Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ Instituto de Ciências Biomédicas – ICB Programa de Graduação em Histologia

Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ

Instituto de Ciências Biomédicas

–

ICB

Programa de Graduação em Histologia

Tecido Muscular

Origem Embriológica

célula muscular (célula especializada)

sistema de miofilamentos

Tecidos Musculares

1 célula muscular = 1 fibra muscular  Responsáveis pelos movimentos corporais, formados por células alongadas, denominadas de células musculares ou fibras musculares, células especializadas que, uma vez

excitadas, são estimuladas para eventos de contração.

MORFOGÊNESE DOS TECIDOS MUSCULARES

a. Tecido muscular estriado esquelético

• Fatores parácrinos produzidos pelo tubo neural induzem a expressão das proteínas

MyoD e Myf5 pelas células mesenquimais das porções dorsolaterais dos somitos (miótomos)  Transformação para

mioblastos (células comprometidas com as linhagens de células musculares);

• Alinhamento progressivo de mioblastos e subsequente fusão  Formação de miotubos

e produção crescente de proteínas do citoesqueleto características das fibras musculares estriadas esqueléticas;

• Deslocamento dos núcleos de uma posição central para uma posição periférica, e

aquisição de uma lâmina externa (“lâmina basal”)  Definição de uma fibra muscular estriada esquelética;

• Mioblastos permanecem como

células-satélites aderidas à superfície externa das fibras musculares estriadas esqueléticas 

b. Tecido muscular estriado cardíaco

• Origem a partir do mesoderma

esplâncnico (mesoderma cardiogênico)

 Diferenciação de células

mesenquimais em fibras musculares estriadas cardíacas.

c. Tecido muscular liso

Tecido Muscular Estriado

Esquelético

Morfologia

fibras alongadas;

células multinucleadas,

núcleos periféricos,

TECIDO MUSCULAR ESTRIADO ESQUELÉTICO Células  Fibras musculares estriadas esqueléticas

Corte longitudinal (M.O.) Corte transversal (M.O.)

Fibras muito espessas, de formato cilíndrico e com estriações transversais (vistas ao corte longitudinal), e dotadas de vários núcleos periféricos (células

Fibras Musculares Estriadas Esqueléticas

Vasos injetados com resina plástica

Organização do Tecido Muscular Estriado Esquelético

Envoltórios conjuntivos:

a. Epimísio – Tecido conjuntivo denso modelado ao redor da massa muscular;

b. Perimísio – Tecido conjuntivo frouxo ricamente vascularizado e inervado; forma septos que dividem a massa muscular em fascículos ou feixes de fibras musculares;

Envoltórios Conjuntivos do Tecido Muscular Estriado Esquelético

Perimísio  tecido conjuntivo frouxo que divide a musculatura esquelética em septos;

Imunohistoquimica para laminina

Ultraestrutura da Fibra Muscular

Estriada Esquelética:

Nomenclatura utilizada para

componentes ultraestruturais das fibras musculares:

• Membrana plasmática 

SARCOLEMA ou MEMBRANA SARCOPLASMÁTICA

• Citoplasma  SARCOPLASMA

• Mitocôndrias  SARCOSSOMAS

• Retículo endoplasmático liso ou agranular  RETÍCULO

SARCOPLASMÁTICO

Sarcoplasma quase totalmente

preenchido (80%) por MIOFIBRILAS

agregados paralelos de filamentos contráteis (MIOFILAMENTOS) e dispostos ao longo do eixo longitudinal de cada fibra muscular estriada

M = fibras musculares

As estriações transversais vistas ao M.O. são consequencia do alinhamento paralelo dos miofilamentos delgados e espessos em faixas específicas alternadas: bandas A (faixas

mais coradas) e bandas I (faixas menos coradas) que são

Sarcômero:

unidade funcional da miofibrila do músculo estriado

esquelético

As miofibrilas são subdivididas em

SARCÔMEROS, que são as unidades de contração muscular.

Um sarcômero (constituido por

miofilamentos) corresponde a uma região localizada entre duas linhas Z

consecutivas, contendo uma banda A inteira e duas semibandas I.

Cada banda A contém miofilamentos

delgados entremeados com miofilamentos espessos; cada banda I contém apenas miofilamentos delgados. As linhas Z são locais de ancoragem dos miofilamentos delgados e espessos.

