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MÚSCULO LISO
Embora o músculo liso seja formado por fibras bem menores que o músculo
esquelético (diâmetro 20 vezes menor e comprimento milhares de vezes menor), muitos
dos princípios básicos da contração são aplicados a ambos. Essencialmente as mesmas
forças atrativas entre os filamentos de actina e miosina geram a contração do músculo
liso, mas a organização interna das fibras é inteiramente diferente entre os músculos liso
e esquéletico.
Tipos de músculos lisos:
Músculo liso multiunitário
É formado por fibras independentes, cada uma atuando de modo completamente
independente das demais, sendo muitas vezes inervada por terminação nervosa única,
como é o mais característico para o músculo esquelético em geral. Além disso, as
superfícies externas dessas fibras (como nas esqueléticas) são revestidas por fina
camada formada por uma mistura de fibrilas de colágeno e proteoglicanas que isola a
fibra de suas vizinhas.
A característica mais importante das fibras multiunitárias é que cada uma pode
contrair-se independentemente das outras; isso contrasta, em grande parte, com o
controle predominante nos músculos lisos viscerais por estímulos não neurais. Além
disso, só muito raramente esses músculos apresentam contrações espontâneas.
Músculo liso unitário
A expressão "unitário" se refere a uma grande massa de centenas a milhões de
fibras musculares que se contraem juntas, como uma só unidade. Essas fibras ocorrem
geralmente em feixes ou camadas, e suas membranas celulares são aderentes entre si,
em diversos pontos, de modo a que a força gerada por uma fibra muscular pode ser
transmitida para as demais. Também as membranas celulares são unidas por "junções
abertas" o que permite o fluxo de íons de uma célula para outra, propagando o potencial
de ação de uma fibra para a fibra seguinte, fazendo com que todas as fibras se
contraiam em conjunto. Devido as interconexões presentes neste tipo de músculo liso,
ele é também chamado de músculo liso sincicial. Como este músculo liso é encontrado
na parede da maioria das vísceras do corpo, inclusive intestino e vias biliares, ele é
referido como músculo liso visceral.
Princípios da contração do músculo liso
A célula muscular lisa apresenta numerosas estruturas chamadas massas
densas (ou corpos densos). Estas estruturas são formadas por substância amorfa e
podem ocorrer soltas no citoplasma ou ancoradas à membrana celular. Essas massas
densas são interligadas por filamentos, chamados de filamentos intermediários e com
função desconhecida. Também interligando os corpos densos existem feixes de
miofilamentos, análogos ao da célula estriada, com posição predominantemente paralela
ao maior eixo da célula. Como na fibra esquelética, no músculo liso são encontrados os
filamentos delgados e grossos. Contudo, na célula lisa, estes filamentos apresentam
algumas características próprias, que são:
1. O filamento fino não contém troponina;
2. O teor de actina e de tropomiosina é o dobro do encontrado na célula esquelética, e o
de miosina é de apenas um quarto;
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3. Não há uma disposição regular entre os filamentos, com três a cinco filamentos
grossos, cercados por um número bem maior de filamentos finos; e
4. O pequeno número de filamentos grossos, entre as extremidades dos filamentos finos
não permite que se percebam estriações transversais. A outra extremidade dos
filamentos finos se liga aos corpos densos fixados a membrana celular, em justaposição
as células vizinhas fazendo interconexões mecânicas, servindo de pontos de fixação
para a contração miofibrilar dessas células. Provavelmente os filamentos intermediários
realizam esta função em conjunto com os corpos densos mesmo estando soltos no
citoplasma.
Os principais filamentos do músculo liso são de actina e miosina, que apresentam
características químicas semelhantes as dos filamentos do músculo esquelético.
O processo contrátil é ativado por íons cálcio, dependendo também de energia
resultante da hidrólise de ATP pela ATPase miosínica.
