Fisiologia da contração muscular

Para que ocorra o músculo realize um movimento, é necessário um comando do cérebro, que são enviados por nervos motores, e o resultado é
contração muscular.

A contração pode ser composta pelo movimento do musculo liso e esquelético estriado, além das diferenças morfológicas, a fisiologia nos mostra que  mecanismos iguais atuam de maneiras diferenciadas nas suas bases químicas e físicas.

Os  músculos liso possuem menor diâmetro, comprimento, controle involuntário mediado pelo SNC,contração longa e usam menos energia. Em contrapartida os músculos esqueléticos possuem maior diâmetro,comprimento,controle voluntário mediado pelo SN autônomo ou sinalização endócrina,contração curta e maior gasto enérgico.

A contração muscular é um processo complexo que envolve a interação de muitos elementos diferentes nas células musculares. O processo começa com um sinal nervoso que é enviado do sistema nervoso central para as fibras musculares através de um neurônio motor. Quando o sinal nervoso chega ao final do neurônio motor, ele libera um neurotransmissor chamado acetilcolina na junção neuromuscular, que é o ponto de contato entre o neurônio motor e a fibra muscular.

A acetilcolina liga-se a receptores na superfície da fibra muscular, desencadeando um impulso elétrico que se propaga ao longo da fibra muscular através de túbulos chamados Túbulos Transversos (T-Tubulos), que são invaginações da membrana plasmática da célula muscular.

Esse impulso elétrico chega ao retículo sarcoplasmático, um sistema membranoso especializado nas células musculares, que libera íons de cálcio para o citoplasma celular. Esses íons de cálcio então se ligam a proteínas chamadas troponina C, que estão localizadas em filamentos de actina no músculo. A troponina C então altera a conformação da tropomiosina, expondo o sítio ativo da actina para a ligação com a miosina, outro filamento de proteína presente no músculo.

A miosina, por sua vez, tem "cabeças" protéicas que se ligam à actina exposta, formando um complexo de actina-miosina. A miosina então se "encaixa" na actina e libera energia para puxar a actina em direção ao centro do sarcomero, que é a unidade básica do músculo. Esse processo de "encaixe e puxão" é repetido muitas vezes, fazendo com que os filamentos de actina se deslizem sobre os filamentos de miosina, encurtando o comprimento do sarcomero e, portanto, contraindo o músculo.

A contração muscular é um processo pelo qual as células musculares geram tensão e se encurtam, permitindo que o músculo produza movimento ou mantenha uma posição estática. Esse processo é essencial para a locomoção, postura, respiração e outras funções fisiológicas.

Existem dois tipos principais de contração muscular: a contração isotônica e a contração isométrica. Na contração isotônica, o músculo gera tensão e encurta para mover uma carga ou resistência. Na contração isométrica, o músculo gera tensão sem encurtar, mantendo uma posição fixa ou resistindo a uma carga.

A contração muscular é controlada pelo sistema nervoso. Quando um neurônio motor ativa um grupo de fibras musculares, ocorre uma despolarização na membrana celular das fibras musculares, resultando na liberação de cálcio das células do músculo. O cálcio se liga às proteínas contráteis, permitindo que os filamentos de actina e miosina deslizem um sobre o outro, gerando tensão e encurtamento muscular.

Esse processo é energizado por moléculas de ATP, que são hidrolisadas pela miosina para liberar energia. A quantidade de tensão gerada pela contração muscular depende do número de fibras musculares ativadas e da frequência e intensidade dos impulsos nervosos.

Após a contração muscular, ocorre um processo de relaxamento, no qual o cálcio é removido das células musculares e as proteínas contráteis retornam à sua posição de repouso. Esse processo é importante para permitir que o músculo se recupere e se prepare para a próxima contração.

A contração muscular é um processo pelo qual as fibras musculares se encurtam em resposta a um estímulo nervoso. Quando um impulso nervoso chega a uma fibra muscular, ele libera cálcio, que ativa proteínas contráteis chamadas actina e miosina. Essas proteínas se ligam umas às outras e se deslizam, encurtando a fibra muscular e produzindo uma força de contração. O processo é impulsionado pela energia liberada pela hidrólise do ATP. Quando o estímulo nervoso cessa, o cálcio é bombeado de volta para o retículo sarcoplasmático, e a fibra muscular retorna ao seu estado relaxado.

