Fisiologia Oral Série Fundamentos de Odontologia



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 Introdução

O  tecido  muscular  é  constituído  por  células  alongadas,  que  contêm  grande  quantidade  de

filamentos citoplasmáticos de proteínas contráteis, as quais, por sua vez, geram as forças necessárias

para a contração desse tecido, utilizando a energia contida nas moléculas de ATP.

As  células  musculares  têm  origem  mesodérmica,  e  sua  diferenciação  ocorre  pela  síntese  de

proteínas  filamentosas,  concomitantemente  ao  alongamento  das  células.  De  acordo  com  suas

características morfológicas e funcionais, distinguem-se três tipos de tecido muscular (Figura 10.1 ):

o músculo estriado esquelético, o músculo estriado cardíaco e o músculo liso. O 



músculo  estriado

esquelético

  é  formado  por  feixes  de  células  cilíndricas  muito  longas  e  multinucleadas,  que

apresentam estriações transversais. Essas células, ou fibras, têm contração rápida e vigorosa e estão

sujeitas  ao  controle  voluntário.  O 



músculo  estriado  cardíaco

,  cujas  células  também  apresentam

estrias transversais, é formado por células alongadas e ramificadas, que se unem por meio dos 

discos

intercalares

,  estruturas  encontradas  exclusivamente  no  músculo  cardíaco.  A  contração  das  células

musculares cardíacas é involuntária, vigorosa e rítmica. O 

músculo liso

 é formado por aglomerados

de células fusiformes que não têm estrias transversais. No músculo liso, o processo de contração é

lento e não está sujeito ao controle voluntário.

Determinados  componentes  das  células  musculares  receberam  nomes  especiais.  A  membrana

celular  é  chamada  de 



sarcolema

;  o  citosol  ,  de 



sarcoplasma

,  e  o  retículo  endoplasmático  liso,  de



retículo sarcoplasmático

.

 Músculo esquelético

O  tecido  muscular  esquelético  é  formado  por  feixes  de  células  muito  longas  (até  30  cm),

cilíndricas,  multinucleadas  e  que  contêm  muitos  filamentos,  as 



miofibrilas

.  O  diâmetro  das 



fibras

musculares estriadas esqueléticas

 varia de 10 a 100 μm. Essas fibras se originam no embrião pela

fusão de células alongadas, os 

mioblastos

. Nas fibras musculares esqueléticas os numerosos núcleos

se  localizam  na  periferia  das  fibras,  nas  proximidades  do  sarcolema.  Essa  localização  nuclear


característica ajuda a distinguir o músculo esquelético do músculo cardíaco, ambos com estriações

transversais, uma vez que, no músculo cardíaco, os núcleos são centrais.



 Histologia aplicada

As  variações  no  diâmetro  das  fibras  musculares  esqueléticas  dependem  de  vários  fatores,  como:  músculo

considerado,  idade,  sexo,  estado  de  nutrição  e  treinamento  físico.  Sabe-se  que  o  exercício  aumenta  a  musculatura  e

diminui a quantidade de tecido adiposo. O aumento da musculatura por meio do exercício se deve à formação de novas

miofibrilas,  com  aumento  do  diâmetro  das  fibras  musculares.  Esse  processo,  caracterizado  pelo  aumento  de  volume

das células, chama-se 

hipertrofia

, enquanto o crescimento decorrente da proliferação das células chama-se 

hiperplasia

.

A hiperplasia é comum em outros tecidos, mas não nos músculos esquelético e cardíaco. Em contrapartida, o músculo



liso é dotado da capacidade de multiplicação celular, podendo aumentar de volume por hiperplasia.

Figura 10.1

 Estrutura dos três tipos de tecido muscular. À esquerda, o aspecto desses tecidos vistos em cortes longitudinais e, à direita, em cortes transversais. O

músculo esquelético é constituído por fibras com grande diâmetro, alongadas e multinucleadas (núcleos na periferia da fibra). O músculo cardíaco é constituído por

células ramificadas e unidas pelos discos intercalares. Cada célula tem apenas um ou dois núcleos, localizados no centro da célula. O tecido muscular liso é um

agregado de células fusiformes, com um ou dois núcleos, situados na parte mais grossa da célula.

