Acoplamento excitação - contração no músculo estriadono músculo estriado

Excitação CelularExcitação Celular

Contração Muscular

Excitação Celular

Muscle

Muscle FiberH

BandZ

Disc

Z Z Myofibril

ABand

IBand

Sarcoreme

Muscle Fasciculus

ZZ

Myofilaments

G-Actin Molecules

F-Actin Filament

Myosin Filament

Myosin Molecule

LightMeromyasin

HeavyMeromyasin

H

Bloom & Fawcett, 1968

}} Filamento Fino

Filamento Grosso

TríadeSarcolema Túbulo - T

RetículoSarcoplasmático

CisternaTerminal

Mitocondria Túbulo - TCisterna

Subsarcolemática

Principais estruturas envolvidas no processo de

Acoplamento Excitação - Contração

Esquelético Cardíaco

Banda - I Banda - A Tríade RetículoSarcoplasmático

Bers, 1991Bers, 2001

Sarcômero

Banda I Banda A

Linha ZZona H

Linha M

Banda I A e M Linha M Zona H

Linha M

Filamento

GrossoFilamento

Fino

Regulatory LC

Essential LC

P

P

ActinBinding Domain

ATPBinding Pocket

S2 (50 nm)

S1 (20 nm)

LMM (100 nm)

Miosina

S1 (20 nm)

MEROMIOSINA PESADA

MEROMIOSINA LEVE

Filamento Grosso

RepousoActina

Miosina

TnT

TnC

TnI

Tm

~ 40nm

Filamento fino

Ativação Cooperativa

CaAtividade

Z-line

A + M ADP Pi

A - M ADP Pi

Crossbridge

Cycle stops herein absence of Ca2+

A + M ATP

1

2

A - M

3

Rigor link

ADP

Pi

Strong bindingWeak binding

ATP

4

Sperelakis & Banks, 1993

Excitação CelularContração Muscular

Ca2+ e contração muscular muscular

40

60

80

100

A Tm TnT

TnlTnl

TnCM

P

Repouso

Actin

Tm

Tm

Tm

Tm

P

TnC

TnI

TnC

TnTTnI

TnT

Actin

+Ca

+S1

MM

M

M

Ativado

P

Actin

Tm

Tm

Tm

P

TnC

Ca

MyosinS1

TnT

TnI

TnT

Actin

M

M

Fo

rça

ou

ativid

ad

e A

TP

ásic

a (

%m

ax)

[Ca ] i (M)2+

0

20

10-8

10-5

10-4

10-6

10-7

ATmTnT

TnlTnlTnC

MM M

Sperelakis & Banks, 1993

Myosin blocked

Actin

Tm

Tm

TnI

TnC

TnT

MyosinS1

M

M

Ca

Fo

rça

ou

ativid

ad

e A

TP

ásic

a (

%m

ax)

Transporte e regulação do Ca2+

Excitação CelularContração MuscularCálcio e contração muscular

regulação do Ca2+

TríadeSarcolema Túbulo - T

RetículoSarcoplasmático

CisternaTerminal

Mitocondria Túbulo - TCisterna

Subsarcolemática

Principais estruturas envolvidas no processo de

Acoplamento Excitação - Contração

Esquelético Cardíaco

Banda - I Banda - A Tríade RetículoSarcoplasmático

Bers, 1991Bers, 2001

Sarcoplasmicreticulum

Calsequestrin

Ca pumps+2

Dihydropyridinereceptors

T tubule

CALSEQUESTRINA: liga Ca2+

CANAL DE Ca2+ DO SARCOLEMA

(RECEPTOR DE DIHIDROPIRIDINA):medeia entrada de Ca2+ extracelular

CANAL DE Ca2+ DO RS (RECEPTORDE RIANODINA): permite liberação deCa2+ do RS

BOMBA DE Ca2+ DO RS: transporta

Block et al., 1988

Feet, orryanodinereceptors

Sarcoplasmicreticulum

BOMBA DE Ca DO RS: transporta Ca2+ do citosol de volta ao RS

Entrada de Ca2+

na célula cardíaca

Fora

Ca2+

Canal de Ca2+

Tipo L

1 mM

Dentro

100 nM

Ca2+

Fosfolamban

CaMKII

P P

β-estimulação

PKA

PP

P

PP

P

+ ++

-ext

Captação de Ca2+

ATP ADP+Pi

desinibe

ATPase DE Ca2+ DO RETÍCULO SARCOPLASMÁTICO

Ca2+-ATPase

Ca2+

Ca2+

Ca2+

Ca2+

Ca2+

--

--

--

RS

-

int

desinibe

Calsequestrina

(Opie, 1998)

Ju

nc

tin

N

Tri

ad

in

NCa

RyR

SR membrane

Cytosol

Canal de liberação de Ca2+ do RS

CSQ

C

C

+++

CSQJ

un

cti

n

Tri

ad

in

Ca

Ca

Ca

C

CCa

Ca

N

CaCa

CaCa

Ca

Ca

CaCa

CaCondensed

Can-CSQ

+ ++

N

Bers, 2001

Troca Na/Ca

Saída de Ca2+

da célula

NCX

Fora

Ca2+

ENCX = 3ENa - 2ECa

NCX

DentroNa+

Acoplamento Excitação - Contração

Excitação CelularContração MuscularCálcio e contração muscularTransporte e regulação de Ca2+

Acoplamento Excitação - Contração(AEC)

3Na

Ca

[Ca] i

AP

Sarcolema

CaCa

Ca

CaCa

SRCa

Na-CaXATP

PL

B ATPICa

RyR

Miofilamentos

Ca

Miócito Cardíaco Ventricular

3Na

Ca

Tú

bu

lo -

T

Na-CaX

CaNa

H2Na

H

Cyt

Mito.

