Fisiologia do músculo estriado II

Fisiologia do músculo estriado II
Prof. Dr. Caio Maximino
Marabá/PA – 2015

Fatores que modulam a
força de contração
●
No músculo esquelético, o potencial de ação leva
à liberação de Ca2+ e, portanto à contração
●
Um único estímulo sempre leva à liberação
máxima de Ca2+ (resposta tudo-ou-nada) e,
portanto, a um abalo muscular máximo
– Consequência: a gradação da força de contração
é alcançada pelo recrutamento variável de
unidades motoras ou pela mudança na frequência
de potenciais de ação
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Recrutamento diferencial
● As fibras musculares são recrutadas numa
ordem crescente de tamanho, porque
– A reobase aumenta com o tamanho
– A resistência de entrada diminui com o tamanho
– A resistência da membrana diminui com o
tamanho
● Ativação favorecida: Tipo RL Tipo FR→ →
Tipo RR
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Princípio do tamanho
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Somação por frequência
●
MAS um único estímulo não é suficiente para induzir a contração
máxima da fibra, porque é breve demais para manter o sistema
de filamentos deslizantes em movimento por tempo suficiente
para que a posição final (contração máxima) seja alcançada
●
Assim, o encurtamento do músculo só irá continuar se um
segundo estímulo ocorrer antes que o músculo tenha relaxado
completamente.
●
Se a frequência de estimulação for tão alta que o músculo não
consegue relaxar entre os estímulos, a contração máxima
sustentada da unidade motora (tétano) irá ocorrer
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Tetanização e tipos
de fibras musculares
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica
Gastrocnêmio (F) Gastrocnêmio (S) Sóleo (S)

Modulação da força por
arcos reflexos
● O reflexo miotático é um mecanismo de
modulação da força de contração
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Relação comprimento-tensão
●
Quando um. músculo contrai, gera força (normalmente
mensurada como tensão) e diminui de comprimento
– Para estudar as propriedades biofísicas do músculo, um desses
parâmetros é mantido fixo enquanto o outro é mensurado
●
Contração isométrica – O comprimento do músculo é
mantido constante, e a força gerada durante a contração é
mensurada
●
Contração isotônica – A força de contração é mantida
constante, e a mudança no comprimento do músculo é
mensurada
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Tipos de contração
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

●
Quando um músculo em repouso é esticado, resiste o estiramento
por uma força que aumenta lentamente no início e cresce
rapidamente conforme o estiramento aumenta
– Influenciada pela fáscia associada ao músculo
– Principal fator é a extensibilidade da titina, que mantém a estabilidade do
filamento de miosina no centro do sarcômero
● Se estimula-se o músculo para a contração nesses diferentes
comprimentos, a força contrátil aumenta conforme o comprimento é
aumentado até um ponto L0 (comprimento ótimo)
● Conforme o músculo é esticado além de L0, a força de contração
decresce
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Relação comprimento-tensão e
comprimento dos sarcômeros
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Relação força-velocidade
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica
●
A velocidade com que o músculo encurta (contrai) é fortemente dependente da quantidade
de força que o músculo desenvolve
● Na ausência de qualquer carga, a velocidade de contração é máxima (V0), e corresponde à
taxa máxima de troca de pontes cruzadas
– Proporcional à taxa máxima de turnover da mATPase)
– V0 é maior em fibras rápidas do que em fibras lentas
●
Aumentar a carga diminui a velocidade de contração até que, em carga máxima (i.e., carga
igual à força máxima produzida pelo músculo), o músculo não pode mais se contrair;
aumentos acima desse ponto resultam no estiramento do músculo (velocidade negativa)
– Velocidade positiva – Movimento concêntrico
– Velocidade negativa – Movimento excêntrico
●
Uma curva potência-tensão reflete a taxa de trabalho exercido a cada carga e demonstra a
taxa máxima de trabalho em carga sub-máxima.

Relação força-velocidade
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Papel das articulações
no trabalho muscular
● “O corpo utiliza seus ossos e suas articulações
como alavancas e pontos de apoio [fulcros]
sobre os quais os músculos exercem força
para mover ou resistir a uma carga”
(Silverthorn, 2010, p. 428)
●
Os ossos formam alavancas, as articulações
flexíveis forma os fulcros, e os músculos
presos aos ossos geram a força pela contração
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

A articulação como alavanca
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

A articulação como alavanca
● A distância relativa entre o fulcro e a carga e o ponto no
qual o esforço é aplicado determina se uma alavanca vai
operar como vantagem ou desvantagem mecânica
– Se a carga está mais próxima e o esforço mais longe do fulcro,
um esforço pequeno será necessário para mover uma carga
maior por uma distância pequena
●
Vantagem mecânica – mais força, menos velocidade, menos amplitude
de movimento
– Se a carga está mais longe do fulcro e o esforço é aplicado mais
próximo deste, um esforço relativo maior será necessário para
movimentar uma carga pequena
●
Desvantagem mecânica – menos força, mais velocidade, mais
amplitude de movimento
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica
Força do bíceps braquial x 5 cm = 7 kg x 25 cm = 35 kg adicionais