 Organização do músculo esquelético

Em  um  músculo,  como  o  bíceps  ou  o  deltoide,  por  exemplo,  as  fibras  musculares  estão

organizadas em grupos de feixes, sendo o conjunto de feixes envolvidos por uma camada de tecido

conjuntivo  chamada 



epimísio

  (Figuras  10.2  e  10.3  ),  que  recobre  o  músculo  inteiro.  Do  epimísio



partem  finos  septos  de  tecido  conjuntivo  que  se  dirigem  para  o  interior  do  músculo,  separando  os

feixes.  Esses  septos  constituem  o 



perimísio

.  Assim,  o  perimísio  envolve  os  feixes  de  fibras.  Cada

fibra muscular, individualmente, é envolvida pelo 

endomísio

 (Figuras 10.2 a 10.4 ), que é formado

pela  lâmina  basal  da  fibra  muscular,  associada  a  fibras  reticulares.  O  endomísio  apresenta  escassa

população celular constituída por algumas células do conjuntivo, principalmente fibroblastos.

O tecido conjuntivo mantém as fibras musculares unidas, possibilitando que a força de contração

gerada  por  cada  fibra  individualmente  atue  sobre  o  músculo  inteiro.  Este  papel  do  conjuntivo  tem

grande  significado  funcional  porque  na  maioria  das  vezes  as  fibras  não  se  estendem  de  uma

extremidade do músculo até a outra. Além disso, a força da contração do músculo pode ser regulada

pela variação do número de fibras estimuladas pelos nervos.

É ainda por meio do tecido conjuntivo que a força de contração do músculo se transmite a outras

estruturas, como tendões e ossos.

Os  vasos  sanguíneos  penetram  o  músculo  através  dos  septos  de  tecido  conjuntivo  e  formam

extensa rede de capilares que correm entre as fibras musculares (Figura 10.5 ). O tecido conjuntivo

do músculo contém, ainda, vasos linfáticos e nervos.

Alguns  músculos  se  afilam  nas  extremidades,  observando-se  uma  transição  gradual  de  músculo

para tendão. Nessa região de transição, as fibras de colágeno do tendão (Figura 10.7 ) inserem-se em

dobras complexas do sarcolema.

 Organização das fibras musculares esqueléticas

Quando observadas ao microscópio óptico, as fibras musculares esqueléticas mostram estriações

transversais, pela alternância de faixas claras e escuras (Figuras 10.6  a  10.9  ).  Ao  microscópio  de

polarização, a faixa escura é anisotrópica e, por isso, recebe o nome de 



banda A

, enquanto a faixa

clara, ou 

banda I

, é isotrópica. No centro de cada banda I nota-se uma linha transversal escura – a



linha Z

.

A  estriação  da  miofibrila  se  deve  à  repetição  de  unidades  iguais,  chamadas 



sarcômeros

.  Cada


sarcômero, que mede cerca de 2,5 μm, é formado pela parte da miofibrila que fica entre duas linhas

Z sucessivas e contém uma banda A separando duas semibandas I (Figuras 10.10 e 10.11 ).

A banda A apresenta uma zona mais clara no seu centro, a banda H. A disposição dos sarcômeros

coincide  nas  várias  miofibrilas  da  fibra  muscular,  e  as  bandas  formam  um  sistema  de  estriações

transversais, paralelas, que é característico das fibras musculares estriadas.


Figura 10.2

 Este desenho esquemático ilustra a organização do músculo estriado esquelético. À direita, abaixo, o esboço de um músculo do qual foi retirado um

segmento (em tracejado), representado na figura maior, à esquerda.


Figura 10.3

 Corte transversal de músculo estriado esquelético, que mostra o epimísio, o perimísio (setas) e o endomísio (pontas de seta). (Coloração pelo

picrosirius-hematoxilina. Grande aumento.)

