Contração Muscular Lisa

Localização, Funções e Padrões de Contração do Músculo Liso

Características gerais do músculo liso

• Músculo não estriado (ou seja, sem estrias na microscopia)
• Músculos involuntários que habitualmente estão responsáveis pelo controlo dos órgãos internos e vasos
• Inervado pelo SNA

Localizações

O músculo liso é encontrado sobretudo nas paredes das estruturas ocas e nalguns órgãos viscerais, incluindo:

• Vasculatura
• Trato GI:
  • Esófago
  • Estômago
  • Intestinos delgado e grosso
  • Reto
  • Esfíncteres
• Trato respiratório:
  • Traqueia
  • Brônquios e bronquíolos
• Sistema reprodutivo feminino:
  • Útero
  • Trompas de Falópio
  • Vagina
• Trato urinário:
  • Ureteres
  • Bexiga
  • Uretra
• Íris do olho
• Músculos piloeretores nos folículos capilares

Funções

• Controlar o diâmetro de estruturas ocas ou de aberturas (por exemplo, vasos sanguíneos, vias aéreas, esfíncteres, pupilas)
• Provocar movimento através das estruturas ocas (por exemplo, trato gastrointestinal, trompas de falópio)
• Expulsão (por exemplo, urina da bexiga, feto do útero)

Padrões de contração, relaxamento e estados de repouso

Conforme a sua função, o músculo liso dos diferentes tecidos estará em diferentes estados de contração em repouso.

• Normalmente contraído:
  • Músculos que normalmente estão contraídos e que relaxam quando são estimulados
  • Exemplo: esfíncteres
• Normalmente relaxados:
  • Músculos que normalmente estão relaxados e que contraem quando são estimulados
  • Exemplos: bexiga, útero
• Normalmente parcialmente contraídos (músculo com tónus em repouso):
  • Músculos que se encontram em estados de contração parcial, com a capacidade de contrair ou relaxar ainda mais dependendo do estímulo
  • Exemplos: vasos sanguíneos, via aérea
• Músculos normalmente ativos:
  • Músculos em movimento relativamente constante
  • Exemplo: músculos lisos do trato GI

Tipos de Músculo Liso

Existem 2 tipos principais de tecido muscular liso: unidades simples e múltiplas.

Tipos de unidade única

Músculos lisos do tipo unidade única também chamados de unidades fásicas:

• Os miócitos estão eletricamente acoplados uns aos outros através de junções comunicantes:
  • Transmitem impulsos aos miócitos adjacentes → produzem um sincício funcional (um grande número de células que se contrai como uma única unidade)
  • Permitem uma contração lenta em forma de onda
• Encontrados nos vasos sanguíneos e na maioria dos órgãos viscerais, incluindo os do trato digestivo, respiratório, urinário e reprodutivo
• Mais comum do que o tipo de unidade múltipla
• Frequentemente, forma múltiplas camadas (por exemplo, camadas circulares e longitudinais no trato GI)

Tipo unidade múltipla

Músculos lisos do tipo unidade múltipla também chamados de unidades tónicas:

• As células individuais são separadas por uma membrana basal.
• Ausência de junções comunicantes
• Cada célula é inervada pela sua própria fibra nervosa → as células contraem independentemente umas das outras
• Encontrados nas:
  • Grandes artérias e passagens pulmonares
  • Músculos piloeretores dos folículos capilares
  • Íris do olho

Estimulação das Células Musculares Lisas

Estímulos possíveis

No músculo esquelético, o estímulo para que uma fibra muscular se contraia vem sempre através de um neurónio motor. O músculo liso, entretanto, pode ser estimulado de múltiplas maneiras.

• Estimulação através do SNA
  • Acetilcolina
  • Norepinefrina (NE)
• Acoplamento com outras células musculares lisas através das junções comunicantes
• Capacidade intrínseca de pacemaker: determinadas células do trato GI
• Hormonas:
  • Epinefrina / NE circulante (secretada pela medula adrenal)
  • Oxitocina
  • Histamina
• Fatores metabólicos:
  • Níveis de CO ₂
  • Níveis de O ₂
  • Níveis de pH
• Estiramento mecânico

Junções difusas

Para o músculo liso estimulado pelo SNA, os neurotransmissores são libertados pelos nervos nas junções difusas (ao invés das junções neuromusculares (JNM) encontradas no músculo esquelético).

