Quais estruturas participam do processo de excitação e contração na fibra muscular?

A fisiologia da contração muscular

Contração muscular é um processo fisiológico característico das fibras musculares que corresponde a capacidade de gerar tensão com a ajuda de um neurônio motor. Neste texto descreveremos todos os passos da fisiologia da contração muscular.

Qual a composição da fibra muscular

Fibra muscular é uma célula multinucleada, misturada a elas existem células-tronco chamadas células satélites. No centro da fibra muscular fica o aparelho contrátil, constituído principalmente de miofibrilas, as miofibrilas são envoltas pelo retículo sarcoplasmática. A Função do retículo sarcoplasmático é armazenamento de íons de Ca++ e a liberação deles no citosol no momento que o sistema nervoso ordenar a ocorrência de uma contração, e depois recaptura-lo para que haja o relaxamento muscular. A membrana da célula muscular chamada de sarcolema, que recobre o conjunto, emite invaginações tubulares chamadas túbulos T, e ficam próximos ao reticulo sarcoplasmático (membrana que envolve as miofibrilas). A tríade é formada pelo túbulo T e os dois lados do reticulo sarcoplasmático. Como os potenciais de ação da célula muscular percorrem toda a membrana, inclusive os túbulos T, é precisamente na tríade que ocorre o acoplamento entre a excitação elétrica da membrana e os sinais químicos necessários à contração muscular.

A miofibrilas são formada por unidades repetitivas de uma estrutura chamadas sarcômeros, são eles que fornecem a alguns músculos o aspecto estriado que lhes dá o nome. Os sarcômeros são formados por conjuntos longitudinais de filamentos grossos (miosinas) e finos (Actina, Tropomiosina e Troponina), e são delimitados por bandas perpendiculares chamadas linhas Z.

Os filamentos grossos contém principalmente a proteína miosina, as cabeças das miosinas são ATPases, enzimas capazes de quebrar o ATP para gerar energia, elas se ligam aos filamentos finos.

Os filamentos finos são ancorados nas linhas Z: contém duas proteínas alongadas trançadas, a actina-F5 e a Tropomiosina, e uma terceira globular chamada troponina. A Troponina é uma proteína ligadora de Ca++.

A seguir a fisiologia da contração muscular:

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.

Fonte: Cem Bilhões de Neurônios

Abaixo alguns vídeos que explicam sobre a Fisiologia da contração muscular: