Tecidos musculares

1. Introdução

1.1. Tipos de tecido muscular

O tecido muscular é formado por células alongadas, especializadas na contração, que contêm filamentos de actina e miosina. Há três tipos:

1.2. Terminologia

A célula muscular tem nomes próprios:

• fibra muscular = célula muscular;
• sarcoplasma = citoplasma;
• sarcolema = membrana plasmática (por vezes inclui a lâmina basal);
• retículo sarcoplasmático = retículo endoplasmático liso, especializado no armazenamento de Ca^{2+}.

A hiperplasia é o aumento do número de células; a hipertrofia, o aumento do seu volume. Na miogénese esquelética, precursores miogénicos proliferam e fundem-se em miotubos. As fibras esqueléticas diferenciadas não proliferam por mitose: o crescimento fisiológico pós-natal ocorre predominantemente por hipertrofia, com aumento de proteínas contráteis e miofibrilas. As células satélite podem acrescentar núcleos às fibras existentes. No músculo liso podem ocorrer hipertrofia e hiperplasia.

2. Tecido muscular esquelético

2.1. Organização do músculo

Um músculo esquelético é organizado em níveis sucessivos, cada um envolvido por tecido conjuntivo:

• Epimísio: conjuntivo denso que envolve o músculo inteiro.
• Perimísio: septos de conjuntivo, menos denso, que partem do epimísio e envolvem os fascículos (feixes de fibras). Conduz os vasos e os nervos maiores.
• Endomísio: delicada camada de conjuntivo que envolve cada fibra muscular, externamente à sua lâmina basal. Contém fibras reticulares, matriz extracelular, fibroblastos e capilares. A lâmina basal está intimamente associada à superfície da fibra; ambas as estruturas participam no suporte e na transmissão de forças.

O conjuntivo mantém as fibras unidas e transmite a força da contração ao tendão. Na junção miotendinosa, as extremidades das fibras formam pregas profundas onde se inserem as fibras de colagénio do tendão.

Dentro da fibra, a hierarquia continua: fibra muscular (célula) → miofibrilas (cilindros paralelos de cerca de 1 a 2 µm) → miofilamentos (actina e miosina).

2.2. A fibra muscular esquelética

A fibra esquelética é uma célula cilíndrica, muito longa (pode ter vários centímetros) e com 10 a 100 µm de diâmetro. É multinucleada: durante o desenvolvimento, as células precursoras (mioblastos) fundem-se e formam miotubos, que se diferenciam em fibras. Os numerosos núcleos ficam na periferia, logo abaixo do sarcolema, empurrados pelas miofibrilas que ocupam quase todo o sarcoplasma.

Ao microscópio ótico, em corte longitudinal, as fibras mostram estriação transversal: bandas claras e escuras alternadas, perpendiculares ao eixo maior. Em corte transversal, as fibras são polígonos acidófilos com os núcleos na periferia; o sarcoplasma tem um ponteado fino, que corresponde às miofibrilas cortadas.

2.3. Tipos de fibras esqueléticas

As fibras diferem no metabolismo e na velocidade de contração. A proporção de cada tipo varia de músculo para músculo:

O fenótipo contrátil e metabólico das fibras é fortemente influenciado pelo padrão de atividade do neurónio motor, mas também depende da regulação da expressão génica e de adaptações à atividade muscular. Pode modificar-se com alterações da atividade ou da inervação.

2.4. Sarcómero

A estriação resulta da disposição dos miofilamentos em unidades repetidas ao longo da miofibrila, os sarcómeros. O sarcómero é o segmento entre duas linhas Z consecutivas (cerca de 2,5 µm em repouso) e é a unidade contrátil do músculo.

• Banda A (anisotrópica): corresponde ao comprimento dos filamentos grossos de miosina, com sobreposição de filamentos finos nas extremidades. É mais escura na estriação observada por microscopia convencional e birrefringente em microscopia de polarização.
• Banda H: zona central e mais clara da banda A, onde só há filamentos grossos.
• Linha M: a meio da banda H; proteínas que unem os filamentos grossos.
• Banda I (isotrópica, clara): só filamentos finos (actina); é atravessada a meio pela linha Z. Cada banda I pertence a dois sarcómeros vizinhos.
• Linha Z (disco Z): onde se ancoram os filamentos finos, através da α-actinina.

