Introdução

Os músculos são órgãos que a maioria de nós nem percebe que existem, mas que são muito importantes por duas razões específicas:

 

• os músculos são o "motor" que o seu corpo usa para se movimentar. Embora eles trabalhem de maneira diferente de um motor de carro ou de um motor elétrico, os músculos fazem a mesma coisa: convertem energia em movimento;
• seria impossível fazer qualquer coisa sem os músculos. Tudo o que você consegue pensar com o seu cérebro é expressado com um movimento muscular. As únicas maneiras possíveis de expressar uma idéia são por meio dos músculos da laringe, boca e língua (palavras faladas), com os músculos dos dedos (palavras escritas ou "gestos") ou com os músculos esqueléticos (linguagem corporal, dançar, correr, construir ou lutar).

Foto cedida pela National Library of Medicine (Biblioteca Nacional de Medicina) Músculos do corpo humano

Os músculos são essenciais para qualquer animal, são eficientes em converter combustível em movimento, têm longa duração, curam a si próprios e são capazes de crescer com exercícios. Eles fazem de tudo, desde permitir que você ande a manter o seu sangue circulando.

Neste artigo, veremos os diferentes tipos de músculos do corpo e a tecnologia fantástica que os permite trabalhar tão bem.

Quando a maioria das pessoas pensa em "músculos", elas pensam nos músculos que podemos ver. Por exemplo, a maioria de nós conhece os músculos do bíceps em nossos braços, mas há três tipos de músculos no corpo:

• músculo esquelético é o tipo de músculo que podemos ver e sentir. Quando um fisiculturista se exercita para aumentar a massa muscular, é o músculo esquelético que está sendo trabalhado. Os músculos esqueléticos ligam-se ao esqueleto e aparecem aos pares: um músculo para mover o osso em uma direção e outro para mover esse mesmo osso de volta na direção contrária. Esses músculos normalmente se contraem de forma voluntária, ou seja, você pensa em contraí-los e o seu sistema nervoso manda eles obedecerem ao seu pensamento. Eles podem fazer uma contração curta e única (espasmo) ou uma contração longa e prolongada (tetania);

   

• os músculos lisos são encontrados no sistema digestivo, vasos do sangue, bexiga, passagens respiratórias e no útero. O músculo liso tem a habilidade de estirar e manter a tensão por períodos longos. Ele se contrai involuntariamente, ou seja, você não precisa pensar em contraí-lo, já que seu sistema nervoso faz isso de maneira automática. Por exemplo, o seu estômago e intestinos fazem seu trabalho muscular o dia todo e, na maior parte do tempo, você nem percebe o que se passa por lá;

   

• o músculo cardíaco é encontrado somente no seu coração e suas características são resistência e consistência. Ele pode estirar de modo limitado, como um músculo liso e contrair com a força de um músculo esquelético. É um músculo que se estende com espasmo e se contrai involuntariamente.

A partir daqui, vamos nos concentrar no músculo esquelético. Os processos moleculares básicos são os mesmos nos três tipos.

O músculo esquelético também é chamado de músculo estriado, já que quando é visto sob luz polarizada ou marcado com um indicador, é possível ver faixas escuras e claras alternadas.

Corte transversal de um músculo esquelético (200x) exibindo as fibras musculares (vermelhas) e as células de gordura (brancas)

O músculo esquelético possui uma estrutura complexa que é essencial à forma em que ele se contrai. Vamos desmembrar um músculo esquelético, começando com as estruturas maiores e passando para as menores.

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A ação básica de qualquer músculo é a contração. Por exemplo, quando você pensa em mexer o seu braço usando o músculo do bíceps, seu cérebro envia um sinal pela célula nervosa mandando que o bíceps se contraia. A quantidade de força que o músculo cria é variável. O músculo pode se contrair pouco ou muito, dependendo do sinal que o nervo envia. Tudo o que o músculo é capaz de fazer é criar uma força de contração.

Um músculo é um conjunto de células chamadas fibras. Imagine as fibras musculares como cilindros longos e, comparadas com as outras células no seu corpo, as fibras musculares são bem grandes. Elas têm de 1 a 40 mícrons de comprimento e de 10 a 100 mícrons de diâmetro. Para podermos comparar, um fio de cabelo tem cerca de 100 mícrons de diâmetro e uma célula comum no seu corpo tem cerca de 10 mícrons de diâmetro.

