🫀 FISIOLOGIA DO MÚSCULO CARDÍACO: CONTRAÇÃO DO MÚSCULO CARDÍACO | MK Fisiologia

Summary

This video from the MK Physiology channel delves into the cardiac muscle, a striated muscle essential for pumping blood through the circulatory system. It explains the muscle's unique structure, including its branching fibers and intercalated discs that facilitate electrical coupling. The video highlights the cardiac muscle's mechanism of contraction, which is triggered by calcium release from the sarcoplasmic reticulum and resembles both skeletal and smooth muscle contractions. It also touches on the role of action potentials in initiating heart contractions and the importance of calcium concentration in regulating the force of contraction. The video is a comprehensive guide to understanding the heart's muscular function.

Takeaways

• 💓 The cardiac muscle forms the walls of the heart and is responsible for pumping blood through blood vessels.
• 🔬 Cardiac muscle is striated, similar to skeletal muscle, with repeating structures called sarcomeres.
• 🌐 Cardiac muscle fibers are short, branched, and contain only one nucleus, unlike skeletal muscle fibers.
• 🔗 Cardiac muscle fibers interconnect at specialized structures called intercalated discs, which facilitate communication between cells.
• 🔌 Intercalated discs contain proteins that anchor cells together and allow for the rapid spread of action potentials across the heart muscle.
• 🧬 The contraction mechanism of cardiac muscle shares similarities with both skeletal and smooth muscles, involving the release and binding of calcium ions.
• ⚡ The action potential in cardiac muscle is initiated by pacemaker cells located in the sinoatrial node, which spontaneously generate electrical signals.
• 🔁 The spread of action potentials through the heart muscle causes nearly simultaneous contraction of all cardiac fibers, initiating a heartbeat.
• 🚫 Unlike skeletal muscle, the contraction of cardiac muscle depends on the extracellular calcium ion concentration.
• 🔄 The relaxation of cardiac muscle requires the removal of excess calcium from the cytoplasm, which is facilitated by specific calcium transport mechanisms.

Q & A

What is the primary function of the cardiac muscle?

The primary function of the cardiac muscle is to contract and generate the force that propels blood through the blood vessels.

How is the cardiac muscle different from skeletal muscle in terms of its structure?

Cardiac muscle is striated like skeletal muscle, but it is characterized by short fibers with a single nucleus, unlike skeletal muscle fibers which are long and multinucleated.

What are the intercalated discs in cardiac muscle fibers, and what is their function?

Intercalated discs are specialized structures at the ends of cardiac muscle fibers that allow the fibers to interconnect and form a functional syncytium, facilitating electrical coupling and coordinated contraction.

How does the cardiac muscle initiate a contraction when stimulated?

The cardiac muscle initiates a contraction by propagating an action potential through the intercalated discs, which causes the release of calcium from the sarcoplasmic reticulum and initiates the contraction process.

What is the role of calcium in the contraction of cardiac muscle?

Calcium plays a crucial role in cardiac muscle contraction by binding to troponin, which triggers the sliding filament mechanism and cross-bridge cycling between actin and myosin filaments.

How does the cardiac muscle relax after contraction?

The cardiac muscle relaxes by reducing the calcium concentration in the cytoplasm, which can be achieved by reuptake into the sarcoplasmic reticulum or by transport out of the cell.

What is the significance of the T-tubules in cardiac muscle cells?

T-tubules in cardiac muscle cells are invaginations of the cell membrane that facilitate the rapid spread of the action potential and the subsequent release of calcium from the sarcoplasmic reticulum.

How does the cardiac muscle differ from smooth muscle in terms of contraction mechanism?

Cardiac muscle, like skeletal muscle, relies on the sliding filament mechanism involving actin and myosin filaments, whereas smooth muscle contraction is regulated by the interaction of actin and myosin without troponin and tropomyosin.

What is the role of the sinoatrial (SA) node in the heart's function?

The SA node is the natural pacemaker of the heart, generating spontaneous electrical impulses that initiate the heartbeat and propagate through the heart muscle to coordinate contractions.

How does the cardiac muscle ensure synchronized contractions across the entire heart?

The cardiac muscle ensures synchronized contractions through the electrical coupling provided by the intercalated discs and the rapid conduction of action potentials via the specialized conduction system of the heart.

What is the term for the calcium-induced calcium release mechanism in cardiac muscle?

The term for the calcium-induced calcium release mechanism in cardiac muscle is 'calcium-induced calcium release (CICR)', which is a critical process for initiating muscle contraction.