A maioria das contrações do músculo liso resulta em contrações tônicas
prolongadas, podendo perdurar por horas ou até dias. Logo, é de se esperar que existam
diferenças nas características, tanto físicas quanto químicas, da contração do músculo
liso em relação ao músculo esquelético.
O papel do cálcio na contração
Como no músculo esquelético, o principal fator desencadeante na contração do
músculo liso é um aumento na concentração intracelular de cálcio iônico. Este aumento
pode ser desencadeado por estimulação por uma fibra nervosa, por estímulo hormonal,
por estiramento da fibra, ou por alteração química do meio externo (p.ex., pH).
Como o músculo liso não contém troponina, a sua contração é ativada por
mecanismo inteiramente diferente. Em lugar da troponina, as células lisas contém
grande quantidade de outra proteína reguladora, a CALMODULINA. Embora também se
ligue a quatro íons cálcio, ela difere da troponina, no modo como desencadeia a reação
de contração. A calmodulina ativa as pontes cruzadas de miosina, e a contração ocorre
nas seguintes etapas:
1. Os íons cálcio se fixam a calmodulina
2. O complexo calmodulina-cálcio ativa a miosina quinase, enzima fosforilativa
3. A miosina quinase fosforila a cadeia regulatória (uma das cadeias leves) do braço da
miosina. Uma vez fosforilada a cabeça adquire a capacidade de se fixar ao filamento de
actina e seguir por todo o processo o ciclo da contração muscular
Quando a concentração de cálcio cai abaixo do seu nível crítico, todas as etapas
descritas acima se invertem de modo automático, exceto pela fosforilação da cabeça de
miosina. Essa inversão exige a ação de outra enzima, a miosina fosfatase, que remove o
fosfato da cadeia leve regulatória, neste ponto o ciclo é interrompido e cessa a
contração. O tempo necessário para o relaxamento da contração dependerá, em grande
parte, da quantidade de miosina fosfatase ativa na célula.
A duração dos ciclos das pontes cruzadas no músculo liso (fixação na actina,
desligamento, nova fixação para outro ciclo) é muito, mas muito maior no músculo liso
que no músculo esquelético; a freqüência desses ciclos no músculo liso, é no máximo de
1/100 a 1/300 da do músculo esquelético. Porém, admite-se que a fração de tempo em
que as pontes cruzadas permanecem presas aos filamentos de actina, principal fator
determinante da força de contração, é muito maior no músculo liso. O maior tempo no
qual as pontes cruzadas permanecem presas, provavelmente decorre da baixa atividade
ATPásica das cabeças de miosina do músculo liso.
Contração do músculo liso e gasto de energias
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O músculo liso, para manter determinada tensão de contração, consome apenas
de 1/300 a 1/10 do que gastaria o músculo esquelético. Este fato decorre do longo
tempo de fixação das pontes cruzadas, uma vez que cada fixação consome apenas uma
molécula de ATP. Este fato é importante, já que muitas vezes é necessário a
manutenção da contração por muito tempo.
Um tecido muscular liso começa a se contrair dentro de 50 a 100 milisegundos
após a excitação. Atinge o máximo em 1/2 seg. e começa a declinar sua força em 1 a 2
segundos; o tempo total da contração variando de 1 a 3 segundos. Essa duração é cerca
de 30 vezes maior do que a do músculo esquelético. É bom lembrar que devido a
multiplicidade de músculos lisos, o tempo da contração pode variar, de um tipo para
outro, de 0,2 seg. até 30 segundos.
Outra propriedade do músculo liso é a capacidade de se encurtar comprimento
em porcentagem muito maior que o músculo esquelético, e ainda manter quase a força
total de contração. Enquanto o músculo esquelético encurta em 1/3 seu comprimento, o
liso reduz em até 2/3 de seu comprimento inicial.
