Musculatura Lisa

Capítulos

Lodish 4ª edição: Capítulo 18
Lodish 5ª edição: Capítulo 5
Moyes e Schulte: Capítulo 6 páginas 239-243
Moyes e Schulte: Capítulo 9 páginas 380-381

de células de Músculo Liso


Figura 22-40, Biologia Molecular da Célula, 4ª edição. As quatro classes de células musculares de um mamífero.
(A) desenhos esquemáticos (à escala).
(Ser) micrografias eletrônicas de Varredura, mostrando a (B) músculo-esquelético, de sobre o pescoço de um hamster, (C) músculo do coração de um rato, (D) músculo liso da bexiga de um porco da guiné, e (E) myoepithelial células em uma secretora alvéolo de um lactantes rat glândula mamária. As setas na alínea c) apontam para os discos intercalados de ponta a ponta entre as células do músculo cardíaco; as células do músculo esquelético nos músculos longos são unidas de ponta a ponta de forma semelhante. Note que o músculo liso é mostrado em uma ampliação mais baixa do que os outros. os músculos lisos cercam órgãos internos como os intestinos grandes e pequenos, o útero e os vasos sanguíneos grandes. A contração e relaxamento dos músculos lisos controla o diâmetro dos vasos sanguíneos e impulsiona os alimentos ao longo do tracto gastrointestinal. as células do músculo liso são muito heterogéneas, ou seja, múltiplos tipos diferentes. Eles são caracterizados por um conjunto de células curtas e estreitas com propriedades diferentes. Em comparação com os músculos esqueléticos, as células musculares lisas contraiem-se e relaxam lentamente, e podem criar e manter a tensão por longos períodos de tempo.


figura 22-22. Biologia Molecular da célula. Diagrama de uma pequena artéria na secção transversal.

um músculo liso é composto por células em forma de fuso alongado, cada uma com um único núcleo. Embora as células do músculo liso sejam embaladas com filamentos grossos e finos, estes filamentos não são organizados em sarcomas bem ordenados e, portanto, o músculo liso não é estriado. Em vez disso, os filamentos no músculo liso são reunidos em feixes soltos, que são ligados a corpos densos no citosol. Corpos densos aparentemente servem a mesma função que discos Z no músculo esquelético. A outra extremidade dos filamentos finos em muitas células do músculo liso está ligada a placas de fixação, que são semelhantes a corpos densos, mas estão localizados na membrana plasmática de uma célula muscular. Como um disco Z, Uma placa de fixação é rica na proteína de ligação à actina Alfa-actinina; também contém uma segunda proteína, a vinculina, que se liga a uma proteína de membrana integral na placa e à Alfa-actinina, ligando assim os filamentos de actina aos locais de adesão à membrana.


figura 18-26, Lodish 4th edition. Estrutura geral do músculo esquelético e liso. (B) O músculo liso é composto por células em forma de fuso vagamente organizadas que contêm um único núcleo. Os feixes soltos de actina e filamentos de miosina embalam o citoplasma das células musculares lisas. Estes feixes estão ligados a corpos densos no citosol e à membrana em placas de fixação.


From Cell Physiology, Sperelakis, 2nd edition. o modelo do filamento deslizante é ainda utilizado na contracção do músculo liso. No entanto, em células musculares lisas a contração é muito mais lenta do que as células musculares esqueléticas. As células do músculo liso diminuem devido à contracção e, assim, geram tensão.


From Cell Physiology, Sperelakis, 2nd edition.

nas células do músculo liso, a rede reticulim sarcoplásmica é escassa, e a majoirty do aumento da Ca2+ citosólica necessária para a contracção muscular entra na célula através da membrana plasmática Ca2+. Isto é semelhante ao que ocorre em invertebrados, pequenos vertebrados, células cardíacas. Isto significa que as alterações no nível citosólico de Ca2+ ocorrem muito mais lentamente no músculo liso (segundos a minutos). Isto tem a vantagem de permitir a resposta lenta e estável na tensão contractil que é necessária pelo músculo liso dos vertebrados.

activação das células do músculo liso

as células do músculo liso têm receptores múltiplos e mecanismos de activação. As células do músculo liso podem ser activadas por neurotransmissores, hormonas, células vizinhas. Por exemplo, o acoplamento elétrico através de entroncamentos sincroniza as contrações das células do músculo liso responsáveis pelos movimentos peristálticos do intestino. no entanto, o objetivo geral é sempre o mesmo….alterar os níveis de Ca + 2 citosólicos para alterar o grau de contracção.

dentro de um único órgão e, às vezes, dentro de uma pequena parte de um órgão, as células dos músculos lisos podem estar se contraindo, relaxando e liberando sinais para realizar funções. Por exemplo, num vaso sanguíneo, existem células pacemaker espontaneamente activas que podem ser conduzidas através de algumas ou muitas células. algumas células do músculo liso têm contracções rápidas enquanto outras são mais lentas ou mantêm o tónus muscular ou contracções prolongadas durante longos períodos de tempo. Como este um baixo custo de energia deve haver mecanismos para permitir a manutenção da tensão através da célula que são especializados a partir de células musculares esqueléticas.