Outlines

00:00

💓 Understanding Cardiac Muscle Structure and Function

This paragraph introduces the cardiac muscle, emphasizing its crucial role in forming the heart's walls and propelling blood through blood vessels. It explains that cardiac muscle is striated, similar to skeletal muscle, and highlights its unique characteristics such as shorter fibers with a single nucleus and branching patterns. The paragraph also discusses the intercalated discs, which are protein structures that connect cardiac muscle fibers, allowing for synchronized contractions and the propagation of action potentials, essential for a coordinated heartbeat.

05:01

🔬 Mechanism of Cardiac Muscle Contraction

This section delves into the mechanism of cardiac muscle contraction, comparing it to both skeletal and smooth muscles. It explains that the contraction depends on the extracellular calcium concentration, which is different from skeletal muscle. The paragraph details the process of calcium-induced calcium release, where an action potential triggers the release of calcium from the sarcoplasmic reticulum, leading to muscle contraction. It also describes the sliding filament theory, where the interaction between actin and myosin filaments, regulated by calcium binding to troponin, results in muscle contraction. The paragraph further discusses the regulation of contraction force by calcium concentration and the role of hormones and transmitters in modulating this process.

10:02

🌐 Cardiac Muscle's Automaticity and Rhythm

The final paragraph discusses the automaticity of the cardiac muscle, which is capable of generating action potentials spontaneously due to the presence of pacemaker cells in the sinoatrial node. These cells have ion channels that open and close spontaneously, leading to gradual depolarization and the initiation of action potentials. The paragraph explains how these action potentials propagate through the heart, causing atrial and ventricular contractions. It also touches on the concept of the pacemaker potential, which is the unstable membrane potential that dictates the rhythm of cardiac contractions. The paragraph concludes by mentioning that further details on the generation and propagation of these action potentials will be covered in subsequent videos.

Keywords

💡Cardiac Muscle

Cardiac muscle, as discussed in the video, is a type of muscle tissue that forms the walls of the heart. It is responsible for the contractions that pump blood through the circulatory system. The video emphasizes that cardiac muscle is striated, similar to skeletal muscle, and has unique properties that enable it to contract rhythmically and efficiently. The script mentions that cardiac muscle fibers are short and branched, which is crucial for the synchronized contraction of the heart.

💡Sarcomere

A sarcomere is the repeating unit of a muscle fiber that is responsible for muscle contraction. The video script explains that cardiac muscle, like skeletal muscle, is striated due to the organization of thin and thick filaments into sarcomeres. These structures are essential for the muscle's ability to contract and are a key component of the mechanism of contraction discussed in the video.

💡Intercalated Discs

Intercalated discs are specialized structures that connect cardiac muscle cells end-to-end. As highlighted in the script, these discs contain proteins known as desmosomes that anchor cells together, allowing for the coordinated contraction of the heart. The video explains that these discs are unique to cardiac muscle and play a critical role in the heart's ability to function as a single unit.

💡Excitation-Contraction Coupling

Excitation-contraction coupling is the process by which an electrical signal (excitation) leads to muscle contraction. The video script describes how this process in cardiac muscle involves the release of calcium ions from the sarcoplasmic reticulum, which then bind to troponin, initiating the contraction cycle. This process is essential for the heart's rhythmic beating and is a central theme of the video.

💡Calcium (Ca2+)

Calcium ions play a pivotal role in the contraction of cardiac muscle, as detailed in the video. The script explains that the influx of calcium ions into the cell through voltage-gated channels triggers the release of more calcium from the sarcoplasmic reticulum, a process known as calcium-induced calcium release. The concentration of calcium in the cytoplasm directly affects the force of muscle contraction, making it a critical factor in the heart's pumping action.

💡Tropomyosin and Troponin

Tropomyosin and troponin are proteins that regulate muscle contraction by binding to actin, one of the thin filaments in the sarcomere. The video script describes how calcium binding to troponin causes a conformational change that exposes myosin-binding sites on actin, allowing the cross-bridge cycle to begin and the muscle to contract. This interaction is a fundamental aspect of the contraction mechanism in cardiac muscle.

💡Myosin

Myosin is a motor protein that interacts with actin filaments to produce muscle contraction. In the context of the video, myosin's role in the cardiac muscle is to form cross-bridges with actin, pulling the thin filaments towards the center of the sarcomere and generating tension. This sliding filament theory is a key concept in understanding how cardiac muscle contracts.

💡Sodium-Calcium Exchanger

The sodium-calcium exchanger is a membrane protein that helps to maintain calcium homeostasis in cardiac cells. As mentioned in the script, this exchanger plays a role in the relaxation phase of cardiac muscle by moving calcium ions out of the cell in exchange for sodium ions, thus lowering the calcium concentration in the cytoplasm and allowing the muscle to relax.

