8/17/2019 O Papel Do Calcio Na Contração Muscular

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Introdução

  O cálcio (Ca2+) desempenha papel determinante em muitas das atividades

desenvolvidas pela membrana e em outras estruturas da célula: atua na ativação

da fosforilação oxidativa no aux!lio " manutenção da inte#ridade sarcolemal e

principalmente na ativação das prote!nas contráteis ($ansford %&&') sua ação

nos eventos da contração muscular é o fator re#ulat*rio desde o momento #erador

do potencial de ação até o está#io ue determina o ,m do processo de

acoplamento excitação-contração O n!vel de Ca2+ liberado e a proporção

reabsorvida pelo ret!culo sarcoplasmático portanto de,nem a conduta funcional do

ciclo contrátil (Figura 1).

Figura 1. .elaç/es estabelecidas entre potencial de ação muscular n!vel citoplasmático de Ca2+ e

desenvolvimento de tensão pelos sarc0meros durante um abalo daptado de 1chauf et al (%&&)

  3studos também relatam ue a impossibilidade de captação do Ca2+ do

citoplasma para o interior do ret!culo sarcoplasmático em condição ap*s a

contração muscular pode desencadear se45ncias de eventos lesivos em

estruturas celulares 6sso indica ue há uma concentração de Ca2+ favorável para a

manutenção da homeostasia celular (ntunes 7eto et al %&&8) O ob9etivo deste

trabalho é apresentar a atuação do Ca2+ nas situaç/es de euil!brio do

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funcionamento contrátil e sua inu5ncia na ativação de mecanismos lesivos

celulares

Ação do cálcio nos eventos funcionais celulares

  7o m;sculo esuelético a excitabilidade e contratilidade dependem do potencial

de membrana e dos #radientes de concentração transmembrana para s*dio (7a+)

e potássio (

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  O processo de contração muscular baseia-se na teoria do desli@amento dos

,lamentos do sarc0mero Cinco fases podem ser delineadas em relação aos eventos

mecEnicos e ,siol*#icos deste processo: repouso excitação-9unção contração

restauração e relaxamento (ntunes 7eto %&&8F Gox et al %&&%):

1. Repouso. 7este momento não há interação entre actina e miosina pois o

complexo A=-ponte cru@ada está desativado O Ca2+ elemento fundamental para

a mudança da con,#uração troponinaHtropomiosina (em repouso as duas

estruturas IcobremJ os s!tios de li#ação entre actina e miosina) encontra-se

arma@enado nas ves!culas do ret!culo sarcoplasmático Kuando a membrana estáem repouso ou numa condição de euil!brio (sem condução de sinal) o potencial

elétrico através da membrana permanece relativamente constante O potencial de

repouso da membrana é da ordem de ?L-&L mM com o lado interior da membrana

sendo ne#ativo em relação ao exterior distribuição i0nica pela membrana

representa o euil!brio das forças elétricas entre os !ons positivos e ne#ativos e

suas forças associadas de concentração bomba sódio-potássio (bomba 7a+-

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impulso vindo de um nervo motor atin#e a placa motora terminal ou junção

neuromuscular  (ponto onde a ,bra nervosa motora se inva#ina para dentro da ,bra

muscular) há a liberação de acetilcolina tornando poss!vel a transmissão do

impulso neuronal através da fenda sináptica e também criando um  potencial pós-

sináptico ecitatório na ,bra muscular O potencial p*s -sináptico excitat*rio se dá

em decorr5ncia do aumento no potencial elétrico no neur0nio p*s-sináptico

#eração de potenciais de ação sofre propa#ação pelo sarcolema e t;bulos

transversos tendo como evento ,nal a estimulação das ves!culas do ret!culo

sarcoplasmático e a liberação de Ca2+ no meio intracelular O aumento na

concentração interna celular de Ca2+ propiciará a este li#ar-se "s moléculas de

troponina ue cobrem os s!tios de li#ação da actina 9unto " miosina li#ação do

Ca2+ com a troponina desencadeará uma alteração na conformação do complexo

troponinaHtropomiosina levando " ativação do A=- ponte cru@ada e a um

acoplamento f!sico-u!mica entre actina e miosina

!. "ontração. Com o acoplamento entre actina e miosina tem-se a ativação da

en@ima ATPase dependente de !"2+ e a subse4ente hidr*lise do A= permitindo

a desinte#ração de A= em >= e =i hidr*lise permite a liberação de ener#ia e a

mudança de an#ulação das pontes cru@adas acarretando na sobreposição dos

,lamentos de actina aos de miosina e #erando a contração muscular 

#. Restauração.  formação de uma nova li#ação entre actina e miosina se dá

através da ress!ntese do A= ener#ia para a ocorr5ncia da ress!ntese deriva da

decomposição de #licose #lico#5nio ácidos #raxos livres ou da combinação de >=

(adenosina difosfato) com #rupos fosfato da fosfocreatina restauração de al#uns

poucos moles de A= pode ser obtida ainda pela via da #lic*lise anaer*bia

resultando na produção de ácido lático

$. Relaxa%ento. Kuando há o cessamento dos impulsos nervosos e a

diminuição de est!mulo sobre o nervo motor os !ons de Ca2+ li#ados aos s!tios datroponina são Ise4estradosJ de volta "s cisternas do ret!culo sarcoplasmático

