Musculo cardíaco- fisiologia da contração

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Fisiologia da Contração
Função de contração que gera bombeamento de sangue.
Tipos de músculo
- esquelético: multinucleado, estriado ( possui estripações, variando de claro para
escuro, formados por sarcômeros). Fibras maiores,menos tecido conjuntivo. Podem
ser ativadas isoladamente.
- Liso: mononuclear, não possui estripações por não possuir sarcomero.
- Cardíaco: mononuclear, sincício funcional, junções comunicantes. Estriado
(possuem estriações, variando de claro para escuro, formado de sarcômeros).
Fibras menores, possuem mais tecido conjuntivo pois não pode se estender muito.
Tem junções comunicantes portanto as fibras não conseguem ser ativadas
isoladamente.
Unidade motora: um neurônio para fibra que ele inerva.
Assim, toda vez que se realizar um movimento a força dependerá da quantidade de
unidades motoras ativadas, quanto mais unidades ativadas mais forte e quanto menos
unidades ativadas menos forte.
Quando uma fibra recebe informação, todas as outras fibras recebem a mesma informação
devido à presença de Junções comunicantes Gap.
Entre o átrio e ventrículo há separação por tecido fibroso, onde possuem as valvas, gerando
uma espécie de isolamento, as fibras do átrio só se relacionam com as fibras do átrio e a do
ventrículo só se comunicam com a do ventrículo. Formando um sinsicio ventricular e um
atrial.
Miocárdio possuem são ramificadas, tem um único núcleo e são ligadas umas às outras por
junções especializadas conhecidas como discos intercalares (discos de adesão,
desmossomos).
→ Músculo cardíaco
Sarcômero- unidade morfofuncional intracelular. Não há comunicação entre eles, mas estão
aderidos. Miofibrila dividida longitudinalmente, com filamentos finos e grossos organizados.
Limites: entre duas bandas escuras são definidos pelos discos Z (nome de alemão) � unidade
contrátil.
Em cada lado da linha Z há uma banda I (faixa clara) que contém filamentos finos compostos por
actina- se estendem da linha Z até o centro do sarcômero, ancoradas pela alfa actinina.
Dentro delas- entre as duas bandas I- clara isótropa (passa luz)- há a banda A no centro do
sarcômero- faixa escura anisotropia (não passa luz) – e com filamentos grossos compostos por
miosina- e se sobrepõem a partir dos filamentos finos de actina (agregação de actina globular ou
actina G que geram actina F ou actina filamentosa em hélice) nas linhas Z pela proteína tinina do
citoesqueleto. Ou seja, a titina adora a miosina as linhas Z impedindo o estiramento excessivo do
sarcomero.
Na extremidade da banda A há sobreposição entre filamentos finos e grossos.
Os filamentos finos têm seu comprimento regulado pela proteína tropomodulina.
Banda H (clara) com linha M (escura) – tem proteínas críticas para organização e alinhamento dos
filamentos grossos, presente no centro do sarcômero. (área da banda A com filamentos grossos de
miosina)
Resumindo:
Linha / discos Z – delimitam um sarcômero (feitos de faixas alternadas por fitas de actina e miosina).
Cadeiras de sarcômeros organizadas foram miofibrilas.
Linha M- estrutura proteína projeção da miosina que dá suporte ao filamento grosso de miosina
(possui projeções, as cadeias de miosina ou pontes cruzadas- se conjugam e puxam os filamentos de
actina para o centro do sarcômero). Localizada no meio do sarcômero.
Banda/ faixa A- actina e miosina alternadas. Localização na região central do sarcômero.
Zona H- miosina (áreas escuras). Mais denso, na microscopia a luz não passa, fica escuro. Zona
central de miosina
Banda I – actina (áreas claras)- filamentos finos ( proteínas globulares revestidas por filamentos de
proteínas do complexo troponina-tropomiosina). Menos denso, na microscopia joga luz, passa
tranquilamente e fica claro.
Conexões mecânicas: junções de aderência/ discos intercalares e desmossomos.
Conexões elétricas: Junções comunicantes (GAP).
Nas células cardíacas as miofibrilas são circundados pelo Retículo sarcoplasmatico (RS),
rede interna de membranas, com suas regiões terminais ao lado dos Tubulos T (que são
invaginacoes posicionavas nas linha Z) ou abaixo do sarcolema e durante o potencial de
ação realizam papel na elevação da concentração de cálcio intracelular.
Grande presença de mitocôndrias, dando capacidade oxidativo ao coração.