No centro de cada banda A, no sarcômero em repouso, observa-se a banda H (rica em creatina-quinase); no centro da banda H, observa-se a banda M (pontes de

Fibra Muscular Estriada Esquelética: Miofibrilas e Sarcômeros (MET)

Ultra-estrutura do sarcômero

Sarcômero

–

Ultra-estrutura

Eletromicrografia de um sarcômero de uma miofibrila em uma fibra muscular estriada esquelética. 48.000x

nebulina Alfa-actinina

titina

Outras proteinas (acessórias) relacionadas ao sarcômero

Linha M: miomesina

Aspecto da linha Z em corte longitudinal de uma miofibrila;

os filamentos delgados estão ancorados de cada lado da

linha Z. 117.000x.

Linha Z (ou Disco Z)

Local de ancoragem dos miofilamentos

delgados e espessos

Principais proteínas constituintes:

• -actinina

Sarcômero –

Ultra-estrutura

Sarcômero: região da miofibrila entre 2 linhas Z adjacentes.

Proteinas Contráteis dos Miofilamentos

1. Miofilamento Fino : actina F, troponina e tropomiosina

Actina F  base do miofilamento delgado; polímero helicoidal de moléculas de actina G; Tropomiosina  duas cadeias em disposição helicoidal no sulco formado pela actina F;

Complexo da Troponina  constituído por três subunidades: TnT (ligação com a tropomiosina); TnC (ligação com o íon Ca2+_{); e TnI (inibição à interação entre actina e}

Sarcômero

–

Proteinas Contráteis

2. Miofilamento Grosso : miosina II

Moléculas de miosina II:

 2 cadeias pesadas trançadas em hélice, com partes em bastão [ou cauda] e

em cabeça [atividade ATPásica],

+

4 cadeias leves associadas à cabeça.

As caudas se alinham paralelamente e as cabeças

ficam voltadas para as extremidades do miofilamento

e para fora ( interação com monômeros de actina do

miofilamento delgado).

Filamento Grosso

Várias moléculas de miosina se agrupam para constituir o

filamento grosso

Outras proteinas que estabilizam as miofibrilas entre si e

com o sarcolema

Desmina: proteina de filamentos

intermediários também presente na célula muscular esquelética

Desmina

Plectina (une os filamentos de desmina entre si)

Alfa-beta-cristalina

Rede estabilizadora para o sarcolema durante a contração

Distrofia Muscular

Existem outros complexos proteicos

(proteinas

transmembranares e

distrofina: ptn do citoesqueleto da célula esquelética) importantes para a

estabilização do sarcolema.

•Fraqueza muscular

•Atrofia muscular

•Degeneração muscular

•Duchenne: mutação gênica que efeta a

expressão de

distrofina _Tratamento

fisioterápico

Histofisiologia da Contração Muscular – Huxley 1952

Deslizamento dos miofilamentos delgados por entre os miofilamentos espessos

• No estado de repouso, a subunidade TnI da troponina inibe a interação entre uma cabeça da miosina de um miofilamento espesso e um monômero de actina do miofilamento delgado; o sítio de ligação de actina com a miosina se encontra encoberto pela molécula de tropomiosina.

Modificações dos Sarcômeros Durante Ciclos de Contração e Relaxamento

Relaxado

Durante a Contração

Contração Muscular

Consequências na Estrutura do Sarcômero

•Mecanismo de DESLIZAMENTO dos miofilamentos com encurtamento dos

sarcômeoros

•A rigidez que ocorre após a morte se deve a falta de ATP: os filamentos de actina e miosina permanecem ligados (configuração

Cãibra / Câimbra –

Causas:

Acúmulo excessivo de ácido lático;

Perda excessiva de água e sais (sódio e potássio / Mg);

Participação do Retículo Sarcoplasmático (RS) na Contração Muscular

A contração de uma fibra muscular segue o

princípio do “tudo-ou-nada”  Quando uma fibra muscular é estimulada a se contrair, ou ela se contrai totalmente ou ela não se contrai.

As

cisternas

do

retículo

endoplasmático

liso

(retículo

sarcoplasmático)

envolvem

as

miofibrilas.

As

cisternas

do

retículo

sarcoplasmático (RS) regulam o

fluxo

de

íons

cálcio

no

sarcoplasma; ou seja: controlam a

liberação e sequestro do íon Ca

Despolarização do RS e liberação de cálcio

A despolarização se inicia numa placa motora = Junção

Neuro-Muscular

A chegada do impulso nervoso na célula muscular

desencadeia o processo de contração

Inervação do Tecido Muscular Estriado

Esquelético

Fibras nervosas motoras penetram

na musculatura estriada e formam placas motoras, ou junções mioneurais

(sinapses neuromusculares).

