O sistema muscular está presente em quase qualquer ação que realizamos: do movimento dos seus dedos ao digitar um texto à sua constante respiração, do seu caminhar aos batimentos do seu coração por toda sua vida. Todas essas ações realizadas por esse intrincado sistema vêm da sua capacidade de contração, ou seja, do encurtamento e elongação dos músculos quando estimulados eletricamente pelo sistema nervoso. Nessa aula, descobriremos como o sistema muscular é organizado, algumas de suas funções inusitadas e seu funcionamento a nível celular.
Tipos de tecido muscular
Os tecido muscular, por exercer as mais variadas funções no nosso corpo, possui três tipos gerais que se adequam cada um a atividades distintas no organismo.
Tecido muscular estriado esquelético
O tecido muscular estriado esquelético é o tipo de músculo responsável por qualquer movimento voluntário realizado por nosso corpo. É aquele presente no nosso bíceps, panturrilha e abdômen, por exemplo, e que treinamos ao ir em uma academia. Seu nome vem do fato que as células desse tecido são marcadas por estrias, filamentos organizados de proteínas responsáveis por sua contração. Já o termo “esquelético” se dá pois os músculos estriados são ligados indiretamente ao nosso esqueleto, permitindo assim sua sustentação e a coordenação global dos movimentos.
As células do tecido muscular esquelético são longas e cilíndricas, além de possuírem diversos núcleos periféricos em uma mesma célula (multinucleadas).
Tecido muscular estriado cardíaco
O tecido muscular estriado cardíaco é exclusivo do coração. Assim como o tecido estriado esquelético, suas fibras também apresentam estrias, mas são características por serem ramificadas e possuírem discos intercalares, estruturas que aderem uma célula a outra de forma a criar uma fibra muscular, na qual a contração é transmitida mais rapidamente. A contração desse tipo de músculo é involuntária, sob influência dos estímulos elétricos próprios do coração e do sistema nervoso autônomo.
As células desse tecido possuem um ou dois núcleos centrais e são mais curtas que as células do tecido estriado esquelético, onde, geralmente, cada célula é um longo filamento ininterrupto.
Tecido muscular liso
O tecido muscular liso difere daqueles que já citamos, pois, como seu nome sugere, não possui estrias organizadas nas suas células. Esse tecido é encontrado ao longo do trato digestório, da bexiga, do útero e dos vasos sanguíneos. A contração dessa musculatura é oposta à do tecido estriado esquelético, ou seja, é lenta, involuntária e sustentada, realizando importantes funções como o peristaltismo, a contração e dilatação de vasos sanguíneos e as contrações do parto.
O tecido muscular liso possui células com apenas um núcleo, são fusiformes e, como mencionado, não possui estrias proteicas em sua estrutura.
Contração muscular
Para analisarmos como os processos responsáveis pela contração muscular ocorrem, devemos primeiro entender a estrutura dos músculos e de suas células. Para isso, usaremos os músculos estriados esqueléticos como modelo, já que possuem mecanismos de contração mais organizados.
Cada músculo, no seu interior, possui diversos feixes musculares, também chamados de fascículos, ou seja, estruturas cilíndricas envoltas por tecido conjuntivo. Cada feixe muscular possui várias fibras musculares no seu interior (cada fibra muscular é uma célula). Dentro das fibras musculares, ainda, existem as chamadas miofibrilas, agrupamentos proteicos internos às células.
Sarcômeros e a contração molecular
Dentro das miofibrilas, temos ainda os sarcômeros, estruturas proteicas repetidas ao longo da célula que são a unidade contrátil básica no músculo. É exatamente a repetição organizada dos sarcômeros nas fibras musculares que leva à formação das estrias que podemos visualizar com microscopia.
Mas como, a nível molecular, ocorre a contração? Esse processo depende de um constante ciclo de interações entre diferentes moléculas e proteínas, especialmente da actina e miosina. Em linhas gerais, a miosina, mediante gasto de ATP, se liga a sítios específicos em um filamento de actina adjacente. Quando os produtos da hidrólise do ATP (ADP e fosfato inorgânico) se desprendem da miosina, esta “empurra” o filamento de actina, fazendo com que o sarcômero se contraia. Para melhor visualização, observe o ciclo abaixo:
Também é importante notar que, para não causar uma contração em momentos inadequados, os sítios de ligação da actina com a miosina são bloqueados pela tropomiosina quando o músculo está relaxado. No momento em que há a sinalização para contração (a qual estudaremos logo a frente), há um aumento na concentração de cálcio no sarcômero, isso faz com que a troponina, proteína associada a tropomiosina, leve esta última a se deslocar e revelar os sítios de ligação da actina para a miosina.
