Os mecanismos moleculares da anestesia: como anestesicos gerais sao capazes de causar inconsciencia?
Legenda: a, Legenda: a) O músculo estriado é composto por fibras longas, multinucleadas, que abrangem várias escalas espaciais, variando da maquinaria contrátil em sarcômeros periodicamente repetitivos (~1 μm) até fibras macroscópicas que podem ter de 1 a 10 cm de extensão. b) Um modelo matemático multiescala de fibras musculares (equações (1)–(5)). Na escala molecular (à esquerda), a ligação estocástica das cabeças motoras de miosina ao actina gera uma força contrátil (Fm) ao hidrolisar ATP, com componentes radial e axial para um ângulo de ligação finito das pontes cruzadas (θ0). As taxas cinéticas (ωon/off) diminuem com o aumento do espaçamento interfilamentos (h) e Fm, com κ e β > 0 medindo o feedback linearizado em repouso e sob condições de bloqueio, respectivamente (consulte a Seção Suplementar I para mais detalhes). Na mesoescala (à direita), o retículo de miofilamentos é uma rede elástica anisotrópica com um módulo elástico E e tamanho de poro ℓp permeado por um fluido de viscosidade η e contrai devido a tensões ativas (σa).
Creditos da imagem: Shankar and Mahadevan, 2024.
Biofisica na pratica: agua e contracao muscular.
O artigo “Active hydraulics and odd elasticity of muscle fibres”, publicado na Nature Physics, apresenta insights inovadores sobre a mecânica das fibras musculares, oferecendo uma exploração abrangente de suas propriedades únicas e comportamentos durante a contração.
As principais descobertas do estudo destacam que as fibras musculares não dependem apenas de mecanismos elásticos tradicionais, mas também exibem dinâmicas hidráulicas ativas. Isso significa que, além de contraírem através dos mecanismos típicos de deslizamento de filamentos envolvendo actina e miosina, as fibras musculares também passam por mudanças significativas em sua dinâmica de fluidos. Essas dinâmicas hidráulicas contribuem para a geração de força total e resposta mecânica do músculo.
Os pesquisadores utilizaram técnicas experimentais avançadas e modelos matemáticos para elucidar esses fenômenos. Eles observaram que durante a contração, as fibras musculares sofrem alterações no volume e na pressão do fluido, o que influencia sua rigidez e propriedades mecânicas globais. Esta descoberta desafia modelos anteriores que se concentravam principalmente no comportamento puramente elástico e introduz uma compreensão mais refinada da mecânica muscular.
Além disso, o estudo lança luz sobre as implicações dessas descobertas para a biomecânica e fisiologia. Compreender as hidráulicas ativas e a elasticidade ímpar das fibras musculares oferece insights cruciais sobre como os músculos se adaptam a diferentes cargas mecânicas e ambientes. Também tem implicações para o desenvolvimento de materiais e tecnologias biomiméticos que imitam as sofisticadas propriedades mecânicas dos músculos biológicos.
Em resumo, o artigo representa um avanço significativo na fisiologia muscular, demonstrando que as fibras musculares possuem uma interação complexa de mecanismos hidráulicos e elásticos durante a contração. Esta abordagem multidimensional para entender a mecânica muscular abre novas possibilidades de pesquisa e aplicações em campos que vão desde biotecnologia até reabilitação e robótica.