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O sistema muscular é responsável pelo movimento do corpo humano. Ligados aos ossos do sistema esquelético estão cerca de 700 músculos nomeados que compõem cerca de metade do peso corporal de uma pessoa. Cada um desses músculos é um órgão discreto construído de tecido muscular esquelético, vasos sanguíneos, tendões e nervos. O tecido muscular também é encontrado dentro do coração, órgãos digestivos e vasos sanguíneos. Nesses órgãos, os músculos servem para mover substâncias por todo o corpo. |  |
Anatomia do Sistema Muscular
Tipos de Músculos
Existem três tipos de tecido muscular: visceral, cardíaco e esquelético.
Músculo Visceral
O músculo visceral é encontrado dentro de órgãos como o estômago, intestinos e vasos sanguíneos. O mais fraco de todos os tecidos musculares, o músculo visceral faz com que os órgãos se contraiam para mover substâncias através do órgão. Como o músculo visceral é controlado pela parte inconsciente do cérebro, é conhecido como músculo involuntário – não pode ser controlado diretamente pela mente consciente. O termo "músculo liso" é frequentemente usado para descrever o músculo visceral porque tem uma aparência muito suave e uniforme quando visto sob um microscópio. Esta aparência suave contrasta fortemente com a aparência em faixas dos músculos cardíacos e esqueléticos.
Miocárdio
Encontrado apenas no coração, o músculo cardíaco é responsável por bombear o sangue por todo o corpo. O tecido muscular cardíaco não pode ser controlado conscientemente, por isso é um músculo involuntário. Enquanto hormônios e sinais do cérebro ajustar a taxa de contração, o músculo cardíaco estimula-se a contrair-se. O marcapasso natural do coração é feito de tecido muscular cardíaco que estimula outras células do músculo cardíaco a se contrair. Devido à sua auto-estimulação, o músculo cardíaco é considerado autorrítmico ou intrinsecamente controlado.
As células do tecido muscular cardíaco são estriadas, ou seja, parecem ter listras claras e escuras quando vistas sob um microscópio de luz. O arranjo das fibras proteicas dentro das células causa essas bandas claras e escuras. As estrias indicam que uma célula muscular é muito forte, ao contrário dos músculos viscerais.
As células do músculo cardíaco são células ramificadas em forma de X ou Y firmemente conectadas entre si por junções especiais chamadas discos intercalados. Os discos intercalados são compostos de projeções semelhantes a dedos de duas células vizinhas que se interligam e fornecem uma forte ligação entre as células. A estrutura ramificada e os discos intercalados permitem que as células musculares resistam à pressão alta e à tensão de bombear sangue ao longo da vida. Essas características também ajudam a espalhar sinais eletroquímicos rapidamente de célula para célula para que o coração possa bater como uma unidade.
Músculo Esquelético
O músculo esquelético é o único tecido muscular voluntário no corpo humano – é controlado conscientemente. Toda ação física que uma pessoa realiza conscientemente (por exemplo, falar, andar ou escrever) requer músculo esquelético. A função do músculo esquelético é contrair para mover partes do corpo mais perto do osso ao qual o músculo está ligado. A maioria dos músculos esqueléticos está ligada a dois ossos através de uma articulação, de modo que o músculo serve para mover partes desses ossos mais próximas umas das outras.
As células musculares esqueléticas se formam quando muitas células progenitoras menores se agrupam para formar fibras longas, retas e multinucleadas. Estriadas, assim como o músculo cardíaco, essas fibras musculares esqueléticas são muito fortes. O músculo esquelético deriva seu nome do fato de que esses músculos sempre se conectam ao esqueleto em pelo menos um lugar.
Anatomia macroscópica de um músculo esquelético A maioria dos músculos esqueléticos está ligada a dois ossos através de tendões. Os tendões são bandas duras de tecido conjuntivo regular denso cujas fibras colágenas fortes ligam firmemente os músculos aos ossos. Os tendões estão sob estresse extremo quando os músculos os puxam, por isso são muito fortes e são tecidos nas coberturas dos músculos e ossos.
Os músculos se movem encurtando seu comprimento, puxando os tendões e movendo os ossos para mais perto uns dos outros. Um dos ossos é puxado em direção ao outro osso, que permanece parado. O lugar no osso estacionário que é conectado através de tendões ao músculo é chamado de origem. O lugar no osso em movimento que está conectado ao músculo através dos tendões é chamado de inserção. A barriga do músculo é a parte carnuda do músculo entre os tendões que faz a contração real.
