fisiologia muscular - faculdade de medicina do porto

Faculdade de Medicina do PortoFaculdade de Medicina do PortoServiço de FisiologiaServiço de Fisiologia

Aula Aula TeóricoTeórico--PrácticaPráctica

Fisiologia MuscularFisiologia Muscular

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

RS e ECFRS e ECFRS e ECFRS e ECFRetículo Retículo sarcoplasmáticosarcoplasmático

Fonte de CaFonte de Ca2+2+

CalmodulinaCalmodulinaTroponinaTroponina CCTroponinaTroponina CCReceptor do CaReceptor do Ca2+2+

SimSimSimSimNãoNãoControlo hormonalControlo hormonal

InvoluntárioInvoluntárioInvoluntárioInvoluntárioVoluntárioVoluntárioControlo nervosoControlo nervoso

Parede vísceras Parede vísceras ocas, vasos…ocas, vasos…

CoraçãoCoraçãoInserção Inserção esqueléticaesquelética

LocalizaçãoLocalização

Não estriadoNão estriadoEstriadoEstriadoEstriadoEstriadoHistologiaHistologia

~5%~5%~5%~5%~ 40%~ 40%% Massa corporal% Massa corporal

Músculo lisoMúsculo lisoMúsculo cardíacoMúsculo cardíacoMúsculo Músculo esqueléticoesquelético

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICO

Estrutura• Banda I, A e H• Linha Z e M• Filamentos grossos:

miosina• Filamentos finos: actina,

tropomiosina e troponinas

• Sarcómero: área entreduas linhas linhas Z adjacentes

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICO

Estrutura• Filamentos grossos:

miosina• Filamentos finos: actina,

tropomiosina e troponinas

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICO

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICO

Sistema Sistema sarcotubularsarcotubular•• Sistema TSistema T

contínuo com o contínuo com o sarcolemasarcolema•• Retículo Retículo sarcoplasmáticosarcoplasmático

rede em volta de cada rede em volta de cada miofibrilamiofibrila

cisternas terminais (em cisternas terminais (em contacto com os contacto com os túbulostúbulosT na junção AT na junção A--I)I)

•• TríadesTríades

MÚSCULO CARDÍACOMÚSCULO CARDÍACO

EstruturaEstrutura•• Células Células uninucleadasuninucleadas•• Discos intercalaresDiscos intercalares•• Junções de hiato Junções de hiato

muito numerosasmuito numerosas•• Sistema T localizado Sistema T localizado

nas linhas Znas linhas Z•• DíadesDíades

MÚSCULO LISOMÚSCULO LISO

EstruturaEstrutura•• Não estriadoNão estriado

•• Contém Contém miosinamiosina e e actinaactina

•• Filamentos ancorados Filamentos ancorados nos corpos densosnos corpos densos

•• Ausência de Ausência de TroponinaTroponina

•• Nº de junções de hiato Nº de junções de hiato variável (uni e variável (uni e multiunidademultiunidade))

•• AcoplamentoAcoplamento excitaçãoexcitação--contracçãocontracção–– mecanismomecanismo pelopelo qualqual um um estímuloestímulo

provocaprovoca um um potencialpotencial de de acçãoacção no no músculomúsculo e e iniciainicia a a contracçãocontracçãomúscularmúscular

•• CicloCiclo dasdas pontes pontes cruzadascruzadas–– ciclociclo repetitivorepetitivo dada ligaçãoligação dada cabeçacabeça

de de miosinamiosina aoao filamentofilamento de de actinaactina, , gerandogerando forçaforça e/oue/ou encurtamentoencurtamento

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOBases moleculares da contracçãoBases moleculares da contracção

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOAcoplamentoAcoplamento excitaçãoexcitação--contracçãocontracção

1. Despolarização do motoneurónio

2. Libertação do neurotransmissor (acetilcolina) na placa

motora

3. Ligação da acetilcolina aos receptores nicotínicos

4. Aumento da conductância ao Na+ e K+

5. Potencial de placa

6. Potencial de acção nas fibras musculares

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOAcoplamentoAcoplamento excitaçãoexcitação--contracçãocontracção