Cada fibra muscular estriada esquelética

tem sua própria placa motora

Eletromicrografia de varredura de um nervo motor e suas ramificações formando placas motoras em fibras musculares

estriadas esqueléticas adjacentes.

Junção Neuro-Muscular

A liberação de acetil-colina

(neurotransmissor)

na fenda

sináptica inicia a despolarização

Toxina Botulínica:

produzida pela bactéria

Clostridium botulinum

A transmissão neuro-muscular pode ser inibida pela neuro-toxina botulínica que

se associa a membrana pré-sináptica inviabilizando a liberação de acetil-colina

Paralisia muscular

A paralisia do diafragma pode impedir a respiração normal e levar à morte por asfixia. Bloqueadores

sintéticos utilizados em procedimentos

Curiosidade....

BOTOX

•

toxina botulínica

industrializada, purificada

e utilizada para fins

estéticos (em doses que não causam a doença).

•

promove o efeito tensor sob a pele, suavizando rugas e linhas de

expressão na região da face.

Miastenia Gravis

Doença auto-imune na qual os indivíduos produzem

anticorpos anti receptores de acetil-colina gerando fadiga extrema e fraqueza muscular.

Ainda não existe cura para a miastenia gravis, mas existem medicamentos que favorecem a permanência da acetilcolina na junção neuromuscular e outros que reduzem a produção

de anticorpos contra os receptores da acetilcolina. Os cortiscoesteroides e os

A onda de despolarização deve atingir as cisternas mais profundas do RS

Tríade:

Local de contato de 1Túbulo T

(que se localiza entre as

bandas A e I) com 2

cisternas laterais

Tríade

A despolarização da

membrana do túbulo T

desencadeia a

liberação da Ca

_{+ pelas}

cisternas laterais do

RS, dando início ao

Tipos de Fibras Esqueléticas

–

1. Fibras vermelhas:

• diâmetro menor

• muitas mitocôndrias

• contração mais lenta

• grande resistência a fadiga

2. Fibras brancas

• diâmetro maior

• menos mitocôndrias

• contração mais rápida

• pequena resistência a fadiga

1

Fibras vermelhas

Fibras de contração lenta e mais resistentes à

fadiga

Fibras brancas

Fibras de contração

rápida e menos resistentes à

HIPERTROFIA, HIPERPLASIA E REGENERAÇÃO DOS TECIDOS MUSCULARES

1. Tecido muscular estriado cardíaco:

• Hipertrofia: em situações patológicas.

• Hiperplasia: nula.

• Regeneração: nula

2. Tecido muscular liso:

• Hipertrofia: boa.

• Hiperplasia: boa.

• Regeneração: boa.

3. Tecido muscular estriado esquelético:

• Hipertrofia: devido a células satélites

• Hiperplasia: nula.

Regeneração e Hipertrofia - Células satélites

Células satélite

Proliferação

Fusão de novas células entre si e/ou com a célula

esquelética pré-existente

Eletromicrografia de uma célula satélite associada a uma fibra muscular estriada esquelética. O

núcleo é eucromático e o

citoplasma rico em ribossomas. As setas indicam a lâmina basal comum à célula satélite e à fibra

muscular. 24.000x.

Eletromicrografia de uma célula satélite associada a uma

fibra muscular estriada esquelética. As duas células compartilham da mesma lâmina

basal, setas. A célula satélite apresenta poucas organelas de

modo geral. 24.000x.

Curiosidade... Esteróides Anabolizantes

Testosterona: hormônio esteróide

androgênico

anabolizante

Hormônios esteróides sintéticos (pacientes com atrofia muscular)

• minimiza efeito androgênico e maximiza efeito anabolizante

Efeitos colaterais do uso de testosterona pura ou de esteróides sintéticos:

• Aumento das características sexuais masculinas secundárias;

• Diminuição de função testicular (redução da produção de espermatozóides);

• Alterações de comportamento e humor;

• Riscos de cardiopatias

• Disfunções hepáticas.

Atletas da Copa 2014, foram submetidos a alguns testes anti-dopping realizados pelo Laboratório Suíço de Análise do Doping (LAD), em acordo com a Agência Mundial Antidoping (WADA).

.

Tecido Muscular Estriado

Cardíaco

Tipo de tecido muscular que forma a musculatura do coração (miocárdio).