2.5. Miofilamentos e proteínas do sarcómero

• Filamentos grossos (15 nm): cerca de 300 moléculas de miosina II. Cada molécula tem uma cauda longa e duas cabeças globulares, que se projetam do filamento, ligam a actina e têm atividade ATPase.
• Filamentos finos (7 nm): dois filamentos de actina F enrolados em hélice; nos sulcos da hélice fica a tropomiosina, uma proteína fibrosa que, em repouso, tapa os locais de ligação da actina à miosina. A intervalos regulares está o complexo da troponina: troponina T (liga-se à tropomiosina), troponina C (liga o Ca^{2+}) e troponina I (inibe a interação actina-miosina).

Outras proteínas mantêm a arquitetura do sarcómero: a titina, proteína gigante e elástica que se estende da linha Z à linha M e contribui para centrar os filamentos grossos; a nebulina, associada aos filamentos finos, estabilizando o seu comprimento; a α-actinina, proteína de ligação à actina que a ancora e organiza nas linhas Z; e a desmina, proteína dos filamentos intermédios, que liga as linhas Z de miofibrilas vizinhas e contribui para a ligação ao sarcolema pelos costâmeros.

A distrofina liga os filamentos de actina, por dentro, a um complexo de glicoproteínas da membrana que se liga à laminina da lâmina basal. Este conjunto transmite a força da contração à matriz e protege o sarcolema.

Distrofia muscular de Duchenne A falta de distrofina, por mutação de um gene do cromossoma X, torna o sarcolema frágil: rompe-se com as contrações e as fibras degeneram. Atinge rapazes, com fraqueza muscular progressiva desde a infância.

2.6. Sistema de túbulos transversais e retículo sarcoplasmático

A propagação do potencial de ação apenas pela superfície não permitiria ativar rapidamente todas as miofibrilas profundas. Dois sistemas de membranas permitem uma ativação coordenada:

• Túbulos T (centrotúbulos): invaginações do sarcolema, contínuas com o espaço extracelular, que atravessam transversalmente a fibra e se dispõem em torno das miofibrilas ao nível das junções A-I. Conduzem a despolarização às regiões profundas.
• Retículo sarcoplasmático: rede de túbulos de retículo liso à volta de cada miofibrila, que armazena Ca^{2+}. Junto aos túbulos T dilata-se em cisternas terminais.

No músculo esquelético, cada túbulo T fica entre duas cisternas terminais, formando uma tríade. As tríades situam-se na junção entre as bandas A e I, portanto há duas tríades por sarcómero. No músculo cardíaco a disposição é diferente (secção 3.4).

2.7. Placa motora e unidade motora

Cada fibra esquelética é inervada por um ramo de um axónio de um neurónio motor. A placa motora (junção neuromuscular, junção mioneural) é a sinapse entre os dois:

• O axónio perde a bainha de mielina e ramifica-se em terminais que se alojam em depressões do sarcolema.
• Os terminais têm vesículas sinápticas com acetilcolina e muitas mitocôndrias.
• Entre o terminal e o sarcolema fica a fenda sináptica, com lâmina basal e a enzima acetilcolinesterase, que degrada o excesso de neurotransmissor.
• O sarcolema forma pregas juncionais que aumentam a superfície e têm, nas cristas, os recetores nicotínicos da acetilcolina.

O potencial de ação liberta a acetilcolina, que abre os recetores, despolariza o sarcolema e inicia um potencial de ação muscular.

A unidade motora é constituída por um neurónio motor e todas as fibras que inerva. Em músculos de movimentos precisos, como os extraoculares, as unidades são geralmente pequenas; em músculos de controlo mais grosseiro podem incluir várias centenas de fibras. A força é graduada pelo recrutamento de unidades motoras e pela frequência dos potenciais de ação.