From Cell Physiology, Sperelakis, 2nd edition. a contração

em algumas células do músculo liso é controlada por alterações no potencial da membrana e algumas são puramente através de processos químicos/hormonais. A inervação nervosa das células do músculo liso é do sistema nervoso autónomo e semelhante às células do músculo cardíaco funciona numa vasta área de libertação Geral de neurotransmissores. A função dos neurotransmissores é normalmente a de modular a contração em vez de iniciar a contração (muitas células do músculo liso, como indicado acima, têm a capacidade de ativar espontaneamente). Contrações podem ocorrer ao longo de minutos, em vez de milisegundos, como foi visto com o esqueleto e centenas de milisegundos, como foi visto com as células cardíacas.

contração das células do músculo liso

contração do músculo liso não é controlada pela ligação de Ca+2 ao complexo troponina, uma vez que é nos músculos cardíaco e esquelético. O rather Ca+2 control myosin attachment to the actin through an intermediate step of Ca+2 / calmodulin and it is this that controls contraction in smooth muscle cells. A troponina não se encontra nas células do músculo liso (tropomiosina é).

Caldemon e Ca+2/calmodulin


Figura 18-33, Lodish 4ª edição. Ca2 + – dependent mechanisms for regulating contraction in smooth muscle.
(b) Regulation of smooth muscle contraction by caldesmon. A baixas concentrações de Ca2+ (10-6 M), o caldesmon liga-se à TM e à actina, reduzindo a ligação da miosina à actina e mantendo o músculo no estado relaxado. Em concentrações mais elevadas de Ca2+, um complexo de Ca2+-calmodulina liga-se ao caldesmon, libertando-o da actina; assim, a miosina pode interagir com a actina e o músculo pode contrair-se. A fosforilação por diversas cinases, incluindo a cinase do mapa, e a desphoforilação por fosfatases também regulam a atividade de ligação da actina de caldesmon.

a activação da miosina do músculo liso pode ser regulada por caldesmon que, em níveis baixos de Ca+2, Se liga à tropomiosina e à actina e bloqueia a ligação da miosina à actina. Uma vez que os níveis de Ca+2 aumentam a calmodulina activada Ca+2 para se ligar ao caldesmon, que o liberta do complexo tropomiosina/actina. Agora a myosina está livre para se ligar e mover ao longo dos filamentos finos para contrair a célula.

Miosina de cadeia leve quinase e Ca+2/calmodulin

Outro mecanismo de contração do músculo liso requer o regulamento das cadeias leves que estão associados com a miosina de cadeia pesada

Figura 18-20, Lodish 4ª edição.


figura 18-34, Lodish 4th edition.
(b) In vertebrate smooth muscle, phosphorylation of the myosin regulatory light chains on site X by Ca2+-dependent myosin LC kinase activates contraction. Em concentrações Ca2+ “> “10-6 M, a cinase da miosina LC é inativa, e uma fosfatase da miosina LC, que não é dependente de Ca2+ para a atividade, desphosphorila a miosina LC, causando relaxamento muscular.

a ativação da miosina do músculo liso requer a fosforilação da cadeia de luz da miosina. Existem duas enzimas que controlam este processo, a myosina light chain kinase (MLCK) e a myosina light chain fosfotase. Um dos dois pares de cadeia luminosa de miosina associados à miosina no músculo liso inibe a estimulação da actina da actividade da miosina ATPase em concentrações baixas de Ca2+. A fosforilação da cadeia luminosa da miosina por MLCK elimina esta inibição e os músculos lisos contrai-se. O MLCK é activado por Ca2+ através da calmodulina. O cálcio liga-se à calmodulina, e o complexo Ca2+ – calmodulina liga-se então à miosina LC cinase e activa-a. Como este modo de regulação depende da difusão de Ca2+ e da ação das cinases proteicas, a contração muscular é muito mais lenta no músculo liso do que no músculo esquelético. Quanto maior for a quantidade de Ca+2 intracelular, mais MLCK é ativado e maior o grau de contração

o papel do MLCK ativado foi provado injetando um inibidor da cinase em células musculares lisas. O inibidor não bloqueou o aumento do nível citosólico Ca2+ associado à despolarização da membrana (medida pelo Fura-2), mas as células injectadas não podem contrair-se. o efeito do inibidor da quinase foi então superado através da injecção de um fragmento de MLCK que é sempre activo (constitutivamente activo) mesmo na ausência de Ca2+-calmodulina (este tratamento também não afecta os níveis de Ca2+).

