Cardiomiócitos-The Cardio Research Web Project

músculo cardíaco consiste em feixes entrelaçados de cardiomiócitos (células musculares cardíacas). Como o músculo esquelético, o músculo cardíaco é estriado com faixas escuras estreitas e leves, devido ao arranjo paralelo de actina e filamentos de miosina que se estendem de ponta a ponta de cada cardiomiócito. No entanto, em comparação com as células musculares esqueléticas, os cardiomiócitos são mais estreitos e muito mais curtos, sendo cerca de 25µm de largura e 100µm de comprimento. Cardiomiócitos são muitas vezes ramificados, e contêm um núcleo, mas muitas mitocôndrias, que fornecem a energia necessária para a contração.

uma característica proeminente e única do músculo cardíaco é a presença de bandas escuras irregulares entre cardiomiócitos. Estas bandas são conhecidas como discs intercalados, e estão localizadas em áreas onde os membros de cardiomiócitos adjacentes se aproximam muito. As distensões intercaladas são, do ponto de vista mecânico, as entidades estruturais que permitem a transmissão da força fetal de um cardiomiócito para outro. Isto permite que o coração trabalhe como um órgão único e funcional. Em contraste, o músculo esquelético consiste em fibras multinucleadas e não exibe discos intercalados. Uma segunda característica dos cardiomiócitos é o sarcoma, que também está presente no músculo esquelético. Estes extremos dão ao músculo cardíaco a sua aparência estriada e são as repetições que compõem myofibrils. A figura 1 é uma imagem de imunofluorescência dos cardiomiócitos em cultura e uma representação da estrutura cardiomiocitária. Várias outras características são únicas para as células musculares e, em particular, para os cardiomiócitos, uma vez que proporcionam aos cardiomiócitos as suas propriedadesúnicas e constituem os principais componentes estruturais que são essenciais para a função destas células.

1) O intercalados discos. Diferentes complexos juncionais existem dentro do disco intercalado. Estas junções são essenciais para a integridade adesiva,morfogênese, diferenciação e manutenção do tecido cardíaco. No disco intercalado, as moléculas de aderência intercelular, as junções de gap e o complexo do canal de sódio de voltagem formam complexos macromoleculares que interactespecificamente para manter a estrutura cardíaca e a síncronia cardiomiocitária. Os discos intercalados consistem em 3 complexos junccionais principais: desmossomas, adesões (Adesivos de fáscia no músculo cardíaco) e junções de gap (Figura 2). As junções de Gap são essenciais para acoplamento químico e eléctrico de células vizinhas, ao passo que os desmossomas e junçõesadherens constituem as junções intercelulares mecânicas dos incardiomiócitos. Thus, adherens junctions link the intercalated disc to the actincytoskeleton and desmosomes attach to intermediate filaments.

2) The sarcomere.Themain function of cardiomyocytes concerns cardiac contraction. Para este efeito,os cardiomiócitos estão equipados com feixes de miofibrils que contêm miofilamentose representam 45 a 60% do volume de cardiomiócitos (Figura 6). Temiofibrils são formados de unidades distintas, repetitivas, denominadas sarcomas.Os sarcomas representam as unidades contracteis básicas do miócito, e são definidos como a região das estruturas do miofilamento entre duas linhas-Z. A resistência entre linhas Z varia em corações humanos de cerca de 1,6 a 2,2 µm. Thesarcomere é composto de filamentos grossos e finos.

Os filamentos grossos são compostas de miosina, uma proteína com peso molecular de aproximadamente 470 kilodaltons.Existem cerca de 300 moléculas de miosina por filamento espesso. Cada miosinconta duas cabeças que são o local da ATPase de miosina,que hidrolisa Atprequerido para a formação de actina e myosin cross bridge. Estas cabeças interagem com um local de ligação da actina (Figura 7).

os filamentos finos são compostos pelas proteinas que formam o complexo proteico regulador: actina, tropomiosina e troponina (Figura 7). A actina é uma proteína globular organizada como uma cadeia de unidades de preparação, formando duas cadeias de uma hélice alfa. As proteínas em forma de vara denominadas tropomiosina são interdigitadas entre os fios de actina. Existem 6-7 actinmoléculas por tropomiosina. Ligado à tropomiosina a intervalos regulares está o complexo troponinérgico, constituído por três subunidades: troponina-T (TN-T), que se liga à tropomiosina; troponina – c (TN-C), que serve de ligação para Ca++ durante acoplamento de contracção de excitação (quatro CA++ canbind por TN-C); e troponina-I (TN-I),que inibe o local de ligação da miosina na actina.

Um sarcoma é definido como o segmento entre linhas z-vizinhas (ou discos Z, ou corpos Z). Em micrografos de elétrons do músculo estriado, a linha Z (do alemão “Zwischenscheibe”, o disc entre as I bandas) aparece como uma série de linhas escuras.banda I. Em torno da linha Z está a região da banda I (isotrópica). I-band é a zona de filamentos finos que não são sobrepostos por filamentos grossos.Banda A Seguindo a i-band é a A-band (para anisotrópico). Nome dado pelas suas propriedades sob um microscópio polarizante. Uma banda A contém todo o comprimento de um único filamento grosso.zona H. Dentro da banda A está uma região mais pálida chamada Zona H (do alemão “heller”, mais brilhante). Nome dado pela sua aparência mais leve sob um microscópio de polarização. Banda H é a zona dos filamentos grossos que não é sobreposta pelos filamentos finos.

