Fisiologia Muscular: Breve Descrição

Do Dr. Gianfranco De Angelis

É desanimador ver instrutores e personal trainers dando explicações "empíricas" sobre os vários tópicos: massa muscular (hipertrofia), aumento de força, resistência, etc., sem ter sequer um conhecimento grosseiro da estrutura histológica e da fisiologia dos músculos.

Poucos têm um conhecimento mais ou menos aprofundado da anatomia macroscópica, como se bastasse saber onde o bíceps ou o peitoral estão localizados, desconsiderando a estrutura histológica e muito menos a bioquímica e a fisiologia dos músculos. Tentarei, na medida do possível, fazer uma breve e simples discussão do assunto, também acessível ao leigo das ciências biológicas.

Estrutura histológica

O tecido muscular difere de outros tecidos (nervoso, ósseo, conectivo), devido a uma característica óbvia: contratilidade, ou seja, o tecido muscular é capaz de contrair ou encurtar seu comprimento. Antes de vermos como fica mais curto e para que mecanismos, vamos falar sobre sua estrutura. Temos três tipos de tecido muscular, histologicamente e funcionalmente diferentes: tecido muscular esquelético estriado, tecido muscular liso e tecido muscular cardíaco. A principal diferença funcional entre o primeiro e os outros dois é que enquanto o primeiro é governado pela vontade, os outros dois são independentes da vontade. O primeiro é os músculos que movem os ossos, os músculos que treinamos com halteres, halteres e máquinas. O segundo tipo é dado pelos músculos das vísceras, como os músculos do estômago, intestinos, etc. que, como vemos todos os dias, não são controlados pela vontade. O terceiro tipo é o cardíaco: o coração também é feito de músculos, na verdade, é capaz de se contrair; em particular, também o músculo cardíaco é estriado, portanto semelhante ao esquelético, porém, uma diferença importante, sua contração rítmica é independente da vontade.

O músculo esquelético estriado é responsável pelas atividades motoras voluntárias e, portanto, pelas atividades esportivas. O músculo estriado é composto de células, como todas as outras estruturas e sistemas do organismo; a célula é a menor unidade capaz de vida autônoma. No organismo humano há bilhões de células e quase todas elas têm uma parte central chamada núcleo, cercada por uma substância gelatinosa chamada citoplasma. As células que compõem o músculo são chamadas de fibras musculares : são elementos alongados, dispostos longitudinalmente ao eixo do músculo e coletados em bandas. As principais características da fibra muscular estriada são três:

É muito grande, o comprimento pode atingir alguns centímetros, o diâmetro é 10-100 microns (1 micron = 1/1000 de mm.). As outras células do organismo são, com algumas exceções, microscópicas em tamanho.
Ele tem muitos núcleos (quase todas as células têm apenas um) e, por essa razão, um "sincicial polinuclear" é definido.
Ela aparece transversalmente estriada, ou seja, apresenta uma alternância de bandas escuras e bandas de luz. A fibra muscular apresenta-se em suas formações alongadas no citoplasma, dispostas longitudinalmente ao eixo da fibra e, portanto, também ao do músculo, chamado miofibrilas, podemos considerá-las como cordões alongados colocados dentro da célula. As miofibrilas também são estriadas transversalmente e são responsáveis pelas estrias de toda a fibra.
Pegue uma miofibrila e estude-a: ela tem bandas escuras, chamadas de bandas A, e das bandas de luz chamadas I, no meio da banda I existe uma linha escura chamada linha Z. O espaço entre uma linha Z e outra é chamado sarcômero, que representa o elemento contrátil e a menor unidade funcional do músculo; na prática, a fibra é encurtada porque seus sarcômeros são encurtados.

Agora vamos ver como é feita a miofibrila, que é chamada de ultraestrutura do músculo. É feito de filamentos, alguns grandes filamentos de miosina, outros filamentos finos de actina. Os grandes se encaixam com os finos para que a banda A seja formada pelo filamento grosso (por isso é mais escura), a banda I é formada por aquela parte do filamento fino que não está preso ao filamento pesado (sendo formado por filamento fino é mais leve).