Quando, nos músculos, milhões de processos de contração ocorrem ao mesmo tempo, gera-se uma contração muscular generalizada e coordenada. Mas, como o sinal para a contração consegue ser tão sincronizado em todo o músculo?
Sinalização
A sinalização responsável pela contração muscular provém de estímulos elétricos de neurônios motores. Vamos construir as etapas desse processo.
Inicialmente, quando queremos contrair um músculo específico, um impulso elétrico é disparado do cérebro e, por meio de um neurônio motor, chega ao músculo. Lá, encontramos a junção neuromuscular, onde o disparo elétrico faz com que vesículas do neurotransmissor acetilcolina sejam liberadas na fenda sináptica. As moléculas de acetilcolina ligam-se a receptores na membrana da fibra muscular, que fazem com que o potencial elétrico de ação seja conduzido pela fibra até alcançar os túbulos T. Essas estruturas são canais que permeiam as fibras musculares e cuja função é conduzir o estímulo nervoso para todas as regiões da fibra igualitariamente.
Finalmente, o impulso elétrico conduzido pelo túbulo T chega ao retículo sarcoplasmático, um retículo endoplasmático especializado que envolve cada miofibrila de uma fibra muscular. No retículo, o potencial de ação estimula a liberação de íons Ca²⁺ em direção ao citosol, onde estão localizados os sarcômeros. Os íons Ca²⁺, como vimos anteriormente, se liga a troponina e faz com que os sítios de ligação da miosina se exponham, o que leva ao ciclo de contração da actina-miosina.
Ao fim do estímulo à contração e impulso elétrico, o Ca²⁺ liberado no citosol é transportado ativamente de volta ao retículo sarcoplasmático. Na ausência de cálcio no citosol, a tropomiosina volta a cobrir os sítios de ligação da miosina na actina, impedindo a realização da contração e causando o relaxamento do músculo. Segue o resumo visual a seguir:
Tipos de fibras esqueléticas
Além das classificações que já exploramos para músculos, podemos classificar tipos diferentes de fibras musculares esqueléticas, já que cada tipo é adaptado para atividades específicas. Cada músculo possui, normalmente, os três tipos de fibras em sua composição, sendo que a genética e a prática física são responsáveis por alterarem as proporções dessas fibras, adaptando-se às atividades realizadas pelo indivíduo.
No corpo, existem três tipos de fibras: as de tipo 1, 2A e 2B. As fibras de tipo 1, conhecidas como oxidativas, são caracterizadas por sua marcante cor vermelha, devido a seu alto suprimento sanguíneo. Elas são utilizadas principalmente em exercícios leves ou moderados de longa duração, como uma maratona, nos quais o tempo de contração permite a realização da respiração aeróbica e demanda altas taxas de oxigênio, o que justifica a concentração de mioglobina, que armazena oxigênio, e a alta vascularização nesses tecidos. Por dependerem de uma cadeia de reações complexa e longa, a respiração celular, sua velocidade de contração é lenta.
Nas fibras de tipo 2B, a energia necessária para a contração provém da glicólise e da fosfocreatina. Assim, por serem processos consideravelmente mais simples que a respiração celular, permitem que a contração dessas fibras seja bem mais rápida, o que justifica seu uso em atividades de alta intensidade e curta duração, como uma corrida de 100 metros rasos ou um levantamento de peso. Ao utilizarem reações anaeróbicas, não necessitam de alto suprimento sanguíneo e são muito suscetíveis à fadiga, já que seu estoque de glicose e ATP é rapidamente consumido para suprir os processos de contração. Essas fibras são, por conta do seu baixo suprimento sanguíneo, caracteristicamente claras ou brancas.
Já as fibras de tipo 2A são um intermediário entre os tipos 1 e 2B, realizando tanto o metabolismo aeróbico quanto anaeróbico para seu suprimento energético. Assim, são adaptadas para exercícios de intensidade e duração moderadas.
Com essa aula, espero que tenha entendido ao detalhe como a locomoção e contração, elementos tão basais e fundamentais na nossa vivência, são processos delicados e complexos. Toda vez que sentir seu coração batendo, engolir um pedaço de comida, caminhar por sua casa ou digitar uma mensagem, lembre-se de que nada disso seria possível sem uma altamente intrincada e regulada cadeia de reações e interações moleculares forjadas por nossa evolução.
Aula elaborada por Henrique Pongelupp.