Uma fibra muscular contém muitas miofibrilas, que são cilindros com proteínas musculares. Essas proteínas permitem que uma célula muscular se contraia. As miofibrilas contêm dois tipos de filamentos ao longo do eixo da fibra, que são dispostos em padrões hexagonais. Há filamentos grossos e filamentos finos. Cada filamento grosso é rodeado por seis filamentos finos.

Filamentos grossos e finos ligam-se a outra estrutura chamada de disco Z ou linha Z, que se distribui de maneira perpendicular pelo eixo longo da fibra, a miofibrila que vai de uma linha Z até a outra é chamada de sarcômero. Estendendo-se verticalmente pela linha Z há um pequeno tubo, chamado de transversal ou túbulo T, que na verdade é a parte da membrana celular que se estende em profundidade para dentro da fibra. E, no interior da fibra, esticando-se pelo eixo longo entre os túbulos T, existe um sistema de membranas chamado retículo sarcoplasmático, que armazena e libera os íons de cálcio responsáveis por disparar a contração muscular.

 

Contraindo um músculo

Os filamentos é que fazem o trabalho real de um músculo. Os filamentos grossos são feitos de uma proteína chamada miosina. No nível molecular, um filamento grosso é uma haste de moléculas de miosina dispostas em um cilindro. Os filamentos finos são feitos de uma proteína chamada actina e se parecem com dois colares de pérolas enrolados um no outro.

Durante a contração, os filamentos de miosina agarram-se aos filamentos de actina, formando pontes cruzadas. Os filamentos grossos puxam os filamentos finos para trás, fazendo com que o sarcômero encolha. Em uma fibra muscular, o sinal para a contração é sincronizado por toda a fibra, o que faz com que todas as miofibrilas que formam o sarcômero encolham simultaneamente.

Há duas estruturas nos caminhos de cada filamento fino que permitem que eles deslizem pelos grossos: uma proteína longa e semelhante a um bastão chamada tropomiosina e um complexo de proteínas menores e semelhantes a pérolas, chamadas de troponina. Troponina e tropomiosina são os interruptores moleculares que controlam a interação de actina e miosina durante a contração.

Durante a contração, os filamentos finos deslizam pelos filamentos grossos,
encolhendo o sarcômero

Embora o deslizamento de filamentos explique como o músculo encolhe, ele não explica como o músculo cria a força necessária para isso. Para entender como essa força é criada, vamos pensar em como se puxa um objeto com uma corda:

1. agarre a corda com as duas mãos;
2. relaxe a pegada com uma mão, digamos que seja a mão esquerda, e mantenha a pegada com a direita;
3. com a mão direita segurando a corda, modifique a forma do braço direito para que diminua o seu alcance e puxe a corda na sua direção;
4. agarre a corda com a mão esquerda estendida e solte a pegada da mão direita;
5. mude a forma do braço esquerdo para encolhê-lo e puxe a corda, levando o braço direito de volta à sua posição estendida original para que agarre a corda;
6. repita o procedimento das etapas 2 a 5, alternando os braços, até que termine.

Os músculos criam força alternando pontes cruzadas de miosina

Para entender como os músculos criam força, vamos usar o exemplo da corda.

As moléculas de miosina têm o formato de um taco de golfe. Para nosso exemplo, a cabeça do taco de miosina (junto com a ponte cruzada que ela forma) é o seu seu braço e o filamento de actina é a corda:

1. durante a contração, a molécula de miosina forma uma ligação química com uma molécula de actina no filamento fino (segurando a corda). Essa ligação química é a ponte cruzada. Para entendermos melhor, somente uma ponte cruzada foi exibida na figura acima concentrando-se em um braço;
2. inicialmente, a ponte cruzada está estendida (seu braço estendido) com adenosina difosfato (ADP) e fosfato inorgânico (P_i) ligados à miosina;
3. assim que a ponte cruzada é formada, a cabeça de miosina se curva (seu braço encurtando), criando força e deslizando o filamento de actina pela miosina (puxando a corda). Esse processo é chamado de tempo de expansão. Durante o tempo de expansão, a miosina libera ADP e P_i ;
4. assim que o ADP e o P_i  são liberados, uma molécula de adenosina trifosfato (ATP) liga-se à miosina. Quando o ATP é ligado, a miosina libera a molécula de actina (soltar a corda);
5. quando a actina é liberada, a molécula de ATP é dividida em ADP e P_i pela miosina. A energia do ATP leva a cabeça da miosina de volta à sua posição original (estender o braço novamente);
6. o processo se repete. As ações das moléculas de miosina não são sincronizadas. A qualquer momento, algumas miosinas estão se ligando a filamentos de actina (agarrando a corda), outras estão criando força (puxando a corda) e outras estão soltando o filamento de actina (soltando a corda).

