao centro do sarcômero, enquanto os grossos de miosina têm localização central e se sobrepõem a parte dos filamentos opostos de actina. 
· Ambos estão orientados de modo que na região de sobreposição, do sarcômero, cada filamento grosso seja cercado por disposição hexagonal de filamentos finos.
· Os filamentos grossos de miosina são ancorados a linha Z pela proteína do citoesqueleto chamada Tinina proteína elástica grande que se estende da linha Z ao centro do sarcômero e parece importante no alinhamento e organização dos filamentos grossos. 
· O filamento fino é formado pela agregação de moléculas de actina (chamadas também de actina globular ou actina G) formando um filamento de dois cordões torcidos em hélice chamados de actina filamentosa. 
· Tem uma proteína do citoesqueleto e neste caso é a proteína alongada nebulina, que se estende ao longo do comprimento do filamento fino e participa na regulação do comprimento da actina. 
· Dímeros da tropomiosina estão distribuídos ao longo de todo o filamento de actina, e cobrem os sítios de ligação da miosina, sendo que cada dímero recobre sete moléculas de actina dispostos em configuração cabeça-cauda. 
· O complexo troponina, tem três subunidades: a Troponina T, troponina I e troponina C. 
· Esse complexo está presente em cada dímero de tropomiosina e influencia na posição da molécula de tropomiosina no filamento de actina, conferindo a capacidade da tropomiosina inibir a ligação da miosina ao filamento de actina. 
· A troponina T se liga a tropomiosina, enquanto a Troponina I facilita a inibição da miosina a actina e troponina C se liga ao Ca++. 
· A ligação do cálcio a troponina C promove o movimento da tropomiosina sobre o filamento de actina, o que expõe os sítios de ligação da miosina e facilita a interação dos filamentos de actina e miosina, e a contração do sarcômero. 
· Outras proteínas associadas ao filamento fino tropomodulina, a alfa actinina e a proteína capZ. 
· A tropomodulina se localiza na extremidade do filamento fino, em direção ao centro do sarcômero, e participa na determinação do comprimento deste. 
· Alfa actinina e a proteína capZ servem para ancorar o filamento a linha Z. 
· A miosina, se trata de uma proteína grande com seis polipeptídios diferentes, com um par de grandes cadeias pesadas e dois pares de cadeias leves. 
· As cadeiras pesadas são enroladas em uma configuração alfa hélice para formar um longo segmento semelhante a um bastão, enquanto a porção pesada forma uma grande cabeça globular. Essa região da cabeça se estende do filamento grossoem direção ao filamento fino e é a porção que se liga a actina. 
· Eles se formam pela associação cauda a cauda de molécula de miosina, resultando numa disposição bipolar e se estendendo de cada lado da zona nua central por meio de associação cauda-cabeça. Tal arranjo bipolar é essencial para o encurtamento do comprimento do sarcômero durante a contração.
Nervos motores e Unidades motoras
· O musculo esquelético é controlado pelo sistema nervoso central e cada musculo esquelético é inervado por um neurônio motor α. 
· Os corpos celulares desses neurônios estão localizados no corno ventral da medula espinhal e seus axônios motores saem pelas raízes ventrais e alcançam o musculo por meio de nervos periféricos mistos.
· Os nervos motores se ramificam no musculo, com cada ramo do nervo motor inervando uma só fibra muscular. 
· Nesse local inervado, está presente uma junção neuromuscular com uma sinapse colinérgica especializada onde a fibra nervosa entrara em contato e desencadeara um potencial de ação. 
· A unidade motora é a unidade contrátil funcional, pois todas as células musculares de uma unidade motora se contraem de forma síncrona quando o nervo motor dispara. 
· A junção neuromuscular formada pelo neurônio motor α é chamada de placa motora. Por fim, o neurotransmissor responsável pelo potencial de ação que desencadeia a contração muscular é a acetilcolina. A duração do potencial de ação no musculo esquelético é de menos de 5ms, já no musculo cardíaco é de 200ms.
