De onde vem a força dos músculos?

Por , em 16.07.2013

Na metade do século 17, o holandês Jan Swammerdam fez uma experiência que mudou radicalmente a compreensão do funcionamento dos músculos. Usando uma perna de rã, ele demonstrou que a contração muscular que movia os membros (a perna de rã amputada, no caso) acontecia sem aumento de volume.

Para que a contração aconteça sem aumento de volume, é necessário que o músculo aumente de diâmetro ao mesmo tempo que diminui de comprimento. A explicação para o funcionamento veio mais tarde, com a descoberta das fibras de actina e miosina e o mecanismo de deslizamento das fibras responsável pela contração muscular: a miosina absorve ATP e desliza e afasta a actina.

Neste processo, a largura do músculo aumenta e seu comprimento diminui. A relação entre o comprimento do músculo e a tensão exercida por ele é chamada de curva de comprimento-tensão, e tem sido considerada uma propriedade básica dos músculos.

Nos últimos 50 anos, a ideia predominante era de que toda a força dos músculos era gerada pelas mudanças que o ele sofria enquanto as fibras de miosina e actina escorregavam umas sobre as outras. Mas, quando as fibras musculares eram testadas isoladamente, as medições acusavam só 50% da força que os fisiologistas sabiam que os músculos podiam produzir.

Utilizando modelagem por computador para testar a geometria e física do músculo, pesquisadores demonstraram que não só a sobreposição das fibras, mas a força com que elas se repelem é responsável por 50% da força exercida pelos músculos. O modelo gerado pelo computador foi verificado usando análises de difração de raio-X sobre os músculos responsáveis pelo voo de mariposas, que é muito semelhante ao músculo cardíaco humano.

Segundo Thomas Daniel, professor de biologia e orientador do autor do estudo, C. David William, “uma das maiores descobertas da pesquisa é que a força é gerada em múltiplas direções – não apenas na direção ao longo das fibras, mas também na direção radial”. Esta força deve ser responsável, por exemplo, por parte da pressão gerada sobre o sangue nas câmaras do coração.

O estudo só foi possível devido a um maior acesso a recursos computacionais para rodar a simulação, bem como a disponibilidade de microscopia de difração usando raios-X. Particularmente, o acesso à luz de raio-X permitiu que as fibras musculares fossem estudadas de forma inovadora, sem separar a fibra muscular do interior da célula. A remoção da membrana celular faz com que sua contração não mais aconteça sem alteração de volume, o que pode mascarar os efeitos da alteração da posição das fibras. [Science Daily, University of Washington, Argonne National Laboratory]

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