acoplamento excitação - contração no músculo estriadobassani/ia-744 /aulas/aula...
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Acoplamento excitação - contração no músculo estriado
Excitação Celular
Contração Muscular
Excitação Celular
Muscle
Muscle FiberH
BandZ
Disc
Z Z
ZZ
Myofibril
Myofilaments
G-Actin Molecules
ABand
IBand
Sarcoreme
Muscle Fasciculus
F-Actin Filament
Myosin Filament
Myosin Molecule
LightMeromyasin
HeavyMeromyasin
H
Bloom & Fawcett, 1968
}} Filamento Fino
Filamento Grosso
TríadeSarcolema Túbulo - T
RetículoSarcoplasmático
Cisterna
Terminal
Banda - I Banda - A Tríade Retículo
Sarcoplasmático
Mitocondria Túbulo - TCisterna
Subsarcolemática
Bers, 1991
Principais estruturas envolvidas no processo de
Acoplamento Excitação - Contração
Bers, 2001
Esquelético Cardíaco
Banda I A e M Linha M Zona H
Sarcômero
Banda I Banda A
Linha ZZona H
Linha M
FilamentoGrossoFilamento
Fino
Regulatory LC
Essential LC
P
P
ActinBinding Domain
ATPBinding Pocket
S2 (50 nm)
S1 (20 nm)
LMM (100 nm)
Miosina
MEROMIOSINA PESADA
MEROMIOSINA LEVE
Filamento Grosso
RepousoActina
Miosina
Ativação Cooperativa
Ca
TnT
TnC
TnI
Tm
~ 40nm
Atividade
Filamento fino
Z-line
A + M ADP Pi
A - M ADP Pi
Crossbridge
Cycle stops herein absence of Ca2+
2
A - M
3
Rigor link
ADP
Pi
Strong bindingWeak binding
ATP
4
A + M ATP
1
Sperelakis & Banks, 1993
Excitação Celular
Contração Muscular
Ca2+ e contração muscular
[Ca ] i (M)2+
0
20
40
60
80
100
10-8
10-5
10-4
10-6
10-7
A
A Tm
Tm
TnT
TnT
TnlTnl
TnC
TnC
MM M
Sperelakis & Banks, 1993
P
Repouso
Actin
Tm
Tm
Tm
Tm
P
TnC
TnI
TnC
TnTTnI
TnT
Actin
+Ca
+S1
MM
M
M
Myosin blocked
Ativado
P
Actin
Tm
Tm
Tm
Tm
P
TnC
Ca
Myosin
S1
TnI
TnC
TnT
TnI
TnT
Actin
Myosin
S1
M
M
M
M
Ca
Forç
a o
u a
tivid
ade A
TP
ásic
a (
%m
ax)
Transporte e regulação do Ca2+
Excitação Celular
Contração MuscularCálcio e contração muscular
TríadeSarcolema Túbulo - T
RetículoSarcoplasmático
Cisterna
Terminal
Banda - I Banda - A Tríade Retículo
Sarcoplasmático
Mitocondria Túbulo - TCisterna
Subsarcolemática
Bers, 1991
Principais estruturas envolvidas no processo de
Acoplamento Excitação - Contração
Bers, 2001
Esquelético Cardíaco
Block et al., 1988
Sarcoplasmicreticulum
Calsequestrin
Ca pumps+2
Dihydropyridinereceptors
T tubule
Feet, orryanodinereceptors
Sarcoplasmicreticulum
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 Ca2+ do citosol de volta ao RS
Entrada de Ca2+
na célula cardíaca
Fora
Dentro
Ca2+
Canal de Ca2+
Tipo L
1 mM
100 nM
Ca2+
Fosfolamban
Ca2+-ATPase
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
--
--
--
CaMKII
P P
β-estimulação
PKA
PP
P
PP
P
RS
+ ++
-
int
ext
Captação de Ca2+
ATP ADP+Pi
desinibe
Calsequestrina
(Opie, 1998)
ATPase DE Ca2+ DO RETÍCULO SARCOPLASMÁTICO
CSQ
C
C
+++
CSQJ
un
cti
n
N
Tri
ad
in
NCa
RyR
SR membrane
Ca
Ca
Ca
C
CCa
Ca
N
CaCa
CaCa
Ca
Ca
CaCa
CaCondensed
Can-CSQ
+ ++
N
Cytosol
Canal de liberação de Ca2+ do RS
Bers, 2001
Troca Na/Ca
Saída de Ca2+
da célula
ENCX = 3ENa - 2ECa
NCX
Fora
Dentro
Ca2+
Na+
Acoplamento Excitação - Contração(AEC)
Excitação Celular
Contração MuscularCálcio e contração muscular
Transporte e regulação de Ca2+
3Na
Miofilamentos
Ca
Miócito Cardíaco Ventricular
3Na
Ca
Tú
bu
lo -
T
Na-CaX
CaNa
H2Na
H
Cyt
Mito.