Acoplamento excitação-contração:
Quando um potencial de ação é disparado através da placa motora, ele é transmitido ao longo do sarcolema da fibra muscular e entra pelos túbulos T, atingindo as cisternas do RS e liberando Ca++ para o mioplasma. Essa liberação eleva o cálcio intracelular, o que leva a interação actina-miosina e resulta na contração. O potencial de ação é breve e a elevação do Ca++ intracelular se inicia logo após o potencial de ação e atinge seu pico em 20 ms. O mecanismo envolvido na elevação do cálcio intracelular envolve a interação entre as proteínas do túbulo T e a cisterna terminal do RS adjacente, já que o túbulo T é uma invaginação do sarcolema que se estende para dentro da fibra e forma associação com duas cisternas terminais. Essa associação é chamada de Tríade e existe um espaço entre os túbulos e as cisternas, mas as proteínas atravessam esse espaço chamadas de pés, onde se encontram canais de liberação do Ca++ na membrana das cisternas terminais. Esse Ca++ é responsável pela elevação do cálcio intracelular, em resposta ao potencial de ação. O canal é ligado a proteína rianodina (RYR), molécula que esta em pequena parte embebida na membrana do RS e a outra parte no mioplasma, cruzando espaço entre as cisternas terminais e o túbulo T. Além dessa proteína, parece que o RYR interage com uma outra proteína na membrana do túbulo T, a diidropiridina – mais detalhes a respeito dela podem ser encontrados no Berne & Levy. A liberação de ca++ pelas cisternas é resultado da alteração da conformação da diidropiridina em resposta ao potencial de ação se espalhando pelos túbulos T, o que resulta na interação proteína-proteína e abre o RYR, causando a liberação de Ca++ para o mioplasma. Outras proteínas, localizadas próximas ao RYR, incluem a calsequestrina, triadina e juntina. A calsequestina é responsável por “sequestrar” o cálcio e permite que ele seja armazenado em alta concentração, estabelecendo um gradiente de concentração favorável que facilita o efluxo do Ca++ no RS para o mioplasma. Já a triadina e a juntina, localizadas na membrana nas cisternas terminais, se ligam a RYR e calsequestrina, aumentando a capacidade de tamponamento no local de liberação de Ca++. Já a capitação do Ca++ ocorre pela bomba de Ca++, a Ca++ ATPase (SERCA), proteína distribuída por todos os túbulos longitudinais e cisternas terminais atuando no sequestro de duas moléculas de Ca++ através de cada ATP hidrolisado.
Interação Actina-Miosina:
Como visto anteriormente, a contração do musculo esquelético requer aumento do cálcio intracelular, além de ser regulado pelo filamento fino. O mecanismo pelo qual o cálcio promove a contração ocorre da seguinte forma: o cálcio liberado pelo RS se liga à troponina C e uma vez ligada ao cálcio, a troponina C facilita o movimento da molécula tropomiosina que cobre o sitio de ligação do filamento de actina, expondo-o para que possa se ligar a miosina e permitir a formação da ponte cruzada, gerando tensão. A troponina C tem quatro sítios de ligação de Ca++ e dois deles tem alta afinidade por cálcio, mas também ao magnésio quando repouso. Esses sítios parecem estar envolvidos no controle e no aumento da interação entre as subunidades troponina I e troponina T. Já os outros dois sítios têm menos afinidade ao Mg+ e se ligam ao Ca++ quando sua concentração aumenta, após a liberação pelo RS. O encurtamento do sarcômero ocorre uma vez que a miosina e a actina se ligam, causando alterações na conformação da molécula de miosina, dependentes de ATP, o que resulta no movimento dos filamentos da actina em direção ao centro do sarcômero. Tal movimento resulta na diminuição do comprimento do sarcômero uma vez e a contração da fibra muscular. O mecanismo pela qual a miosina produz a força e encurta o sarcômero envolve quatro etapas, das quais podem ser chamadas de ciclo das pontes cruzadas. No estado de repouso a miosina hidrolisou parcialmente o ATP. Quando o cálcio é liberado das cisternas terminais do RS, ele se liga a troponina C, que por sua vez, promove o movimento da tropomiosina no filamento de actina, de modo que os sítios de ligação da miosina ficam expostos. Isso permite que a cabeça energizada da miosina se ligue a actina subjacente, passando por alteração de configuração em seguida, chamada de “ação catraca”. Essa ação puxa o filamento de actina na direção do sarcômero. A miosina libera ADP e Pi durante o último estado. A ligação do ATP a miosina diminui a afinidade da mesma pela actina, resultado assim, na liberação da miosina do filamento de actina. A molécula de ATP é então parcialmente hidrolisada e parte da energia é usada para reerguer a cabeça da miosina e retorna-la ao seu estado de repouso. Se o cálcio intracelular ainda estiver elevado, a miosina passara por outro ciclo de pontes cruzadas e produzira outra contração do musculo e o ciclo só se encerra quando a SERCA bombeia o cálcio de volta ao RS. Quando o Ca++ diminui, o íon se dissocia da troponina C e o complexo troponina-trompomiosina se movimenta e bloqueia os sítios de ligação da miosina no filamento de actina.
Tipos de músculos esqueléticos:
· Pode ser classificado como musculo de contração rápida e de contração lenta. 
· Exemplo de musculo de contração rápida musculo reto lateral do olho, que se contrai atingindo um pico de tensão dentro de 7,5 ms após estimulação. 
· Exemplo de musculo de contração lenta musculo sóleo da perna, que requer cerca de 90 ms para atingir seu pico de tensão. 
· Muitos músculos podem ter uma mistura dos dois tipos de fibra, rápida e lenta a razão das diferenças de velocidade de contração e atividade de ATPase tem relação com a expressão de diferentes isoformas de miosina nos dois tipos de fibras e a atividade da ATPase da miosina não é a única forma de distinguir os dois, sendo que atividade das enzimas das vias metabólicas glicolíticas e oxidativas são diferentes.