sábado, 29 de janeiro de 2011

Fisiologia molecular da contração muscular

O tecido muscular humano compreende em esquelético, liso e cardíaco, possue como característica a capacidade de contrair gerando força.
Contudo para a contração muscular é necessário que haja cinética biomolecular constantemente, acredito que durante nosso curso de graduação este assunto é abordado muito superficialmente. Tenho certeza que uma abordagem mais profunda se faz necessária para maior entendimento funcional, principalmente em se tratando de pacientes críticos, quando consideramos níveis de eletrólitos (Na, K, Ca) e claro hidratação na nossa conduta terapêutica ??? creio que raramente.






Microscopicamente o músculo possui zonas claras e escuras denominadas de banda A (escura) e I (clara), coloração devido a filmamentos grossos (miosina - banda A) e finos (actina - banda I), que se interdigitam na banda A para o deslizamento mecânico durante a contração muscular.

Figura 1 - Imagem microscópica do sarcômero
 * Observe que os filamentos grossos e finos se interdigitam na banda A, essecial para que haja o deslizamento na contração muscular.

Diferentemente da estrutura funcional do músculo esquelético, representada na figura acima, o músculo cardíaco possui uma disposição em série mais organizada de seus sarcômeros, com pontos de junção das membranas celulares denominados discos Z, onde estão as junções GAP.
Essas junções possuem uma alta permeabilidade iônica e permitem a rápida transmissão do sinal elétrico para a célula próxima, fazendo com que o coração haja como um sincício, contraindo de forma sincrônica.

Figura 2 - Imagem microscópica do sarcômero cardíaco

 A velocidade de condução nesse músculo especialidade é cerca de 1/250 da velocidade na fibras nervosas grossas e 1/10 das fibras musculares esqueléticas.
Mas para que haja contração é necessário que o estímulo elétrico seja gerado, pelo sistema nervoso na placa mioneural (músculo esquelético), liberando acetilcolina e estimulando o potencial, ou até mesmo realizado por células musculares especializadas (nodo sinusal - músculo cardíaco)
 Para transmissão elétrica temos que primeiramente ter uma diferença de potencial (DDP), ou seja, uma diferença de carga entre dois pontos. Normalmente a membrana muscular possue uma carga eletronegativa no seu interior e eletropositiva no exterior, em repouso. Esta carga é mantida graças a permanencia de canais iônicos específicos abertos e claro à bomba de sódio e potássio que mantém sempre este gradiente: para cada 3 íons sódio bombeados para o meio extracelular 2 íons potássio são impulsionados para o meio intracelular, criando a DDP, trabalho realizado com o consumo energético de 1 ATP para cada bombeamento, mantendo o potencial de repouso.
Assim teremos sempre mais sódio no meio externo do que interno da célula e inversamente ao íon potássio
A razão é a seguinte:

Na interno/Na externo = 0,1
K interno/K externo = 35,0

Durante o pontecial de ação a carga eletrica é invertida, a carga positiva passa a ser intracelular e a negativa extracelular, isso acontece devido à abertura de canais voltagem depende de sódio, proporcionando o influxo rápido de sódio para o interior da célula devido ao seu gradiente eletroquímico, elevando o potencial de membrana de -90 milivolts (mv) à +20 mv, é o que chamamos de potencial de ação (PA) e assim o sinal é transmitido para que a contração ocorra. O estímulo mínimo para desencadear o pontecial de ação, com a lei do tudo ou nada, é chamdo de limiar que normalmente é cerca de -65 mv.
E assim após um determinado período de despolarização, maior no músculo cardíaco devido o platô, acontece a repolarização onde ocorre o fechamento dos canais que causam o influxo de sódio e abertura dos canais que proporcionam o efluxo de potássio, fazendo com que o potencial de repouso retorne contando também claro com o auxílio da bomba de sódio e potássio.
Logo a após a repolarização a célula possui um período em que estímulo nenhum é capaz de gerar o PA e outro que somente um estímulo maior poderá desencadear o PA, denominados período refratário absluto e período refratário relativo.
Figura 3 - Potencial de ação

A diferença do PA ser mais longo no músculo cardíaco é o platô que envolve outros íons responsáveis  pela duranção da despolarização celular de 3 a 15 vezes mais nesse músculo. O platô acontece devido a ativação de canais lentos de cálcio e sódio logo após a despolarização, causando o influxo de grande quantidade de cálcio (importante na contração muscular) e de sódio.