Nomes dos músculos esqueléticos
Os músculos esqueléticos são nomeados com base em muitos fatores diferentes, incluindo sua localização, origem e inserção, número de origens, forma, tamanho, direção e função.
Localização. Muitos músculos derivam seus nomes de sua região anatômica. O reto abdominal e o transverso, por exemplo, são encontrados na região abdominal. Alguns músculos, como o tibial anterior, são nomeados após a parte do osso (a porção anterior da tíbia) que eles estão ligados. Outros músculos usam um híbrido desses dois, como o braquiorradial, que é nomeado após uma região (braquial) e um osso (rádio).
Origem e Inserção. Alguns músculos são nomeados com base em sua conexão com um osso estacionário (origem) e um osso em movimento (inserção). Esses músculos se tornam muito fáceis de identificar quando você sabe os nomes dos ossos aos quais eles estão ligados. Exemplos deste tipo de músculo incluem o esternocleidomastóideo (conectando o esterno e a clavícula ao processo mastoideo do crânio) e o occipitofrontal (conectando o osso occipital ao osso frontal).
Número de origens. Alguns músculos se conectam a mais de um osso ou a mais de um lugar em um osso e, portanto, têm mais de uma origem. Um músculo com duas origens é chamado de bíceps. Um músculo com três origens é um músculo tríceps. Finalmente, um músculo com quatro origens é um músculo quadríceps.
Forma, tamanho e direção. Também classificamos os músculos por suas formas. Por exemplo, os deltoides têm uma forma delta ou triangular. Os músculos serrátils apresentam uma forma serrilhada ou semelhante a uma serra. O romboide maior é uma forma de losango ou diamante. O tamanho do músculo pode ser usado para distinguir entre dois músculos encontrados na mesma região. A região glútea contém três músculos diferenciados por tamanho – o glúteo máximo (grande), o glúteo médio (médio) e o glúteo mínimo (menor). Finalmente, a direção em que as fibras musculares correm pode ser usada para identificar um músculo. Na região abdominal, existem vários conjuntos de músculos largos e planos. Os músculos cujas fibras correm retas para cima e para baixo são o reto abdominal, os que correm transversalmente (da esquerda para a direita) são o abdome transversal e os que correm em ângulo são os oblíquos.
Função. Os músculos às vezes são classificados pelo tipo de função que desempenham. A maioria dos músculos dos antebraços são nomeados com base em sua função, porque eles estão localizados na mesma região e têm formas e tamanhos semelhantes. Por exemplo, o grupo flexor do antebraço flexiona o pulso e os dedos. O supinador é um músculo que supina o pulso, rolando-o para enfrentar a palma da mão para cima. Na perna, existem músculos chamados adutores cujo papel é aduzir (puxar juntos) as pernas.
Ação de Grupos no Músculo Esquelético
Os músculos esqueléticos raramente trabalham sozinhos para alcançar movimentos no corpo. Mais frequentemente, eles trabalham em grupos para produzir movimentos precisos. O músculo que produz qualquer movimento particular do corpo é conhecido como um agonista ou motor principal. O agonista sempre emparelha com um músculo antagonista que produz o efeito oposto nos mesmos ossos. Por exemplo, o músculo bíceps braquial flexiona o braço no cotovelo. Como antagonista desse movimento, o músculo tríceps braquial estende o braço no cotovelo. Quando o tríceps está estendendo o braço, o bíceps seria considerado o antagonista.
Além do emparelhamento agonista/antagonista, outros músculos trabalham para apoiar os movimentos do agonista. Sinergistas são músculos que ajudam a estabilizar um movimento e reduzir movimentos estranhos. Eles geralmente são encontrados em regiões próximas ao agonista e muitas vezes se conectam aos mesmos ossos. Como os músculos esqueléticos movem a inserção para mais perto da origem imóvel, os músculos fixadores auxiliam no movimento, mantendo a origem estável. Se você levantar algo pesado com os braços, os fixadores na região do tronco mantêm seu corpo ereto e imóvel para que você mantenha seu equilíbrio enquanto levanta.
Histologia do Músculo Esquelético
As fibras musculares esqueléticas diferem drasticamente de outros tecidos do corpo devido às suas funções altamente especializadas. Muitas das organelas que compõem as fibras musculares são exclusivas desse tipo de célula.