O músculo esquelético é um órgão especializado na transformação de energia química em movimento(energia mecânica), desenvolvido para otimizar esta função utilizando um conjunto bem ordenado de proteínas relacionadas com o movimento.

Os 600 músculos esqueléticos do corpo humano são compostos de centenas à centenas de milhares de células alongadas, multinucleadas chamadas fibras musculares. Cada fibra contem as proteínas contrateis Miosina e Actina, que compõe os filamentos grossos e finos respectivamente, que estão dispostos paralelamente nas miofibrilas que compõe as fibras. As miofibrilas estão também paralelamente arranjadas e apresentam um padrão de bandas escuras e claras dispostas em série, que dão o caráter de estrias às fibras de tais músculos. Esta aparência estriada característica da miofibrila observável na microscopia de luz decorre da birrefringência diferente das proteínas contrateis:a banda clara, chamada banda-I, é devida a isotropia (I) da região da miofibrila dada pelos filamentos finos e a banda-A, devida a sua anisotropia(A), constituída pelos filamentos grossos intercalados aos finos. Os limites laterais da unidade contrátil chamada de sarcômero são dados pelos discos Z, constituídos por alfaActinina, onde se ancoram os filamentos finos , a Tinina e a Nebulina. Na microscopia de luz o sarcômero é delimitado por duas linhas Z e contem duas banda-I e uma banda –A central separando-as.

A contração é definida como a ativação das fibras musculares com a tendência destas se encurtarem. Ocorre quando o cálcio citosólico ([Ca 2+ ]i) aumenta disparando uma série de eventos moleculares que levam à interação entre miosina e actina, ocorrendo o deslizamento desta última sobre os filamentos grosso e o encurtamento dos sarcômeros em série.

A fisiologia da contração muscular é descrita com seu início na junção neuromuscular, a fibra nervosa motora conduz potencias de ação que despolarizam a membrana do terminal numa região especializada chamada placa motora, que corresponde à junção neuromuscular. Tem início a etapa de transmissão neuromuscular. Com a despolarização da membrana pré-sináptica ocorre a liberação do neurotransmissor, a acetilcolina. Ao atravessa a fenda sináptica e ligar-se a receptores colinérgicos do tipo nicótico, estrategicamente situados no segmento da membrana plasmática da fibra muscular que constitui o espessamento pós-sinápticos, a acetilcolina promove a excitação do músculo. O resultado da reação entre o neurotransmissor e seu receptor, como acontece em todas as sinapses excitatórias, é a abertura seletivas de canais de Na⁺ K⁺, e a ocorrência de um potência pós sináptico despolarizante (chamado nesse caso potencial de placa motora). Segue-se a excitação das regiões vizinhas da placa motora, e, se o limiar for atingido, surge um potencial de ação muscular que se espalha rapidamente por todo sarcolema, os espalhamento do potencial de ação muscular é completo, atingido inclusive o interior dos túbulos T até o ponto onde eles formam tríades.

Na tríade começam os mecanismos iônicos da contração muscular. A membrana dos túbulos T contém camadas de Ca⁺⁺ dependentes de voltagem (do tipo L⁶). Com a despolarização, esses canais se abrem para a entrada de íons Ca⁺⁺. Ocorre que os canais de Ca⁺⁺ do tipo L existentes na membrana dos túbulos T estão justapostos a canais de Ca⁺⁺ de outro tipo (chamados receptores – rianodina), estes ancorados na membrana do retículos sarcoplasmático. Sensíveis a aberturas do canais tipo L os receptores rianodina mudam sua conformação molecular e liberam pro citosol ainda mais íons de Ca⁺⁺ desta vez vindos de dentro do reticulo sarcoplasmático. O movimento do Ca⁺⁺ acompanha o gradiente químico de maior concentração dentro do reticulo do que no citosol.

A entrada do Ca⁺⁺ no citosol da início aos mecanismos moleculares da contração muscular. Os íons de Ca⁺⁺ alcançam as moléculas contráteis imediatamente, já que as miofibrilas (estão bastante próximas ao reticulo sarcoplasmático. É a troponina que os capta, o que faz com que se altere a conformação do complexo muscular dos filamentos finos. Resulta um afastamento entre a tropomiosina e a actina expondo os sítios desta capazes de se ligar a miosina. Quando isso corre formam-se verdadeiras pontes entre a actina e as cabeças da miosina, chamadas por isso mesmo pontes transversas. Estas acabam por fazer deslizar actina sobre a miosina, aproximando as linhas Z, o que resulta em encurtamento do sarcômero e, assim, na contração da fibra muscular. Tanto maior será a contração quanto maior a aproximação as entre as linhas Z.