Contração isotônica x contração isométricaO encolhimento das fibras cria força mecânica ou tensão muscular. Se o comprimento do músculo se altera (mesma força ou contração isotônica) ou não (mesmo comprimento ou contração isométrica) depende da carga ligada ao músculo. Por exemplo, o seu bíceps está ligado a sua omoplata em uma extremidade e à ulna do seu antebraço na outra extremidade. Quando o bíceps se contrai, ele encolhe e puxa a ulna em direção à omoplata. A ulna é ligada à articulação do cotovelo. Esse movimento permite que você levante o seu antebraço e uma carga determinada. Por outro lado, se estiver carregando uma carga pesada, como uma maleta cheia, não é possível levantar o seu antebraço e o bíceps não se contrai muito. Mas a força que o músculo gera está ajudando a carregar a maleta.

As contrações de todos os músculos são disparadas por impulsos elétricos, quer sejam transmitidos por células nervosas, criados internamente (como em um marcapasso) ou aplicados externamente (com um estímulo elétrico). O sinal elétrico inicia uma série de eventos que levam ao ciclo de pontes cruzadas entre a miosina e actina, que, por sua vez, gera força. A série de eventos é um pouco diferente entre os músculos esqueléticos, lisos e cardíacos. Primeiramente, vamos descrever os eventos em um músculo esquelético primeiro.

O processo de acoplamento levando do sinal elétrico (excitação) à contração
no músculo esquelético

Vamos ver o que ocorre dentro de um músculo esquelético, da excitação à contração e depois ao relaxamento:

1. um sinal elétrico (potencial de ação) viaja por uma célula nervosa, fazendo com que ela libere uma mensagem química (neurotransmissor) em uma pequena lacuna entre a célula nervosa e a célula muscular. Essa lacuna é chamada de sinapse;
2. o neurotransmissor cruza a lacuna, liga-se à proteína (receptor) da membrana da célula muscular e causa um potencial de ação na célula muscular;
3. o potencial de ação se espalha rapidamente pela célula muscular e entra na célula através do túbulo T;
4. o potencial de ação abre as portas do estoque de cálcio do músculo (retículo sarcoplasmático);
5. íons de cálcio fluem para dentro do citoplasma, o local onde se encontram os filamentos de actina e miosina;
6. os íons de cálcio se ligam às moléculas do complexo troponina-tropomiosina localizadas nos sítios de ligação dos filamentos de actina. Normalmente, a molécula de tropomiosina (semelhante a um bastão) cobre os sítios da actina com os quais a miosina pode formar pontes cruzadas;
7. ao ligar íons de cálcio, a troponina altera sua forma e desliza a tropomiosina para fora, expondo os sítios de ligação actina-miosina;
8. a miosina interage com a actina em ciclos de pontes cruzadas, como descrito anteriormente. O músculo então cria força e se contrai;
9. após o potencial de ação ter passado, os canais de cálcio se fecham e as bombas de cálcio localizadas no retículo sarcoplasmático removem o cálcio do citoplasma;
10. conforme o cálcio é bombeado de volta ao retículo sarcoplasmático, os íons de cálcio saem da troponina;
11. a troponina retorna à sua forma natural e permite que a tropomiosina cubra os sítios de ligação actina-miosina do filamento de actina;
12. já que não há mais nenhum sítio de ligação disponível agora, nenhuma ponte cruzada pode ser formada, fazendo com que o músculo relaxe.

Como você pode ver, a contração muscular é regulada pelo nível de íons de cálcio no citoplasma. No músculo esquelético, os íons de cálcio trabalham na actina (contração regulada por actina). Eles tiram o complexo troponina-tropomiosina para fora dos sítios de ligação, permitindo que a actina interaja com a miosina.

Energia para a contração muscular

Rigor mortisApós a morte, os níveis de cálcio dentro da célula muscular aumentam e o nível de ATP cai. Dentro dos músculos, a miosina liga-se à actina e os músculos se contraem. No entanto, sem ATP para fazer as pontes cruzadas retornarem e liberar a miosina, todos os músculos continuam contraídos e rígidos, formando o estado que chamamos de rigor mortis.