Figura 4 - Potencial de ação célula cardíaca

0 - Despolarização, abertura dos canais rápidos de sódio
1 - Pequena repolarização
2 - Platô, abertura dos canais lentos de sódio e cálcio
3 - Repolarização, abertura dos canais de potássio
4 - Potencial de repouso, mantido pela bomba de sódio-potássio
Gerado agora todo potencial de ação o passo agora é transmiti-lo para todo músculo, isso acontece com os túbulos T. O potencial se propaga através da membrana dos túbulos que imediatamente causam liberação de cálcio no sarcoplasma a partir do retículo sarcoplasmático. Rapidamente o cálcio migra ao sítio das miofibrilas para catalisar a reação química, gerando o deslizamento entre a actina e a miosina.
Também há diferenças nesse ponto entre o músculo cardíaco e esquelético, no músculo cardíaco grande parte do cálcio responsável pela contração muscular é liberado pelo túbulo "T", uma vez que sem esse cálcio a contração do miocárdio seria ineficiente, ja que o retículo sarcoplasmático desse músculo é menos desenvolvido, além dos túbulos T possuirem um volume 25 vezes maior que o esquelético.
E se ja não bastasse o interior do tudo possue grande quantidade de mucopolissacarídeos, dotados de carga negativa que fixam o cálcio, mantendo esse íon sempre disponível (peço licença aos leitores neste momento, mas isso é FASCINANTE - ELETROMAGNETISMO ENVOLVIDO NA CONTRAÇÃO CARDÍACA, É DEMAIS).
Então porque alterações na concentração de cálcio geram alterações primeiramente no músculo cardíaco, já que este possue grandes tubo T com afinidade pelo íon?? a resposta é que estes tubo T conectam o meio extra e intracelular, logo a oferta para contração depende também do cálcio presente fora da célula, diferentemente do músculo esquelético em que o cálcio utilizado na contração está todo armazenado no retículo sarcoplasmático.
Com o cálcio liberado nos miofilamentos a contração muscular neste momento depende em 20% de reação química e 80% em cinética. No sarcômero os filamentos de actina e miosina estão interdigitados, mas sem se conectarem na ausência do cálcio. O filamento de actina é composto por uma forma de dupla hélice na qual existe uma proteína em forma de fita, a tropomiosina,  quando inativada se encontram sobre os sítios ativos da actina que se ligam a miosina, além da troponina, composta por 3 subunidade: a  I com forte afinidade pela actina; a T ligada a tropomiosina e a C que é o sítio de ligação do cálcio.
Na presença do íon a ligação a subunidade C ocorre e há uma deformação mecânica da tropomiosina  ajustando-se nos sulcos da actina liberando o sítio ativo para a ligação com a cabeça da miosina. De certa forma a cabeça da miosina é atraída ao seu sítio de ligação, formando as pontes cruzadas dando origem ao cinética dessas duas proteínas de acordo com a teoria do walk-along,  a proteína encurva sempre a sua cabeça para o movimento (power-stroke) gerando força, logo a geração de força é diretamente proporcional ao número de pontes cruzadas.
Claro que para isso é necessário a clivagem do ATP e ADP + ADPi, consumindo energia quanto maior for o trabalho muscular, por isso quando essas miofibrilas não são utilizadas, o organismo a destroem devido ao seu alto consumo energético, é a lei do uso e desuso


.Aguardem o próximo post para a aplicação clínica do equilíbrio hidroeletrolítico na função muscular.
O vídeo abaixo demonstra melhor a cinética proteíca.






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