Fisiologia muscular

Sistema Muscular

Prof. Rodrigo Marques da Silva

Disciplina: Fisioterapia Desportiva

O Músculo Esquelético

• 40% peso corporal: músculo esquelético• + 400 músculos• Ventres e tendões

– fascículos– Fibras– Sarcômero

Estrutura Microscópica

• Fibra muscular– 3000 actina (finos)– 1500 miosina (grossos)

• Moléculas responsáveis pela contração; • Linha Z: atravessa transversalmente a miofibrila (âncora);• Sarcômero: 1 à 4 micrômetros• Retículo Sarcoplasmatico: estoque de Ca2++

Relação força e comprimento do sarcômero

Estrutura Macroscópica2 Tipos principais de fibras musculares

•Fibras vermelhas: contração lenta, tônicas, diâmetro menor, alta concentração de mitocôndrias,, dependem principalmente do metabolismo oxidativo, contração contínua, fadigam lentamente, trabalham na manutenção da postura.

•Fibras Brancas: contração rápida, fásicas, dependem do metabolismo glicolítico, se fadigam mais facilmente, realiza maior catabolismo protéico; IIa e IIb;

* Avds as fibras do tipo I são recrutadas primeiro e as Fibras do Tipo II recrutadas de acordo com o aumento na produção de potência;

Unidade Motora (UM)É a união entre um É a união entre um moto-neurônio com moto-neurônio com

todas as fibras todas as fibras musculares que ele musculares que ele

inerva.inerva.

UM pequenaUM pequena15 fibras 15 fibras (extra-oculares)(extra-oculares)

Movimentos Finos Movimentos Finos (mais precisos)(mais precisos)

UM grandeUM grande2000 fibras 2000 fibras (gastrocnêmio)(gastrocnêmio)

Movimentos geraisMovimentos gerais(menos precisos)(menos precisos)

Unidade Motora• Cada fibra nervosa que sai da medula e inerva um número

específico de fibras musculares (1 à 800);• Precisão: poucas fibras musculares em cada unidade• Sem grande precisão: muitas fibras por cada unidade motora;• Lei do “tudo ou nada”;

Sinapse

• Junção Neuro Muscular• Chegada do impulso elétrico>> Lib da Ach>> difusão

para a membrana muscular >> ligação ao receptor >> abertura dos canais de sódio >>propagação do impulso elétrico pela membrana da célula;

Na JNM esse potencial de ação estimula o botão terminal da junção e secreta na fenda terminal um neurotransmissor, no caso, a acetilcolina (Ach).

AchAch

Botão Terminal

Fenda terminal

Célula Muscular

Receptor nicotínico

Canais de Na+

++++----

Sinapse

AchAch

Botão Terminal

Fenda terminal

Célula Muscular


A Ach se liga ao seu receptor (receptor nicotínico) na membrana da célula muscular.

++++----

Sinapse

AchAch

Botão Terminal

Fenda terminal

Célula Muscular


Canais de Na+

++++----

SinapseA abertura destes canais permite que uma grande quantidade de íons sódio flua para dentro da membrana da fibra muscular no ponto terminal neural. Isso desencadeia potencial de ação na fibra muscular;

Pontes Cruzadas

Repouso: •sem acoplamento•ATP na cabeça de miosina•CA2+ armazenados no Rsarcoplasmático

Acoplamento:• chega o potencial de ação• liberação do Ca2+• permite a ligação da cabeça de miosina no filamento de actina;

Contração: •Atividade ATPase (ATP quebrado em ADP + P)•Aproximação das linhas Z

Pontes Cruzadas

Recarregando: •Desacoplamento•Reposição do ATP na cabeça demiosina

Relaxamento:• Íons CA2+ devolvidos ao RS• troponina volta a cobrir os locais ativos no filamento de actina

UFMG, 2009

Tipos de Fibras

FIBRA TIPO I (V) FIBRA TIPO II (B)

Resistência Velocidade, potência

Fadiga lentamente Fadiga rapidamente

Menor diâmetro Maior diâmetro

Enzimas oxidativas Enzimas glicolíticas

Alto nº mitocôndrias Baixo nº mitocôndrias

Maior capilarização Menos capilarização

Tipos de Fibras

As fibras podem mudar de característica?•A resposta a determinada dose de treinamento pode ser muito diferente entre os indivíduos;

•A capacidade de transformar um tipo de fibra devido ao treinamento seria efeito indireto da capacidade da própria pessoa em responder ao treinamento. (Bouchard & Rankinen, 2001);

Características

1.Velocidade de contração

I Lenta

IIa Intermediária

IIb Rápida

2.Velocidade de relaxamento

I Lenta

IIa Intermediária

IIb Rápida

Velocidade de Contração

Tipo I

Tipo II a

Tipo II b

V = 60 – 80 m/s

V = 80 – 100 m/s

V = 90 – 130 m/s

100 ms

30 ms

50 ms

Axônios mielinizados (20µm) = 210 m/s;Segmentos lombares até os músculos do pé (1m);Aproximadamente 8 ms (0,008 s)!!!!!