Os músculos usam energia na forma de ATP. A energia do ATP é usada para retornar a cabeça da ponte cruzada de miosina e liberar o filamento de actina. Para fazer ATP, o músculo faz o seguinte:

1. quebra fosfato de creatina, adicionando o fosfato ao ADP para criar ATP;
2. realiza respiração anaeróbica, na qual a glicose é quebrada em ácido láctico e o ATP é formado;
3. realiza respiração aeróbica, na qual glicose, glicogênio, gorduras e aminoácidos são quebrados na presença de oxigênio para produzir ATP (veja Como funciona o exercício físico para mais detalhes).

Os músculos possuem uma mistura de dois tipos básicos de fibras: contração rápida e contração lenta. Fibras de contração rápida são capazes de desenvolver forças maiores, contraindo mais rápido e possuem maior capacidade anaeróbica. Por outro lado, as fibras de contração lenta desenvolvem a força vagarosamente e podem se manter contraídas por mais tempo e têm capacidade aeróbica maior. O treinamento pode aumentar a massa muscular, provavelmente alterando o tamanho e o número de fibras musculares mais do que os tipos dessas fibras. Alguns atletas também usam drogas para aumentar o desempenho, especificamente esteróides anabolizantes, para aumentar a massa muscular, embora isso seja perigoso e proibido na maioria das competições esportivas.

Outras células musculares
Enquanto a maioria dos processos é semelhante, há algumas diferenças notáveis entre as atividades de músculos esqueléticos, cardíacos e lisos.

As células do músculo cardíaco são estriadas e muito parecidas com as células do músculo esquelético, com exceção das fibras no músculo cardíaco que são interconectadas. O retículo sarcoplasmático das células do músculo cardíaco não é bem desenvolvido como o das células do músculo esquelético. A contração do músculo cardíaco é regulada por actina, o que significa que os íons de cálcio vêm tanto do retículo sarcoplasmático (como no músculo esquelético) como de fora da célula (como em um músculo liso). No restante, a cadeia de eventos que ocorre na contração do músculo cardíaco é semelhante àquela do músculo esquelético.

Comparado o músculo esquelético, as células do músculo liso são pequenas. Elas têm a forma de um carretel, com cerca de 50 a 200 mícrons de comprimento e de 2 a 10 mícrons de diâmetro. Não possuem estrias ou sarcômeros. Em vez disso, possuem montes de filamentos finos e grossos (ao contrário de faixas bem desenvolvidas) que correspondem às miofibrilas. Nas células de músculos lisos, os filamentos intermediários são entrelaçados pela célula, de maneira parecida com os fios de uma rede de pescar. Os filamentos intermediários ancoram os filamentos finos e correspondem ao discos Z do músculo esquelético. Diferente das células de músculos esqueléticos, as células de músculos lisos não possuem troponina, tropomiosina ou retículos sarcoplasmáticos organizados.

Como nas células de músculos esqueléticos, a contração em uma célula de músculo liso envolve a formação de pontes cruzadas e filamentos finos deslizando pelos filamentos grossos. Mas, como a musculatura lisa não é tão organizada quanto a musculatura esquelética, ocorre o encolhimento em todas as direções. Durante a contração, os filamentos intermediários das células de músculos lisos ajudam a puxar a célula para cima, como se fechassem uma bolsa com uma fita.

Os íons de cálcio regulam a contração na musculatura lisa, mas eles realizam essa tarefa de maneira um pouco diferente da que ocorre nos músculos esqueléticos:

1. os íons de cálcio originam-se fora da célula;
2. os íons de cálcio se ligam a um complexo de enzimas sobre a miosina, chamado quinase da cadeia leve de calmodulina-miosina; 
3. o complexo de enzimas quebra o ATP em ADP e transfere o P_i diretamente para a miosina;
4. essa transferência de P_i ativa a miosina;
5. a miosina forma pontes cruzadas com a actina, como ocorre no músculo esquelético;
6. quando o cálcio é bombeado para fora da célula, o P_i é removido da miosina por outra enzima;
7. a miosina fica inativa e o músculo relaxa.

Esse processo é chamado de contração regulada por miosina.

Para mais informações sobre músculos e assuntos relacionados, confira os links na próxima página.

Mais informações

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