Figura 10.4

 Corte transversal de músculo esquelético corado por imuno-histoquímica para demonstrar laminina, uma glicoproteína encontrada no endomísio.

No canto superior direito, um pequeno nervo em corte oblíquo. Também existe laminina em volta das fibras nervosas . (Grande aumento.)


Figura 10.5

 Corte longitudinal de músculo esquelético. Os vasos sanguíneos foram injetados com resina plástica antes do sacrifício do animal. Observe a

extensa rede de capilares sanguíneos em volta das fibras musculares. (Corante de Giemsa. Fotomicrografia com luz polarizada. Pequeno aumento.)


Figura 10.6

 Músculo estriado esquelético em corte transversal (acima) e em corte longitudinal (abaixo). Os núcleos localizam-se na periferia da célula, o que se

observa melhor no corte transversal. (Hematoxilina-eosina. Médio aumento.)

Cada fibra muscular contém muitos feixes cilíndricos de filamentos, as 



miofibrilas

, que medem 1 a

2 μm de diâmetro, são paralelas ao eixo maior da fibra muscular e consistem no arranjo repetitivo de

sarcômeros (Figuras 10.10 e 10.11 ).

O microscópio eletrônico revela a existência de filamentos finos de 

actina

 e filamentos grossos de



miosina

 dispostos longitudinalmente  nas  miofibrilas e  organizados em uma  distribuição simétrica e

paralela. Essa organização dos filamentos miofibrilares é mantida por diversas proteínas, como, por

exemplo, filamentos intermediários de desmina, que ligam as miofibrilas umas às outras. O conjunto

de miofibrilas (actina e miosina) é, por sua vez, preso à membrana plasmática da célula muscular por

meio  de  diversas  proteínas  que  têm  afinidade  pelos  miofilamentos  e  por  proteínas  da  membrana

plasmática.  Uma  dessas  proteínas,  chamada 

distrofina

,  liga  os  filamentos  de  actina  a  proteínas  do

sarcolema.


 Histologia aplicada

distrofia  muscular  de  Duchenne



  é  uma  miopatia  hereditária,  ligada  ao  cromossomo  X,  que  causa  lesões

progressivas  das  fibras  musculares  e,  frequentemente,  leva  à  morte  prematura.  No  músculo  esquelético  desses

doentes, nota-se que a distrofina é inexistente ou então sua molécula é defeituosa.

Da  linha  Z,  partem  os  filamentos  finos  (actina)  que  vão  até  a  borda  externa  da  banda  H.  Os

filamentos grossos (miosina) ocupam a região central do sarcômero (Figura 10.11 ).

Como resultado dessa disposição, a banda I é formada somente por filamentos finos, a banda A é

formada por filamentos finos e grossos, e a banda H, somente por filamentos grossos.

Figura 10.7

 Músculo estriado esquelético em corte longitudinal. Na parte esquerda da fotomicrografia se podem observar fibras colágenas inserindo-se no

músculo. (Coloração pelo picrosirius. Fotomicrografia com luz polarizada. Médio aumento.)


Figura 10.8

 Corte longitudinal de fibras musculares esqueléticas. Note as bandas A, coradas em escuro, e as bandas I, claras e atravessadas por linhas Z, finas

e escuras. (Corante de Giemsa. Grande aumento.)

Na região lateral da banda A, os filamentos finos e grossos se interdigitam. Um corte transversal

nessa região lateral mostra uma disposição simétrica, tal que cada filamento grosso fica rodeado por

seis filamentos finos, formando um hexágono (Figuras 10.11 e 10.12 ).