Fuso Neuro Muscular

Reflexo de Estiramento• Localizados no ventre do músculo;

• Estiramento súbito estimula o fuso;• Contração reflexa;• Somente uma sinapse (monossináptico)

Comprimento muscularDependente da velocidade

Orgão Tendinoso de Golgi

• Controle da contração muscular;• Detecta alteração na tensão gerada músculo;• Responde a intensamente a aumentos

súbitos de tensão;• Causam inibição reflexa do músculo;• Equilíbrio entre as cargas no músculo;

Inibição Recíproca

Tônus MuscularTônus Muscular

“ Resistência passiva ao alongamento muscular”

Tônus MuscularTônus Muscular

ALLEN DD, WIDENER GL, 2003

PRINCÍPIO DO TAMANHO

As fibras musculares são recrutadas numa ordem crescente de tamanho, por que fibras

maiores apresentam maior limiar de excitação.

TAMANHO DA FIBRA

TIPO DE FIBRA

Princípio do Tamanho(Smith et al., 1997)

1. Ativação das menores fibras (tipo I)2. Aumento do número de UMs ativadas (tipo II).3. Aumento da freqüência de estimulação das UMs ativadas.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 20 40 60 80 100

% Contração Máxima

Fre

q. D

isp

aro

(p

ot/

seg

)

IIIaIIb

Sale, DG In: Strength and Power in Sport, 1992

Recrutamento das

unidades motoras

Velocidade de Contração e Relaxamento

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30Tempo (ms)

Te

nsã

o (

ug

)

FibraVeloz

Fibra Lenta

Características1.Diâmetro da fibra

I PEQUENO

IIa INTERMEDIÁRIO

IIb GRANDE

2.Glicogênio

I BAIXO

IIa INTERMEDIÁRIO

IIb ALTO

3.Enzimas oxidativas

I ALTA

IIa INTERMEDIÁRIO

IIb BAIXA

Características5.Atividade ATPase

I BAIXA

IIa ALTA

IIb ALTA

6.Fonte de ATP

I Fosforilação oxidativa

IIa Fosforilação oxidativa

IIb glicólise

7.Resistência à fadiga

I ALTA

IIa INTERMEDIÁRIO

IIb BAIXA

8.Capilarização

I ALTA

IIa ALTA

IIb BAIXA

Tipos de fibras e modalidades esportivas

• Fibras do tipo I – modalidades que exigem– baixa produção de força;– Baixa velocidade de contração;– duração prolongada;– (ex: provas de endurance, corrida, ciclismo, triatlo)

• Fibras do tipo II – modalidades que exigem– Alta produção de força;– Alta velocidade de contração;– Curta duração;– (ex: musculação, corridas de velocidade)

Tipos de Contração

• Isotônica ExcêntricaResistência vence a força

• Isotônica ConcêntricaForça vence a resistência

• IsométricaForça igual a resistência (sem mov articular);

• IsocinéticaVelocidade constante durante toda ADM

Para uma mesma carga, qual tipo de contração gera maior tensão?

Albert (2002) defende que uma quantidade

menor de unidades motoras seja solicitada

durante contrações excêntricas do que em relação às contrações concêntricas para

produzir o mesmo torque.

VELOCIDADE DO ENCURTAMENTO

““Um músculo que se contrai excêntrica ou isometricamente é capaz de

produzir mais força que um músculo que se contrai concentricamente”.

“ A capacidade do músculo de gerar tensão é inversamente proporcional a sua velocidade de contração.

Ação muscular: o estado da atividade muscular

Exercício Ação Muscular Comprimento Relação FI-FE

ESTÁTICO ISOMÉTRICA CONSTANTE FI = FE

DINÂMICO CONCÊNTRICA ENCURTA FI > FE

DINÂMICO EXCÊNTRICA ALONGA FI < FE

DINÂMICOISOCINËTICO

CONCÊNTRICA ou EXCÊNTRICA

ENCURTA ou ALONGA

Fi = força interna desenvolvida pelo músculo. FE = força externa sobre o músculo.

SobrecargaJ Appl Physiol 81:2004-2012, 1996.

Muscle fiber hypertrophy, hyperplasia, and capillary

density in college men after resistance training

McCall e cols, 1996

Relatos de Hiperplasia Muscular com o Treinamentos

Reitsma W. Skeletal muscle hypertrophy after heavy exercise in rats with surgically reduced muscle function. Am J Phys Med 1969; 48(5):237-58.