O sarcolema é a membrana celular das fibras musculares. O sarcolema atua como um condutor de sinais eletroquímicos que estimulam as células musculares. Conectados ao sarcolema estão os túbulos transversais (túbulos T) que ajudam a transportar esses sinais eletroquímicos para o meio da fibra muscular. O retículo sarcoplasmático serve como uma instalação de armazenamento de íons cálcio (Ca2 +) que são vitais para a contração muscular. As mitocôndrias, as "casas de força" da célula, são abundantes nas células musculares para quebrar os açúcares e fornecer energia na forma de ATP aos músculos ativos. A maior parte da estrutura da fibra muscular é composta de miofibrilas, que são as estruturas contráteis da célula. As miofibrilas são compostas de muitas fibras proteicas dispostas em subunidades repetitivas chamadas sarcômeros. O sarcômero é a unidade funcional das fibras musculares. (Ver Macronutrientes para obter mais informações sobre os papéis dos açúcares e proteínas.)
Estrutura Sarcomere
Sarcômeros são feitos de dois tipos de fibras proteicas: filamentos espessos e filamentos finos.
Filamentos espessos. Filamentos espessos são feitos de muitas unidades ligadas da proteína miosina. A miosina é a proteína que faz com que os músculos se contraiam.
Filamentos finos. Os filamentos finos são feitos de três proteínas:
Actina. A actina forma uma estrutura helicoidal que compõe a maior parte da massa fina do filamento. A actina contém locais de ligação à miosina que permitem que a miosina se conecte e mova a actina durante a contração muscular.
Tropomiosina. A tropomiosina é uma fibra proteica longa que envolve a actina e cobre os locais de ligação da miosina na actina.
Troponina. Ligada muito firmemente à tropomiosina, a troponina move a tropomiosina para longe dos locais de ligação da miosina durante a contração muscular.
Fisiologia do Sistema Muscular
Função do tecido muscular
A principal função do sistema muscular é o movimento. Os músculos são o único tecido do corpo que tem a capacidade de se contrair e, portanto, mover as outras partes do corpo.
Relacionada à função do movimento está a segunda função do sistema muscular: a manutenção da postura e da posição do corpo. Os músculos muitas vezes se contraem para manter o corpo imóvel ou em uma posição específica, em vez de causar movimento. Os músculos responsáveis pela postura do corpo têm a maior resistência de todos os músculos do corpo – eles seguram o corpo ao longo do dia sem se cansar.
Outra função relacionada ao movimento é o movimento de substâncias dentro do corpo. Os músculos cardíacos e viscerais são os principais responsáveis pelo transporte de substâncias como sangue ou alimentos de uma parte do corpo para outra.
A função final do tecido muscular é a geração de calor corporal. Como resultado da alta taxa metabólica de contração muscular, nosso sistema muscular produz uma grande quantidade de calor residual. Muitas pequenas contrações musculares dentro do corpo produzem o calor natural do nosso corpo. Quando nos esforçamos mais do que o normal, as contrações musculares extras levam a um aumento da temperatura corporal e, eventualmente, à transpiração.
Músculos Esqueléticos como Alavancas
Os músculos esqueléticos trabalham em conjunto com os ossos e articulações para formar sistemas de alavanca. O músculo atua como a força de esforço; o conjunto atua como o fulcro; o osso que o músculo move atua como a alavanca; e o objeto que está sendo movido atua como a carga.
Existem três classes de alavancas, mas a grande maioria das alavancas no corpo são alavancas de terceira classe. Uma alavanca de terceira classe é um sistema no qual o fulcro está no final da alavanca e o esforço está entre o fulcro e a carga na outra extremidade da alavanca. As alavancas de terceira classe no corpo servem para aumentar a distância movida pela carga em comparação com a distância que o músculo contrai.
A compensação para esse aumento na distância é que a força necessária para mover a carga deve ser maior do que a massa da carga. Por exemplo, o bíceps braquial do braço puxa o raio do antebraço, causando flexão no articulação do cotovelo em um sistema de alavanca de terceira classe. Uma mudança muito leve no comprimento do bíceps causa um movimento muito maior do antebraço e da mão, mas a força aplicada pelo bíceps deve ser maior do que a carga movida pelo músculo.
Unidades Motoras
As células nervosas chamadas neurônios motores controlam os músculos esqueléticos. Cada neurônio motor controla várias células musculares em um grupo conhecido como unidade motora. Quando um neurônio motor recebe um sinal do cérebro, ele estimula todas as células musculares em sua unidade motora ao mesmo tempo.