💡Pacemaker Potential

The pacemaker potential is a spontaneously generated electrical signal in specialized cardiac cells known as pacemaker cells. The video script explains that these cells can generate action potentials without external stimulation, setting the rhythm for the heart's contractions. This concept is crucial for understanding the intrinsic ability of the heart to maintain a regular beat.

💡Action Potential

An action potential is an electrical signal that travels along the cell membrane, triggering muscle contraction. In the video, it is described as being generated in pacemaker cells and then propagating through the heart muscle via gap junctions, causing a coordinated contraction. The action potential is central to the video's discussion of how the heart's rhythm is initiated and maintained.

💡Cardiac Cycle

The cardiac cycle refers to the series of events that occur in the heart as it contracts and relaxes. The video script touches on how the coordinated contraction of atrial and ventricular muscle fibers, driven by action potentials, results in the efficient pumping of blood. Understanding the cardiac cycle is essential for appreciating the heart's role in circulation.

Highlights

The cardiac muscle forms the wall of the heart and its contraction propels blood through blood vessels.

Cardiac muscle is striated, similar to skeletal muscle, with repeating structures called sarcomeres.

Cardiac muscle fibers are short and have a single nucleus, unlike skeletal muscle fibers.

Cardiac muscle fibers interconnect at their ends through intercalated discs, which are not present in smooth muscle cells.

Intercalated discs contain protein structures, including desmosomes, which anchor cells together.

Gap junctions in intercalated discs allow for communication between cardiac muscle cells, facilitating synchronized contraction.

Cardiac muscle functions as a single unit, which is crucial for efficient blood pumping by the heart.

The mechanism of contraction in cardiac muscle shares similarities with both skeletal and smooth muscle.

Calcium plays a critical role in the excitation-contraction coupling in cardiac muscle, similar to smooth muscle.

The contraction of cardiac muscle depends on the extracellular calcium concentration, unlike skeletal muscle.

Cardiac muscle fibers contain T-tubules that facilitate the release of calcium from the sarcoplasmic reticulum.

The binding of calcium to troponin initiates the cross-bridge cycle, similar to skeletal muscle.

Relaxation of cardiac muscle requires the removal of calcium from the cytoplasm, which can be transported back into the sarcoplasmic reticulum.

The force of contraction in cardiac muscle is regulated by the concentration of calcium in the cytoplasm.

Cardiac muscle cells can generate action potentials spontaneously, setting the rhythm for heart contractions.

The sinoatrial node, located in the right atrium, is responsible for generating the pacemaker potential that dictates the heart rate.

The propagation of action potentials through gap junctions synchronizes atrial and ventricular contractions.

The pacemaker potential is unstable and generates action potentials rhythmically, controlling the heart's rhythm.