Rowe RW, Goldspink G. Surgically induced hypertrophy in skeletal muscles of the laboratory mouse. Anat Rec 1968; 161(1):69-75.

Giddings CJ, Gonyea WJ. Morphological observations supporting muscle fiber hyperplasia following weight-lifting exercise in cats. Anat Rec

1992; 233(2):178-95.

Somente estudos com animais

Provável mecanismo: sobrecarga crônica.

Hipertrofia e Hiperplasia

• Resistência– Aumento mitocondrial– Densidade capilar– Nenhuma alteração no volume

• Potência– Tamanho– Força muscular– Hiperplasia em adultos ????

Adaptações Musculares ao TF

HIPERTROFIA MUSCULAR

Pré-treino Pós-treino

Hipertrofia e Hiperplasia

Recuperação da Força muscular

• Relação direta com com a área de secção transversa.

• Sessão de treinamento de força eleva síntese protéica;

• Treinamento de força aumenta a área de secção transversa de todos tipos de fibra; mas o aumento é maior nas fibras do tipo II Staron et al,(1990);

O Envelhecimento Fisiológico

– Sarcopenia (↓ das fibras do tipo II)• 10% - entre as idades de 25 e 50 anos.• 40% - entre as idades de 50 e 80 anos.

Fadiga Muscular

• Força determinada pelo seu tamanho;• FCM: 3 à 4 kg/cm²;

DEFINIÇÃO : Decréscimo reversível da força contrátil;

• Atividade muscular repetida de longa duração• Diminui capacidade de produzir força e a

velocidade de contração muscular;• Diminuição fluxo sanguíneo leva a fadiga

Fadiga Muscular

Alterações durante a fadiga• Ligeiro decréscimo do numero de pontes

cruzadas interagindo;• Menor produção de força por uma única

ponte cruzada;• Menor velocidade cíclica das pontes no

encurtamento;• Aumento na [ H+] e diminuição do PH

intracelular (Edman e Low, 1990.)

Fator Hormonal

• O exercício com sobrecarga é o fator primário que determina respostas adaptativas agudas e crônicas;

• Variáveis associadas ao treinamento e às respostas metabólicas:– Tipo de ação muscular;– Intensidade;– Volume de exercício;– Velocidade;– Período de recuperação– Frequência de treinamento

Fator Hormonal

Testosterona– Hormônio masculino (presente em ambos os

sexos mas em [ ] diferentes;– promove o aumento da síntese protéica;– Exercícios com grande sobrecarga e uso de

grandes grupos musculares promovem um aumento na [testosterona]

O fator Hormonal

Programa de treinamento de força– Especificidade– Progressão– Variação

Permite uma maior interação hormônio- tecido muscular

• Treinamento de força aumenta agudamente a [testosterona] no sangue em homens; sem alteraçõe s nas mulheres; (Kraemer et al, 1998; Kraemer et al, 1999; )

• Sem alteração em exercícios de baixa intensidade (Bosco e cols, 2000;)

Epidemiologia

Epidemiologia no Futebol• Movimentos Bruscos (a cada 6 seg)• Lesões : 10 à 35 /1000 horas de jogo

– 100 horas/ ano (elite)

• 1,78 lesões/ ano (CROMWELL, 2000)

– 35% Recidivas– 35% treinamento

Exigências de trabalho

BLAZER KU; 1992.

Tempo/ Diagnóstico

Contusão Fratura/ lux Entorses Lesões musculares

Tendites Total

< 7 dias 196 (84%) 2 (3,9%) 86(50%) 199 (53%) 66 (51,2%) 549

> 7 > 30 dias

36(15,5%) 35(67,5%) 78 (45%) 175 (46%) 55 (42,6%) 379

> 30 dias 0 15 (28%) 9 (5%) 4 (1%) 8 (6,2%) 36

Total 252 (24%) 52 (5%) 173 (18%) 378 (39%) 129 (14%) 964

Distribuição da Frequencia de lesões em atletas de 8 equipes de futebol profissional do Brasil, segundo Diagnóstico e Tempo de afastamento.

Cohen, 1997.84 à 233 lesões/ ano/ clube

Porque a incidência de Lesões do LCA vem aumentando ??

Emidemiologia no Futebol

• Times que mais atuam > maior incidência de lesão• Atletas mais velhos > maior incidência de lesões

musculares;; (Osdenberg; 2000).

