Contração do Músculo Cardíaco

A contração do músculo cardíaco é o processo pelo qual a excitação elétrica de um miócito cardíaco é convertida em força mecânica. Uma onda de despolarização desencadeia um aumento no cálcio intracelular, o cálcio liga-se às proteínas contráteis e os sarcômeros encurtam – os eventos moleculares conhecidos como acoplamento excitação-contração que, em última análise, produzem cada batimento cardíaco.

Definition

A contração do músculo cardíaco é o encurtamento cálcio-dependente dos sarcômeros dos miócitos cardíacos em resposta à despolarização da membrana, o mecanismo pelo qual o coração desenvolve força e ejeta sangue.

Scope

O tópico aborda a base celular e molecular de como o músculo cardíaco se contrai: o potencial de ação, a liberação de cálcio induzida por cálcio, o ciclo das pontes cruzadas no sarcômero e os determinantes da força gerada. Ele trata a contração no nível do miócito e do sarcômero; o desempenho da câmara cardíaca como um todo é abordado em função ventricular e débito cardíaco.

Core questions

• Como a despolarização da membrana leva a um aumento no cálcio intracelular?
• O que é a liberação de cálcio induzida por cálcio e onde ela ocorre?
• Como a ligação do cálcio à troponina permite o ciclo das pontes cruzadas?
• O que determina a força e a velocidade de uma única contração?
• Como o músculo é relaxado e o cálcio restaurado entre os batimentos?

Key concepts

• Potencial de ação cardíaco
• Liberação de cálcio induzida por cálcio
• Retículo sarcoplasmático e receptores de rianodina
• Regulação por troponina-tropomiosina
• Ciclo das pontes cruzadas
• Lusitropismo (relaxamento) e recaptação de cálcio mediada pela SERCA

Key theories

Teoria do filamento deslizante e das pontes cruzadas

O músculo encurta não pela contração dos próprios filamentos, mas pelo deslizamento dos filamentos de actina e miosina uns sobre os outros, à medida que as cabeças de miosina formam, puxam e liberam pontes cruzadas em um ciclo regulado por cálcio.

Liberação de cálcio induzida por cálcio

Um pequeno influxo de cálcio através dos canais tipo L durante o potencial de ação desencadeia uma liberação muito maior de cálcio do retículo sarcoplasmático via receptores de rianodina, amplificando o sinal que ativa os miofilamentos.

Mechanisms

Quando o potencial de ação despolariza o miócito, os canais de cálcio tipo L dependentes de voltagem na membrana e nos túbulos T abrem e permitem a entrada de uma corrente de cálcio desencadeadora. Conforme descrito por Bers, esse gatilho abre os receptores de rianodina no retículo sarcoplasmático, liberando um grande pulso de cálcio (liberação de cálcio induzida por cálcio). O cálcio liga-se à troponina C, deslocando a tropomiosina dos sítios de ligação da actina para que as pontes cruzadas de miosina possam ciclar e o sarcômero encurte, seguindo a lógica do filamento deslizante articulada por Huxley. O relaxamento ocorre à medida que o cálcio é bombeado de volta para o retículo sarcoplasmático pela SERCA e extrudado pelo trocador de sódio-cálcio, permitindo que os filamentos se desengatem.

Clinical relevance

A compreensão do acoplamento excitação-contração elucida como a contratilidade pode ser aumentada ou prejudicada e fundamenta o conceito de inotropismo na insuficiência cardíaca e na farmacologia. O conteúdo é um relato educacional do mecanismo celular normal e não constitui base para decisões individuais de diagnóstico ou tratamento.

Evidence & guidelines

O relato mecanicista baseia-se na revisão autorizada de Bers sobre o acoplamento excitação-contração cardíaco, no trabalho fundamental de Huxley sobre o mecanismo contrátil e em livros-texto padrão de fisiologia. Estas são fontes fundamentais e de revisão, e não evidências intervencionistas.

History

O reconhecimento de que o cálcio é essencial para o batimento cardíaco remonta aos experimentos de Sidney Ringer no século XIX, e os conceitos de filamento deslizante e pontes cruzadas emergiram do trabalho de Andrew e Hugh Huxley na década de 1950. O mecanismo específico da liberação de cálcio induzida por cálcio e sua integração em um modelo coerente de acoplamento excitação-contração cardíaco foram sintetizados em décadas posteriores, com Bers fornecendo um relato amplamente citado.

Key figures

• Andrew Huxley
• Hugh Huxley
• Donald Bers
• Sidney Ringer

Seminal works

• huxley-1957
• bers-2002
• sarnoff-1955

Frequently asked questions

O que é acoplamento excitação-contração?

É a sequência que liga o potencial de ação elétrico de uma célula cardíaca à sua contração mecânica: a despolarização permite a entrada de cálcio desencadeador, que libera mais cálcio dos estoques internos, e esse cálcio ativa as proteínas contráteis.

Por que o cálcio é tão central para a contração cardíaca?

O cálcio é o interruptor que liga a contração. Sem um aumento no cálcio intracelular, o complexo troponina-tropomiosina bloqueia a interação actina-miosina, de modo que o músculo não pode gerar força; a quantidade de cálcio liberada define em grande parte a força de cada batimento.