Contração muscular- Excitação do músculo liso (Guyton e Hall- Tratado de fisiologia médica-13 edição)

Prévia do material em texto

Contração muscular
Excitação e contração do músculo liso:
↳Contração do músculo liso:
￫O músculo liso é composto por fibras menores e mais curtas, em relação as do músculo esquelético;
￫A contração é causada pelas mesmas forças de atração entre os filamentos de miosina e de actina tanto do músculo liso quanto do músculo esquelético, o que muda é o arranjo físico interno das fibras;
↳Tipos de músculo liso:
O músculo liso de cada órgão se distingue dos da maioria dos outros órgãos por vários aspectos:
· Dimensões físicas;
· Organização em feixes ou folhetos;
· Resposta a diferentes tipos de estímulos;
· Características da inervação;
· Função.
No entanto, ele pode ser dividido em dois grandes grupos:
￫Músculo liso multiunitário:
· Composto por fibras musculares separadas e discretas;
· Cada fibra se contrai independentemente das outras, e o controle é exercido principalmente por sinais nervosos;
· Cada fibra é inervada por uma só terminação nervosa;
· As superfícies externas dessas fibras são recobertas por fina camada de substância semelhante à da membrana basal (colágeno + glicoproteínas) que isola as fibras umas das outras;
Exemplos: músculo ciliar do olho, músculo da íris do olho e os músculos piloeretores.
￫Músculo liso unitário (ou de unidade única)/ Músculo liso sincicial/Músculo liso visceral:
· Uma significativa massa de centenas a milhares de fibras lisas se contrai ao mesmo tempo, como uma só unidade;
· As fibras estão dispostas em folhetos ou feixes e suas membranas celulares são aderidas entre si (por meio de junções comunicantes- permite a passagem de íons) em muitos pontos, de modo que a força gerada em uma fibra muscular pode ser transmitida à seguinte;
É encontrado nas paredes da maioria das vísceras do copo, incluindo o trato gastrointestinal, os ductos biliares, os ureteres, o útero e muitos vasos sanguíneos.
↳Mecanismo contrátil do músculo liso:
￫Base química para a contração:
· O músculo liso contém filamentos de actina e miosina, mas não tem o complexo de troponina;
· O processo contrátil é ativado por íons cálcio, e o trifosfato de adenosina (ATP) é degradado a difosfato de adenosina (ADP) para fornecer energia para a contração;
· Em relação ao músculo esquelético, existem diferenças no acoplamento excitação-contração, controle do processo contrátil pelos íons cálcio, duração da contração e quantidade de energia necessária para a contração;
￫Base física para a contração:
· Filamentos de actina ligados aos corpos densos (alguns desses corpos estão ligados à membrana celular, outros dispersos no interior da célula);
Os corpos densos desempenham o mesmo papel que os discos Z no músculo esquelético.
· Pontes de proteína intercelular: conectam corpos densos na membrana de células adjacentes;
↓
A força da contração é transmitida de célula a célula por essas conexões.
· Os filamentos de miosina estão entre os filamentos de actina na fibra muscular;
Os filamentos de miosina apresentam pontes cruzadas “com polarização lateral”, disposta de forma que as pontes de um lado se curvam em uma direção e as do outro lado dobram na direção oposta.
↓
Essa configuração permite que a miosina puxe os filamentos de actina em uma direção de um lado e em outra no lado oposto, permitindo que as células do músculo liso se contraiam por até 80% do seu comprimento.
↳Comparação entre a contração do músculo liso e a contração do músculo esquelético:
Músculo esquelético→ contrai e relaxa rapidamente;
Músculo liso→ contração tônica prolongada, durante horas ou até mesmo dias.
￫Baixa frequência de ciclos das pontes cruzadas de miosina:
· Possível razão para a baixa frequência dos ciclos é que as cabeças das pontes cruzadas apresentam menos atividade de ATPase do que no músculo esquelético, de modo que a degradação do ATP, que energiza os movimentos das cabeças das pontes cruzadas, é reduzida com a correspondente baixa velocidade dos ciclos.
￫Baixa energia necessária para manter a contração do músculo liso.
￫Lentidão do início da contração e do relaxamento do tecido muscular liso total:
· O lento início da contração do músculo liso, bem como sua contração prolongada, são causados pela lentidão da conexão e da desconexão das pontes cruzadas com os filamentos de actina.
￫A força máxima da contração geralmente é maior no músculo liso do que no músculo esquelético:
· A grande força da contração do músculo liso resulta do período prolongado de conexão das pontes cruzadas de miosina com os filamentos de actina.