Bers, 2001
[Ca] i
AP
Sarcolema
CaCa
Ca
CaCa
SRCa
Na-CaXATP
PLB ATPICa
RyR
0.0 0.5 1.0 1.5 2.00
25
50
75
Ca f
lux (
µm
ol/lit
er
cyto
so
l) A. Rabbit 100%
70%
28%
2%
Total
SR
Na/CaX
Slow (SL Ca-ATPase & Mito)
time (s)
Participação relativa dos transportadores de Ca2+ no relaxamento celular
Bassani et al., 1994
NOVO !!
3Na
Miofilamentos
Ca
Músculo Esquelético
3Na
Tú
bu
lo -
T
CaNa
H2NaCyt
Mito.
Mod. Bers,2001
Sarcolema
CaCa
Ca
Ca
SRCa
Na-CaX
Na-CaXATP
PLB ATP H
Pvb
+
RyR
Ca
Ca
Bassani & Bassani, 2001
0
ADULTO
0.0 0.5 1.0
Total
SR
NCX
Slow
Time (s)
97
80
40
Músculo Esquelético
Tempo (s)
?
A. Esquelético - VDCR B. Cardíaco - CICR
SR
++
Ca
Sarcolemma
RyR
DHPR
CICR
Ca CaCa
SR
Ca
+
RyR
+
CICR
VDCR
Ca
DHPR
Ca
+ +++
?
Bers, 2001
0 200 400 600 800
-80
-40
0
40
100 n
M [C
a]
2%
cell le
ngth
[Ca] i
AP
time (ms)
Em
(mV
)
Bers, 2001
Excitation (Excitação)
Contraction (Contração)
Transiente de Ca2+
Excitação Celular
Contração MuscularCálcio e contração muscular
Transporte e regulação de Ca2+
AEC
Teste o seu entendimento
10 sec
A. Isolated RatVentricular Myocyte
Shortening
1
0
B. SingleFrog
SkeletalFiber
[Ca]o (mM)
0 5 10 20 25 30 35
Time (min) in 0Ca+EGTA solution
Ringer 0Ca+EGTA Ringer
Tension1kg/cm2
Papel do Ca2+ externo na contração muscular
CaCa
Ca
SRCa
PLB ATPICa
RyR
CaCa
Ca
SRCa
PLB ATP
Pvb
+
RyR
Rich et al., 1988
Armstrong et al., 1972
1/1
1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0 3.4 3.80
20
40
60
80
100
Myofilament overlap
Cardiac Muscle(Starling)
Sarcomere Length (µµµµm)
Ten
sio
n (
% M
ax)
Regulação intrínseca 1/1
PKA
Sarcolema
ICa
CaCa
Ca Miofilamentos
RS
RR
ATP
Gi
PKA
Adrenalina / Noradrenalina
Troponina-I
Reg
Ativação ββββ-Adrenérgica
ATP
cAMP
β
γα
β-Rec
GTP
α
GTP
ACα
GTP
PKA
PLB
Ca
-
M2-Rec
Gs
β2
P P
PP
PP
AKAP
PKA
Reg
AC
h
Bers, 2001
1Regulação autonômica 1/2
Control
Phenylephrine (αααα)
Isoproterenol (ββββ), 30 µM
1 µM 10 µM
50
nA
10
0 n
A
200 ms
20
mN
/mm
2 [Ca]i
Force
[Ca]i
Force
αααα- vs. ββββ-adrenergic inotropy
Endoh & Blinks, 1988
2Regulação autonômica 2/2
0
2
4
6
8
10
12
14
0,5 2 4 6 8 10
[Ca2+]o (mM)
2 mM [Ca2+]o
8 mM [Ca2+]o
15 ms
10
29
32
40
50
FR (%)
Bassani et al. Am. J. Physiol., 268:C13313-C1329, 1995
Possível novo mecanismo!
Liberação Fracional - Trigger Ca2+ 1/2
0
10
20
30
40
50
60
70
30 40 50 55 60 70 80 90 95 100
SR Ca2+ Content (µµµµmol/ l cell H2O)
Fra
ctio
na
l S
R C
a2
+re
lease
(%
)Liberação Fracional - Carga de Ca2+ do RS
Bassani et al. Am. J. Physiol., 268:C13313-C1329, 1995
Possível novo mecanismo!
2/2
FIM Transportadores de Ca2+
Troca Na/Ca
ATPase de Ca2+ do sarcolema
Retículo Sarcoplasmático
ATPase de Ca2+ do retículo
Transiente de Ca2+
Acoplamento Excitação - Contração
Excitação Celular
Contração MuscularCálcio e contração muscular
Transporte e regulação de Ca2+
AECTeste seu entendimento