Com a diminuição da concentração intracelular de Ca2+ o complexo A=-ponte

cru@ada é desativado e os mio,lamentos de actina retornam " posição inicial para

propiciarem a ocorr5ncia de um novo ciclo contrátil

  Figura 2 representa esuematicamente os principais eventos envolvidos no

processo de contração muscular:

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Figura 2 O processo de contração-relaxamento muscular (ntunes 7eto %&&8)

&o%'as de cálcio( ret)culo sarcoplas%ático e dese%pen*o contrátil

  Bartonosi (%&8') descreve os dois tipos de bomba de Ca2+ presentes na

superf!cie das membranas celulares:

• uma en@ima A=ase ativada por !ons ma#nésio e cálcio (#!"2+ + Ca2+$ -

 ATPase) está presente na membrana plasmática da maioria das células

eucari*ticasF esta A=ase é modulada pela calmodulina e reuer fosfolip!dios

da membrana para a atividade cliva#em Ca2+-dependente de A= ocorre

com formação transit*ria de uma en@ima acilfosfato intermediária ue é

mecanicamente li#ada " translocação de Ca2+

• o sistema de permutação Na+-Ca2+ catalisa a troca eletro#5nica de s*dio e

cálcio através da superf!cie da membrana bomba Na+-Ca2+ está

presente em alta concentração nas superf!cies de membranas de células

excitáveis (por exemplo células do coração e ax0nios) bomba Na+-

Ca2+ não está li#ada " hidr*lise do A= mas o A= pode servir como um

ativador ,siol*#ico 7as superf!cies de membranas de micro-or#anismos

anti-carre#adores %+&Ca2+ podem desempenhar uma função re#ulat*ria

similar

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  inda em relação "s bombas de Ca2+ o ret!culo endoplasmático da maioria das

células eucari*ticas contém uma bomba ATP-Ca2+ dependente ue é distinta

da #!"2+ + Ca2+$ - ATPase da superf!cie de membrana bomba de Ca2+ é um

componente intr!nseco da membrana do ret!culo endoplasmático e em certas

células (por exemplo nas células musculares) ela pode representar NL-8L do

conte;do total de prote!na do ret!culo endoplasmático bomba ATP-

Ca2+ dependente catali@a o transporte eletro#5nico de 2 Ca2+ li#ados " hidr*lise

de % mol de A= contra um lar#o #radiente eletrou!mico de Ca2+ atividade do

transporte A=ase depende absolutamente dos fosfolip!dios da membrana sendo a

fosforilação transit*ria da en@ima pelo A= um essencial passo na translocação do

cálcio >iferente da superf!cie da membrana Ca2+-ATPase a en@ima do ret!culo

endoplasmático é relativamente insens!vel " calmodulina Pm exemplo bem

caracteri@ado deste sistema de transporte de cálcio é a A=ase transportadora de

cálcio do ret!culo sarcoplasmático (Bartonosi %&8')

  O ret!culo sarcoplasmático é primariamente responsável pela re#ulação da

concentração de Ca2+ sarcoplasmático Pma rede de ret!culos sarcoplasmáticos

envolve as mio,brilas no n!vel da 9unção'anda A e 'anda ( e forma cisternas

terminais das uais estruturas são pro9etadas para os t;bulos transversos

rami,cação de cisternas terminais forma um alon#ado sistema tubular lon#itudinal

ue ori#ina a porção leve do ret!culo sarcoplasmático esta ue é altamente

enriuecida na atividade da bomba ATP-Ca2+ dependente enuanto a liberação de

Ca2+ e as atividades de li#ação de Ca2+ são enriuecidas na porção pesada do

ret!culo sarcoplasmático (derivada das cisternas terminais) bomba ATP-

Ca2+ dependente é responsável pela reacumulação muito rápida de Ca2+ no

interior do ret!culo sarcoplasmático se#uindo a sua liberação O canal de liberação

de Ca2+ ou receptor rianodina é o principal mecanismo pelo ual o cálcio estocado

nas cisternas do ret!culo sarcoplasmático é liberado no sarcoplasma para iniciar a

contração muscular sendo ativado por Ca2+ micromolar e adenina nucleot!deo

milimolar (também é sens!vel " mudança de p$ calmodulina cafe!na entre

outros)F em contrapartida o canal de liberação de Ca2+ é inibido por Ca2+

milimolar e B#2+ milimolar 3m con9unto com o receptor rianodina tem-se a

atuação de receptores di)idropiridina ue com a sua alteração estrutural

detectada através de movimentos intramembrana estimulam a mudança no

potencial da membrana e parecem essenciais para a liberação de Ca2+ do ret!culo

sarcoplasmático (Bartonosi %&8'F =o@@an et al %&&'F Bicelson Douis %&&?)