Há menos fibras cardíacas no átrio do que no ventrículo, pois a parede do átrio é mais fina e
a do ventrículo é mais espessa. Assim, o ventrículo possui mais força na hora de contrair,
portanto tem mais corrente elétrica passando nos ventrículos e gera maior variação de
ondas elétricas no ECG.
Com o isolamento pelas válvulas átrios ventriculares e esqueleto fibroso dos átrios e
ventrículos, corta a comunicação entre átrio e ventrículo e impede a contração ao mesmo
tempo do átrio e ventrículo possibilitando o bombeamento e fluxo sanguíneo. Assim, o
estímulo pode ser iniciado ao mesmo tempo mas com um impedimento que define o ritmo
cardíaco determinadas pelas fibras cardíacas contráteis e fibras cardíacas não contráteis
(auto rítmicas)- diferenciadas, que se assemelham a neurônios em termos funcionais, e são
capazes de se despolarizam sozinhas de modo contínuo. Quem despolarizar em uma
frequência maior define o ritmo dos demais.
- Nó sino atrial: marcapasso cardíaco, define o ritmo do músculo cardíaco pois é o
que despolariza mais.
- Fibras intermodais: forma a conexão elétrica dos átrios com os ventrículos.
- Nó átrio ventricular: encurtamento das fibras que determina o atraso da
despolarização, separando o tempo da contração dos átrios dos ventrículos.
- Feixe de his: define o início da direção da contração dos ventrículos para a fibras de
purkinje.
- Fibras de purkinje: define que a contração do ventrículo ocorra na direção do ápice
para base a fim de expulsar o sangue de baixo para cima para o sangue subir.
Átrio→ septo interventricular→ ápice→ base
O nó sino atrial despolariza e estimula as fibras perto dele, que a partir daí passam a
informação para as demais e todas recebem a mesma informação por junções
comunicantes e se contraem, gerando a Contração do átrio. A informação também é
passada para o nó atrioventricular. O nó atrioventricular passa as informações para as fibras
dos ventrículos, mas para que o fluxo sanguíneo ocorre a informação deve sofrer um atraso,
impedindo que os átrios e ventrículos se contraem ao mesmo tempo para dar tempo, dando
tempo do sangue do átrio passar para o ventrículo antes do ventrículo se contrair.
As fibras do nó sino atrial se conectam diretamente às fibras musculares atriais, de modo
que qualquer potencial de ação que se inicie no nodo sinusal se difunde de imediato para a
parede do músculo atrial.
Potencial de repouso
Fibra sinusal: -55milivolts, mais permeáveis ao cálcio e ao sódio.
Fibra muscular: -85 milivolts
● Canais irônicos
A) Canais rápidos de sódio
B) Canais de Cálcio do tipo L(canais lento de sódio e cálcio): origem do plano do
potencial de ação.
C) Canais de potássio: permite a difusão de grandes quantidades de ions positivos de
potássio para o exterior da fibra muscular, trazendo o potencial de membrana de
volta a seu nível de repouso.
Se o potencial de membrana estiver menos negativo que -55 milivolts comportas de
inativação na membrana celular dos canais de sódio se ativam, e assim, apenas os canais
lentos de sódio-cálcio podem se abrir e deflagrar o potencial de ação. Assim, o potencial de
ação nodal atrial é mais lento que o potencial de ação do músculo ventricular.
As fibras do nodo atrioventricular ao passar pelo esqueleto fibroso sofre um encurtamento, e
esse encurtamento das fibras é quem faz a velocidade de propagação diminuir, e gerar o
atraso na passagem da informação.
Pequena depressão pós primeira curva do ECG determina esse atraso.
● frequência cardíaca= mede a velocidade dos batimentos do coração por minuto.
● Débito cardíaco= frequência cardíaca multiplicado pelo volume sistólico.
Obs: se há defeito no nó AV a contração do músculo cardíaco continuaria a ocorrer mas
com ritmo diferente, gera uma patologia de arritmia.
Obs: infarto é a morte porisquemia, pode ocorrer com qualquer tecido mas o da parte
contrátil do músculo cardíaco é o mais conhecido.
Obs: fibras de diâmetro maior e ter bainha de mielina aumenta a velocidade de propagação.
Átrio é chamado de bomba de escova pois manda ativamente apenas a última parte
sanguínea, pois quando o ventrículo relaxa ele aumenta o volume e puxa o sangue
presente no átrio devido à pressão negativa criada comparada com o aumento de pressão
que está ocorrendo no átrio com seu enchimento, e contração isovolumétrica.