O tamanho das unidades motoras varia em todo o corpo, dependendo da função de um músculo. Músculos que realizam movimentos finos – como os do olho ou dedos – têm muito poucas fibras musculares em cada unidade motora para melhorar a precisão do controle do cérebro sobre essas estruturas. Músculos que precisam de muita força para desempenhar sua função – como músculos de pernas ou braços – têm muitas células musculares em cada unidade motora. Uma das maneiras pelas quais o corpo pode controlar a força de cada músculo é determinando quantas unidades motoras ativar para uma determinada função. Isso explica por que os mesmos músculos que são usados para pegar um lápis também são usados para pegar uma bola de boliche.
Ciclo de Contração
Os músculos se contraem quando estimulados por sinais de seus neurônios motores. Os neurônios motores entram em contato com as células musculares em um ponto chamado Junção Neuromuscular (NMJ). Os neurônios motores liberam substâncias químicas neurotransmissoras no NMJ que se ligam a uma parte especial do sarcolema conhecida como placa final motora. A placa terminal motora contém muitos canais iônicos que se abrem em resposta aos neurotransmissores e permitem que íons positivos entrem na fibra muscular. Os íons positivos formam um gradiente eletroquímico para se formar dentro da célula, que se espalha por todo o sarcolema e os túbulos T, abrindo ainda mais canais iônicos.
Quando os íons positivos atingem o retículo sarcoplasmático, os íons Ca2+ são liberados e deixados fluir para as miofibrilas. Os íons Ca2+ se ligam à troponina, o que faz com que a molécula de troponina mude de forma e mova moléculas próximas de tropomiosina. A tropomiosina é afastada dos locais de ligação da miosina nas moléculas de actina, permitindo que a actina e a miosina se liguem.
As moléculas de ATP alimentam as proteínas de miosina nos filamentos espessos para dobrar e puxar as moléculas de actina nos filamentos finos. As proteínas da miosina agem como remos em um barco, puxando os filamentos finos para mais perto do centro de um sarcômero. À medida que os filamentos finos são puxados juntos, o sarcômero encurta e contrai. As miofibrilas das fibras musculares são feitas de muitos sarcômeros seguidos, de modo que, quando todos os sarcômeros se contraem, as células musculares encurtam com uma grande força em relação ao seu tamanho.
Os músculos continuam a contração enquanto são estimulados por um neurotransmissor. Quando um neurônio motor interrompe a liberação do neurotransmissor, o processo de contração se inverte. O cálcio retorna ao retículo sarcoplasmático; troponina e tropomiosina retornam às suas posições de repouso; e a actina e a miosina são impedidas de se ligar. Sarcômeros retornam ao seu estado de repouso alongado uma vez que a força da miosina puxando a actina parou.
Certas condições ou distúrbios, como a mioclonia, podem afetar a contração normal dos músculos. Você pode aprender sobre problemas de saúde musculoesquelética em nossa seção dedicada a doenças e condições.
Tipos de contração muscular
A força da contração de um músculo pode ser controlada por dois fatores: o número de unidades motoras envolvidas na contração e a quantidade de estímulo do sistema nervoso. Um único impulso nervoso de um neurônio motor fará com que uma unidade motora se contraia brevemente antes de relaxar. Esta pequena contração é conhecida como uma contração de contração. Se o neurônio motor fornece vários sinais dentro de um curto período de tempo, a força e a duração da contração muscular aumentam. Esse fenômeno é conhecido como soma temporal. Se o neurônio motor fornece muitos impulsos nervosos em rápida sucessão, o músculo pode entrar no estado de tétano, ou contração completa e duradoura. Um músculo permanecerá no tétano até que a taxa de sinal nervoso diminua ou até que o músculo se torne muito cansado para manter o tétano.
Nem todas as contrações musculares produzem movimento. As contrações isométricas são contrações leves que aumentam a tensão no músculo sem exercer força suficiente para mover uma parte do corpo. Quando as pessoas tensionam seus corpos devido ao estresse, elas estão realizando uma contração isométrica. Manter um objeto imóvel e manter a postura também são o resultado de contrações isométricas. Uma contração que produz movimento é uma contração isotônica. Contrações isotônicas são necessárias para desenvolver massa muscular através do levantamento de peso.
O tônus muscular é uma condição natural na qual um músculo esquelético permanece parcialmente contraído em todos os momentos. O tônus muscular fornece uma ligeira tensão no músculo para evitar danos ao músculo e às articulações de movimentos repentinos e também ajuda a manter a postura do corpo. Todos os músculos mantêm alguma quantidade de tônus muscular em todos os momentos, a menos que o músculo tenha sido desconectado do sistema nervoso central devido a danos nos nervos.