O mecanismo da contração muscular geralmente é possibilitado pelo acoplamento excitação-contração, um termo que descreve os fenômenos eletroquímicos que estabelecem o vínculo entre os potenciais de ação da célula muscular e o encurtamento das miofibrilas. Quando cessa a despolarização do sarcolema, ocorre fenômenos inversos que resultam no relaxamento da fibra muscular. A concentração de Ca⁺⁺ no interior do retículo sarcoplasmático é restaurada por ATPases (bombas de cálcio) da membrana do retículo, que transporta de volta os íons Ca⁺⁺ do citosol.

Os movimentos que fazemos em última análise, dependem da formação das pontes transversas que ligam os filamentos grossos com os finos, e provocam o deslizamento de uns sobre os outros sejam para encurtar as fibras musculares na contração ou para alongarem no relaxamento. Com o músculo em repouso diminui as pontes transversas e os filamentos se descolam livremente. Por isso podemos estirar um músculo passivamente, puxando-o ou movendo uma articulação. Sua resistência dependerá apenas da elasticidade das fibras musculares e do tecido conjuntivo que as envolvem. Mas quando um músculo de contrai, aumenta o número de pontes transversas, e com elas a resistência ao estiramento. A energia para a contração muscular é fornecida principalmente pelas mitocôndrias das fibras musculares quando ocorre a morte do indivíduo cessa o fornecimento de energia para a contração muscular: “Congelam-se” as pontes transversas e o resultado é a rigidez do cadáver conhecida pelos profissionais da saúde como rigor mortis.

A fisiologia da contração muscular refere-se aos processos biológicos envolvidos na geração de força e no encurtamento das fibras musculares. A contração muscular é um processo complexo que envolve a interação entre os sistemas nervoso e muscular. Vamos discutir os principais aspectos da fisiologia da contração muscular.

As fibras musculares são compostas por miofibrilas, que por sua vez são compostas por unidades contráteis chamadas sarcômeros. Os sarcômeros são constituídos por filamentos de actina e miosina, que são proteínas contráteis responsáveis pela geração de força durante a contração muscular.

A contração muscular é desencadeada por um estímulo nervoso chamado potencial de ação, que é transmitido do sistema nervoso para a fibra muscular através de uma junção especializada chamada junção neuromuscular ou placa motora. O potencial de ação viaja ao longo do axônio de um neurônio motor e causa a liberação de um neurotransmissor chamado acetilcolina na fenda sináptica da junção neuromuscular. A acetilcolina se liga a receptores na membrana da fibra muscular, desencadeando a despolarização da membrana muscular.

A despolarização da membrana muscular se propaga ao longo da fibra muscular através de um sistema de túbulos chamados túbulos T. Esses túbulos T se estendem para o interior da fibra muscular e estão em contato próximo com as cisternas do retículo sarcoplasmático, que é uma rede de compartimentos membranosos especializados. A despolarização dos túbulos T desencadeia a liberação de íons de cálcio (Ca²?) das cisternas do retículo sarcoplasmático para o citoplasma da fibra muscular.

A presença do cálcio no citoplasma da fibra muscular desencadeia uma série de eventos que levam à contração muscular. O cálcio se liga a uma proteína reguladora chamada troponina, que está localizada nos filamentos de actina. Essa ligação causa uma mudança conformacional na troponina, permitindo a interação entre a actina e a miosina.

Os filamentos de miosina possuem protuberâncias em forma de cabeça que se ligam aos sítios ativos na actina. A energia liberada pela hidrólise de ATP é usada pela miosina para gerar força e deslizar ao longo dos filamentos de actina, encurtando assim o sarcômero e a fibra muscular como um todo. Esse processo é conhecido como ciclo de ponte cruzada.

Para relaxar o músculo, o cálcio é removido do citoplasma da fibra muscular por um mecanismo ativo de captação pelo retículo sarcoplasmático. A remoção do cálcio interrompe a interação entre a actina e a miosina, permitindo que os filamentos deslizem para trás e restaurando o comprimento inicial do sarcômero.

É importante ressaltar que a contração muscular ocorre de forma sincronizada em todas as fibras musculares recrutadas em um determinado músculo, o que permite a geração.