￫O mecanismo de trava facilita a manutenção prolongada das contrações do músculo liso
· Uma vez que o músculo liso tenha desenvolvido contração completa, a quantidade de excitação continuada pode ser usualmente reduzida a bem menos que o nível inicial e, ainda assim, o músculo mantém sua força de contração;
· A energia consumida para manter a contração é muito baixa.
￫Estresse-relaxamento do músculo liso:
· É sua capacidade de restabelecer quase a mesma força original de contração, segundos ou minutos depois de ter sido alongado ou encurtado;
· Ocorre especialmente no músculo liso unitário visceral de muitos órgãos ocos;
· Permite que o órgão oco mantenha quase a mesma pressão no interior de seu lúmen, a despeito de grandes e prolongadas alterações no volume.
↳Regulação da contração pelos íons cálcio:
O estímulo inicial para a contração é o aumento intracelular dos íons cálcio, causado por:
· Estimulação nervosa da fibra muscular lisa;
· Estimulação hormonal;
· Estiramento da fibra;
· Alteração química no ambiente da fibra.
￫Combinação dos íons com a calmodulina para ativar a miosina-quinase e a fosforilação da cabeça da miosina:
A calmodulina é a proteína reguladora das células lisas musculares que inicia a contração ao ativar as pontes cruzadas da miosina:
1. A concentração de cálcio no líquido citosólico do músculo liso aumenta em consequência do influxo de cálcio, a partir do líquido extracelular através dos canais de cálcio e/ou da liberação de cálcio a partir do retículo sarcoplasmático;
2. Os íons cálcio se ligam à calmodulina de forma reversível;
3. O complexo calmodulina-cálcio se une á miosina e ativa a miosina-quinase, enzima fosfolativa;
4. Uma das cadeias leves de cada cabeça da miosina é fosforilada, fazendo com que a cabeça da miosina adquira a capacidade de se ligar repetidamento com o filamento de actina e de desenvolver os ciclos de trações intermitentes, que provocando a contração muscular.
OBS: Quando essa cadeia não está fosforilada, o ciclo de conexão-desconexão da cabeça da miosina com o filamento de actina não ocorre.
↳Fontes de íons cálcio que provocam contração:
A maioria dos íons cálcio, que provocam contração, entra na célula muscular a partir do líquido extracelular no momento do potencial de ação ou outro estímulo.
￫Papel do retículo sarcoplasmático do músculo liso:
(túbulos sarcoplasmáticos ligeiramente desenvolvidos)
Quando um potencial de ação é transmitido para dentro das cavéolas, acredita-se que estimule a liberação de íons cálcio a partir dos túbulos sarcoplasmáticos contíguos.
OBS: quanto mais extenso é o retículo sarcoplasmático na fibra do músculo liso, mais rápido ele se contrai.
￫A contração do músculo liso depende da concentração extracelular de íons cálcio
· Quando a concentração extracelular de íons cálcio diminui para aproximadamente 1/3 a 1/10 do normal, a contração do músculo liso usualmente cessa.
￫É necessário uma bomba de cálcio para induzir o relaxamento do músculo liso:
· A bomba de cálcio bombeia os íons cálcio para fora da fibra do músculo liso novamente para o líquido extracelular ou para o retículo sarcoplasmático;
· Essa bomba precisa de ATP e é de ação lenta em comparação a ação rápida da bomba no retículo sarcoplasmático do músculo esquelético- o que faz com que a duração da contração seja maior no músculo liso;
￫A miosina fosfatase é importante para o fim da contração:
· Catalisa a desfosforilação;
Enzima fosfatase da miosina (localizada nos líquidos da célula muscular lisa) → cliva o fosfato da cadeira leve reguladora→ interrompendo o cicloe cessando a contração.
OBS: a quantidade de fosfatase de miosina ativa na célula determina o tempo necessário para o relaxamento.
￫Possível mecanismo para a regulação do fenômeno trava:
1. Quando as enzimas miosina-quinase e miosinofosfatase das cabeças da miosina estão ambas muito ativadas, a frequência dos ciclos das cabeças de miosina e a velocidade de contração ficam aumentadas;
2. Com a redução da ativação dessas enzimas, a frequência dos ciclos diminui; porém ao mesmo tempo sua desativação permite que as cabeças de miosina se mantenham ligadas ao filamento de actina por fração cada vez mais longa da proporção do ciclo;
3. Como o número de cabeças ligadas à actina determina a força estática da contração, a tensão é mantida ou “travada”; pouca energia é usada pelo músculo, porque o ATP não é degradado à ADP, exceto na rara ocasião em que a cabeça se desconecta.