• Varicosidades: edema semelhante a contas, ao longo do comprimento da fibra nervosa autónoma, contendo vesículas sinápticas com neurotransmissores
• As fibras nervosas atravessam e passam entre múltiplos miócitos diferentes.
• Os neurotransmissores são libertados das varicosidades → estimulam os recetores, que estão localizados em toda a superfície da célula muscular
• Junção difusa:
  • Refere-se à junção entre uma varicosidade e os recetores na superfície da célula do músculo liso
  • Uma única fibra nervosa pode ter várias junções difusas diferentes, com várias células musculares lisas diferentes

Acoplamento Excitação-Contração no Músculo Liso

Tal como o músculo esquelético, o músculo liso requer um influxo de Ca²⁺ para o sarcoplasma de forma a iniciar uma contração. O músculo liso, no entanto, utiliza processos diferentes para obter esse influxo de Ca²⁺ : libertação de Ca induzida por Ca (LCIC) e libertação de Ca mediada por ligantes.

Libertação de cálcio induzida pelo cálcio

Canais envolvidos:

• Canais LCIC:
  • Localizados no retículo sarcoplasmático (RS) com a célula muscular
  • Quando abertos, os canais LCIC permitem o efluxo de Ca ²⁺ do RS para o sarcoplasma.
  • Estimulados a abrir pelo Ca ²⁺ (no lado do sarcoplasma)
• Canais de Ca tipo L:
  • Canais de Ca ligados à membrana, dependentes de voltagem
  • Localizados nas pequenas invaginações no sarcolema chamadas caveolae
  • Localizados junto aos canais LCIC no RS

Processo de LCIC:

• Um estímulo altera o potencial de membrana do sarcolema.
• Isso permite a abertura dos canais de Ca tipo L.
• Pequenas quantidades de Ca ²⁺ entram na célula.
• Este Ca ²⁺ aciona os canais LCIC no RS para permitir a sua abertura.
• Há um grande efluxo de Ca ²⁺ do RS.
• O Ca ²⁺ provoca a ligação actina-miosina.

Libertação de cálcio mediada por ligantes

• Um estímulo ativa uma proteína ligada à membrana.
• A proteína ligada à membrana gera um segundo mensageiro intracelular.
• O segundo mensageiro estimula a abertura de um canal ligante no SR → efluxo de Ca ²⁺
• Exemplo comum:
  • O estímulo ativa um recetor acoplado à proteína G (RAPG)
  • RAPG ativa a fosfolipase C (FLC).
  • FLC cliva o fosfatidilinositol-4,5-bifosfato (PIP ₂ ) para produzir:
    • Trifosfato de inositol (IP ₃ ): funciona como o segundo mensageiro neste caso
    • Diacilglicerol (DAG)
  • IP ₃ liga-se a um canal de IP ₃ no RS → o canal abre, permitindo o efluxo de Ca ²⁺

Como o Ca intracelular leva à interação actina-miosina no músculo liso

O músculo estriado é regulado por alterações nas proteínas reguladoras da actina, enquanto o músculo liso é regulado por meio da fosforilação da miosina.

• No músculo esquelético:
  • O complexo troponina-tropomiosina cobre os locais de ligação da miosina na actina, prevenindo a interação actina-miosina.
  • O Ca causa uma mudança conformacional no complexo troponina-tropomiosina.
  • Esta mudança conformacional expõe os locais de ligação da miosina na actina → actina e miosina podem interagir
  • Um ATP liga-se à cabeça da miosina e permite que o ciclo de ponte cruzada comece (o que leva à contração muscular).
• No músculo liso:
  • O Ca ²⁺ intracelular no sarcoplasma liga-se à calmodulina.
  • A calmodulina é uma enzima que ativa a cinase de cadeia leve da miosina (MLCK).
  • A MCLK transfere um fosfato do ATP para a miosina.
  • A miosina fosforilada ativa a miosina ATPase dentro da miosina.
  • A miosina pode agora interagir com a actina.
  • Um ATP adicional liga-se à cabeça da miosina e permite que o ciclo de ponte cruzada comece (levando à contração muscular).
• Fosfatase de miosina:
  • Inibe a miosina através da clivagem do fosfato necessário para a sua ativação no músculo liso
  • Os inibidores da miosina fosfatase ajudam a ativar a miosina (por o inibidor ser inibido) e incluem:
    • Proteína cinase (PC) C
    • Rho-cinase
• Contrações graduais com base na quantidade de Ca sarcoplasmático:
  • Mais Ca = contrações mais fortes
  • Menos Ca = contrações mais fracas