Embora a razão para essa maior capacidade de contração não seja conhecida,
se acredita que as células do músculo liso apresentem diferentes comprimentos ótimos
para superposição entre os filamentos de actina e miosina. Isto permitiria ao longo do
processo contrátil novas fibras fossem atingindo seu ótimo, o que no total resultaria num
encurtamento bem maior. Outra razão vem do fato dos filamentos de actina serem bem
mais longos no músculo liso, permitindo um deslizamento muito maior dos filamentos,
resultando em maior encurtamento.
O mecanismo de "tranca"
O músculo liso, como já foi dito, pode ser mantido contraído, com força máxima,
e baixíssimo gasto de energia. Este processo é chamado mecanismo de "tranca", e é
causado pelo prolongado período de fixação das pontes cruzadas.
Desconhece-se, porém, porque esse mecanismo varia de um músculo liso para
outro.
Relaxamento por “estresse” (esticamento) do músculo liso
Uma característica importante do músculo liso encontrado em muitos órgãos ocos
é a de manter a sua força de contração depois de um alongamento ou encurtamento.
Isto impede variações por longo tempo na pressão interna desses órgãos, já que a
musculatura se rearranja em alguns segundos.
Por exemplo, se a pressão na bexiga aumenta após cerca de 15 segundos as
células musculares se alongam, se reajustando ao novo volume, mantendo a mesma
força de contração de antes. Provavelmente este reajuste se faz ao longo do processo
de liga e desliga das pontes cruzadas, ou seja, o estiramento causado pelo aumento da
pressão faz com que quando as pontes se "desliguem" se religuem depois em pontos
cada vez mais afastados, até atingirem o novo equilíbrio.
Neste processo é de importância clara o mecanismo de "tranca".
Proposta para a regulação do mecanismo de "tranca"
Como as pontes cruzadas para se formarem dependem da ação da enzima
miosina-quinase, assim como para se desfazerem as pontes depende da miosina
fosfatase.
Logo, após a etapa inicial da contração, com altos níveis das duas enzimas, e
ciclos repetidos de ligação e desligamento das pontes, a redução da atividade dessas
enzimas resultará em tempo mais longo no ciclos das pontes, levando ao mecanismo de
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tranca. Como as cabeças de miosina não dependem de gasto de energia para se
manterem ligadas a actina, o músculo liso poderá se manter contraído com pouco gasto
de energia.
Controle neuro-hormonal da contração do músculo liso
Diferentemente do músculo esquelético, o músculo liso pode ser estimulado a se
contrair não só por estímulo nervoso mas por múltiplos tipos de sinais: estimulação
hormonal e vários outros meios.
A principal razão desta diferença é que a membrana das células musculares lisas
contém muitos tipos distintos de proteínas receptoras, capazes de desencadear o
processo contrátil. Outras proteínas receptoras são capazes de inibir a contração do
músculo liso, o que representa outra diferença do músculo esquelético.
Junções neuromusculares do músculo liso
No caso do músculo liso não há uma junção especializada como a placa motora
do músculo esquelético. Fibras nervosas que enervam o músculo liso se ramificam
difusamente por sobre uma lâmina de fibras musculares. Geralmente essas fibras não
fazem contato direto com as fibras lisas, mas se espalham difusamente entre elas,
secretando seus neurotransmissores no líquido intersticial, a alguns nanômetros e até
micrômetros de distância das células musculares. Onde há várias camadas musculares
as fibras nervosas, muitas vezes, só enervam a camada mais externa, e a excitação
muscular passa dela para as mais internas pela propagação do potencial de ação pela
massa muscular ou por difusão da substancia transmissora.
Os axônios que enervam as fibras lisas não tem os botões terminais como nas
fibras esqueléticas. A maioria dos finos terminais axônicos apresentam múltiplas
varicosidades ao longo de sua extensão.
Nesses pontos, as células de Schwann, são interrompidas de modo que o
neurotransmissor possa ser secretada. A substância transmissora fica armazenada em
vesículas nas varicosidades, como ocorre na placa motora esquelética.
