Sarcômero

Como é estruturado o sarcômero?

O sarcômero é um segmento da miofibrila situado entre duas linhas Z (telophragms) adjacentes. Os filamentos finos fixam-se a essas delimitations. Em uma única miofibrila, centenas e milhares dessas unidades estão dispostas em sequência.

Principais elementos estruturais:

• Miosina — filamentos grossos. Possuem uma cabeça móvel com atividade enzimática (ATPase).
• Actina — filamentos finos, fixados aos discos Z. Contêm sítios de ligação para a miosina.
• Tropomiosina — filamentos finos de proteína reguladora na superfície da actina.
• Troponina — proteína reguladora localizada na actina; em repouso, bloqueia a interação entre actina e miosina.
• Túbulos T — sistema de túbulos transversos para a condução do estímulo para o interior da célula.

A proporção entre filamentos finos e grossos é de aproximadamente 4 para 1. Em um corte transversal na zona de sobreposição, observa-se um empacotamento hexagonal estrito: ao redor de um filamento grosso agrupam-se 6 finos, e ao redor de um fino — 3 grossos.

Topografia e zonas (de ponta a ponta):

1. Linha Z — limite do sarcômero.
2. Semidisco I (claro) — contém apenas miofilamentos finos.
3. Parte escura do disco A — zona de sobreposição, onde estão presentes tanto os filamentos grossos quanto os finos.
4. Zona H — faixa clara no centro do disco A, contendo apenas miofilamentos grossos. No meio passa a linha M.
5. Parte escura do disco A.
6. Semidisco I (claro).
7. Linha Z — limite oposto.

É exatamente essa distribuição zonal que cria a heterogeneidade óptica. A alternância de discos I claros e discos A escuros cria a estriação transversal característica, visível ao microscópio óptico em uma fibra muscular inteira.

Mecanismo de contração muscular

O mecanismo de funcionamento do sarcômero baseia-se na teoria do deslizamento dos filamentos. Sob a ação de íons de $Ca^{2+}$, ocorre o deslizamento dos filamentos.

Etapas e dinâmica das zonas:

• A cabeça da miosina realiza um movimento de remo.
• O filamento de actina é puxado em direção ao centro do sarcômero, deslizando ao longo do filamento de miosina.
• Os discos Z aproximam-se e o comprimento total do sarcômero diminui.
• Os filamentos finos penetram mais profundamente entre os espessos: as bandas I claras e a zona H estreitam-se, enquanto as partes escuras da banda A (zonas de sobreposição) se expandem.
• A largura total do disco A permanece inalterada, pois o comprimento dos filamentos grossos não muda.

O limite máximo de contração ocorre quando os discos I desaparecem completamente e os filamentos grossos encostam nas linhas Z. Com as dimensões iniciais (disco I — 0,8 µm, disco A — 1,5 µm), o músculo pode encurtar em cerca de 35% do seu comprimento.

Relação entre força de contração e comprimento:

• Com o esticamento excessivo, o número de pontes cruzadas entre a actina e a miosina diminui, o que reduz a força de contração.
• Na ausência de carga (encurtamento), os filamentos de actina sobrepõem-se uns aos outros, o número de pontes efetivas também diminui e a força de contração cai.

Significado clínico: cardiomiopatia hipertrófica

Na cardiomiopatia hipertrófica, ocorrem variantes patogênicas nos genes de proteínas sarcoméricas. Em 15–20% dos casos, a causa do desenvolvimento da cardiomiopatia hipertrófica são variantes patogênicas em genes de proteínas do citoesqueleto, canais iônicos, discos Z e outras estruturas intracelulares.

Patogênese:

1. Ocorre alteração da homeostase do cálcio, aumentando a sensibilidade dos miofilamentos ao $Ca^{2+}$.
2. Surge um distúrbio da contratilidade: a força de contração do sarcômero na sístole aumenta, enquanto o grau de relaxamento na diástole diminui.
3. Forma-se um déficit energético devido à elevada demanda do cardiomiócito por ATP.
4. Ocorre falha nos processos intracelulares e reativação de programas embrionários compensatórios de crescimento hipertrófico.
5. Em nível celular, aumenta a síntese de formas embrionárias de proteínas sarcoméricas, ativam-se cascatas de sinalização de quinases, proliferam fibroblastos com transformação em miofibroblastos e surge um desequilíbrio no sistema de colagenólise.

Características genéticas: A maioria das variantes patogênicas é única: descritas uma única vez ou em poucos pacientes. A frequência de cada substituição específica entre todas as causas de cardiomiopatia hipertrófica não excede 1%. Em 5–7% dos casos, ocorrem mutações múltiplas: presença de 2, 3 ou mais variantes patogênicas. Na maioria das vezes, são combinações de mutações em genes de proteínas sarcoméricas. Caracterizam-se por um início mais precoce, frequentemente na infância, hipertrofia acentuada do septo interventricular e alto risco de morte súbita cardíaca.

Questões de aulas e exames

O que mais estudar sobre o tema

• Miofibrila
• Actina e miosina
• Mecanismo de contração muscular
• Cardiomiopatia hipertrófica

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