regulação da contracção do músculo liso

dada a ampla diversidade de células do músculo liso, existem muitos meios para modular a contracção do músculo liso. Para este curso serão utilizados exemplos de controlo dos vasos sanguíneos e arterióis. o principal significa que a contracção do músculo liso do controlo é controlada através de alterações no potencial da membrana.
a despolarização causa um maior aumento na Ca+2 citosólica e, portanto, maior contração.a hiperpolarização causa uma quantidade reduzida de Ca + 2 citosólicos e assim relaxa a célula muscular.no entanto, é importante notar que a libertação de Ca+2 a partir de reservas internas também pode levar a uma maior contração através de cascatas mediadas por proteínas G que não têm nada a ver com mudanças na despolarização da membrana.

norepinefrina e epinefrina


From Cell Physiology, 2nd edition.

dependendo do tipo de norepinefrina receptora e epinefrina podem ter resultados diferentes na célula muscular lisa. a ligação da epinefrina aos receptores beta-adrenérgicos nas células musculares suaves do intestino faz com que relaxem. Pense em uma resposta biológica usual a momentos de estresse intenso, i.e. imediatamente antes de uma apresentação oral pública a epinefrina liga-se também ao receptor alfa2-adrenérgico encontrado nas células musculares lisas que servem de revestimento dos vasos sanguíneos no tracto intestinal, pele e rins. A epinefrina ligada aos receptores alfa-2 faz com que as artérias se contraiam (constrict), reduzindo a circulação a estes órgãos. Esta resposta fornece a quantidade máxima de energia para os principais músculos locomotores em resposta ao estresse corporal. acetilcolina e óxido nítrico a acetilcolina é libertada pelos nervos autónomos nas paredes de um vaso sanguíneo, provocando um relaxamento das células musculares lisas na parede do vaso sanguíneo. A acetilcolina atua indiretamente, induzindo as células endoteliais próximas a fazer e liberar NO, que, em seguida, sinaliza as células do músculo liso subjacente para relaxar.


Figura 20-42, Lodish 4ª edição. o GMPC mediata a sinalização local através de óxido nítrico.
(a) diagrama esquemático da estrutura do guanilato solúvel ciclase. A ligação do óxido nítrico ao grupo heme estimula a actividade catalítica da enzima, levando à formação de GMPC a partir de GTP.
(b) Regulation of contractility of arterial smooth muscle by NO and cGMP. O óxido nítrico sintetizado nas células endoteliais difunde-se localmente através do tecido e activa a guanilato ciclase nas células do músculo liso próximas. O aumento resultante no GMPC leva ao relaxamento do músculo e vasodilatação.

no gas is catalyzed by the enzyme no synthase from arginine. Passa prontamente através das membranas e rapidamente se difunde da célula para as células vizinhas. Não tem uma semi-vida muito curta (5-10 segundos) por isso atua apenas localmente. Em muitas células-alvo, nenhuma liga-se ao ferro no local activo da enzima guanilil ciclase, estimulando esta enzima a produzir GMP cíclica. Os efeitos de NO podem ocorrer dentro de segundos, porque a taxa normal de rotação de GMP cíclico é alta. o GMPC é rapidamente degradado para GMP por uma fosfodiesterase.o aumento do GMPc activa uma cinase que, subsequentemente, conduz à inibição do influxo de cálcio para a célula do músculo liso e à diminuição da estimulação cálcio-calmodulina da quinase da cadeia luminosa de miosina (MLCK). Isto, por sua vez, diminui a fosforilação das cadeias de luz de miosina, diminuindo assim o desenvolvimento da tensão muscular lisa e causando vasodilatação.
Outras evidências sugerem que o cGMP funciona através de um quinase (cGMP dependente da proteína quinase PKG) que por sua vez, fosforila a K+ canal para activar e, assim, hyperpolarize a célula muscular

Nitroglicerina

a Nitroglicerina, o que tem sido utilizado por cerca de 100 anos para tratar pacientes com angina (dor resultante de fluxo inadequado de sangue para o músculo cardíaco). A nitroglicerina é convertida em NO, que relaxa os vasos sanguíneos. Isso reduz a carga de trabalho no coração e reduz os níveis de oxigênio necessários para o músculo cardíaco.