Em alguns casos, geralmente no músculo multiunitário, as varicosidades estão
diretamente sobre a membrana muscular, com separação de apenas 20 a 30 nm mesma distancia das junções do músculo esquelético. Essas junções, como era de se
esperar, levam a uma resposta muscular muito mais rápida do que as junções difusas.
As respostas inibitórias ou excitatórias dos neurotransmissores dependerá do tipo
de proteína receptora na membrana das células musculares lisas.
Potenciais de membrana e potenciais de ação no músculo liso
O valor do potencial de membrana do músculo liso varia de um tipo para outro,
além de depender de condições momentâneas do músculo. Contudo, em condições
normais de repouso, o potencial de membrana é, em geral, de -50 a -60 mV, ou seja 30
mV menos negativo que no músculo esquelético.
Potenciais de ação
No músculo liso unitário os potenciais de ação ocorrem da mesma forma que no
músculo esquelético. Porém se acredita que o influxo iônico do potencial de ação seja
provocado pela entrada de cálcio, e não de sódio. Porém, muitos músculos lisos
multiunitários não apresentam potenciais de ação. Os potenciais de ação dos músculos
viscerais ocorrem de duas formas:
- em ponta (spike); com platôs.
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Os potenciais em ponta atípicos acontecem na maioria dos músculos lisos
unitários, com variação de cerca de 10 a 50 ms. de duração. Tais potenciais podem ser
induzidos por diversos agentes reguladores neurohormonais, ou eletricamente.
Os potenciais de ação com platôs apresentam uma retardada repolarização, que
varia de centenas a milhares de milissegundos.
Os canais de cálcio e o potencial de ação
A membrana da célula muscular lisa contém um número muito maior de canais
de cálcio voltagem dependentes que o músculo esquelético, porém muito menor de
canais de sódio voltagem dependentes.
Logo, é o influxo de cálcio o responsável pelo potencial de ação. Isto ocorre de
forma auto-regenerativa, como ocorre com o sódio nos neurônios e em músculos
esqueléticos. Como os canais de cálcio se abrem com lentidão bem maior, isto explica a
lentidão dos potenciais de ação das fibras lisas.
Este mesmo cálcio que entra também atua no mecanismo contrátil
desencadeando a contração.
Músculos lisos com atividade contrátil espontânea
Alguns músculos lisos são auto-excitáveis. Ou seja, surgem potenciais de ação
sem que haja estímulo externo. Estes potenciais estão associados a presença de um
ritmo ondulatório lento, também conhecido como ritmo elétrico básico, ou simplesmente
ondas lentas.
A onda lenta não é um potencial de ação. E uma propriedade local das fibras do
músculo liso que compõem a massa muscular.
A causa das ondas lentas é desconhecida, porém propõe-se que as ondas lentas
sejam causadas por variação no bombeamento de sódio através da membrana. Outra
proposta seria a de uma possível variação rítmica da condutância de canais iônicos de
membrana.
A maior importância das ondas lentas reside no fato de poderem gerar potenciais
de ação. Toda vez que as ondas lentas ultrapassam o limiar para indução dos potenciais
de ação (aproximadamente -35 mV) surge o potencial de ação que se propaga pela
massa muscular levando a contração.
Resposta ao estiramento
Quando o músculo liso visceral é suficientemente estirado, podem surgir
potenciais de ação espontâneos.
Estes potenciais resultam da diminuição da negatividade produzida pelo
estiramento, que associada as ondas lentas leva a célula a atingir o limiar, disparando
potenciais de ação. Esta resposta permite a um órgão oco, como o intestino, que seja
excessivamente distendido, possa resistir ao estiramento com uma contração local.
Excitação ou inibição do músculo liso em resposta a hormônios (neurotransmissores)
Alguns receptores protéicos da membrana da célula lisa abrem canais de sódio
ou cálcio, despolarizando a membrana pelo mesmo mecanismo da resposta neural.
