Regulação da Contração pelos Íons Cálcio

de grandes e prolongadas alterações no volume.

 

REGULAÇÃO DA CONTRAÇÃO PELOS ÍONS CÁLCIO

 

Como é verdade, para o músculo esquelético, o estímulo inicial para a

contração do músculo liso é o aumento intracelular dos íons cálcio. Esse

aumento pode ser causado, nos diferentes tipos de músculos lisos, por

estimulação nervosa da fibra muscular lisa, estimulação hormonal,

estiramento da fibra ou, até mesmo, alteração química no ambiente da fibra.

O músculo liso não contém troponina, a proteína reguladora que é ativada

pelos íons cálcio para provocar a contração no músculo esquelético. Em vez

disso, a contração do músculo liso é ativada por mecanismo inteiramente

diferente, como descrito na seção seguinte.

 

Combinação dos Íons Cálcio com a Calmodulina para Ativar a

Miosina Quinase e a Fosforilação da Cabeça da Miosina. Em vez

da troponina, as células musculares lisas contêm outra proteína reguladora,

chamada calmodulina (Fig. 8-3). Embora essa proteína seja similar à

troponina, o modo pelo qual ela inicia a contração é diferente do da

troponina. A calmodulina inicia a contração ao ativar as pontes cruzadas da

miosina. Essa ativação e a contração subsequente ocorrem na seguinte

sequência:

1. A concentração de cálcio no líquido citosólico do músculo liso aumenta

em consequência do influxo de cálcio, a partir do líquido extracelular

através dos canais de cálcio e/ou da liberação de cálcio a partir do

retículo sarcoplasmático.

2. Os íons cálcio se ligam à calmodulina de forma reversível.

3. O complexo calmodulina-cálcio, em seguida, se une à miosina e ativa a

miosina-quinase, enzima fosfolativa.

4. Uma das cadeias leves de cada cabeça de miosina, chamada cadeia

reguladora, é fosforilada em resposta a essa miosina-quinase. Quando

essa cadeia não está fosforilada, o ciclo de conexão-desconexão da

cabeça da miosina com o filamento de actina não ocorre. Entretanto,

quando a cadeia reguladora é fosforilada, a cabeça adquire a capacidade

de se ligar repetidamente com o filamento de actina e de desenvolver os

ciclos de “trações” intermitentes, o mesmo que ocorre no músculo

esquelético, e, dessa forma, provoca a contração muscular.

Figura 8-3. ++ ++ A concentração intracelular do íon cálcio ( Ca ) aumenta quando o Ca entra na célula pelos canais de cálcio da membrana celular ou do retículo sarcoplasmático (RS). O Ca++ ++ se liga a calmodulina ( CaM ) para formar o complexo Ca-CaM que, em seguida, ativa a cinase das cadeias leves da miosina do músculo (MLCK). A MLCK ativa fosforila a cadeia leve de miosina levando à fixação da cabeça de miosina com o filamento de actina e à contração do músculo liso. ADP, difosfato de adenosina; ATP, trifosfato de adenosina; P, fosfato.

 

Fontes de Íons Cálcio que Provocam Contração Embora o processo contráctil no músculo liso, como no músculo

esquelético, é ativado por íons cálcio, a fonte dos íons cálcio é diferente.

Uma distinção importante é que o retículo sarcoplasmático, que

proporciona praticamente todos os íons cálcio para a contração

musculoesquelética, está desenvolvido apenas ligeiramente na maioria do

músculo liso. Em vez disso, a maioria dos íons cálcio, que provocam

contração, entra na célula muscular a partir do líquido extracelular no

momento do potencial de ação ou outro estímulo. Ou seja, a concentração

de íons cálcio no líquido extracelular é superior a 10–3 molar, em

comparação ao valor inferior a 10–7 molar no interior da célula muscular

lisa; essa situação origina uma rápida difusão dos íons cálcio na célula,

desde o líquido extracelular quando se abrem os canais de cálcio. O tempo

necessário para que tenha lugar essa difusão é, em média, entre 200 e 300

milissegundos e recebe o nome de período latente, antes que se inicie a

contração. Esse período latente é cerca de 50 vezes superior para o músculo

liso que para a contração do músculo esquelético.

 

Papel do Retículo Sarcoplasmático do Músculo Liso. A Figura 8-

4 mostra vários túbulos sarcoplasmáticos ligeiramente desenvolvidos que se

localizam perto das membranas celulares em algumas células grandes do

músculo liso. Pequenas invaginações da membrana celular, chamadas

cavéolas, aglomeram-se na superfície desses túbulos. As cavéolas sugerem

um sistema rudimentar análogo ao sistema de túbulos transversos do

músculo esquelético. Quando um potencial de ação é transmitido para

dentro das cavéolas, acredita-se que estimule a liberação de íons cálcio a

partir dos túbulos sarcoplasmáticos contíguos, da mesma forma que os

potenciais de ação nos túbulos transversos do músculo esquelético

provocam a liberação de íons cálcio a partir dos túbulos sarcoplasmáticos

longitudinais do músculo esquelético. Em geral, quanto mais extenso é o retículo sarcoplasmático na fibra de músculo liso, mais rapidamente ele se

contrai.

 

Figura 8-4. Túbulos sarcoplasmáticos em uma grande fibra muscular lisa mostrando suas relações com invaginações na membrana celular, chamadas cavéolas.

 

A Contração do Músculo Liso Depende da Concentração

Extracelular de Íons Cálcio. Embora as variações a partir do normal da

concentração extracelular de íons cálcio tenham um efeito insuficiente

sobre a força de contração do músculo esquelético, não é assim para a

maioria dos músculos lisos. Quando a concentração extracelular de íons

cálcio diminui para aproximadamente 1/3 a 1/10 do normal, a contração do

músculo liso usualmente cessa. Portanto, a força da contração do músculo liso tende a ser muito dependente da concentração dos íons cálcio no

líquido extracelular.

 

É Necessário uma Bomba de Cálcio para Induzir o Relaxamento

do Músculo Liso. Para provocar o relaxamento do músculo liso depois

de ter contraído, é preciso extrair os íons cálcio dos líquidos intracelulares.

Essa extração é conseguida mediante uma bomba de cálcio que bombeia os

íons cálcio para fora da fibra de músculo liso, novamente para o líquido

extracelular, ou ao retículo sarcoplasmático, se estiver presente (Fig. 8-5).

Essa bomba precisa de ATP e é de ação lenta em comparação com a ação

rápida da bomba do retículo sarcoplasmático do músculo esquelético.

Portanto, uma única contração do músculo liso dura, em geral, alguns

segundos e não centésimos ou décimos de segundo, como no músculo

esquelético.

Figura 8-5. O relaxamento do músculo liso ocorre quando a concentração do íon cálcio ( ++ ++ Ca ) decresce abaixo do nível crítico, à medida que o Ca é bombeado para fora da célula ou para dentro do retículo sarcoplasmático. O Ca ++ é então liberado da calmodulina (CaM) e a miosina fosfatase remove o fosfato da cadeia leve de miosina, provocando o descolamento da cabeça de miosina do filamento de actina e relaxamento do músculo liso. ADP, difosfato de adenosina; ATP, trifosfato de adenosina; Na+, sódio; P, fosfato.

 

A Miosina Fosfatase é Importante para o Fim da Contração. O

relaxamento do músculo liso tem lugar quando os canais de cálcio se

encerram e a bomba de cálcio transporta íons cálcio para fora do líquido citosólico da célula. Quando a concentração de íons cálcio cai abaixo de seu