As  miofibrilas  do  músculo  estriado  contêm  quatro  proteínas  principais: 

miosina



actina

,

tropomiosina

 e 


troponina

. Os filamentos grossos são formados de miosina e as outras três proteínas

são  encontradas  nos  filamentos  finos.  A  miosina  e  a  actina,  juntas,  representam  55%  do  total  das

proteínas do músculo estriado.



actina

 apresenta-se sob a forma de polímeros longos (actina F) formados por duas cadeias de

monômeros globulares (actina G) torcidas uma sobre a outra, em hélice dupla (Figuras 10.11 e 10.13

).  Cada  monômero  de  actina  (actina  G)  tem  5,6  nm  de  diâmetro.  As  moléculas  de  actina  G  são

assimétricas (um lado é diferente do outro). Quando esses monômeros se polimerizam para formar a

actina  F,  a  frente  de  um  monômero  combina-se  com  a  parte  posterior  do  outro,  produzindo  um

filamento  que,  como  cada  monômero  de  actina  G,  também  é  polarizado  (Figura  10.13  ).  Cada

monômero globular de actina G tem uma região que interage com a miosina. Os filamentos de actina

ancorados perpendicularmente em cada lado da linha Z exibem polaridade s opostas, em cada lado

dessa linha.



Figura 10.9

 Músculo esquelético em corte longitudinal, com as estriações transversais bem visíveis. Existe pequena quantidade de fibras colágenas, que

aparecem amarelas. (Picrosirius. Fotomicrografia com luz polarizada. Grande aumento.)


Figura 10.10

 Elétron-micrografia de corte de músculo estriado de girino. Observe o sarcômero com as regiões A, I, Z e H. Na parte inferior do desenho está

ilustrada a posição dos filamentos finos e grossos no sarcômero. Como mostra esta micrografia, nos anfíbios as tríades se localizam na altura das linhas Z de cada

sarcômero. Nos mamíferos, porém, cada sarcômero se associa a duas tríades, uma em cada junção da banda A com a banda I (observe a Figura 10.16 ). (42.700×.

Cortesia de K.R. Porter.)



tropomiosina

 é uma molécula longa e fina, com cerca de 40 nm de comprimento, constituída por

duas cadeias polipeptídicas uma enrolada na outra. As moléculas de tropomiosina unem-se umas às

outras pelas extremidades, para formar filamentos que se localizam ao longo do sulco existente entre

os dois filamentos de actina F (Figura 10.13 ).



troponina

 é um complexo de três subunidades: TnT, que se liga fortemente à tropomiosina, TnC,

que tem grande afinidade pelos íons cálcio, e TnI, que cobre o sítio ativo da actina, no qual ocorre a

interação da actina com a miosina. Cada molécula de tropomiosina tem um local específico em que

se prende um complexo (três subunidades) de troponina (Figura 10.13 ).

A molécula de 



miosina

 é grande (massa molecular de 500 kDa). Tem forma de bastão com 20 nm

de  comprimento  e  2  a  3  nm  de  diâmetro,  sendo  formada  por  dois  peptídios  enrolados  em  hélice

(Figura 10.14 ). Em uma de suas extremidades a miosina apresenta uma saliência globular ou cabeça,

que contém locais específicos para combinação com ATP e é dotada de atividade ATPásica. É nesta

parte da molécula que ocorre a hidrólise de ATP para liberar a energia utilizada na contração. Nesta



parte  também  se  encontra  o  local  de  combinação  com  a  actina.  Quando  submetida  a  ligeira

proteólise,  a  molécula  de  miosina  pode  ser  dividida  em  dois  fragmentos: 



meromiosina  leve

  e


meromiosina pesada

. O fragmento leve corresponde à maior parte da porção em bastão da molécula,

enquanto a pesada contém a saliência globular (cabeça) mais uma parte do bastão (Figura 10.11 ). As

moléculas de miosina são dispostas nos filamentos grossos de tal maneira que suas partes em bastão

se  sobrepõem,  e  as  cabeças  situam-se  para  fora.  A  parte  central  do  sarcômero,  que  corresponde  à

banda H

, representa uma região de sobreposição da miosina constituída exclusivamente da parte em

bastão das moléculas (Figura 10.11 ). No centro da banda H encontra-se a 

linha M

, que corresponde

a ligações laterais entre filamentos grossos adjacentes (Figura 10.11 ). A principal proteína da linha

M  é  a  creatinoquinase.  Esta  enzima  catalisa  a  transferência  de  um  grupamento  fosfato  da

fosfocreatinina (uma forma de armazenamento de radicais fosfato ricos em energia) para adenosina

difosfato (ADP), fornecendo adenosina trifosfato (ATP) para as contrações musculares.