Transcripts

E aí pessoal tudo bem com vocês eu sou a

miniatura útil aqui do canal MK

fisiologia e nesse vídeo a gente vai

falar sobre o músculo cardíaco Como o

próprio nome diz esse tipo de músculo

forma a parede de um órgão louco muito

importante o coração e a sua contração

gera a força que impulsiona o sangue

pelos vasos sanguíneos Mas a questão é

como músculo cardíaco contrai ou melhor

Qual o mecanismo de contração do músculo

cardíaco para responder essa pergunta a

gente precisa primeiro conhecer a

organização desse tipo de músculo então

para começar vamos pegar um pedacinho do

músculo cardíaco e colocar no

microscópio óptico como a gente pode

observar assim como o músculo

esquelético o músculo cardíaco também é

um músculo estriado Observe as estrias

ou seja as bandas Claras e escuras aqui

nesse tipo de músculo Vale lembrar que

das claras e escuras se formam graças a

organização dos filamentos finos e

grossos em estruturas que se repetem ao

longo da fibra muscular ou seja o

sarcômeros e estruturas que também

observamos nas fibras musculares e

esqueléticas porém diferente das fibras

esqueléticas que costumam ser cumpridas

e com vários núcleos ao longo da sua

extensão as fibras cardíacas são curtas

e apresentam apenas um núcleo semelhante

as células musculares lisas uma

particularidade das fibras cardíacas é

que essas fibras se ramificam o que não

acontece nas células musculares lisas

Nas extremidades dessas ramificações das

fibras cardíacas se associam ponta a

ponta umas com as outras através dos

chamados discos intercalares olhando

mais de perto uma fibra cardíaca a gente

observa que nos discos intercalares

existem estruturas proteicas ou seja e

estruturas formadas por proteínas

específicas que ancoram as células umas

às outras chamadas de junções de

ancoragem o principal tipo de junção de

ancoragem que podemos observar é o 10

mossomo que funciona como um grampo que

prende Uma célula na outra portanto

assim como no músculo liso no músculo

cardíaco as fibras se inserem umas nas

outras ainda nesses discos intercalares

podemos observar estruturas proteicas

que juntam as fibras e permite a

comunicação entre elas por isso junções

comunicantes que como vimos no vídeo

anterior também está presente

principalmente do músculo liso do tipo

unitário e como você deve ou deveria se

lembrar essas junções comunicantes

formam como se fosse um túnel que liga o

citoplasma das duas células vizinhas

permitindo a passagem de pequenas

moléculas como os íons por exemplo então

a fibra cardíaca disparar um potencial

de ação esse potencial de ação pode se

propagar por todas as fibras cardíacas

iniciando a contração de todo músculo

cardíaco ou seja Iniciando um batimento

cardíaco que gera força para impulsionar

o sangue pelos vasos sanguíneos portanto

podemos dizer que o músculo cardíaco

funciona como um músculo liso unitário

ou seja o músculo em que todas as

células funcionam como uma unidade e

isso é importante para o coração bombear

o sangue de forma eficiente como a gente

vai ver em outras videoaulas sobre o

sistema cardiovascular bom mas voltando

Então se um potencial de ação for

disparada em uma fibra esse potencial

vai se propagar causando a contração de

todas as fibras cardíacas quase que ao

mesmo tempo mas como exatamente um

potencial de ação ativa a contração

desse tipo de músculo o mecanismo

excitação contração do músculo cardíaco

tem semelhanças tanto com mecanismo do

músculo esquelético quanto com o

mecanismo do músculo liso assim como a

fibrasés esqueléticas as fibras

cardíacas também apresentam túbulos T

que se associam ao retículo

sarcoplasmático que armazena cálcio no

seu interior porém lembre-se que essa

Associação É bem menos desenvolvida do

que nas fibras esqueléticas quando uma

fibra cardíaca diz para um potencial de

ação o potencial se propaga até os

túbulos ter onde ativa canais de cálcio

dependentes de voltagem também

conhecidos como receptores de

hidropiridina ou dhp que assim como no

músculo liso permitem a entrada de

cálcio esse cálcio que entra ativo o

canal de cálcio do retículo

sarcoplasmático também conhecido como

receptor de Ryan Andina que uma vez

ativado libera o armazenado por

citoplasma da fibra cardíaca ou seja

ocorre uma liberação de cálcio induzida

pelo cálcio como a gente viu lá no

músculo liso a entrada de cálcio através

dos canais de cálcio dependentes de

voltagem depende da concentração

extracelular desse íon por isso a

contração do músculo cardíaco depende da

concentração de cálcio no líquido

extracelular se a concentração desse íon

diminui a contração do músculo cardíaco

pode ser comprometida o que não acontece

no músculo esquelético em que a ativação

da contração muscular não depende do

cálcio extracelular como vimos nos

vídeos anteriores no sarcômeros da fibra

cardíaca os filamento Os Finos contém

actina tropomiosina e troponina enquanto

os filamentos grossos contém miosina

assim como nas fibras e esqueléticas

portanto o mecanismo de contração do

músculo cardíaco é basicamente o mesmo

do esquelético Ou seja quando a

concentração de cálcio no citoplasma

aumenta o cálcio pode-se ligar a

troponina que uma vez ativada pelo

cálcio puxa a tropa miosina que ao ser

deslocada libera os sítios de ligação da

minha usina na actina dando início ao

ciclo das fontes cruzadas Ou seja quando

a miosina se liga a actina o ATP

parcialmente hidrolisado em ADP mais