7. Transmissão do potencial de acção através do sistema T

• A despolarização da membrana do sistema T activa o RS através de receptores diidropiridínicos (canais de Ca++ dependentes da voltagem)

• No músculo esquelético, a entrada de Ca++ a partir do FEC não é necessária para a libertação do Ca++ do RS

• No músculo esquelético estes receptores são apenas sensores de voltagem que permitem a libertação de Ca++ a partir do RS possivelmente através de um fenómeno mecânico

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOAcoplamentoAcoplamento excitaçãoexcitação--contracçãocontracção

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOAcoplamentoAcoplamento excitaçãoexcitação--contracçãocontracção

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOAcoplamentoAcoplamento excitaçãoexcitação--contracçãocontracção

8. Libertação do Ca++ a partir das cisternas terminais e difusão para os filamentos finos e grossos

• O Ca++ inicia a contracção ao ligar-se à Troponina C

• A ligação da Tropina I à Actina enfraquece, permitindoo deslocamento lateral da Tropomiosina

• Permite a ligação da cabeça de miosina aos locaisactivos da actina

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOAcoplamentoAcoplamento excitaçãoexcitação--contracçãocontracção

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOCiclo das pontes cruzadasCiclo das pontes cruzadas

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOCiclo das pontes cruzadasCiclo das pontes cruzadas

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOCiclo das pontes cruzadasCiclo das pontes cruzadas

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOCiclo das pontes cruzadasCiclo das pontes cruzadas

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOCiclo das pontes cruzadasCiclo das pontes cruzadas

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOCiclo das pontes cruzadasCiclo das pontes cruzadas

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICORelaxamento muscularRelaxamento muscular

•• O O deslizamentodeslizamento entreentre osos filamentosfilamentos de de actinaactina e e miosinamiosina é a base do é a base do encurtamentoencurtamento muscular:muscular:–– a a larguralargura dada bandabanda A A permanecepermanece constanteconstante, ,

enquantoenquanto as as linhaslinhas Z se Z se aproximamaproximam ((diminuidiminuia a bandabanda I e a H)I e a H)

–– O relaxamento muscular é o processo pelo O relaxamento muscular é o processo pelo qual o qual o sarcómerosarcómero adquire o seu tamanho adquire o seu tamanho inicialinicial

•• Passos no relaxamento muscularPassos no relaxamento muscular::–– CaCa++++ bombeado novamente para o RS bombeado novamente para o RS

((SERCASERCA))–– Dissociação do complexo Dissociação do complexo CaCa++++//troponinatroponina–– fim da interacção entre fim da interacção entre ActinaActina e e MiosinaMiosina

MÚSCULO CARDÍACOMÚSCULO CARDÍACOCaracterísticas eléctricasCaracterísticas eléctricas

PotencialPotencial de de acçãoacção–– FaseFase 00:: canaiscanais de Nade Na++

dependentesdependentes dada voltagemvoltagem–– FaseFase 11:: encerramentoencerramento dos dos

canaiscanais de Nade Na++

–– FaseFase 22:: aberturaabertura lentalenta de de canaiscanais de Cade Ca++++

dependentesdependentes dada voltagemvoltagem–– FaseFase 33:: encerramentoencerramento dos dos

canaiscanais de Cade Ca++++ e e aberturaaberturade de canaiscanais de Kde K++

–– FaseFase 4:4: FaseFase de de repousorepouso

MÚSCULO CARDÍACOMÚSCULO CARDÍACOAcoplamento excitaçãoAcoplamento excitação--contracçãocontracção

ExcitaçãoExcitação--contracçãocontracção::–– é o é o influxoinfluxo de Cade Ca++++

extracelularextracelular, e , e nãonão a a despolarizaçãodespolarização per seper se, , quequeprovocaprovoca a a libertaçãolibertação de de CaCa++++ armazenadoarmazenado no no retículoretículo sarcoplamáticosarcoplamático((libertaçãolibertação de Cade Ca++++

induzidainduzida pelopelo CaCa++++))–– o o períodoperíodo refractáriorefractário

absolutoabsoluto prolongaprolonga--se se atéaté ààfasefase 44; ; issoisso impede o impede o desenvolvimentodesenvolvimento de de contracçãocontracção tetânicatetânica