Autoexcitação das fibras do sódio sinusal
A alta concentração de íons sódio no líquido extracelular por fora da fibra nodal, além do
número razoável de canais de sódio já abertos fazendo com que ions positivos tendem a
vazar do interior dessas células. Assim, o potencial de repouso vai ficando menos negativo
entre dois batimentos, até atingir o limiar -40milivolts, e ativa os canais de cálcio do tipo L
originando o potencial de ação. O vazamento inerente das fibras do nó sinoatrial causa a
autoexcitação. Os canais lentos de sódio- cálcio (cálcio do tipo L) ao abrir já iniciam o
fechamento o que também ocorre de forma lenta, e se inativa cessando o influxo de íons
positivos, nesse tempo canais de potássio se abre, e ions positivos de potássio se difundem
para o exterior da fibra.
Esse efeito negativa o potencial de membrana que volta ao seu valor de repouso e põe fim
ao potencial de ação.
Os canais de potássio permanecem abertos e a saída de cargas positivas do interior da
célula, resulta em excesso de negatividade dentro da célula, esse fenômeno se chama
hiperpolarização.
Agora, com o fim do potencial de ação, os canais de potássio vão se fechando, e ocorre
vazamento das cargas de sódio e cálcio para o interior da célula e há um desequilíbrio pois
ultrapassa o efluxo de potássio, fazendo com que o potencial de repouso se eleve mais uma
vez para atingir o limiar de descarga do potencial em torno de -40 milivolts, o processo
assim pode se reiniciar.
Potencial de ação
→ Cálcio intracelular
Contração:
No sarcolema possui miofibrilas, que possuem sarcômeros em que se localizam as
cisternas terminais, túbulos T (invalidação do sarcolema para penetrar na fibra)por cima, e
miofibrilas organizadas em seu interior.
No músculo cardíaco há menor acoplamento entre os túbulos T e as cisternas terminais do
retículo sarcoplasmático, isso gera uma dependência de cálcio extracelular, e portanto, os
canais de cálcio do RS são dependentes de cálcio para permitir a abertura dos canais de
cálcio no retículo sarcoplasmático e a contração ocorrer.
A contração do músculo cardíaco é regulada pelo filamento fino, com elevação de cálcio
intracelular, necessária para promover a interação actina-miosina, pois quando há baixa
concentração de cálcio intracelular a ligação da actina com a miosina é bloqueada pela
tropomiosina.
Durante um potencial de ação, o estímulo despolariza a membrana do sarcolema, gerando
uma lenta corrente de cálcio para o interior através dos canais de cálcio do tipo L voltagem
dependente.
O canal de cálcio do tipo L, possui 5 subunidades. A alfa é também conhecida como
receptor de diidropiridina (DHPR), pois ela pode se ligar a fármacos bloqueadores do canal
de cálcio dessa classe, dihidropiridina.
A despolarização agora passa para o túbulo transverso que leva a informação da
despolarização até a parte mais profunda da cisterna no retículo sarcoplasmático, que
armazena cálcio no músculo. Essas regiões juncionais do RS são ricas em receptores de
rianodina (RYR) que é um canal de cálcio dependente de cálcio do RS, assim o influxo de
cálcio é capaz de liberar o cálcio presente no RS no meio citosólico. Assim, quando
concentração de cálcio citosólico intracelular aumenta, gera a abertura dos canais de cálcio
e a ligação do cálcio com a troponina C muda a conformação do complexo troponina-
tropomiosina de modo que a tropomiosina vá para o interior do sulco do filamento de actina
e exponha os sítios de ligação da miosina no filamento de actina.
A miosina, assim, pode se ligar a actina em ação catraca ( libera ADP e P durante o
processo) contraindo a célula muscular cardíaca utilizando a energia do ATP. Para isso, a
miosina deve estar previamente energizada com ATP que foi parcialmente hidrolisado para
“erguer a cabeça”, pois essa ligação reduz a afinidade com a actina e prepara a ponte
cruzada para um novo ciclo.
Obs: Canal de cálcio dependente de voltagem do tipo L, demora para abrir ou fechar após o
estímulo. Tem 5 subunidades, uma delas possui sensibilidade a dihidropiridina, o chamado
receptor de dihidropiridina, controla a quantidade de cálcio que entra no coração.
Obs: Como a elevação de cálcio intracelular pode ser regulada, fornecendo ao coração um
meio de modular sua força de contração, sem requerer mais células musculares.
Obs: O longo potencial de ação decorre da ativação dos canais de cálcio tipo L voltagem
dependente, o que resulta em um longo período refratária impedindo o tétano.
Obs: no músculo esquelético há maior acoplamento entre os túbulos T e as cisternas
terminais do retículo sarcoplasmático, os canais de cálcio do RS são dependentes de
voltagem. A despolarização abre canais de cálcio dependente de voltagem e o cálcio é
então liberado para que a contração aconteça.