Tipos de alavancas
●
Alavancas de primeira classe (interfixas) – Fulcro entre o esforço e a carga
– se o esforço estiver mais próximo do fulcro do que a carga, há vantagem mecânica
– Se a carga estiver mais próxima do fulcro do que o esforço, há desvantagem
mecânica
●
Alavancas de segunda classe (inter-resistentes) – Carga entre o fulcro e o
esforço
– Sempre produzem vantagem mecânica, porque a carga sempre está mais próxima
do fulcro do que o esforço
●
Alavancas de terceira classe (inter-potentes) – Esforço entre o fulcro e a
carga
– Sempre produzem desvantagem mecânica, porque o esforço está sempre mais
próximo do fulcro do que a carga
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Tipos de alavancas
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Coordenação entre os músculos
●
Os movimentos comumente resultam da atividade global de diversos músculos.
●
Em uma articulação, os músculos esqueléticos normalmente estão arranjados em
pares antagonistas (flexores, extensores, abdutores-adutres, etc.)
– Agonista – Contrai-se para causar a ação
– Antagonista – Relaxa-se, permitindo os efeitos do agonista
●
A definição do agonista e do antagonista é dinâmica – na extensão do braço, o tríceps
(e não o bíceps) age como agonista
●
Sinergistas – contraem em conjunto, normalmente estabilizando uma articulação
●
Fixadores – Contraem para estabilizar a porção proximal de um membro enquanto
o movimento ocorre na porção distal
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Coordenação entre os músculos
●
Motor primário (=
agonista) – braquial
anterior
●
Sinergista – Bíceps braquial
●
Antagonista – Tríceps
braquial
●
Fixador – Rombóide
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Pares de agonistas e antagonistas
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica
Movimento Agonista Antagonista
Extensão do punho Extensor dos dedos Flexores dos dedos
Flexão do cotovelo Bíceps braquial Tríceps braquial
Extensão do cotovelo Tríceps braquial Bíceps braquial
Flexão do ombro Deltóide anterior
Peitoral maior
Bíceps braquial
Deltóide posterior
Latíssimo do dorso
Tríces do braço
Extensão do ombro Deltóide posterior
Latíssimo do dorso
Deltóide anterior
Peitoral maior
Adução do ombro Latíssimo do dorso
Peitoral maior
Deltóide
Abdução do ombro Deltóide Latíssimo do dorso
Peitoral maior
Flexão do tronco Reto do abdomen Eretor da espinha
Extensão do tronco Eretor da espinha Reto abdominal
Dorsiflexão Tibial anterior Gastrocnêmio
Sóleo
Plantarflexão Gastrocnêmio
Sóleo
Tibial anterior

Características biomecânicas
dos ossos
●
Material anisotrópico (resistência diversa a cargas
aplicadas em diferentes direções)
– A hidroxiapatita é um material rígido e rugoso com boa força
compressiva e baixa força tênsil; confere anisotropia ao osso.
– Colágeno têm módulo elástico baixo, boa força tênsil, baixa força
compressiva.
●
Força e dureza (osso cortical mais resistente)
●
Propriedades viscoelásticas (respostas diferentes de
acordo com a velocidade da carga)
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Compressão
●
Carga que atua axialmente sobre o osso,
diminuindo seu comprimento e aumentando seu
diâmetro
●
Quanto maior a carga de compressão, mais
tecido deve ter o osso para suportá-la
●
Carga compressiva é maior nas vértebras
lombares e nos ossos dos membros inferiores
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Tração
● Carga oposta à compressão
● Atua axialmente sobre o osso, aumentando
seu comprimento e diminuindo seu diâmetro
● Os ossos proximais dos membros superiores
estão sob tração por parte dos ossos distais
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Cisalhamento
● Tipo de carga que tende a provocar um
deslizamento de uma parte de um osso sobre
outra
●
Durante o movimento de agachamento, a
articulação do joelho sofre cisalhamento
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Flexão
●
Tipo de carga que tende a curvar um osso, provocando
esforços de compressão de um lado e de tração de
outro
●
Ocorre quando uma força excêntrica é aplicada à
extremidade de um osso, criando um momento
(torque) em um plano que contém seu eixo longitudinal
●
As forças musculares que atuam em ossos longos são
exemplos de flexão
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Torção
●
Tipo de carga que tende a torcer um osso
●
Ocorre quando uma força tende a girar um osso
em torno do seu eixo longitudinal enquanto uma
de suas extremidades permanece fixa
●
Deve-se ao torque produzido em um plano
perpendicular ao eixo longitudinal do osso
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Cargas mecânicas sobre os ossos
compressão tração cisalhamento torção flexão
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Cargas combinadas
● Como os ossos do corpo humano estão submetidos à
força gravitacional, forças musculares e outros tipos de
forças, eles geralmente estão submetidos a mais de um
tipo de carga.
● A combinação de duas ou mais formas puras de carga é
chamada carga combinada.
● A forma irregular e a estrutura assimétrica dos ossos
também contribui para o surgimento de cargas
combinadas.
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

Respostas ósseas à carga
● Hipertrofia - aumento da densidade óssea
(mineralização) em resposta ao aumento das
cargas regularmente aplicadas (atividades
físicas regulares).
– Quanto maior a força regularmente aplicada,
maior a mineralização do osso.
● Atrofia - diminuição da densidade óssea
(mineralização) em resposta à redução das
cargas regularmente aplicadas (sedentarismo).
Propriedades
biofísicas do
músculo
Modulação
da força de
contração
Mecânica do
movimento
Biomecânica

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