Miastenia gravis Doença autoimune da junção neuromuscular em que autoanticorpos comprometem a transmissão, frequentemente por interferirem com os recetores nicotínicos da acetilcolina; podem também reconhecer proteínas associadas, como MuSK ou LRP4. Provoca fraqueza muscular fatigável, frequentemente com ptose palpebral e diplopia. Os inibidores da acetilcolinesterase aumentam a disponibilidade de acetilcolina e têm ação sintomática; o tratamento pode incluir terapêuticas imunomoduladoras ou imunossupressoras.

2.8. Mecanismo da contração

A contração resulta do deslizamento dos filamentos finos sobre os grossos, sem que nenhum deles mude de comprimento:

1. O potencial de ação propaga-se pelo sarcolema e pelos túbulos T.
2. A despolarização dos túbulos T altera os recetores de di-hidropiridina (CaV1.1), sensores de voltagem acoplados funcional e conformacionalmente aos recetores de rianodina RyR1 das cisternas terminais. Estes libertam o Ca^{2+} armazenado no retículo para o sarcoplasma. Este acoplamento esquelético não requer uma entrada inicial obrigatória de cálcio extracelular para desencadear cada contração.
3. O Ca^{2+} liga-se à troponina C; o complexo muda de forma e desloca a tropomiosina, descobrindo os locais de ligação da actina.
4. As cabeças de miosina, já carregadas com energia da hidrólise do ATP, ligam-se à actina e rodam (golpe de força), puxando os filamentos finos para o centro do sarcómero.
5. Um novo ATP liga-se à miosina, que se solta da actina; a hidrólise do ATP volta a armar a cabeça. O ciclo repete-se enquanto houver Ca^{2+} e ATP.
6. Após o estímulo, as bombas SERCA transportam ativamente Ca^{2+} de volta para o retículo; a concentração citosólica diminui, o Ca^{2+} dissocia-se da troponina C e a tropomiosina regressa à posição inibitória: relaxamento.

Durante a contração, os filamentos finos aproximam-se da linha M: o sarcómero encurta, as bandas I e H estreitam ou desaparecem e a banda A mantém o comprimento. Sem ATP, as cabeças de miosina ficam presas à actina: é a rigidez cadavérica.

2.9. Regeneração: células satélite

As fibras esqueléticas não se dividem. A regeneração depende das células satélite: células pequenas, achatadas, quiescentes, situadas entre a lâmina basal e o sarcolema da fibra, a que aderem pela M-caderina. Após lesão, ativam-se, proliferam e fundem-se para reparar fibras ou formar novas. A capacidade de regeneração é limitada; nas lesões extensas forma-se tecido cicatricial.

3. Tecido muscular cardíaco

3.1. Características

O músculo cardíaco forma o miocárdio. As células (cardiomiócitos) têm:

• forma ramificada, ligadas topo a topo, formando uma rede tridimensional;
• estriação transversal, com sarcómeros iguais aos do esquelético;
• um ou dois núcleos centrais, com uma zona clara à volta, sem miofibrilas, onde se acumulam glicogénio e pigmento (lipofuscina);
• discos intercalares, que unem as células;
• mitocôndrias muito abundantes, frequentemente em fileiras entre as miofibrilas, e reservas de glicogénio, refletindo a elevada necessidade contínua de ATP por metabolismo aeróbio; a densidade mitocondrial esquelética varia entre tipos de fibras e não deve ser representada por uma percentagem única;
• endomísio com uma rede capilar muito densa.

3.2. Discos intercalares

Os discos intercalares (traços escaleriformes de Eberth) são complexos juncionais nos pontos de contacto entre células. Ao microscópio ótico, são linhas transversais escuras, muitas vezes em escada, que atravessam a fibra; distinguem-se da estriação por serem mais espessos, mais escuros e irregulares.

Têm uma porção transversal, perpendicular às miofibrilas, e uma porção lateral, paralela a elas. Contêm três tipos de junção:

• Fáscias de adesão (fasciae adherentes), predominantemente na porção transversal: ancoram os filamentos de actina dos sarcómeros terminais e transmitem força entre cardiomiócitos. Não correspondem a uma zónula circunferencial regular.
• Desmossomas, na porção transversal: ligam os filamentos intermédios e impedem que as células se separem durante a contração.
• Junções comunicantes, na porção lateral: permitem a passagem de iões de célula para célula e a propagação rápida da excitação; o miocárdio funciona como um sincício funcional.