Mecanismo de contração

Agora que conhecemos a estrutura histológica e a ultraestrutura, podemos mencionar o mecanismo de contração. Na contração, os filamentos leves correm entre os filamentos pesados, de modo que as bandas diminuem de comprimento; assim, o sarcômero também diminui de comprimento, ou seja, a distância entre uma banda Z e a outra: portanto, a contração ocorre não porque os filamentos tenham sido encurtados, mas porque diminuíram o comprimento do sarcômero. Diminuindo o comprimento do sarcômero diminui o comprimento das miofibrilas, então, como as miofibrilas constituem a fibra, o comprimento da fibra diminui, conseqüentemente o músculo, que é feito de fibras, é encurtado. Obviamente, para estes filamentos fluirem energia é necessária e isto é dado por uma substância: o ATP (adenosina trifosfato), que é a moeda de energia do organismo. O ATP é formado pela oxidação dos alimentos: a energia que o alimento tem é passada para o ATP, que então o fornece aos filamentos para fazê-los fluir. Para que ocorra a contração, é necessário outro elemento, o íon Ca ++ (Cálcio). A célula muscular contém grandes estoques e a torna disponível para o sarcômero quando a contração deve ocorrer.

Contração muscular de um ponto de vista macroscópico

Vimos que o elemento contrátil é o sarcômero, examinamos agora todo o músculo e o estudamos do ponto de vista fisiológico, mas macroscopicamente. Para que um músculo se contraia, é necessário que ele chegue a um estímulo elétrico : esse estímulo vem do nervo motor, a partir da medula espinhal (como acontece naturalmente); ou pode vir de um nervo motor eletricamente ressecado e estimulado, ou diretamente estimulando o músculo eletricamente. Imagine pegar um músculo: uma extremidade amarrada a um ponto fixo, a outra ponta pendurada em um peso; neste ponto, estimulamos eletricamente; o músculo contrairá, isto é, encurtará, levantando o peso; essa contração é chamada de contração isotônica. Se, em vez disso, amarrarmos o músculo com as duas extremidades a dois suportes rígidos, quando o estimularmos, o músculo aumentará a tensão sem encurtar: isso é chamado de contração isométrica. Na prática, se tirarmos a barra do chão e a levantarmos, isso será uma contração isotônica; se o carregarmos com um peso muito pesado e, enquanto tentamos levantá-lo, então, apesar de contrairmos os músculos ao máximo, não o movemos, isso será chamado de contração isométrica. Na contração isotônica, realizamos um trabalho mecânico (trabalho = força x deslocamento); na contração isométrica o trabalho mecânico é zero, pois: trabalho = força x deslocamento = 0, deslocamento = 0, trabalho = força x 0 = 0

Se estimularmos o músculo com uma freqüência muito alta (que é numerosos impulsos por segundo), ele desenvolverá uma força muito alta e permanecerá contraído ao máximo: o músculo nessa condição é tetânico, portanto a contração tetânica significa contração máxima e contínua. Um músculo pode contrair um pouco ou muito, à vontade; isso é possível através de dois mecanismos: 1) Quando um músculo é contraído pouco, apenas algumas fibras se contraem; aumentando a intensidade da contração, outras fibras são adicionadas. 2) Uma fibra pode contrair com menos ou maior força, dependendo da frequência de descarga, ou seja, o número de impulsos elétricos que chegam aos músculos na unidade de tempo. Ao modular essas duas variáveis, o sistema nervoso central controla o que força o músculo a contrair. Quando uma forte contração comanda, quase todas as fibras do músculo são encurtadas, não apenas, mas todas elas serão trituradas com grande força: quando uma contração fraca comanda apenas algumas fibras são encurtadas e com uma força menor.

Vamos agora enfrentar outro aspecto importante da fisiologia muscular: o tônus muscular. O tônus muscular pode ser definido como um estado contínuo de contração leve dos músculos, que é independente da vontade. Qual fator causa esse estado de contração? Antes do nascimento, os músculos têm o mesmo comprimento que os ossos, então, com o desenvolvimento, os ossos se alongam mais que os músculos, de modo que os últimos são alongados. Quando um músculo é esticado, por um reflexo espinhal (reflexo miotático) ele se contrai, portanto o alongamento contínuo ao qual o músculo é submetido determina um estado contínuo de luz, mas uma contração persistente. A causa é um reflexo e como a característica principal dos reflexos é a não-voluntariedade, o tom não é governado pela vontade. Tom é um fenômeno baseado em um reflexo nervoso, então se eu cortar o nervo que vai do sistema nervoso central para o músculo, ele fica flácido, perdendo completamente o tom.