↳Controles nervosos e hormonal da contração do músculo liso:
· O músculo liso contém muitos tipos de receptores proteicos, que podem iniciar o processo contrátil por estímulo nervoso, hormonal, estiramento do músculo ou de várias outras maneiras;
· Há também receptores proteicos que inibem a contração.
↳Junções neuromusculares do músculo liso:
￫Anatomia fisiológica das junções neuromusculares do músculo liso:
· As fibras nervosas não fazem contato direto com a membrana celular das fibras musculares lisas, mas formam as junções difusas, que secretam a substância transmissora na matriz que recobre o músculo liso;
· Onde há muitas camadas de células musculares, as fibras nervosas inervam apenas a camada externa e essa camada é que passa a excitação musculares para as internas, por condução do potencial de ação pela massa muscular ou por difusão da substância transmissora;
· Os axônios que inervam as fibras musculares lisas não apresentam a ramificação típica e as terminações do tipo que se observam na placa motora nas fibras musculares esqueléticas, mas sim múltiplas varicosidades nos seus terminais axonais finos;
Nesses pontos, as células de Schwann que envelopam os axônios são interrompidas para que a substância transmissora possa ser secretada através das paredes das varicosidades;
As vesículas das terminações das fibras nervosas autônomas contêm acetilcolina em algumas fibras e norepinefrina em outras — e ocasionalmente também outras substâncias;
· No músculo liso do tipo multiunitários, as varicosidades estão separadas da membrana da célula muscular por junções de contato (funcionam de modo parecido à junção neuromuscular do músculo esquelético);
A rapidez da contração dessas fibras musculares lisas é maior que a das fibras estimuladas pelas junções difusas.
￫ Substâncias transmissoras excitatórias e inibitórias secretadas na junção neuromuscular do músculo liso:
· As substâncias transmissoras mais importantes são a acetilcolina e a norepinefrina;
· Acetilcolina: é excitatória para as fibras do músculo liso em alguns órgãos, porém um transmissor inibitório para o músculo liso em outros;
· Quando a acetilcolina excita uma fibra muscular, a norepinefrina ordinariamente a inibe. Ao contrário, quando a acetilcolina inibe uma fibra, a norepinefrina usualmente a excita.
· O tipo de receptor (excitatório ou inibitório) determina se o músculo liso será inibido ou excitado e também determina qual dos dois transmissores, acetilcolina ou norepinefrina, causa excitação ou inibição.
↳Potenciais de membrana e potenciais de ação no músculo liso:
￫Potenciais de membrana no músculo liso:
· Depende da situação momentânea do músculo;
· No estado normal de repouso: de -50 a -60mV.
￫Potenciais de ação no músculo liso unitário:
· Ocorrem no músculo liso unitário do mesmo modo que no músculo esquelético;
Os potenciais de ação do músculo liso visceral ocorrem em uma de duas formas:
1. Potenciais em ponta (figura A): esses potenciais de ação podem ser desencadeados pela estimulação elétrica, pela ação de hormônios sobre o músculo liso, pela ação de substâncias transmissoras, pelo estiramento ou como resultado da geração espontânea da própria fibra muscular.
Esse tipo de potencial de ação dura de 10 a 50 milissegundos.
2. Potenciais de ação com platôs (figura B): está associado à contração prolongada, que ocorre no ureter, no útero, por exemplo, em certas condições e certos tipos de músculo liso vascular.
O início desse potencial de ação é semelhante ao do potencial em ponta, entretanto a repolarização é retardada 
￫Os canais de cálcio são importantes na geração do potencial de ação do músculo liso:
· A membrana celular do músculo liso apresenta mais canais de cálcio controlados por voltagem que o músculo esquelético, porém poucos de sódio, logo o fluxo de cálcio para o interior da fibra é o principal responsável pelo potencial de ação;
· O íon cálcio age, também, diretamente sobre o mecanismo contrátil do músculo liso para provocar a contração;
￫Potenciais de onda lenta no músculo liso unitário podem levar à geração espontânea de potenciais de ação:
· Alguns músculos lisos são autoexcitatórios;
· Essa atividade está frequentemente associada a um ritmo em onda lenta básico do potencial de membrana (figura B).
