Estrutura e Função Estrutura e Função MuscularMuscular

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 Rasch, 1991; McArdle et alet al., 1999., 1999

Organização do músculo esquelético

Túbulos Transversos - Retículo Sarcoplasmático

Estrutura e Função Estrutura e Função do Sistema do Sistema

NervosoNervoso

Potencial de repouso da membrana

1. Anions2. Permeabilidades da

membrana3. Forças de difusão4. Forças elétricas

Fatores determinantes

Bomba de

Na+/K+

Potencial de ação

Threshold for voltage-sensitivesodium channels

Potassium channelsopen

Na/K Pump re-establishes RMP

Potêncial de

Propagação

Direction of AP

Condução saltatóriaImpulso 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

Filamento de Miosina

Molécula de Miosina

Filamento de Actina

Características Moleculares dos Filamentos

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 comprimento- tensão

RELAÇÃO FORÇA-VELOCIDADE

Controle motor

Atividade reflexae

Centro encefálicos superiores

Fibras musculares intrafusais (FI)=Fibras musculares que ficam dentro do fuso muscular

Fibras musculares extra-fusais (FE)=Fibras musculares esqueléticas ficam situadas fora do fuso muscular

Motoneurônios γ

Fibras aferentes Ib

Fibras aferentes Ia

Neurônios Motores α

ORGAO TENDINOSO DE GOLGIVariação da tensão mecânica sobre os tendões Em série com as FE

Órgãos sensoriais muscularesFUSO MUSCULARVariação do comprimento das fibras muscularese a sua velocidade de mudança

Atividade reflexaReceptores proprioceptivos musculares

Contração

Estiramento

Receptores muscularesFusos muscularesdetectam a variação do comprimento muscular

Quais são as funções dos Fusos Musculares?

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.

O fuso detecta variação do comprimento das FE durante o estiramento e provoca a sua contração.

Estiramento

1

2 3

Músculo em repousoFuso sensível

Músculo em contraçãoSem a co-ativação gamaFuso perde sensibilidade

Músculo em contraçãoCo-ativação gama

Fuso sensível

E durante a contração das FE? O que aconteceria? Os fusos conseguem detectar a variação do comprimento

das FE?

Contração Extrafusal

Contração Intrafusal

Vias descendentes

Ação reflexa das fibras aferentes

• Excita os motoneurônios da musculatura agonista

• Excita os motoneurônios da musculatura sinergista (facilitação)

• Inibe os motoneurônios da musculatura antagonista

-

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

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 em atividade.

Resultado: relaxamento do músculo

Quais são as funções dos Órgãos Tendinosos de Golgi?

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

CL

CRa

CRb

Força Muscular

Fibras utilizadas

Tipos de Fibras

• 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.

Adaptações fisiológicas determinadas pelo treinamento resistido

Controle Neural• O sistema nervoso aumenta a força

muscular com: 1. Recrutando mais unidades motoras2. 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

1. Dano estrutural

2. Prejuízos na manutenção da homeostase do cálcio resultando em necrose

4. Inflamação e acúmulo de substâncias que estimulam as terminações nervosas causando dor e desconforto

Seqüência de eventos na dor muscular tardia

3. Aumento da atividade dos macrófagos

Causa uma redução na produção de força devido a prejuízos estruturais, falha no processo de excitação-contração, 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.