[#1] Fisiologia do Músculo Esquelético: CONTRAÇÃO MUSCULAR | MK Fisiologia

Key Concepts

• Tipos de músculos: esquelético, cardíaco e liso.
• Músculos estriados: esquelético e cardíaco (estrias devido à organização do sarcômero).
• Músculo liso: ausência de estrias.
• Organização do músculo esquelético: fascículos, fibras musculares (células multinucleadas), tecido conjuntivo, tendões.
• Estrutura da fibra muscular: sarcolema, túbulos T, retículo sarcoplasmático (armazenamento de cálcio), miofibrilas, mitocôndrias.
• Sarcômero: unidade funcional da miofibrila, delimitado pelas linhas Z.
• Filamentos finos: actina, tropomiosina, troponina.
• Filamentos grossos: miosina (cauda, cabeças, braço/ponte cruzada).
• Ciclo das pontes cruzadas: interação actina-miosina impulsionada por ATP e regulada por cálcio.
• Acoplamento excitação-contração: conversão de um sinal elétrico (potencial de ação) em contração muscular.
• Junção neuromuscular: sinapse entre neurônio motor e fibra muscular (acetilcolina, receptor nicotínico).
• Receptores de di-hidropiridina (DHP) e receptores de rianodina: canais de cálcio envolvidos na liberação de cálcio do retículo sarcoplasmático.
• SERCA: bomba de cálcio que remove o cálcio do citoplasma para o retículo sarcoplasmático.

Tipos de Músculos

Apresenta os três tipos de músculos existentes no corpo humano:

• Músculo Esquelético: Estriado, associado aos ossos, responsável pela sustentação e movimento do corpo.
• Músculo Cardíaco: Estriado, forma o coração, impulsiona o sangue pelo sistema circulatório.
• Músculo Liso: Não estriado, presente nas paredes de órgãos ocos (estômago, intestino, bexiga, útero, vasos sanguíneos), regula funções como o movimento de alimentos e o fluxo sanguíneo.

Organização do Músculo Esquelético

• O músculo esquelético é o mais abundante (40% do peso corporal) e é composto por mais de 600 músculos.
• Fascículos Musculares: Agrupamentos de células musculares.
• Fibras Musculares: Células alongadas e multinucleadas formadas pela fusão de células precursoras.
• Tecido Conjuntivo: Envolve e preenche os espaços entre fascículos e fibras, contendo nervos e vasos sanguíneos.
• Tendões: Formados pelo tecido conjuntivo nas extremidades dos músculos, inserindo-se nos ossos.

Estrutura da Fibra Muscular

• Sarcolema (Membrana Sarcoplasmática): Membrana celular da fibra muscular.
• Túbulos Transversos (Túbulos T): Invaginações do sarcolema que formam uma rede tubular.
• Retículo Sarcoplasmático: Retículo endoplasmático liso especializado em armazenar íons cálcio.
• Miofibrilas: Estruturas cilíndricas que preenchem a maior parte da fibra muscular e contêm a maquinaria contrátil.
• Mitocôndrias: Dispersas entre as miofibrilas, produzem ATP para a contração muscular.

Sarcômero: A Unidade Contráctil

• Sarcômero: Unidade funcional da miofibrila, delimitada pelas linhas Z (disco Z).
• Filamentos Finos: Ancorados nos discos Z, compostos principalmente pela proteína actina.
• Filamentos Grossos: Podem interagir com os filamentos finos, associados aos discos Z através de uma proteína elástica, compostos principalmente pela proteína miosina.
• Bandas e Zonas:
  • Banda I: Região clara próxima aos discos Z, composta apenas por filamentos finos.
  • Banda A: Região escura, composta por filamentos finos e grossos sobrepostos.
  • Zona/Banda H: Região dentro da banda A, onde se observa apenas filamentos grossos.
  • Linha M: Linha central composta por proteínas que organizam os filamentos grossos.

Contração Muscular: Deslizamento dos Filamentos

• Durante a contração, os filamentos finos deslizam sobre os filamentos grossos em direção ao centro do sarcômero.
• O comprimento da banda H e da banda I diminui, encurtando o sarcômero.
• O encurtamento do sarcômero leva ao encurtamento da miofibrila, da fibra muscular e, finalmente, do músculo como um todo.

Filamentos Finos: Actina, Tropomiosina e Troponina

• Actina: Proteína globular que se organiza em dois filamentos helicoidais (como dois colares de pérolas torcidos).
• Tropomiosina: Proteína filamentosa que interage com sete moléculas de actina, cobrindo o sítio de ligação da miosina na actina em repouso.
• Troponina: Complexo proteico com três subunidades:
  • Troponina T: Interage com a tropomiosina.
  • Troponina C: Possui sítios de ligação para íons cálcio.
  • Troponina I: Inibe a interação entre o filamento fino e o filamento grosso.