A microscopia eletrônica mostra pontes transversais entre os filamentos finos e os grossos. Essas

pontes são formadas pela cabeça da miosina mais um pequeno segmento da parte alongada (bastão)

da  molécula.  A  atividade  ATPásica  observada  nas  cabeças  da  miosina  participa  diretamente  na

transdução  da  energia  química  do  ATP  em  energia  mecânica,  durante  a  contração  muscular  (Figura

10.14 ).


Figura 10.11

 Este diagrama ilustra a estrutura e a posição dos filamentos finos e grossos do sarcômero. A estrutura molecular desses elementos é mostrada à

direita. (Ilustração de Sylvia Colard Keene. Reproduzida, com autorização, de Bloom W, Fawcett DW: A Textbook of Histology, 9th ed. Saunders, 1968.)

 Retículo sarcoplasmático e sistema de túbulos transversais


A contração muscular depende da disponibilidade de íons Ca

2+

, e o músculo relaxa quando o teor



desse íon se reduz no sarcoplasma.  O 

retículo  sarcoplasmático

  armazena  e  regula  o  fluxo  de  íons

Ca

2+

. Esse retículo é uma rede de cisternas do retículo endoplasmático liso, que envolve grupos de



miofilamentos, separando-os em feixes cilíndricos. Quando a membrana do retículo sarcoplasmático

é  despolarizada  pelo  estímulo  nervoso,  os  canais  de  Ca

2+

  se  abrem,  e  esses  íons,  que  estavam



depositados nas cisternas do retículo, difundem-se passivamente (sem gasto de energia), atuando na

troponina,  possibilitando  a  formação  de  pontes  entre  a  actina  e  a  miosina.  Quando  cessa  a

despolarização, a membrana do retículo sarcoplasmático, por processo ativo (que consome energia),

transfere Ca

2+

 para o interior das cisternas, o que interrompe a atividade contrátil.



Figura 10.12

 Corte transversal das miofibrilas do músculo esquelético, que mostra alguns detalhes explicados na Figura 10.11 . I, banda I; A, banda A; H, banda

H; Z, linha Z. (36.000×.)


Figura 10.13

 Desenho esquemático que mostra as três principais proteínas (actina, tropomiosina e troponina) dos filamentos finos e a estrutura desses

filamentos. Em cima, as três proteínas isoladas e, embaixo, depois de polimerizadas. As moléculas (monômeros) de actina são polarizadas e polimerizam em uma

direção certa. Observe que cada molécula de tropomiosina ocupa o sulco que corresponde a sete moléculas de actina. Para cada molécula de tropomiosina existe

uma de troponina composta de três polipeptídios globosos (TnI, TnC e TnT). Quando o músculo é estimulado, a molécula de troponina altera a sua forma,

afundando a tropomiosina no seu sulco e liberando na actina os centros de atividade que se combinam com as cabeças da miosina; por isso a troponina é chamada

de gatilho da contração muscular.


Figura 10.14

 A contração muscular se inicia pela combinação de Ca

2+

 com a subunidade TnC da troponina, o que expõe o local ativo da actina (área hachurada)



que se combina com a miosina. Na etapa seguinte, a cabeça da miosina liga-se à actina e o ATP se decompõe em ADP e energia, produzindo o movimento da

cabeça da miosina. Em consequência dessa modificação da miosina, o filamento fino desliza sobre o filamento grosso. Esse processo, que se repete muitas vezes

durante um ciclo de contração, leva a uma sobreposição completa dos filamentos de actina e miosina e ao encurtamento da fibra muscular. (Reproduzida, com

autorização, de Ganong WF: Review of Medical Physiology, 20th ed. McGraw-Hill, 2001.)