MÚSCULO CARDÍACOMÚSCULO CARDÍACOAcoplamento excitaçãoAcoplamento excitação--contracçãocontracção

MÚSCULO LISOMÚSCULO LISOBases Moleculares da ContracçãoBases Moleculares da Contracção

1.1. O O músculomúsculo lisoliso é é caracterizadocaracterizado pelapela instabilidadeinstabilidadedo do seuseu potencialpotencial de de membranamembrana

2.2. ExistemExistem flutuaçõesflutuações ondularesondulares de de poucospoucos mV e mV e porpor vezesvezes potenciaispotenciais de de acçãoacção

3.3. No No entantoentanto, , aoao contráriocontrário do do m.esqueléticom.esquelético e e cardíacocardíaco, , osos potenciaispotenciais de de acçãoacção nãonão sãosãoessenciaisessenciais parapara a a contracçãocontracção

MÚSCULO LISOMÚSCULO LISOAcoplamento Acoplamento excitaçãoexcitação--contracçãocontracção

MÚSCULO LISOMÚSCULO LISOAcoplamento Acoplamento excitaçãoexcitação--contracçãocontracção

MÚSCULO LISOMÚSCULO LISOAcoplamento excitaçãoAcoplamento excitação--contracçãocontracção

4.4. A A CalmodulinaCalmodulina funciona como o receptor do funciona como o receptor do CaCa++++ no músculo lisono músculo liso

•• A A CalmodulinaCalmodulina é uma proteína de ligação é uma proteína de ligação ao Caao Ca++++ quase quase ubiquitáriaubiquitária

•• Após a ligação ao CaApós a ligação ao Ca++++, a , a CalmodulinaCalmodulinaassociaassocia--se com outras proteínas, como se com outras proteínas, como enzimas, conduzindo a aumento da sua enzimas, conduzindo a aumento da sua actividadeactividade

MÚSCULO LISOMÚSCULO LISOAcoplamento Acoplamento excitaçãoexcitação--contracçãocontracção

MÚSCULO LISOMÚSCULO LISOAcoplamento Acoplamento excitaçãoexcitação--contracçãocontracção

5.5. A A cínasecínase dada cadeiacadeia leveleve dada miosinamiosina (MLCK)(MLCK) é é activadaactivada pelopelocomplexocomplexo CaCa++++--CalmodulinaCalmodulina

•• A A fosforilaçãofosforilação é fundamental para a ligação das pontes é fundamental para a ligação das pontes cruzadascruzadas

6.6. A A miosinamiosina é é desfosforiladadesfosforilada porpor fosfatasesfosfatases

7.7. ContudoContudo, o , o músculomúsculo lisoliso tem um tem um mecanismomecanismo de de latch bridgelatch bridge, , pelopelo qualqual as pontes as pontes cruzadascruzadas desfosforiladasdesfosforiladas permanecempermanecemligadasligadas àà actinaactina mesmomesmo depoisdepois dada quedaqueda dada concentraçãoconcentração de de CaCa++++

MÚSCULO LISOMÚSCULO LISOContracção Contracção fásicafásica vsvs tónicatónica

MÚSCULO LISOMÚSCULO LISOContracção Contracção fásicafásica vsvs tónicatónica

•• Quando as Quando as concentrações de Caconcentrações de Ca++++ são elevadassão elevadas a a maioria das pontes cruzadas está maioria das pontes cruzadas está fosforiladafosforilada e o e o ciclo das pontes cruzadas é rápidociclo das pontes cruzadas é rápido

•• Quando as Quando as concentrações de Caconcentrações de Ca++++ baixambaixam durante durante as contracções tónicas a velocidade do ciclo as contracções tónicas a velocidade do ciclo diminui e as pontes cruzadas permanecem durante diminui e as pontes cruzadas permanecem durante mais tempo no estado ligadomais tempo no estado ligado