Filamentos Grossos: Miosina

• Miosina: Proteína formada por duas cadeias pesadas entrelaçadas, com estruturas globulares (cabeças) em uma extremidade.
• Cabeças da Miosina: Possuem sítios de ligação para actina e ATP, e atividade ATPase (hidrolisam ATP).
• Cadeias Leves da Miosina: Associadas às estruturas globulares.
• Cauda, Cabeças e Braço: Regiões distintas da molécula de miosina. Cabeças e braços formam a ponte cruzada. O braço é uma região flexível.
• As miosinas se organizam a partir da linha M, com as caudas voltadas para o centro.

Ciclo das Pontes Cruzadas: Mecanismo da Contração

1. Repouso: A cabeça da miosina está pronta para se ligar à actina, mas a tropomiosina bloqueia o sítio de ligação.
2. Liberação de Cálcio: Um potencial de ação causa a liberação de íons cálcio do retículo sarcoplasmático.
3. Ligação do Cálcio à Troponina: O cálcio se liga à troponina C, alterando a conformação do complexo da troponina.
4. Deslocamento da Tropomiosina: A tropomiosina é deslocada, expondo o sítio de ligação da miosina na actina.
5. Ligação Actina-Miosina: A cabeça da miosina se liga à actina.
6. Golpe de Força: O fosfato e o ADP são liberados da cabeça da miosina, induzindo uma mudança conformacional que puxa o filamento fino em direção ao centro do sarcômero (deslizamento).
7. Desligamento: Uma molécula de ATP se liga à cabeça da miosina, reduzindo sua afinidade pela actina e fazendo com que ela se solte.
8. Reciclagem: A cabeça da miosina hidrolisa o ATP em ADP + fosfato, liberando energia para retornar à sua posição inicial, pronta para outro ciclo.

O ciclo continua enquanto o cálcio estiver presente em concentrações elevadas.

Acoplamento Excitação-Contração: Do Sinal Elétrico à Contração

1. Inervação: Músculos esqueléticos são inervados por neurônios motores. Um neurônio motor inerva várias fibras musculares (unidade motora), mas uma fibra muscular é inervada por apenas um neurônio motor.
2. Junção Neuromuscular: Sinapse química entre o neurônio motor e a fibra muscular. A acetilcolina é o neurotransmissor, e o receptor nicotínico (canal iônico para cátions) está presente na membrana da fibra muscular.
3. Potencial de Ação: Um potencial de ação no neurônio motor leva à liberação de acetilcolina na fenda sináptica.
4. Despolarização: A acetilcolina se liga aos receptores nicotínicos, causando a abertura dos canais e a entrada de sódio, despolarizando a membrana da fibra muscular (placa motora terminal).
5. Propagação do Potencial de Ação: A despolarização se propaga e abre canais de sódio dependentes de voltagem, gerando um potencial de ação que se propaga pelos túbulos T.
6. Receptores DHP e Rianodina: Nos túbulos T, os receptores de di-hidropiridina (DHP) (canais de cálcio dependentes de voltagem) estão fisicamente associados aos receptores de rianodina (canais de cálcio) no retículo sarcoplasmático.
7. Liberação de Cálcio: A chegada do potencial de ação aos túbulos T causa uma alteração conformacional nos receptores DHP, que ativam os receptores de rianodina, abrindo os canais de cálcio do retículo sarcoplasmático e liberando cálcio no citoplasma.
8. Contração: O cálcio se liga à troponina C, iniciando o ciclo das pontes cruzadas e a contração muscular.
9. Relaxamento: Quando o estímulo nervoso termina, a membrana é repolarizada, os receptores DHP inativam os receptores de rianodina, e os canais de cálcio do retículo sarcoplasmático se fecham.
10. Recaptura de Cálcio: A bomba SERCA usa ATP para bombear o cálcio de volta para o retículo sarcoplasmático.
11. Inibição da Interação Actina-Miosina: A diminuição da concentração de cálcio no citoplasma faz com que o cálcio se desligue da troponina C, e a tropomiosina volta a bloquear o sítio de ligação da miosina na actina, causando o relaxamento muscular.

Conclusão

O vídeo detalha a complexa maquinaria molecular por trás da contração muscular esquelética, desde a organização dos filamentos de actina e miosina no sarcômero até o acoplamento excitação-contração, que transforma um sinal elétrico em movimento. A regulação precisa da concentração de cálcio no citoplasma é fundamental para o controle da contração e do relaxamento muscular. O ciclo das pontes cruzadas, impulsionado pela hidrólise de ATP, é o motor que impulsiona o deslizamento dos filamentos e o encurtamento do sarcômero, resultando na contração muscular.