3.3. Sistema T no músculo cardíaco

Os túbulos T cardíacos são geralmente mais largos e situam-se ao nível das linhas Z, associando-se habitualmente a uma cisterna do retículo sarcoplasmático: díade. A despolarização abre canais de cálcio do tipo L no sarcolema e nos túbulos T. O Ca^{2+} extracelular que entra ativa os recetores de rianodina RyR2 no retículo, desencadeando libertação adicional de cálcio: libertação de cálcio induzida por cálcio. Distingue-se, assim, do acoplamento conformacional esquelético.

3.4. Regeneração

O músculo cardíaco adulto tem capacidade regenerativa muito limitada, insuficiente para repor uma perda extensa de cardiomiócitos. Após um enfarte, o miocárdio necrosado é predominantemente substituído por tecido conjuntivo cicatricial, sem capacidade contrátil equivalente. Não possui uma população de células satélite equivalente à do músculo esquelético. Existem ainda células especializadas na condução (fibras de Purkinje), estudadas com o coração.

4. Tecido muscular liso

4.1. Características

O músculo liso existe na parede das vísceras ocas (tubo digestivo, vias urinárias, útero), dos vasos sanguíneos, das vias respiratórias, no músculo eretor do pelo e na íris.

• Células fusiformes (alongadas, mais largas no centro, afiladas nas pontas), com 20 a 500 µm de comprimento.
• Um núcleo central, habitualmente alongado em corte longitudinal; em células contraídas pode apresentar contorno ondulado ou configuração em saca-rolhas, que não é obrigatória.
• Citoplasma acidófilo, sem estriação transversal: os miofilamentos não se organizam em sarcómeros.
• Cada célula é rodeada por uma lâmina basal e fibras reticulares.
• As junções comunicantes favorecem a propagação elétrica e a contração coordenada, sobretudo no músculo liso unitário de muitas vísceras ocas. No multiunitário, como em determinados músculos da íris, o acoplamento é mais limitado e o controlo nervoso mais individualizado.

Em corte longitudinal, as células formam feixes de fusos paralelos, com as partes largas de umas encaixadas nas pontas das outras. Em corte transversal, aparecem como círculos de diâmetros diferentes (consoante o ponto do fuso cortado); só os maiores, cortados pelo centro, mostram o núcleo.

4.2. Ultraestrutura e contração

• Os filamentos de actina e miosina formam uma rede oblíqua em relação ao eixo da célula.
• Os filamentos finos ancoram em corpos densos, ricos em α-actinina, dispersos no citoplasma e presos à membrana. São equivalentes às linhas Z. Os corpos densos também ligam os filamentos intermédios de desmina (e de vimentina, nas células vasculares).
• O sarcolema apresenta cavéolas, pequenas invaginações envolvidas na organização da sinalização e na regulação do Ca^{2+}. Podem associar-se funcionalmente a elementos do retículo, mas não constituem verdadeiros túbulos T.
• Os organelos (mitocôndrias, RER, Golgi) concentram-se junto aos polos do núcleo.

A contração é habitualmente lenta e prolongada. O Ca^{2+} citosólico, proveniente do meio extracelular e do retículo, liga-se à calmodulina; não existe o mecanismo regulador por troponina dos músculos estriados. O complexo Ca^{2+}-calmodulina ativa a cinase das cadeias leves da miosina (MLCK), que fosforila as cadeias leves reguladoras da miosina II, aumentando a atividade motora e permitindo o ciclo de pontes actina–miosina com consumo de ATP. O relaxamento depende da redução do Ca^{2+} citosólico e da fosfatase das cadeias leves da miosina (MLCP), que desfosforila a miosina. A disposição oblíqua dos filamentos provoca encurtamento e espessamento da célula; em contrações acentuadas, o contorno e o núcleo podem tornar-se mais irregulares.