•• A contracção tónica permite o A contracção tónica permite o desenvolvimento de desenvolvimento de força com gastos energéticos mínimosforça com gastos energéticos mínimos, o que é , o que é especialmente vantajoso dadas as funções do especialmente vantajoso dadas as funções do músculo lisomúsculo liso

MÚSCULO LISOMÚSCULO LISOContracção Contracção fásicafásica vsvs tónicatónica

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

• Abalo muscularUm potencial de acção isolado origina uma contracçãobreve seguida de relaxamento

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

• A fibra muscular é refractária a novo estímulo apenasdurante a fase ascendente e parte inicial da fasedescendente do potencial de acção

• Como o mecanismo contráctil não tem período refractário, a estimulação antes do relaxamento produz uma activaçãoadicional dos elementos contrácteis

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

• Contracção tetânica – tétano incompleto e completoA estimulação repetitiva pode conduzir à fusão das respostas individuais numa contracção contínua

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

• Tipos de fibras musculares

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

• Tipos de fibras musculares

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

• Unidade motoraConstituída pelo nervo motor e todas as fibras musculares por ele inervadas

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

• Unidade motora

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

• A unidade motora é a unidade funcional contráctil

• Cada unidade motora inerva apenas um tipo de fibra muscular (I ou II)

• O recrutamento das unidades motoras faz-se de acordo com o Princípio do Tamanho

as unidades motoras pequenas são as primeiras a ser recrutadas, sendo as mais frequentemente usadas e as mais resistentes à fadiga

as unidades motoras maiores são recrutadas para movimentos súbitos e a fadiga é mais rápida

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

• O aumento da força muscular desenvolvida depende

1. recrutamento de mais unidades motoras (pelo princípio do tamanho)

recruta as unidades motoras maiores (aumenta a velocidade)

reduz a carga efectiva sobre cada fibra muscular

2. estimulação repetitiva, que provoca tetanização

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

• Contracção isométricacontracção com comprimento muscular constanteo efeito do ciclo das pontes cruzadas é o aumento de tensão muscular

• Contracção isotónicacontracção com encurtamento muscular, mas tensãoconstanteas características dependem da carga

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

• Pré-cargatensão exercida sobre o músculo antes deste se começar a contrair, determinando, por isso, o seu estiramento passivo

• Pós-cargatensão exercida sobre o músculo depois deste iniciar a sua contracção, ou seja, somatório das cargas contra as quais o músculo tem de se encurtar (o seu aumento provoca diminuição do grau e da velocidade de encurtamento muscular)

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

• Relação tensão-passiva comprimento• Relação tensão-activa comprimento

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICOContracção muscularContracção muscular

• Comprimento do sarcómero

– = 2,2 µµµµm• disposição dos

filamentos permite a capacidade máximade formação de pontes cruzadas

– < 2,2 µµµµm• miofilamentos de

actina perdem a sua relação ideal com as cabeças de miosina(músculo esquelético)

– > 2,2 µµµµm• menor sobreposição

dos miofilamentos de actina e miosina

MÚSCULO CARDÍACOMÚSCULO CARDÍACOContracção muscularContracção muscular

• InotropismoVelocidade e grau de encurtamento ou desenvolvimento de tensão pelo músculo, a níveis determinados de pré-carga e de pós-carga

• Efeito inotrópico positivo

manifesta-se por aumento da força desenvolvida e velocidade de contracção

mecanismos neurohumorais e fármacos (noradrenalina, digitálicos) e aumento da frequência de contracção

MÚSCULO CARDÍACOMÚSCULO CARDÍACOEfeito inotrópico positivoEfeito inotrópico positivo

Próxima aulaPróxima aula

Tensão Arterial e Tensão Arterial e PulsosPulsos

•• A A curvacurva comprimentocomprimento--tensãotensão do do músculomúsculo cardíacocardíaco é é semelhantesemelhante à do à do músculomúsculo esqueléticoesquelético–– contudocontudo, o , o músculomúsculo cardíacocardíaco funcionafunciona apenasapenas nana

porçãoporção ascendenteascendente dada curvacurva

MÚSCULO ESTRIADOMÚSCULO ESTRIADOContracção muscularContracção muscular