Ocasionalmente podem ser produzidos potenciais de ação, ou incrementos dos
potenciais rítmicos preexistentes. Contudo, em muitos casos, ocorre despolarização sem
potenciais de ação. Todavia, deve ficar bem claro, que mesmo essa despolarização está
associada a influxo de íons cálcio para desencadear a contração.
Há também outros receptores de membrana que uma vez ativados inibem a
contração. Isto ocorre pelo fechamento de canais de sódio ou de cálcio, impedindo a
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entrada desse íons positivos. Pode também ocorrer aumento da condutância a potássio,
permitindo a saída desses íons positivos. De qualquer forma, ocorre aumento da
negatividade celular. Esses estado de maior negatividade é chamado de
hiperpolarização.
Acoplamento farmacomecânico
Algumas vezes a contração ou inibição é desencadeada por substâncias
(hormônios, neurotransmissores) sem que haja alteração do potencial de membrana.
Nesses casos a substância ativa um receptor da membrana que não abre canais iônicos,
mas promove outras alterações. Como liberação de íons cálcio do retículo
sarcoplasmático, induzindo a contração. Pode haver também diminuição do cálcio
citoplasmático, no caso de haver inibição. O processo como isto ocorreria ainda não é
conhecido.
Importância da fonte de íons cálcio
O retículo sarcoplasmático da célula muscular lisa é apenas rudimentar, se
comparado ao do músculo esquelético, na maioria dos tipos de músculo liso. Assim, na
maioria dos tipos de músculos lisos, quase todo o cálcio usado na contração vem, do
líquido extracelular durante o potencial de ação. A disponibilidade de íons cálcio no meio
extracelular é bem maior que no retículo da célula, e também o potencial de ação, do
músculo liso é causado por influxo de cálcio. Como as células musculares lisas são bem
menores que as esqueléticas, esses íons cálcio podem se difundir para todas as regiões
do músculo liso, induzindo o processo contrátil. O tempo necessário para essa difusão é,
em geral, de 200 a 300 mseg, e é dito período latente. Esse período latente é
aproximadamente 50 vezes menor no músculo esquelético.
Também pode haver entrada de cálcio por meio de canais de cálcio ativados por
hormônios e esse cálcio também produz a contração. Normalmente esses canais não
causam potenciais de ação, e muitas vezes, nem alteração do potencial de membrana,
visto que a bomba de sódio mantém o potencial de membrana quase normal. Mesmo
assim a contração permanece enquanto os canais estiverem abertos, já que o que leva a
contração é a presença de cálcio iônico, e não a voltagem da célula. Esse é um meio de
ocorrer contração do músculo liso, sem alteração significativa do potencial de membrana
(acoplamento farmacomecânico).
Algumas células musculares lisas contem retículo sarcoplasmático
moderadamente desenvolvido. Estas células apresentam pequenas invaginações da
membrana, chamadas de cavéolas, que entram em contato com os túbulos
sarcoplasmáticos. Quando um potencial de ação atinge as invaginações das cavéolas,
isso parece excitar a liberação de íons cálcio pelos túbulos sarcoplasmáticos, do mesmo
modo como nos túbulos T do músculo esquelético.
Em geral, quanto maior o retículo sarcoplasmático na célula, maior a rapidez com
que ela se contrai, provavelmente porque o influxo de cálcio, pela membrana é muito
mais lenta que a liberação pelo retículo sarcoplasmático.
A bomba de cálcio
Para que ocorra o relaxamento do músculo liso é necessário que haja a remoção
dos íons cálcio para fora da célula ou dentro do retículo sarcoplasmático. As bombas do
músculo liso são bem mais lentas que as do retículo sarcoplasmático do músculo
esquelético, por isso o período de contração do músculo liso é bem mais longo, da
ordem de segundos, enquanto no músculo esquelético é de centésimos a décimos de
segundo.
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