Estrutura e Função Muscular

Estrutura e Função
Muscular
Função do músculo esquelético
• Funções:
– força para a locomoção e respiração;
– Força para a sustentação corporal (postura);
– Produção de calor durante períodos de exposição
ao frio.
Rasch, 1991; McArdle et al., 1999
Organização do músculo esquelético
Túbulos Transversos - Retículo Sarcoplasmático
Estrutura e Função
do Sistema
Nervoso
Potencial de repouso da
membrana
Fatores determinantes
1. Anions
2. Permeabilidades da
membrana
3. Forças de difusão
4. Forças elétricas
Bomba
de
Na+/K+
Potencial de ação
Potassium
channels
open
Threshold for
voltage-sensitive
sodium channels
Na/K Pump reestablishes RMP
Potêncial
de
Propagação
Direction of AP
Condução saltatória
Impulso salta de um nodo ao outro,
maior velocidade de condução,
menor gasto energético
Junção neuromuscular
Acetilcolina é o neurotransmisor
Unidade
Motora
Unidade funcional
do movimento:
motoneurônio e
toas as fibras por
ele inervadas
Unidade
Motora
Mecanismo de contração
Características Moleculares dos Filamentos
Filamento de
Miosina
Molécula de
Miosina
Filamento de
Actina
Contração
Interação “Actina-Miosina” - Ação do Cálcio
Recrutamento de unidades
motoras
• Principio do tudo ou nada
– Se um motoneurônio é recrutado, ele ativara todas
as suas fibras.
• Principio do tamanho
– Quanto maior o calibre do neurônio, maior seu
limiar para ativação.
– Portanto, neurônios menos calibrosos são
recrutados primeiro. Neurônios mais calibrosos
requerem um grande estimulo para ser recrutado.
Grau de força
• Recrutamento
– Unidade motora: motoneurônio e todas as fibras
inervadas
– Tamanho da unidade motora varia entre os
músculos em relação a função muscular
• Frequência de estímulos
– Somação temporal
– Tetânica
Recrutamento muscular e produção de força
Contratações tetânicas
Frequência de disparos neuronal e força de contração
Relação
comprimen
to- tensão
RELAÇÃO FORÇA-VELOCIDADE
Controle motor
Atividade reflexa
e
Centro encefálicos
superiores
Atividade reflexa
Receptores proprioceptivos musculares
Motoneurônios γ
Neurônios Motores α
Fibras musculares extra-fusais (FE)
=Fibras musculares esqueléticas ficam situadas fora
do fuso muscular
Fibras aferentes Ia
Fibras aferentes Ib
Fibras musculares intrafusais (FI)
=Fibras musculares que ficam dentro do fuso
muscular
Órgãos sensoriais musculares
FUSO MUSCULAR
Variação do comprimento das fibras musculares
e a sua velocidade de mudança
ORGAO TENDINOSO DE GOLGI
Variação da tensão mecânica sobre os tendões
Em série com as FE
Receptores musculares
Fusos musculares
detectam a variação do comprimento muscular
Estiramento
Contração
Quais são as funções dos Fusos Musculares?
Estiramento
3
2
A carga (1) estira as FE (2) e as fibras do fuso
muscular (3). O estiramento da região central do
fuso estimula as terminações aferentes que
disparam potenciais de ação em direção ao SNC.
A chegada desse impulsos causam a estimulação
dos motoneurônios a do próprio músculo.
1
O fuso detecta variação do comprimento das FE
durante o estiramento e provoca a sua contração.
E durante a contração das FE? O que aconteceria? Os
fusos conseguem detectar a variação do comprimento
das FE?
Músculo em repouso
Fuso sensível
Músculo em contração
Sem a co-ativação gama
Fuso perde sensibilidade
Músculo em contração
Co-ativação gama
Fuso sensível
Vias descendentes
a
g
Contração
Extrafusal
Contração
Intrafusal
Ação reflexa das fibras
aferentes
• Excita os
motoneurônios da
musculatura agonista
• Excita os
motoneurônios da
musculatura sinergista
(facilitação)
• Inibe os motoneurônios
da musculatura
antagonista
Quais são as funções dos Órgãos Tendinosos de Golgi?
Durante a contração muscular além da
co-ativaçâo gama nos fusos
musculares, os órgãos tendinosos de
Golgi também são estimulados.
-
As fibras aferentes Ib disparam
Potenciais de ação e as informações
são levadas, excitam os
interneuronios inibitórios que fazem
sinapse com os motoneurônios a em
atividade.