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Figura !. Bembranas e prote!nas responsáveis pela re#ulação do cálcio no sistema m;sculo-esuelético

daptado de Bicelson e Douis (%&&?)

  O aumento na concentração de Ca2+ citoplasmático dos n!veis de repouso de Q

%L-R B para S %L-? B indu@ a uma alteração na con,#uração estrutural dos

,lamentos ,nos do sarc0mero facilitando a interação entre as pontes cru@adas e a

actina com a subse4ente ativação da cliva#em c!clica de A= e o desenvolvimento

de tensão contrátil 3m termos #erais a calse*uestrina e a calreticulina locali@adas

no espaço luminal das cisternas terminais do ret!culo sarcoplasmático serão as

prote!nas ue reali@arão o tamponamento luminal das mudanças de concentração

de Ca2+ livre (TCa2+Ui) =rop/e-se ue a prote!na triadina desempenhe um papel

de IancorarJ a calseuestrina na membrana 9uncional e medie interação entre

calseuestrina e o receptor rianodina (Bartonosi %&8'F =o@@an et al %&&'F

Bicelson Douis %&&?)

  s evid5ncias experimentais su#erem ue a estrutura do ret!culo sarcoplasmático

e sua função são prontamente alteradas uando o tecido muscular é submetido a

uma prática exaustiva de exerc!cios exc5ntricos de modo ue possa haver um

eventual dist;rbio nas proporç/es dos canais re#ulat*rios de liberação e

recapturação de Ca2+ pelo ret!culo sarcoplasmático (Varren et al %&&a)

  O ue se pode pressupor é ue a instabilidade mecEnica produ@ida durante o

exerc!cio exc5ntrico afeta as ultraestruturas da célula muscular indu@indo ruptura

dos sarc0meros e sarcolema (Figura #) (Clarson %&&2 ab) =orém não se sabe

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ao certo precisar a participação de demais eventos ue sur#em em paralelo ao

estresse mecEnico pois muitas mudanças homeostáticas podem ocorrer durante a

reali@ação de um exerc!cio intenso tais como alteraç/es em substratos elevação

da temperatura local produção de radicais super*xido depressão em p$ e

elevação em concentração de Ca2+ citoplasmático (WXrd et al %&8&a)

Figura #. =rocessos de lesão indu@idos pelo exerc!cio exc5ntrico daptado de WXrd (%&&2)

  Os mecanismos pelos uais tornam elevados o n!vel de Ca2+ no interior das

células musculares se9am eles de causa intracelular ou extracelular também não

estão completamente evidenciados >uan e colaboradores (%&&L) utili@ando-se de

modelo animal ue foi submetido a um prolon#ado exerc!cio de caminhada em

esteira em plano de descida o ue eles denominaram de exerc!cio exc5ntrico

procuraram compreender a ori#em do Ca2+ acumulado na célula Conclu!ram ue o

Ca2+ pode entrar na célula ou através dos canais de Ca2+ do sarcolema ha9a visto

ue a tensão ocasionada pelo exerc!cio exc5ntrico favorece uma movimentação dos

!ons pela membrana ou então ue a causa se9a a pr*pria ruptura de al#uma

estrutura sarcolemal resultada de um fator ou combinação de fatores: tensão

mecEnica ativação de Gosfolipase 2 peroxidação lip!dica por radicais livres de

oxi#5nio e aumento de temperatura local produ@ida durante o exerc!cio O Ca2+

acumulado poderá desta forma alterar relaç/es de s!ntese e de#radação protéica

no m;sculo por intermédio de estimulação de processos sens!veis " sua

concentração elevada (Wa##iolini et al %&88F WXrd et al %&8&b) =orém osexperimentos de DoYe e euipe (%&&') demonstraram ue animais ue executaram

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uma sessão de exerc!cios exc5ntricos do m;sculo s*leo foram capa@es de tamponar

o aumentado inuxo de Ca2+ extracelular mantendo a TCa2+U sist*lica normal e

evitando a ativação de vias de#radativas sens!veis ao Ca2+ >esta forma mais

investi#aç/es são necessárias para o entendimento de les/es indu@idas pelo

exerc!cio exc5ntrico rmstron# (%&&L) apresenta o pressuposto potencial de

alcance do Ca2+ nos processos relativos aos mecanismos de lesão no meio celular

(Figura $):

Figura $ Becanismos potenciais envolvidos nos está#ios iniciais de microlesão celular

ue ocorrem por aumento intracelular de cálcio daptado de rmstron# (%&&L)

  Concluindo o dist;rbio homeostático do Ca2+ na célula pode condu@ir al#uns

processos auto-catal!ticos nalisando o esuema percebe-se ue a concentração

elevada de Ca2+ favorece a ativação da Gosfolipase 2 ue possui um s!tio de

li#ação de Ca2+ ação da Gosfolipase 2 pode ter vários efeitos de#enerativos

para as estruturas de membrana incluindo a produção de deter#entes de ácidos

#raxos e lisofosfolip!dios O Ca2+ pode também ativar outras proteases sens!veis

estimulando a de#radação de estruturas protéicas bem como afetando o processo

de respiração mitocondrial