O retículo sarcoplasmático é uma estrutura membranosa presente nas células musculares ao redor das fibras contráteis. É frequentemente considerado um tipo de retículo endoplasmático liso altamente especializado em uma de suas funções: o armazenamento de cálcio (Ca 2+ ) , um íon necessário para a contração muscular em quantidades relativamente altas.

O cálcio é essencial para todas as células devido à sua função de segundo mensageiro ; ele atua transduzindo sinais extracelulares para um efetor intracelular que induz uma resposta fisiológica.

Apesar dessa função vital, a concentração de cálcio no citosol permanece relativamente constante e é aproximadamente 100.000 vezes menor do que a concentração extracelular de cálcio . Dessa forma, pequenas alterações na concentração intracelular de cálcio podem ser facilmente detectadas, além de evitar a calcificação das estruturas celulares devido à formação de carbonatos e fosfatos de cálcio.

O retículo sarcoplasmático armazena a grande quantidade de cálcio necessária para a célula muscular, evitando que altas concentrações sejam atingidas no citosol, e o libera em resposta a estímulos nervosos para que o músculo se contraia . O cálcio se liga à troponina C dos miofilamentos de actina e faz com que as fibras musculares se contraiam . Posteriormente, é recebido pelo retículo sarcoplasmático até que seja novamente necessário.

Estrutura do retículo sarcoplasmático

O retículo sarcoplasmático é uma organela celular considerada um tipo de retículo endoplasmático especializado que está presente apenas nas células musculares . Possui uma membrana lipídica que separa seu interior do restante do citosol e assume a forma de uma rede tubular que envolve as miofibrilas musculares, mas sem entrar em contato direto com elas.

Nas células do músculo esquelético e cardíaco , a membrana citoplasmática ( sarcolema ) tem invaginações conhecidas como túbulos T que servem para transportar energia nervosa para todas as miofibrilas. Os túbulos T estão muito próximos às áreas do retículo sarcoplasmático chamadas cisternas terminais , distantes aproximadamente 12 nanômetros.

Cada túbulo T encontra-se entre duas cisternas terminais do retículo sarcoplasmático formando a chamada tríade , e é aqui que ocorre a maior liberação de cálcio durante a contração muscular.

Entre uma tríade e outra, o retículo sarcoplasmático se estende com projeções mais delgadas do que as cisternas terminais; Essas projeções apresentam uma infinidade de canais transportadores de cálcio.

O retículo sarcoplasmático e os túbulos T formam a tríade

Função: armazenamento e liberação de cálcio

O retículo sarcoplasmático possui numerosos canais de cálcio que realizam o transporte ativo para o retículo sarcoplasmático. Esses canais são conhecidos genericamente como bombas ATPase , pois sua função é bombear íons de cálcio através das membranas.

As bombas de cálcio do retículo sarcoplasmático, chamadas SERCA (Sarcoendoplasmic Reticulum Cálcio ATPases), utilizam a energia obtida na hidrólise do ATP para poder captar o cálcio do citosol e armazená-lo em seu interior. Existem vários tipos de SERCA, sendo a SERCA 2a a maioria nas células do músculo esquelético e cardíaco.

Cada SERCA é composta por 13 subunidades de proteínas chamadas M (M1 – M10), N, P e A. Quando dois íons Ca2 + e uma molécula de ATP se ligam a SERCA na parte do citosol (fora do retículo sarcoplasmático), o ATP é hidrolisado e libera um grupo fosfato. O grupo fosfato se liga ao canal de cálcio e causa sua abertura na parte citosólica.

Os íons de cálcio entram no canal, a parte citosólica se fecha e, em seguida, a parte do canal voltada para o interior se abre, permitindo que o cálcio passe para o retículo sarcoplasmático.

Armazenar

Dentro do retículo sarcoplasmático, os íons de cálcio são armazenados ligados a uma proteína chamada calsequestrina . Cada molécula de calsequestrina pode se ligar a cerca de 50 íons Ca 2+ . Com essa ligação, a concentração de cálcio livre no retículo sarcoplasmático diminui e permite que mais cálcio seja absorvido do citosol.

Liberar

A liberação de cálcio pelo retículo sarcoplasmático ocorre muito rapidamente com a chegada de um estímulo nervoso à célula muscular, por isso são conhecidas como “faíscas de cálcio”. O impulso nervoso é conduzido como um potencial de ação para todas as miofibrilas da célula muscular graças aos túbulos T. Nas tríades de miofibrilas , onde os túbulos T e as cisternas terminais do retículo sarcoplasmático estão muito próximos, é o local onde o cálcio liberação ocorre.

O processo de liberação é controlado por receptores de rianodina (RyR), localizados na membrana sarcoplasmática, e por receptores de diidropiridina (DHPR), localizados na membrana dos túbulos T. Existem três tipos de receptores de rianodina, músculo esquelético RyR1, músculo cardíaco RyR2, e RyR3 em neurônios cerebrais.

No músculo liso, os receptores DHPR são encontrados em todo o sarcolema, enquanto nas células do músculo esquelético e cardíaco, os receptores DHPR estão quase exclusivamente localizados nos túbulos T.

O impulso nervoso é transmitido de um neurônio para o sarcolema da célula muscular e viaja para os túbulos T como um potencial de ação . O potencial de ação ativa os receptores DHPR , que formam um canal iônico que se abre e permite que os íons de cálcio passem do exterior da célula para o citosol.

O aumento do cálcio intracelular é detectado pelos receptores RyR do retículo sarcoplasmático. Quando 4 íons Ca 2+ se ligam ao RyR, ele é ativado e forma um canal iônico que permite a liberação de cálcio de dentro do retículo sarcoplasmático para o citosol em grandes quantidades para que ocorra a contração dos miofilamentos .

Liberação de cálcio no retículo sarcoplasmático

Nas células do músculo esquelético, os receptores DHPR e RyR estão em contato direto . A mudança na conformação de DHPR pelo potencial de ação ativa o RyR diretamente, sem a necessidade de uma entrada prévia de cálcio do exterior da célula.

A liberação de cálcio do retículo sarcoplasmático também pode ocorrer espontaneamente, sem a chegada de um impulso nervoso. Essas faíscas espontâneas ocorrem até 100 vezes por segundo em cada célula, mas a concentração de cálcio alcançada geralmente não é suficiente para ativar a concentração muscular. Acredita-se que eles ocorram quando a concentração de cálcio dentro do retículo sarcoplasmático é muito alta e o excesso de íons Ca2 + estimula os receptores RyR de dentro.

Ainda não se sabe exatamente como cessa a liberação de cálcio do retículo sarcoplasmático após sua ativação. Algumas teorias sugerem que após a ativação dos RyRs, eles se fechariam e exigiriam um novo aumento na concentração de cálcio para serem ativados novamente (fase de adaptação). Outras teorias sugerem que a concentração local de cálcio no retículo sarcoplasmático se torna muito baixa e inativa nos receptores RyR, e outras simplesmente sugerem que os receptores fecham espontaneamente. Também pode ser uma mistura de todos esses mecanismos.