A onda lenta não é o potencial de ação, ela não é processo autorregenerativo que se propaga progressivamente pelas membranas das fibras musculares;
Acredita-se que as ondas lentas sejam causadas pelo aumento e pela diminuição de íons positivos (provavelmente sódio) para fora da membrana da fibra muscular;
Quando as ondas lentas têm amplitude suficiente, elas podem iniciar potenciais de ação;
A cada pico de onda lenta ocorre um ou mais potenciais de ação e essas sequências repetitivas de potenciais de ação desencadeiam a contração rítmica da massa muscular lisa, por isso são chamadas de ondas marca-passo.
￫Excitação de músculo liso visceral pelo estiramento muscular:
· Quando o músculo liso visceral é estirado o suficiente são gerados potenciais de ação espontâneos. Eles resultam de:
1. Potenciais de onda lenta normais;
2. Diminuição da negatividade do potencial de membrana, causada pelo estiramento.
Exemplo: quando o intestino está muito distendido, pelo conteúdo intestinal, as contrações automáticas locais formam frequentemente ondas peristálticas que movem o conteúdo para fora da região distendida, usualmente em direção ao ânus.
↳Despolarização do músculo liso multiunitário sem potenciais de ação:
As fibras musculares lisas do músculo multiunitário se contraem em resposta a estímulos nervosos, as terminações nervosas secretam acetilcolina ou norepinefrina→ as substâncias provocam despolarização da membrana da musculatura lisa, o que provoca contração, mas potencias de ação geralmente não se desenvolvem porque as fibras são muito pequenas
A despolarização local (potencial juncional), causada pela substância neurotransmissora, se propaga-se eletrotonicamente por toda a fibra, causando a contração.
￫Efeitos dos fatores teciduais locais e dos hormônios para causar contração do músculo liso, sem potenciais de ação:
São fatores estimuladores não nervosos.
1. Contração do músculo liso em resposta a fatores químicos teciduais locais:
a. A falta de oxigênio nos tecidos locais causa relaxamento do músculo liso e, portanto, vasodilatação;
b. O excesso de dióxido de carbono causa vasodilatação;
c. O aumento na concentração de íons hidrogênio causa vasodilatação.
d. Adenosina, ácido lático, aumento na concentração de íons potássio, diminuição na concentração dos íons cálcio e elevação da temperatura corporal podem causar vasodilatação local.;
e. A diminuição da pressão arterial, ao originar uma menor distensão do músculo liso vascular, faz também com que esses pequenos vasos sanguíneos se dilatem.;
2. Efeitos dos hormônios na contração do músculo liso:
· Norepinefrina, epinefrina, angiotensina II, endotelina, vasopressina, oxitocina, serotonina e histamina;
· Um hormônio causa contração de um músculo liso quando a membrana da célula muscular contém receptores excitatórios controlados por hormônio. Se a membrana contiver receptores inibitórios, o hormônio provocainibição.
￫Mecanismo de excitação ou inibição do músculo liso por hormônio ou fatores teciduais locais:
Excitação: os receptores hormonais na membrana do músculo liso abrem canais de íons sódio ou cálcio→ despolarizam a membrana→ resultando, em alguns casos, no potencial de ação ou na ampliação de potenciais de ação que já estão ocorrendo, e em outros casos, a despolarização permite que íons cálcio entrem na célula e promovam a contração, sem que ocorra um potencial de ação.
Inibição: o hormônio ou outro fator tecidual fecha os canais de sódio ou de cálcio, evitando o influxo desses íons positivos, a inibição também se dá quando os canais de potássio são abertos→ aumentando o grau de negatividade no interior da célula muscular→ hiperpolarização→ inibição da contração muscular
Algumas vezes, a contração ou a inibição do músculo liso é iniciada pelos hormônios sem causar qualquer alteração direta do potencial de membrana.
· O hormônio pode ativar um receptor de membrana que não abre os canais iônicos, mas que causa alteração interna na fibra muscular, tal como a liberação de íons cálcio do retículo sarcoplasmático intracelular; o cálcio então induz a contração.
· Para inibir a contração, outros mecanismos receptores ativam as enzimas adenilato ciclase ou guanilato ciclase na membrana celular→ as porções dos receptores que fazem protrusão para o interior das células estão acopladas a essas enzimas, levando á formação do AMPc ou GMPc (segundos mensageiros), que alteram o grau de fosforilação de várias enzimas que indiretamente inibem a contração→ a bomba que move os íons cálcio do sarcoplasma para o retículo sarcoplasmático e a bomba que move íons cálcio para fora da própria célula são ativadas→ inibição da contração.