Tipos Funcionais de Fibras Musculares Esqueléticas
As fibras musculares esqueléticas podem ser divididas em dois tipos com base em como produzem e usam energia: Tipo I e Tipo II.
As fibras do tipo I são muito lentas e deliberadas em suas contrações. Eles são muito resistentes à fadiga porque usam a respiração aeróbica para produzir energia a partir do açúcar. Encontramos fibras do Tipo I nos músculos de todo o corpo para resistência e postura. Perto das regiões da coluna vertebral e do pescoço, concentrações muito altas de fibras do tipo I mantêm o corpo ao longo do dia.
As fibras do tipo II são divididas em dois subgrupos: tipo II A e tipo II B.
As fibras do Tipo II A são mais rápidas e mais fortes do que as fibras do Tipo I, mas não têm tanta resistência. As fibras do tipo II A são encontradas em todo o corpo, mas especialmente nas pernas, onde trabalham para apoiar seu corpo durante um longo dia de caminhada e em pé.
As fibras do tipo II B são ainda mais rápidas e fortes do que as do tipo II A, mas têm ainda menos resistência. As fibras do tipo II B também são muito mais claras do que as do tipo I e do tipo II A devido à falta de mioglobina, um pigmento que armazena oxigênio. Encontramos fibras do tipo II B em todo o corpo, mas particularmente na parte superior do corpo, onde dão velocidade e força aos braços e ao peito às custas da resistência.
Metabolismo Muscular e Fadiga
Os músculos obtêm sua energia de diferentes fontes, dependendo da situação em que o músculo está trabalhando. Os músculos usam a respiração aeróbica quando os chamamos para produzir um nível baixo a moderado de força. A respiração aeróbica requer oxigênio para produzir cerca de 36-38 moléculas de ATP a partir de uma molécula de glicose. A respiração aeróbica é muito eficiente e pode continuar desde que um músculo receba quantidades adequadas de oxigênio e glicose para continuar se contraindo. Quando usamos músculos para produzir um alto nível de força, eles se tornam tão fortemente contraídos que o oxigênio que transporta sangue não pode entrar no músculo. Esta condição faz com que o músculo crie energia usando a fermentação do ácido láctico, uma forma de respiração anaeróbica. A respiração anaeróbica é muito menos eficiente do que a respiração aeróbica – apenas 2 ATP são produzidos para cada molécula de glicose. Os músculos rapidamente se cansam à medida que queimam suas reservas de energia sob respiração anaeróbica.
Para manter os músculos trabalhando por um longo período de tempo, as fibras musculares contêm várias moléculas de energia importantes. A mioglobina, um pigmento vermelho encontrado nos músculos, contém ferro e armazena oxigênio de maneira semelhante à hemoglobina no sangue. O oxigênio da mioglobina permite que os músculos continuem a respiração aeróbica na ausência de oxigênio. Outro produto químico que ajuda a manter os músculos trabalhando é o fosfato de creatina. Os músculos usam energia na forma de ATP, convertendo ATP em ADP para liberar sua energia. O fosfato de creatina doa seu grupo fosfato ao ADP para transformá-lo de volta em ATP, a fim de fornecer energia extra ao músculo. Finalmente, as fibras musculares contêm glicogênio de armazenamento de energia, uma grande macromolécula feita de muitas glicoses ligadas. Os músculos ativos quebram as glicoses das moléculas de glicogênio para fornecer um suprimento interno de combustível.
Quando os músculos ficam sem energia durante a respiração aeróbica ou anaeróbica, o músculo rapidamente se cansa e perde sua capacidade de se contrair. Esta condição é conhecida como fadiga muscular. Um músculo fatigado contém muito pouco ou nenhum oxigênio, glicose ou ATP, mas em vez disso tem muitos resíduos da respiração, como ácido láctico e ADP. O corpo deve ingerir oxigênio extra após o esforço para substituir o oxigênio que foi armazenado na mioglobina na fibra muscular, bem como para alimentar a respiração aeróbica que reconstruirá os suprimentos de energia dentro da célula. Dívida de oxigênio (ou absorção de oxigênio de recuperação) é o nome para o oxigênio extra que o corpo deve absorver para restaurar as células musculares ao seu estado de repouso. Isso explica por que você se sente sem fôlego por alguns minutos após uma atividade extenuante – seu corpo está tentando se restaurar ao seu estado normal.
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