M-line. Dentro da zona-H está uma linha-m fina (do alemão “Mittelscheibe”, o disco no meio do sarcômero) formada de elementos de conexão cruzada do citoesqueleto.

3) T-túbulos. Em células musculares, incluindo cardiomiócitos, o sarcolemma (i.e.a membrana plasmática) forma invaginações profundas conhecidas como T-túbulos (transversetúbulos) (Figura 8). Estas Extravagâncias permitem que a despolarização da membrana penetre rapidamente no interior da célula. Em células sem T-túbulos, a onda de íons de cálcio propaga-se da periferia da célula para o centro. No entanto, tal sistema activaria, em primeiro lugar,os sarcomas periféricos e, em seguida, os sarcómeros mais profundos, resultando numa produção de força sub-máxima. Os T-túbulos tornam possível que currentis seja simultaneamente retransmitido para o núcleo da célula, o que significa que uma força largerinstantânea é produzida disparando a libertação SR Ca2+perto de todos os sarcomas simultaneamente. Na verdade, os T-túbulos restringem a difusão do fluido extracelular, criando uma amicrodomain de íons de uma concentração que é relativamente estável em comparação com o espaço extracelular mais amplo. Este também pode ser um mecanismo para prevenir alterações no fluido extracelular de afectar negativamente a libertação de cálcio induzido pelo cálcio.

4) Mitochondrialmorphology e metabolismo energético em cardiomiócitos.Mitocôndria tem sido descrita como” a potência da célula ” porque eles generatemost do fornecimento da célula de trifosfato de adenosina (ATP). As mitocondrias são compostas por compartimentos que desempenham funções especializadas e incluem a membrana externa, o espaço intermembranar, a membrana interna e as cristas e matrizes (Figura 9).

nos tipos mostcell, as mitocôndrias ajustam a sua morfologia e localização, dependendo das necessidades energéticas e das condições metabólicas da célula. Em cardiomiócitos, a relação entre a morfologia mitocondrial e a localização, e a função não parece ser tão dependente das exigências de energia celular: a reorganização destas organelas depende do ambiente celular e das restrições de arquitetura-uma grande quantidade de miofilamentos, a presença de um citosqueleto rígido e uma rede mitocondrial desmilipada. Além disso, o arranjo das diferentes organelas entre elas é tão crucial para a função das células cardíacas que a morfologia mitocondrial tem que ser controlada eficientemente. Em comparação com qualquer outro tipo de célula, as mitocôndrias dos cardiomiócitos adultos apresentam a maior densidade de cristas. No entanto, diferentes tipos de mitocôndrias podem ser distinguidas com cardiomiócitos, e suas características morfológicas são geralmente definidas de acordo com a sua localização: mitocôndria intermyofibrillar, subsarcolemmalmitocôndria e mitocôndria perinuclear.

V Intermyofibrillarmitochondria são estritamente ordenados entre filas de proteínas contratuais, aparentemente isolados uns dos outros por repetidos arrays ofT-túbulos, e em contato próximo com miofibrils e retículo sarcoplasmático. São principalmente dedicados ao fornecimento de energia das estações miosina e SR-ATPases. Intermyofibrillarare elongated in shape with usually one mitochondrion existing per sarcomere. Eles têm 1,5–2,0 µm de comprimento, e suas estruturas cristae também exibiram configurações curvadas.

V mitocôndria Subsarcolemmal apresenta um grau mais baixo de organização e estão provavelmente envolvidos principalmente em outros rolamentos, como a homeostase iónica. Eles estão localizados abaixo do sarcolemma e são mais variáveis em comprimento (0,4–3,0 µm), possuindo cristas bem embaladas.

V mitocôndrias Perinucleares são organizadas em clusters e estão muito provavelmente envolvidas em processos de transcrição e tradução. Eles são principalmente esféricos em forma com comprimentos rangendo de 0,8 a 1,4 µm. Estas mitocôndrias contêm cristaew curva bem desenvolvida com relativamente pouca área de matriz.

dadas as exigências de energia derivadas da função cardiomiocitária, os cardiomiócitos adultos contêm numerosas mitocôndrias, que podem ocupar pelo menos 30% do volume de células. Cardiomiócitos adultos satisfazem > 90% das necessidades energéticas da fosforilação oxidativa (OXFOS) nas mitocôndrias. Oxidação de ácidos gordos predomina sobre a oxidação de outros nutrientes sob condições fisiológicas normais. Durante períodos de estresse os cardiomiócitos são flexíveis, e podem obter energia por oxidação de glicose, lactato, aminoácidos e corpos de cetona. Com efeito, a capacidade de adaptar o seu metabolismo à disponibilidade do substrato torna-se crítica para o seu equilíbrio de contracção em diferentes condições fisiológicas e fisiopatológicas. A proliferação de cardiomiocitose fetal durante o desenvolvimento cardíaco caracteriza-se por elevadas taxas de produção de glicólise e de lactato. Apenas<15% do ATP é produzido pela via de oxidação do ácido gordo.

resumo. Os cardiomiócitos são os principais responsáveis pela contração cardíaca. As características estruturais únicas aqui discutidas permitem-lhes funções especializadas. No entanto, a função cardíaca deve ser entendida no contexto do tecido cardíaco, no qual outros tipos e estruturas celulares são importantes para obter uma contracção cardíaca coordenada que se adapte às necessidades fisiológicas do órgão.

Para fontes e leituras adicionais.

Thissummary has been possible agradecimentos to previous works. Os mais significativos são citados aqui:

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