Bers, 2001

CaCa

50

75C

a f

lux (

µm

ol/lit

er

cyto

so

l) A. Rabbit 100%

70%

Total

SR

Participação relativa dos transportadores de Ca2+ no relaxamento celular

NOVO !!

0.0 0.5 1.0 1.5 2.00

25

50

Ca f

lux (

µm

ol/lit

er

cyto

so

l)

70%

28%

2%

SR

Na/CaX

Slow (SL Ca-ATPase & Mito)

time (s)Bassani et al., 1994

NOVO !!

3Na

Ca

CaNa

H2NaCyt

Mito.

Sarcolema

CaCa

Ca

Ca

SRCa

Na-CaXATP

PL

B ATP H

Pvb

+

RyR

Ca

Miofilamentos

Músculo Esquelético

3Na

Tú

bu

lo -

T

Mito.

Mod. Bers,2001

Ca

Na-CaX

Pvb

Ca

ADULTO

Total

SR97

80

40

Músculo Esquelético

?

Bassani & Bassani, 2001

00.0 0.5 1.0

NCX

Slow

Time (s)

40

Tempo (s)

?

A. Esquelético - VDCR B. Cardíaco - CICR

++

Ca

Sarcolemma

DHPR

CICR

+ +

CICR

VDCR

Ca

DHPR

+ +++

?

SR

RyR

Ca CaCa

SR

Ca

RyR

Ca

Bers, 2001

0

40

100 n

M [C

a]

2%

cell le

ngth

[Ca] im

(mV

)

Excitation (Excitação)

Contraction (Contração)

Transiente de Ca2+

0 200 400 600 800

-80

-40

100 n

M [C

a]

2%

cell le

ngth

AP

time (ms)

Em

Bers, 2001

Excitação CelularContração MuscularCálcio e contração muscularTransporte e regulação de Ca2+

AEC

Teste o seu Teste o seu entendimento

10 sec

A. Isolated RatVentricular Myocyte

Shortening

1[Ca]o (mM)

Papel do Ca2+ externo na contração muscular

CaCa

Ca

SRCa

PLB ATPICa

Ry

R

Rich et al., 1988

1/1

10 sec0

B. SingleFrog

SkeletalFiber

0 5 10 20 25 30 35

Time (min) in 0Ca+EGTA solution

Ringer 0Ca+EGTA Ringer

Tension1kg/cm2

CaCa

Ca

SRCa

PLB ATP

Pvb

+

RyR

Armstrong et al., 1972

80

100

Myofilament overlap

Ten

sio

n (

% M

ax)

Regulação intrínseca 1/1

1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0 3.4 3.80

20

40

60

Cardiac Muscle(Starling)

Sarcomere Length (µµµµm)

Ten

sio

n (

% M

ax)

PKA

SarcolemaGi

Adrenalina / NoradrenalinaAtivação ββββ-Adrenérgica

cAMP

β

γα

β-Rec

GTP

α

GTP

ACα

GTP

-

M2-Rec

Gs

β2

P PAKAP

Reg

AC

h

1Regulação autonômica 1/2

PKA

ICa

CaCa

Ca Miofilamentos

RS

RR

ATP

PKA

Troponina-I

RegATP

cAMPGTP GTP

PKA

PLB

Ca

PP

PP

PKA

Bers, 2001

Phenylephrine (αααα)

Isoproterenol (ββββ), 30 µM

1 µM 10 µM

[Ca]i

αααα- vs. ββββ-adrenergic inotropy

2Regulação autonômica 2/2

Control

1 µM 10 µM50

nA

10

0 n

A

200 ms

20

mN

/mm

2 [Ca]i

ForceForce

Endoh & Blinks, 1988

8

10

12

14 15 ms

40

50

Possível novo mecanismo!

Liberação Fracional - Trigger Ca2+ 1/2

0

2

4

6

8

0,5 2 4 6 8 10

[Ca2+]o (mM)

2 mM [Ca2+]o

8 mM [Ca2+]o

10

29

32

40

FR (%)

Bassani et al. Am. J. Physiol., 268:C13313-C1329, 1995

40

50

60

70

2+

rele

ase

(%

)Liberação Fracional - Carga de Ca2+ do RS

Possível novo mecanismo!

2/2

0

10

20

30

30 40 50 55 60 70 80 90 95 100

SR Ca2+ Content (µµµµmol/ l cell H2O)

Fra

ctio

nal

SR

Ca

2+

Bassani et al. Am. J. Physiol., 268:C13313-C1329, 1995

FIM Transportadores de Ca2+

Excitação CelularContração MuscularCálcio e contração muscularTransporte e regulação de Ca2+

AECTeste seu entendimento

FIM Transportadores de Ca

Troca Na/Ca

ATPase de Ca2+ do sarcolema

Retículo Sarcoplasmático

ATPase de Ca2+ do retículo

Transiente de Ca2+

Acoplamento Excitação - Contração