• Risco de lesão no joelho é maior em atletas com história de lesão prévia de LCA;

• Lesão por overuse (+ comum);– Falta de propriocepção – REDUÇÃO NA ADM– MÁ CICATRIZAÇÃO (Waldén e cols;Br. J. Sports Med,2006;)

British Journal of Sports Medicine 2006;40:767-772

Previous injury as a risk factor for injury in elite football: a prospective study over two consecutive seasons

M Hägglund, M Waldén, J Ekstrand

• 14 times 1ª divisão Suécia (2001/2002);• 197 jogadores (2 temporadas);• 25 anos (17- 38);• Pelo menos 1 lesão 2001 (151 -77%); • 22 sofreram a primeira lesão em 2002;• 131 segunda lesão 2002 (87%);• Atletas q se machucaram em 2001 aumentaram o risco

de qualquer lesão em 2002;• Programas multimodais de prevenção devem ser

instituídos.

British Journal of Sports Medicine 2006;40:767-772

Previous injury as a risk factor for injury in elite football: a prospective study over two consecutive seasons

M Hägglund, M Waldén, J Ekstrand

• 202 jogadoras / 2001- 2002.• 173 lesões (110 atletas se machucaram)• 1,93 lesões/ 1000 jogo;• Mais baixa em relação aos homens• Aumento da incidência de osteoatrite no joelho após lesão de

LCA em mulheres;

Injuries in women's professional soccer. GIZA E; e cols

Br J Sports Med. 2005 Apr;39(4):212-6;

Copyright ©2005 BMJ Publishing Group Ltd.

Giza, E et al. Br J Sports Med 2005;39:212-216

Figure 1 Description of injury. There were five isolated meniscal tears. Another tear was associated with an ACL injury and was grouped with sprains.

Prevalência de lesões no futebol em atletas jovens:estudo comparativo entre diferentes categorias

definição de lesão utilizada no estudo

“ Qualquer acontecimento ocorrido durantejogos ou treinos do clube, com redução ou afastamento

completo da participação dos atletas nas atividades esportivas, ou que requerem tratamento especial (ex.: avaliação médica ou bandagem especial) para que ele continue jogando.”SCHMIDT-OLSEN et al., (1991)

Ribeiro e cols; Rev. bras. Educ. Fís. Esp, 2007

Prevalência de lesões no futebol em atletas jovens:estudo comparativo entre diferentes categorias

Rev. bras. Educ. Fís. Esp., São Paulo, v.21, n.3, p.189-94, jul./set. 2007

Prevalência de lesões no futebol em atletas jovens:

estudo comparativo entre diferentes categorias

Ribeiro e cols; Rev. bras. Educ. Fís. Esp, 2007

• Esporte sem contato físico

• Idade: – Atletas adultos (96% apresentaram lesões)

– Atletas < 17 anos (51%)D Souza, Br J Sports Med, 1994.

Lesões em competição (20 %) Membros inferiores (82% ) Laurino, 2000;

Coxa (50 %) Laurino, 2000.

Lesões no Atletismo

Lesões intrínsecas:

2,5 à 5,8 lesões/ 1000 horas;

Corridas rasas• Lesões musculares Isquiotibiais;

– Desequilíbrio de forças– Aquecimento insuficiente– Pouca flexibilidade e coordenação

Lesões desportivas no atletismo: comparação entre informaçõesobtidas em prontuários e inquéritos de morbidade referida

Prontuário x IMR (Resposta do atleta)Problema da comparação de dados:

Será que as respostas serão as mesmas?

Definição de lesão usada: toda afecção ocorrida no esporte que prejudicou o treinamento do atleta em intensidade, duração e/ ou frequência;

Pastre et al, Rev Bras Med Esporte _ Vol. 10, Nº 1 – Jan/Fev, 2004


Relação

prontuário x IMR (Resposta do atleta)


Inquérito de Morbidade Referida

Pastre et al, 2004


• É possível utilizar o IMR retroagindo 8 meses neste perfil de atletas;

• Lesões são mais marcantes para indivíduos que dependem do aparelho locomotor;


Salto

Salto Triplo• 3 saltos

• Forças de reação do solo– de 14 à 22 vezes o peso corporal (2 toneladas);

AMADIO, 1985;

*Potencialização dos efeitos da aterrissagem devido ao impulso seguinte.

Lesões no Salto

• 55 % das lesões eram por sobrecarga (saltadores);– musculares– entorses de tornozelo

• 71% dos saltadores apresentam lesões (2 anos);– Coxa 28 %– Tornozelo 22 %– Joelho 18%– Jumpers Knee (impulso e aterrissagem);

Laurino, 2000.

O Arremesso no Atletismo

• Arremesso de peso– 7,5 kg homens; 5 kg nas mulheres– Arremesso

– Espasmos paravertebrais– Lesões no ombro– Epicondilite lateral cotovelo

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