A atividade é regulada pelo sistema nervoso autónomo, por hormonas e por fatores locais, como a distensão. As terminações autónomas libertam neurotransmissores por varicosidades próximas das células e não formam placas motoras esqueléticas. No liso unitário, as junções comunicantes propagam a atividade entre células; no multiunitário, o controlo pode ser mais individualizado.

- Esquelético: multinucleado, núcleos periféricos, estriado; tríades na junção A-I; células satélite. - Cardíaco: ramificado, núcleo central, estriado, discos intercalares (adesão, desmossomas, junções comunicantes); díades nas linhas Z; capacidade regenerativa muito limitada. - Liso: fusiforme, núcleo central, sem estriação; corpos densos, cavéolas; calmodulina. - Na contração, as bandas I e H encurtam e a banda A mantém-se.

5.1. Língua de porco, H&E: músculo esquelético

Em corte longitudinal, fibras volumosas, alongadas, cilíndricas, com citoplasma fortemente acidófilo, estriação transversal e vários núcleos na periferia. Em corte transversal, perfis acidófilos geralmente poligonais ou arredondado-poligonais, com núcleos periféricos quando intercetados pelo corte. Na língua, os feixes cruzam-se em três direções, por isso a mesma preparação mostra fibras cortadas longitudinal e transversalmente.

5.2. Ultraestrutura da fibra esquelética relaxada

O citoplasma é ocupado por miofibrilas paralelas, separadas por sarcoplasma. As miofibrilas são intercetadas pelas linhas Z; entre duas linhas Z fica um sarcómero. Junto às linhas Z, a banda I, só com actina; o resto do sarcómero é a banda A, com actina e miosina, exceto na zona H, sem actina. Entre as miofibrilas encontram-se elementos do retículo sarcoplasmático, mitocôndrias e grânulos de glicogénio. No músculo esquelético de mamífero, os túbulos T associam-se às cisternas terminais nas junções A-I, formando duas regiões de tríade por sarcómero típico, e não nas linhas Z.

5.3. Músculo esquelético de rato, imunodeteção do VAChT: placas motoras

A imunodeteção do transportador vesicular da acetilcolina (VAChT) evidencia estruturas pré-sinápticas colinérgicas. Na preparação, áreas castanhas junto da superfície das fibras estriadas correspondem a terminações nervosas da placa motora. A microscopia ótica não individualiza as vesículas nem as pregas pós-sinápticas; a técnica também não marca diretamente os recetores nicotínicos. Procurar a marcação na superfície das fibras; a posição de uma estrutura no campo fotografado não estabelece a distribuição no corte inteiro.

5.4. Coração de coelho, H&E: músculo cardíaco e discos intercalares

Em corte longitudinal, os cardiomiócitos apresentam núcleos predominantemente centrais, citoplasma acidófilo e estriação transversal, quando a resolução o permite. Entre as células existe uma rede capilar abundante. Os discos intercalares podem reconhecer-se como linhas relativamente escuras, transversais ou escalonadas, nos limites entre cardiomiócitos; a cor rosa isolada não os identifica. Na reprodução da preparação, algumas setas têm contraste insuficiente para validação inequívoca: a identificação de cada disco deve considerar a orientação e nitidez. Em corte transversal, o núcleo é central quando o plano de corte o interceta.

5.5. Ultraestrutura do disco intercalar

O disco intercalar é uma interface juncional especializada entre cardiomiócitos, irregular e frequentemente escalonada. Nas porções transversais predominam as fáscias de adesão e os desmossomas, que asseguram ligação mecânica. As junções comunicantes, sobretudo nas porções longitudinais, permitem acoplamento elétrico. Observam-se miofibrilas e mitocôndrias abundantes nas proximidades.

5.6. Fundo gástrico de porco, H&E: músculo liso

Em corte longitudinal, células fusiformes em feixes, de citoplasma acidófilo e núcleo único central e alongado. Alguns núcleos podem ser ondulados ou em saca-rolhas em células contraídas; a ausência desse aspeto não exclui músculo liso. Em corte transversal, perfis de diferentes diâmetros, alguns com núcleo central. Nos espaços conjuntivos podem existir núcleos de fibroblastos, células endoteliais e outras células, que não devem ser confundidos com os núcleos das células musculares.