A despolarização da membrana do retículo sarcoplasmático, que resulta na liberação de íons Ca

2+

,



inicia-se  na 

placa  motora

,  uma  junção  mioneural  situada  na  superfície  da  fibra  muscular,  que  será

descrita adiante. A despolarização iniciada na superfície teria de se difundir através da espessura da

fibra para efetuar a liberação de Ca

2+

 nas cisternas profundas do retículo sarcoplasmático. Nas fibras



musculares  mais  calibrosas  isso  levaria  a  uma  onda  de  contração  lenta,  de  tal  maneira  que  as

miofibrilas  periféricas  iriam  contrair-se  antes  das  situadas  mais  profundamente.  O 



sistema  de

túbulos transversais

 ou 


sistema

 

T

 (Figura  10.15  )  é  responsável  pela  contração  uniforme  de  cada

fibra  muscular  esquelética.  Esse  sistema  é  constituído  por  uma  rede  de  invaginações  tubulares  da

membrana  plasmática  (sarcolema)  da  fibra  muscular,  cujos  ramos  irão  envolver  as  junções  das

bandas A e I de cada sarcômero (Figuras 10.16 e 10.17 ).

Em  cada  lado  de  cada  túbulo  T  existe  uma  expansão  ou  cisterna  terminal  do  retículo

sarcoplasmático.  Este  complexo,  formado  por  um  túbulo  T  e  duas  expansões  do  retículo

sarcoplasmático,  é  conhecido  como 

tríade

  (Figuras  10.10  ,  10.16  e  10.17  ).  Na  tríade,  a

despolarização dos túbulos T, derivados do sarcolema, é transmitida ao retículo sarcoplasmático.

 Mecanismo da contração

O sarcômero em repouso consiste em filamentos finos e grossos que se sobrepõem parcialmente.

Durante o ciclo de contração, os dois tipos de filamento conservam seus comprimentos originais. A


contração deve-se ao deslizamento dos filamentos uns sobre os outros, o que aumenta o tamanho da

zona de sobreposição entre os filamentos e diminui o tamanho do sarcômero.

A contração se inicia na faixa A, na qual os filamentos finos e grossos se sobrepõem. Durante o

ciclo de contração a actina e a miosina interagem da seguinte maneira: durante o repouso, ATP liga-

se  à  ATPase  das  cabeças  da  miosina.  Para  atacar  a  molécula  de  ATP  e  libertar  energia,  a  miosina

necessita da actina, que atua como cofator. No músculo em repouso a miosina não pode associar-se à

actina, devido à repressão do local de ligação pelo complexo troponina-tropomiosina fixado sobre o

filamento  de  actina.  Em  contrapartida,  quando  há  disponibilidade  de  íons  Ca

2+

,  estes  combinam-se



com  a  unidade  TnC  da  troponina,  o  que  muda  a  configuração  espacial  das  três  subunidades  de

troponina  e  empurra  a  molécula  de  tropomiosina  mais  para  dentro  do  sulco  da  hélice  de  actina

(Figura 10.14 ). Em consequência, tornam-se expostos os locais de ligação da actina com a miosina,

ocorrendo  interação  das  cabeças  da  miosina  com  a  actina.  A  combinação  dos  íons  cálcio  com  a

subunidade TnC corresponde à fase em que o complexo miosina-ATP é ativado. Como resultado da

ponte entre a cabeça da miosina e a subunidade de actina, o ATP libera ADP, Pi (fosfato inorgânico)

e  energia.  Ocorre  uma  deformação  da  cabeça  e  de  parte  do  bastão  da  miosina,  aumentando  a

curvatura da cabeça (Figura 10.14 ). Como a actina está combinada com a miosina, o movimento da

cabeça da miosina empurra o filamento da actina, promovendo seu deslizamento sobre o filamento de

miosina.


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