Relaxamento:
Na despolarização o sódio entra e o potássio sai, sempre que há grande concentração de
sódio dentro da célula a água entra, para ela não entrar deve ser colocado sódio para fora e
isso ocorre por meio da bomba de sódio e potássio (3 sódio para fora, 2 potássio para
dentro). O normal da célula é maior concentração de sódio fora da célula e maior
concentração de potássio dentro da célula.
Assim, com o sódio em maior concentração fora da célula sua tendência agora é entrar na
célula, esse processo ocorre pela NCX (antiportador 3Na-1Ca) em que ao entrar sódio, sai
cálcio por contra transporte sódio-cálcio, que remove o cálcio de dentro da célula, reduzindo
sua concentração intracelular citossolica.
Antiportador de sódio- cálcio é eletrotécnico e cria uma corrente de despolarização.
Além disso, um disparador de cálcio entra na célula muscular cardíaca, através dos canais
de cálcio do sarcolema, durante cada potencial de ação, assim, deve haver uma bomba de
cálcio sarcolemica, depende de ATP, contra o gradiente químico para diminuir a quantidade
de cálcio e evitar sobrecarga.
A diminuição de concentração de cálcio ativa duas bombas de cálcio uma no RE, serca (
retículo sarcoplasmático + cálcio) e outra no sarcolema, colocando cálcio dentro do retículo,
restitui a quantidade de cálcio dentro dele. A concentração de cálcio se normaliza e a
contração é finalizada, portanto, o relaxamento requer simplesmente do REacúmulo de
cálcio pelo RS.
No coração não há a possibilidade de selecionar a quantidade de fibras a serem ativadas,
todas são ativadas. A força pode ser regulada pela quantidade de cálcio fornecida.
→ Agonistas beta adrenérgicos
Estimulação simpática gera ativação de receptores beta adrenérgicos no coração, pela
noreepinefrina/ epinefrina que ativam o adenilato ciclase, aumentando a produção de AMPc
e promovendo sua fosforilação. Os canais de cálcio tipo L voltagem dependente e uma
proteína associada a serca, fosfolambam, são fosforiladas por proteínas cinases no
AMPdependente.
Essas fosforilações aumentam a quantidade de disparadores de cálcio que entram na célula
e aumentar a atividade da serca, permitindo que haja mais acúmulo de cálcio no RS, antes
que seja retirado pelo antiportador 3Na 1Ca e pela bomba de cálcio sarcolemica.
Assim, há mais liberação de cálcio pelo RS para o citosol, promovendo mais interações
actina-miosina, e gerando maior força de contração.
O aumento da atividade da serca ocasiona contração encurtada por diminuir o tempo de
reacumulo do cálcio na RS, aumentando a velocidade de relaxamento.
Assim, há mais cálcio para o próximo ciclo, e esse processo acelera a frequência cardíaca.
Resumindo:
Os receptores antagonista - beta adrenérgicos vão fosforilar os canaisL, levando ao aumento de
entrada de cálcio. Eles fosforilam também o canal de Ca (receptores de rianodina), fazendo com
quem mais cálcio saia do sarcolema e o SERCA (PLB) vai fazer com que menos cálcio sai da
célula.Ou seja, mais Ca seja armazenado no RS.
Obs: um coração mais forte consegue bombear mais sangue com menos batimentos por minuto.
→ Estiramento
Lei de frank starling- a quantidade de sangue bombeada pelo coração em um minuto é
determinada pelo volume de sangue que chega ao coração pela veia. Quanto mais o miocárdio
for distendido durante o enchimento, maior será a força da contração pela abertura de canais de
cálcio e maior será a quantidade de sangue bombeada para a aorta. A distensão dos filamentos
de actina e miosina ficam mais dispostos em ponto mais próximo do grau ideal de superposição
para geração de força.
Titina é uma proteína citoplasmática que liga a miosina, filamento grosso, na linha Z, ela
acompanha o estiramento e aproxima o acoplamento da actina e da miosina, aumentando as
pontes cruzadas.
Acetilcolina agonista→ diminui a frequência cardíaca.
Acetilcolina antagonista→ aumenta a frequência cardíaca.
1. agonista - beta adrenergicos:
Inotropia positiva- força
Lustrosos positiva- velocidade
Cronotropia positiva- frequência cardíaca
2. Glicosídeos cardíacos: inibem bomba de sódio e potássio,o que leva a demora de
remover cálcio, aumentando a concentração de cálcio intracelular, aumentando a força
de contração, assim, quanto mais tempo o cálcio dentro da célula, maior o período de
contração gerando a diminuição da frequência cardíaca.
Baseado no livro berne, músculo cardíaco.