Músculo Estriado Cardíaco - Morfologia

•células cilíndricas pequenas;

•células bifurcadas (extremidades ramificadas),

•células mono ou binucleadas

•núcleo em posição central,

•estriações no sarcoplasma,

Fibras musculares estriadas cardíacas comuns: cardiomiócitos

corte longitudinal corte transversal

Fibras de formato cilíndrico, núcleos alongados e de formato ovoide, unidas por discos intercalares (traços escalariformes mais intensamente corados); estriações não

muito nítidas.

Fibras de formato circular irregular e variável de fibra para fibra; núcleos centrais

de formato arredondado; fibras sem núcleo devido ao plano de corte fora do plano

Cardiomiócitos

Cardiomiócitos: cortes transversais

Organização do Tecido Muscular Estriado Cardíaco

Não há epimísio ou perimísio associados; existe apenas o endomísio : tecido conjuntivo frouxo intensamente rico em

capilares e lâmina basal.

Ultraestrutura da Fibra Muscular Estriada Cardíaca

 Grande quantidade de mitocôndrias;

 Miofibrilas distribuídas longitudinalmente no sarcoplasma

(mesmo mecanismo de contração que o das fibras musculares



 Retículo sarcoplasmático menos desenvolvido  menor quantidade de túbulos anastomosados e pequena quantidade de pequenas cisternas terminais  não há a delimitação

perfeita do contorno das miofibrilas, que se continuam umas com as outras; a função do retículo sarcoplasmático é controle do sequestro e de liberação de íons Ca2+ _{no sarcoplasma;}

Díade

Díade:

Local de contato

doTúbulo T (que

se localiza ao

longo da Linha Z) +

1 cisterna lateral

do retículo

sarcoplasmático

(num mesmo

Tecido Muscular Estriado Cardíaco

–

Corte Transversal

Grande quantidade de mitocôndrias, a continuidade entre as miofibrilas e, na eletromicrografia, a presença de um capilar do endomísio entre as fibras musculares estriadas cardíacas. No esquema: 1, miofibrilas; 2, grânulos de glicogênio; 3, retículo sarcoplasmático; 4, fibras reticulares do endomísio; 5,

Fibras Musculares Estriadas Cardíacas

–

M.E.V

.

Vista superficial das estriações transversais

Estruturas encontradas exclusivamente no tecido muscular estriado cardíaco.

 Regiões juncionais

especializadas que unem as extremidades das fibras musculares estriadas cardíacas, tornando o miocárdio um sincício funcional.

Aparecem com estreitos traços de formato

escalariforme (ou em zigue-zague), mais intensamente corados, transversalmente às fibras musculares estriadas cardíacas.

discos intercalares

Discos Intercalares

Regiões e Tipos de Junções nos Discos Intercalares:

• Região Transversal:

zônulas de adesão (1): regiões de inserção dos miofilamentos dos sarcômeros terminais;

_{Desmossomas (2): locais de inserção dos filamentos} intermediários de desmina;

• Região Longitudinal:

Tecido Muscular Estriado Cardíaco – Corte Longitudinal – Disco Intercalar (M. E. T.)

G

G

A eletromicrografia mostra duas fibras musculares estriadas cardíacas unidas por um disco intercalar, no qual se observam as regiões transversais com as zônulas de adesão (setas) e desmossomas (D), e as regiões longitudinais com

junções comunicantes (G). M, mitocôndria.

D

Isquemia Cardíaca

cardiomiócitos normais

Necrose inicial de cardiomiócitos Isquemia miocárdica

24h

Cardiomiócitos necróticos 3 dias após

isquemia

Lesão e Reparo:

Tecido Muscular Liso

 Células: Fibras musculares lisas

• Tipo mais delgado entre todos os tipos de células musculares,

encontrado na estrutura de

diferentes órgãos e vísceras (por isso, também chamado de tecido

muscular visceral), formando camadas de diferentes espessuras;

• Presente no trato respiratório (traqueia, brônquios e bronquíolos), nos vasos sanguíneos (artérias e veias), no trato gastrointestinal

(estômago e intestinos), na parede da vesícula biliar, no trato urinário (vias urinárias), nos tratos genitais

Músculo Liso - Morfologia

•células fusiformes;

•células mononucleadas;

•comprimento muito variável;

Tecido Muscular Liso –

M.O.

Esquema tridimensional das células musculares lisas Corte longitudinal: fibras muito delgadas, em formato fusiforme, com

núcleo único – também de formato fusiforme – e em posição central.