Viagra

o fármaco o sildenafil inibe esta fosfodiesterase de GMP cíclica e aumenta a quantidade de tempo que os níveis de GMP cíclica permanecem elevados. O GMP cíclico mantém os vasos sanguíneos relaxados e em certas partes das poças de sangue da anatomia masculina e o efeito resultante tem as vendas de Viagra a aumentar. É interessante notar, no entanto, que Viagra não é específico para o pénis que irá afectar os níveis de GMPC em todo o corpo e pode ter alguns efeitos secundários interessantes.

Tabela 11-2. Effects of Acetylcholine Stimulation on Peripheral Tissues

Tissue Effects of ACh
Vasculature (endothelial cells) Release of endothelium-derived relaxing factor (nitric oxide) and vasodilation
Eye iris (pupillae sphincter muscle) Contraction and miosis
Ciliary muscle Contraction and accommodation of lens to near vision
Salivary glands and lacrimal glands Secretion—thin and watery
Bronchi Constriction, increased secretions
Heart Bradycardia, decreased conduction (atrioventricular block at high doses), small negative inotropic action
Gastrointestinal tract Increased tone, increased gastrointestinal secretions, relaxation at sphincters
Urinary bladder Contraction of detrusor muscle, relaxation of the sphincter
Sweat glands Diaphoresis
Reproductive tract, male Erection
Uterus Variable, dependent on hormone influence

Putting it all together: From receptor to control of muscle cell contraction


Figure 21.7, From Molecular Biology of the Cell. Autonomic control of cardiovascular function.

o sistema cardiovascular é altamente regulado de modo que há sempre um fornecimento adequado de sangue oxigenado para os tecidos do corpo em uma ampla gama de circunstâncias. existem receptores que respondem ao grau de pressão arterial e fornecem informações mecânicas (barossensoriais) sobre a pressão no sistema de artérias. estes sistemas sensoriais fornecem entrada para os centros de controle respiratório do cérebro que, por sua vez, controlam os nervos parassimpáticos e simpáticos que irão controlar o coração, vasos sanguíneos e músculos diafragmas para respirar. vamos concentrar-nos apenas nos quimiorreceptores que estão localizados principalmente nos corpos carótidos. Estes são pequenos órgãos especializados localizados na bifurcação das artérias carótidas comuns (alguns tecidos quimiossensoriais também são encontrados na aorta). Os quimiorreceptores nos corpos carótidos e aorta fornecem informações sobre a pressão parcial de oxigênio (pO2) e dióxido de carbono (pCO2) no sangue. esta informação é transmitida pelos neurônios de segunda ordem para o hipotálamo e outras regiões do tronco cerebral. Esta informação sobre os níveis de gás no sangue funciona com um reflexo para modular o sistema nervoso autónomo para controlar músculos suaves e cardíacos. É um equilíbrio entre regulação do sistema simpático versus parassimpático para cima ou para baixo regular a contração cardíaca ou muscular lisa.


From Cell Physiology, 2nd edition.

as células quimiossensoras carótidas detectam níveis de pO2 no sangue simplesmente despolarizando em resposta à diminuição dos níveis de oxigénio. O mecanismo parece ser um canal K+ sensível O2, que na presença de níveis normais de pO2 está aberto. Portanto, a Vm está perto de EK+. No entanto, os níveis de oxigênio deixam cair o canal K+ e a Vm despolariza permitindo que o canal Ca+2 de voltagem abra e desencadeie a fusão das vesículas e a liberação de neurotransmissores.
pensa-se que uma maneira que isto pode ocorrer é que o O2 ativa o canal K+ ligando-se a uma proteína heme que está ligada ao canal K+.


From Cell Physiology, 2nd edition.

inversamente, alterar o grau de abertura do canal K + permitirá que as células que potenciais de ação de fogo espontâneo aumentem a sua taxa e, assim, sinalizar uma mudança nos níveis de pO2

da fisiologia celular, 2.a edição. os níveis de pO2 podem ter um efeito directo nos músculos lisos à volta dos vasos sanguíneos. Muitas destas células têm canal K+ que é inibido pela ATP. À medida que o pO2 cai, a respiração e a produção de ATP também caem. Esta redução na ATP resulta na abertura dos canais K+ e na inibição da contracção do músculo liso. Isto resulta no relaxamento dos músculos lisos o relaxamento dos vasos sanguíneos e o aumento do fluxo sanguíneo para o tecido que está experimentando redução pO2. por outro lado, um aumento no pO2 resulta em maior inibição dos canais K+ sensíveis ao ATP e, portanto, um maior grau de despolarização. Mais canais Ca+2 estão abertos e, portanto, há maiores níveis citosólicos Ca+2, maior grau de contração muscular lisa. Isto faz com que os vasos sanguíneos se constringam (vasoconstrição) e menos transferência de pO2 para os tecidos circundantes.

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