Contração e Relaxamento do Tecido Muscular Liso

Disposição da actina e miosina no músculo liso

Ao contrário do músculo esquelético, a actina e a miosina não estão organizadas nos sarcómeros do músculo liso. No músculo liso:

• A actina está ligada a massas de proteínas chamadas corpos densos, que estão:
  • Ligados ao (e tecnicamente parte do) citoesqueleto
  • Distribuídos pelo sarcoplasma e pela face interna do sarcolema (membrana da célula muscular)
  • Conectados uns aos outros por filamentos intermediários
• Sem linhas Z que conectam a actina
• A miosina está localizada entre a actina.
• A miosina puxa a actina → a actina puxa os corpos densos → os corpos densos movem-se uns para junto dos outros → toda a célula muscular se contrai = contração

Ciclo da ponte cruzada no músculo liso

Também conhecida como teoria do filamento deslizante da contração muscular, o ciclo da ponte cruzada é o processo pelo qual a miosina e a actina se movem uma ao longo da outra, encurtando a célula muscular e provocando a contração muscular. No músculo liso, a miosina deve ser fosforilada pela MLCK para que o ciclo da ponte cruzada comece.

Processo:

• O ATP liga-se à cabeça da miosina.
• A miosina ATPase hidrolisa o ATP → ADP:
  • Move a cabeça da miosina para uma posição “inclinada” de alta energia
  • Esse movimento é conhecido como golpe de recuperação.
• A cabeça inclinada da miosina liga-se a um sítio de ligação da miosina na actina, formando uma ponte cruzada
• Golpe de força:
  • A miosina liberta o ADP e o fosfato.
  • A cabeça da miosina expele a energia → retorna à posição flexionada, puxando o filamento fino com ela
  • Visto que muitas cabeças de miosina se ligam simultaneamente, a actina permanece na sua nova posição em vez de “deslizar de volta” para a sua posição original.
• A miosina liga-se a um novo ATP, fazendo com que ele seja libertado da actina.
• O ciclo recomeça.

Relaxamento

O relaxamento ocorre quando o Ca ²⁺ é removido do sarcoplasma.

• O Ca ²⁺ é removido do sarcoplasma através de 2 mecanismos:
  • Mover o Ca ²⁺ para fora da célula através de proteínas de superfície:
    • Ca ²⁺ ATPase
    • Trocador Na ⁺ – Ca ²⁺
  • Armazenar Ca ²⁺ no RA através debombas de Ca-ATPase do retículo sarco / endoplasmático (SERCA)
• Sem o Ca ²⁺ , a miosina é desfosforilada pela miosina fosfatase → a miosina inativada é incapaz de executar golpes de força

Estado de “latch-bridge”

• Um estado em que a miosina é desfosforilada (não pode ocorrer o ciclo da ponte cruzada), mas permanece ligada à actina = mantém alguma tensão
• Permite que o músculo mantenha o tónus sem gastar muita energia
• Exemplo: nos esfíncteres, que mantêm a contração como o seu estado de “repouso”

Resposta ao estiramento

O estiramento pode desencadear tanto a contração como a resposta de relaxamento de stresse no tecido muscular liso.

• Estiramento que leva à contração:
  • Alguns tecidos contêm canais de Ca ²⁺ controlados de forma mecânica no sarcolema
  • Isto leva a um ↑ no Ca ²⁺ intracelular com o estiramento → provoca contração
  • Exemplos: estiramento no esófago ou no cólon desencadeia as contrações peristálticas
• Resposta de relaxamento de stresse:
  • Alguns tecidos contraem-se e resistem ao estiramento pouco antes de relaxarem em resposta ao mesmo.
  • Exemplo: bexiga

Diferenças entre a Contração do Músculo Liso e do Músculo Esquelético