Resultado: relaxamento do músculo
A estimulação dos órgãos tendinosos de Golgi
modula (podendo inibir) a contração muscular.
Função: Proteção contra contração excessiva
Controle sobre o nível de excitação dos
motoneurônios
Conexões medulares das fibras
aferentes Ib
• Inibe os motoneurônios da
musculatura agonista
• Inibe os motoneurônios da
musculatura sinergista
• Excita os motoneurônios
da musculatura
antagonista
• Objetivo – opor ao
desenvolvimento de uma
tensão excessiva da
musculatura
Tipos de Fibras Musculares
• A musculatura esquelética contém dois tipos
principais de fibras: as de contração lenta ou I
(CL) e as de contração rápida ou II (CR).
• As fibras de CR podem ainda ser divididas em
fibras de contração rápida do tipo A (CRa) e as
do tipo B ou X (CRb).
• As diferenças na velocidade de contração são
decorrentes principalmente das variadas formas
de miosina ATPase.
• A miosina ATPase é a enzima que quebra o ATP para
liberar energia, e está presente na cabeça da miosina
(ou ponte cruzada).
• As fibras de CL possuem uma forma lenta de miosina
ATPase e as fibras de CR uma forma rápida.
• Em resposta a um estimulo neural a fibra de CR tem
capacidade de quebrar ATP mais rapidamente e
consequentemente mais energia estará disponível.
• As fibras de CR apresentam um reticulo
sarcoplasmático mais desenvolvido do que as fibras
de CL, favorecendo na liberação do cálcio para o
interior da fibra muscular.
• Os genes que herdamos de nossos pais
determinam quais neurônios motores inervarão
nossas fibras musculares.
• Após o estabelecimento da inervação, as fibras
musculares diferenciam-se (tornam-se
especializadas) de acordo com o tipo de
neurônio que as estimulam.
• As unidades motoras são recrutadas por ordem
de tamanho do motoneurônio com os neurônios
menores sendo recrutados primeiro.
Padrão de recrutamento
CRb
Fibras utilizadas
CRa
CL
Força Muscular
Tipos de Fibras
Adaptações fisiológicas determinadas
pelo treinamento resistido
• Adaptação neural
– Padrões de recrutamento neural
mais eficientes (+ fibras e/ou +
coordenadas ?)
– Maior ativação do sistema nervoso
central.
– Melhor sincronização de unidades
motoras (sistema de co-ativação
entre agonistas e antagonistas)
– Diminuição da inibição autogênica
dos órgãos tendinosos de golgi.
Controle Neural
• O sistema nervoso aumenta a força
muscular com:
1. Recrutando mais unidades motoras
2. Aumentando a taxa de disparo das
unidades motoras
• Tarefas submáximas envolvem a
utilização de uma menor quantidade
de massa muscular (unidades
motoras).
• Adaptação muscular.
– Hiperplasia: modelos animais ocorre, em
humanos têm alguns indícios.
– Hipertrofia: Aumento no tamanho, número
de filamentos e sarcômeros.
FIBER HYPERTROPHY AFTER TRAINING
Relação Força X Diâmetro
Adaptações Metabólicas
• Aumento de substrato energético
– Creatina Fosfato
– Glicogênio Muscular
• Aumento no número de enzimas
Anaeróbias
– Creatina Kinase (anaeróbio alático)
– Enzimas do Glicólise/glicogenólise
anaeróbia
Distribuição de fibras em
atletas
Controle Neural
Lesão muscular
Lesão
Muscular
Antes e após
a Maratona
Rompimento
das linhas Z
Seqüência de eventos na dor muscular
tardia
1. Dano estrutural
2. Prejuízos na manutenção da homeostase do cálcio
resultando em necrose
3. Aumento da atividade dos macrófagos
4. Inflamação e acúmulo de substâncias que estimulam as
terminações nervosas causando dor e desconforto
w Causa uma redução na produção de força devido a
prejuízos estruturais, falha no processo de excitaçãocontração, e perda de proteína contrátil.
Diminuição da força após a lesão
Resposta atrasada ou tardia à lesão
Dever de casa.
•
Explique os mecanismos de contração muscular, a partir
da geração do potencial de ação e junção
neuromuscular.
•
Quais fatores afetam a força de contração muscular do
músculo esquelético e como.
•
Quais os tipos de fibras musculares e suas diferenças.
•
Quais as adaptações musculares ao exercício resistido
(musculação).
•
Como e porque ocorrem as micro lesões musculares.