fosfato se desliga o que induz uma

alteração na conformação da miosina

provocando o seu dobramento que faz o

filamento fino se deslizar sobre o

filamento grosso e para que a miosina Se

desligue daqui não é uma molécula de Até

deve se ligar na miosina essa ligação do

ATP diminui a afinidade da miosina pela

actina Augusto desligar miosina que tem

atividade até tease hidrolizou ATP em

ADP mais fosfato que libera energia para

desdobrar a miosina que retorna para

Inicial se preparando para mais um ciclo

enquanto a concentração de cálcio tiver

elevada no citoplasma o ciclo continua

Isso significa que para o músculo

relaxar é necessário remover o excesso

de cálcio do citoplasma das fibras

cardíacas para isso cálcio pode ser

transportado de volta para o retículo

certo plasmático através de uma bomba de

cálcio específica conhecida como cerca

Além disso assim como no músculo liso o

cálcio pode ser transportado para fora

da célula através de um trocador sódio

cálcio e uma bomba de cálcio localizados

na membrana celular quando a

concentração de cálcio diminui ele se

desliga da troponina e a fibra relaxa e

Vale lembrar que assim como no músculo

liso a força de contração no músculo

cardíaco é regulada pela concentração de

cálcio no citoplasma quanto mais cálcio

mais troponina é ativada e mais Pontes

cruzadas podem interagir

para gerar tensão por exemplo Euro

transmissores e hormônios podem ativar

vias de sinalização intracelular que

modula o aumento da concentração de

cálcio intracelular regulando assim a

força de contração do músculo cardíaco

como Veremos em um outro vídeo bom então

até aqui a gente viu que o músculo

cardíaco tem semelhanças tanto com o

músculo esquelético quanto com músculo

liso por exemplo a liberação de cálcio

Windows e da pelo cálcio após

despolarização da membrana do túmulo de

é semelhante ao que acontece no músculo

liso mas assim como no músculo

esquelético o cálcio ativa a troponina

para dar início ao ciclo das pontes

cruzadas e para relaxar o cálcio é

removido do citoplasma por mecanismo

semelhantes aos do músculo liso agora

lembre-se que para tudo isso acontecer é

necessário disparo de um potencial de

ação mas questão é de onde vem esse

potencial de ação assim como no músculo

liso unitário no músculo cardíaco

potencial de ação pode ser gerado por

células altas citáveis localizadas no

nosso material que fica localizado no

átrio direito é essa célula são capazes

de gerar mudanças espontâneas no seu

potencial de membrana isso porque na

membrana dessas células existem canais

iônicos que se abrem e se fecham de

maneira espontânea ou seja não precisa

por exemplo de um neurotransmissor para

abrir um canal iônico de polarizar a

célula essas células autocitáveis a

abertura de canais iônicos específicos

causam uma despolarização gradual até

atingir o Limiar de estabilidade quando

isso acontece um potencial de ação pode

ser disparado como as fibras cardíaca se

comunicam através de junções

comunicantes o potencial de ação pode se

propagar através dessas e despolarizar

as fibras vizinhas até o Limiar as quais

disparam potenciais de ação que continua

se propagando através das junções

comunicantes passando primeiro por todas

as fibras dos átrios e depois por todas

as fibras dos ventrículos provocando

contração atrial e ventricular como

explicado num vídeo anterior durante um

potencial de ação a membrana disso

polariza e repolariza ao repolarizar

depolarização gradual começa de novo

despolarizando lentamente a membrana até

o Limiar e mais um potencial de ação

disparado ou seja os potenciais de ação

podem ser gerados espontaneamente de

forma rítmica por isso esse tipo de

potencial de membrana instável chamado

de potencial marca-passo e é esse tipo

de potencial que dita o ritmo das

contrações cardíacas Ou seja que dita o

ritmo

cardíacos mas como Exatamente esse

potencial marca-passo gera os potenciais

de ação cardíaco e como esses potenciais

já são se propagam por todas as fibras

cardíacas essas perguntas a gente

responde com detalhes em um outro vídeo

não perca bom então resumindo tudo que a

gente viu nesse vídeo lembre-se que o

músculo cardíaco é o músculo estriado

assim como músculo esquelético pois seus

filamentos finos e grossos se organizam

em sarcômeros o mecanismo da citação

contra ação do músculo cardíaco tem

alguma semelhanças ao mecanismo do

músculo esquelético e a do músculo liso

a despolarização da membrana é inicia a

liberação de cálcio induzida pelo cálcio

igual ao que acontece no músculo liso

mas quando a concentração de cálcio no

citoplasma aumenta o início do ciclo das

pontes cruzadas É igual ao que acontece

no músculo esquelético ou seja o cálcio

ativa troponina que uma vez ativada puxa

a tropa para liberar o sítio de ligação

da miosina na actina para o músculo

relaxar o cálcio pode ser transportado

de volta ao retículo estar complasmático

e também para fora da célula através de

mecanismos de transporte específicos

semelhante ao que acontece no músculo

liso e aí gostou do vídeo Se gostou

curte comenta e compartilha com seus

amigos que isso ajuda bastante na

divulgação do canal e se você ainda não

é inscrito aproveita para se inscrever e

ativar as notificações assim você não

perde os próximos vídeos que a gente

postar por aqui qualquer dúvida pode

deixar aí nos comentários que a gente

tenta responder beleza a gente se vê no

próximo vídeo abraço