Corte transversal: contorno arredondado e de pequeno diâmetro em cada fibra, e núcleo arredondado e

central; algumas fibras não apresentam núcleo devido ao plano de

TECIDO MUSCULAR LISO

–

M.O.

Corte Longitudinal

Organização do Tecido Muscular Liso

Não há epimísio ou perimísio associados; existe apenas o endomísio: tecido conjuntivo frouxo intensamente rico em capilares e lâmina basal.

TECIDO MUSCULAR LISO

–

M.E.V.

Ultraestrutura da Fibra Muscular Lisa

 Não há miofibrilas; miofilamentos em

disposição tridimensional  maior sobreposição entre os miofilamentos  maior força de

contração;

 Miofilamentos delgados constituídos apenas por actina F e tropomiosina, sem troponina; • Corpos densos  locais de ancoragem dos miofilamentos delgados, constituídos por

-actinina e proteína cap Z  estruturas

equivalentes aos discos Z das fibras musculares estriadas;

 Cavéolas  vesículas de endocitose formadas

a partir de “rafts” lipídicos, encarregadas de

veiculação do íon Ca2+ _{para o sarcoplasma }

função equivalente às do retículo

sarcoplasmático (= típico REL) e dos túbulos T (ausentes nas fibras musculares lisas);

 Pequena quantidade de organelas de síntese situadas nas regiões do sarcoplasma próximas aos polos nucleares;

Eletromicrografia de uma fibra muscular lisa em corte longitudinal. (N) núcleo. Mitocôndrias, aparelho de Golgi e ribossomas particularmente abundantes na região perinuclear. O restante do sarcoplasma da fibra é ocupado por miofilamentos delgados e

corpos densos (setas), nos quais os miofilamentos se inserem. 17.220x.

Eletromicrografia de fibras musculares lisas em corte transversal. Delicadas fibrilas colágenas entre as fibras musculares. As setas indicam os corpos densos

subsarcolemais (onde os miofilamentos se ancoram no sarcolema) e citossólicos (onde os miofilamentos se ancoram em meio ao sarcoplasma).

TECIDO MUSCULAR LISO

–

CORTE TRANSVERSAL

–

M.E.T.

Eletromicrografia de uma fibra muscular lisa em corte transversal, mostrando em grande aumento os miofilamentos delgados e espessos no sarcoplasma. As

•

• Uma rede de filamentos intermediários de desmina

mantém os corpos densos sarcoplasmáticos e

subsarcolemais fixos em suas

HIPERTROFIA, HIPERPLASIA E REGENERAÇÃO DOS TECIDOS

MUSCULARES

1. Tecido muscular estriado cardíaco:

• Hipertrofia: em situações patológicas.

• Hiperplasia: nula.

• Regeneração: nula

2. Tecido muscular liso:

• Hipertrofia: boa.

• Hiperplasia: boa.

• Regeneração: boa.

3. Tecido muscular estriado esquelético:

• Hipertrofia: devido a células satélites

• Hiperplasia: nula.

• Regeneração: variável, dependendo da extensão da lesão; possível

graças às células satélites 

Esquema de uma cavéola para a demonstração da mobilização de Ca2+ _{para o sarcoplasma de uma fibra}

muscular lisa. Canais de Ca2+ _{do tipo L (CCTL) estão localizados nas cavéolas e próximos a elas. O}

retículo sarcoplasmático (RS) próximo às cavéolas libera o Ca2+ _{quando canais sensíveis à rianodina}

(não mostrados) são estimulados. O Ca2+ _{no sarcoplasma entre as cavéolas e o retículo}

sarcoplasmático pode ser fornecido pelo RS ou por canais do tipo L nas cavéolas. O Ca2+ _{é removido}

do sarcoplasma pelo trocador Na+_-Ca2+ _{(não mostrado), ou por Ca}2+_{-ATPases no sarcolema (não}

mostrado), ou ainda por Ca2+_{-ATPases na membrana do RS. Adaptado de Daniel et al., 2006, Journal} of Cellular and Molecular Medicine_{, vol. 10, n}o. _{2, pp. 529-544.}

Ativação das moléculas de miosina II e formação de miofilamentos espessos em fibras musculares lisas

ESTADO INATIVO (cadeias leves da miosina II não-fosforiladas e cauda da miosina

Miofilamentos e Mecanismo de Contração

Sarcoplasma:

•Miofilamentos finos e grossos (NÃO formam sarcâmeros)

•Filamentos intermediários de desmina e de vimentina no

caso do m. liso vascular.

•Miofilamentos finos (actina) e filamentos intermediários são