A força de contração de um músculo depende de sua seção transversal e é igual a 4-6 kg.cm2. Mas o princípio é válido em princípio, não há uma proporção específica de proporcionalidade direta: em um atleta, um músculo um pouco menor que o de outro atleta pode ser mais forte. Um músculo aumenta seu volume se for treinado com resistência crescente (é o princípio no qual a ginástica é baseada em pesos); É importante ressaltar o fato de que o volume de cada fibra muscular aumenta, enquanto o número de fibras musculares permanece constante. Esse fenômeno é chamado de hipertrofia muscular.

Bioquímica Muscular

Vamos agora enfrentar o problema das reações que ocorrem nos músculos. Já dissemos que para a contração de energia ocorrer; essa energia conserva a célula no chamado ATP (adenosina trifosfato), que, quando energiza o músculo, se transforma em ADP (adenosina difosfato) + Pi (fosfato inorgânico): a reação consiste em remover um fosfato. Então a reação que ocorre no músculo é ATP → ADP + Pi + energia. No entanto, os estoques de ATP são poucos e precisamos re-sintetizar este elemento. Assim, para que o músculo se contraia, a reação inversa (ADP + Pi + energia> ATP) também deve ocorrer, de modo que o músculo sempre tenha ATP disponível. A energia para fazer a ressíntese do ATP é dada pelos alimentos: estes, depois de serem digeridos e absorvidos, através do sangue, atingem o músculo, onde cedem sua energia, apenas para produzir o ATP.

A substância energética por excelência é dada pelos açúcares, especialmente a glicose. A glicose pode ser quebrada na presença de oxigênio (em uma atmosfera aeróbica) e é, como é dito incorretamente, "queimada"; a energia que se livra dele toma o ATP, enquanto a glicose não permanece senão água e dióxido de carbono. 36 moléculas de ATP são obtidas de uma molécula de glicose. Mas a glicose também pode ser atacada na ausência de oxigênio, em cujo caso ela se transforma em ácido lático e apenas duas moléculas de ATP são formadas; o ácido lático então, passando para o sangue, vai para o fígado, onde é novamente transformado em glicose. Este ciclo de ácido lático é chamado de ciclo Cori. O que acontece praticamente quando o músculo está contraído? No início, quando o músculo começa a se contrair, o ATP é imediatamente exaurido e, como não houve adaptações cardiocirculatórias e respiratórias que ocorrerão posteriormente, o oxigênio que chega ao músculo é insuficiente, então a glicose se decompõe ausência de oxigênio formando ácido lático. Em uma segunda vez, podemos ter duas situações: 1) Se o esforço continuar levemente, o oxigênio é suficiente, então a glicose oxidará em água e anidrita de carbono: nenhum ácido lático se acumulará e o exercício poderá durar horas ( esse tipo de esforço é, portanto, chamado de aeróbico, por exemplo, a corrida de fundo). 2) Se o esforço continuar intenso, apesar da chegada do músculo muito oxigênio, muita glicose se dividirá na ausência de oxigênio; portanto, muito ácido lático se formará, o que causará fadiga (é chamado de estresse anaeróbico, por exemplo, uma corrida rápida, como 100 metros). Durante o repouso, o ácido lático, na presença de oxigênio, voltará a se transformar em glicose. No início, mesmo no esforço aeróbico, falta oxigênio: falamos sobre a dívida de oxigênio, que será paga quando descansamos; o referido oxigénio será utilizado para re-sintetizar glucose a partir de ácido láctico; na verdade, imediatamente após o esforço, consumimos mais oxigênio do que o normal: estamos pagando a dívida. Como você pode ver, citamos a glicose como um exemplo de combustível, porque é o combustível mais importante no músculo; de fato, mesmo que as gorduras tenham uma quantidade maior de energia, para oxidá-las, é sempre necessário ter uma certa quantidade de glicídios e muito mais oxigênio. Na ausência destes, há distúrbios significativos (cetose e acidose). As proteínas podem ser usadas como combustível, no entanto, uma vez que são as únicas usadas para treinar os músculos, a função plástica prevalece nelas. Lipídios têm a característica de que, no mesmo peso, eles têm mais energia que açúcares e proteínas: eles são idealmente usados como armazenamento. Assim, os glicídios são o combustível, as proteínas são as matérias-primas, os lipídios são as reservas.

Tentei neste artigo de fisiologia muscular ser o mais claro possível, sem descurar o rigor científico: acho que alcançarei um resultado excelente se tiver estimulado os operadores de fitness a se interessarem mais pela fisiologia, porque acredito que noções fundamentais de fisiologia e anatomia devem ser um recurso cultural essencial para tentar entender de alguma forma esse maravilhoso corpo humano.