04. Extra Cap 7 Guyton

5/16/2018 04. Extra Cap 7 Guyton - slidepdf.com

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Excitaci6n del musculo esqueletico:

A Transmision neuromuscular, y

R AroplmnienJo e x c it a c w 1 W J O n t r a c c W n

APiTULO 7TR AN SM IS IO N D E IM PU LSO SDE LOS NERV IOS A LAS F IBRASMUSCULARES ESQUELETICAS :U NIO N N EU ROMUS CU LA R

Las fibras musculares esqueleticas estan iner-vadas por fibras nervi osas grandes y mielinizadasque se originan en las grandes motoneuronas delasta anterior de la medula espinal. Como se sefial6en el Capitulo 6, tras penetrar en el vientre muscu-lar, cada fibra nerviosa se ramifica muchas veces yestimula entre tres y varies cientos de fibras mus-culares esqueleticas, Cada terminaci6n nerviosaestablece una uni6n, denominada union. neuro-muscular, con Ia fibra nerviosa cerca de su puntamedio, y el potencial de acci6n resultante viaja enambas direcciones hacia los extremos de la fibramuscular. Con excepci6n de aproximadamente un

2% de las fibras musculares, s610existe una de es-tas uniones por fibra muscular.ANATOMOFISIOLOG1A DE LA UNI6N NEUROMUS-

CULAR: LA PLACA MOTORA. La Figura 7-lA y Bmuestra la uni6n neuromuscular entre una fibranerviosa mielininizada grande y una fibra dermisculo esqueletico. Las ramas del extremo de lafibra nerviosa forman un complejo de terminalesnerviosos ramificados, que se invaginan al interiorde la fibra muscular, pero que quedan por fuera dela membrana plasmatica de la misma. El conjuntode esta estructura se denomina placa terminal mo-

tara. Esta revestida por una0

mas celulas deSchwann, que la afslan de los ltquidos del entorno.

La Figura 7-1C muestra un esquema de micros-copia electr6nica de la union entre un terminalax6nico de una sola rama y Ia membrana de la fibra muscular ..La invaginaci6n de Ia membrana sedenomina canal situiptico 0 depresi6n situiptica, yel espacio entre el terminal y Ia membrana de lafibra, espacio siruiptico 0 hendidura siruiptica.Este espacio tiene una anchura de 20 a 30 nan6me-tros, En el fonda del canal, hay numerosos plieguesmas pequefios de la membrana muscular denomi-nados hendiduras subneurales, que incrementanen gran medida el area superficial en la que puedeactuar el transmisor sinaptico. .En el terminal ax6nico hay muchas mitocondrias

que suministran trifosfato de adenosina (ATP), lafuente de energia que se utiliza principalmentepara la sintesis del transmisor excitador acetilcoli-na. Esta sustancia, a su vez, excita la membranade la fibra muscular. La acetilcolina se sintetiza enel citoplasma del terminal, pero se absorbe rapida-

mente a las numerosas pequefias uestculas siruip-ticas, de las que en condiciones normales existenunas 300 000 en los terminales de una unioa placamotora. En la hendidura sinaptica existen grandescantidades de la enzima acetilcolinesterasa, que escapaz de destruir la acetilcolina despues de ser liberada de las vesiculas sinapticas.

S ec re ci6 n d e ac etilc olin ap or lo s te rm in ales n erv io so s

Cuando un impulso nervioso alcanza la uni6nneuromuscular, se Iiberan aproximadamente 125

95



96 Tratado de fislologfa medea

FIGURA7-1. Olferentes imagenes de 10placa motora. A: Corte longitudinal a tro-ves de 10placa motora. B:VIsl6n superficialde 10placa motora. C: Aspecto 01micros-coplo electr6nlco de los puntos de contac-to entre uno de lostermlnales ax6nlcos y 10membrana de 10flbro muscular, que repre-sento 10zona rectangular senolocc en A.(RedlbuJado de Fawcett OW, modlflcadode R . Couteaux R : Bloom W, Fawcett OW: ATextbook of Histology. Philadelphia: WB

Saunders Co. 1986.)

vesiculas de acetilcolina desde los terminales alespacio sinaptico. En la Figura 7-2, que muestrauna visi6n a mayor aumento del espacio sinapti-co, con la membrana neural en la porci6n superiory la membrana muscular y sus hendiduras sub-neurales en la parte inferior, pueden verse algu-

nos detalles de este mecanismo.Sobre la superficie interna de la membrana neu-

ral se localizan las barras densas lineales, que semuestran en corte transversal en la Figura 7-2. A

cada lado de cada barra densa existen particulasproteicas que penetran en la membrana neural. yque se cree que son canales de calcio regulados porel voltaje. Cuando un potencial de acci6n se extien-

Membrananeura l

Membranamuscular

- H en dldura sub ne ura l

FIGURA7-2. Llberacl6n de acetllcol lna por las veslculos sl-nopncos en la membrana neural de 10unl6n neuromuscular.Observese 10 proxlmldad entre los stnos de IIberacl6n en10membrana neural y los receptores de acetllcolina en 10

membrana muscular, en las desembocaduras de las hendl-duras subneurales.

de por el terminal, estos canales se abren y permi-ten que difundan a su interior desde el espacio si-naptico grandes cantidades de calcio, Se cree quelos iones calcio, a su vez, ejercen una atracci6n so-bre las vesiculas de acetilcolina, arrastrandolas ala parte de la membrana neural contigua a las ba-rras densas. Las vesiculas se fusionan con la mem-brana neural y vacfan su acetilcolina al espacio si-naptieo por un proceso de exocitosis. -Aunque algunos de los detalles mencionados son

especulaciones, se sabe qv.e el estfmulo que causala liberaci6n de acetilcolina por las vesiculas es laentrada de iones calcio y que la acetilcolina de lasvesiculas se vacia a traves de la membrana neuralcontigua a las barras densas.EFECTO DE LA ACETILCOLINA SOBRE LA MEM-

BRANA POSTSINAPTICA PARA ABRm LOS CANALES

IONICOS. La Figura 7-2 tambien muestra mu-chos receptores de acetilcolina muy pequefios en lamembrana muscular; se trata en realidad de cana-les ionicos regulados por acetilcolina, localizados

casi exclusivamente cerca de las bocas de las hen-diduras subneurales situadas inmediatamente

bajo las zonas de barras densas, donde la acetilcoli-na es liberada al espacio sinaptico,Cada receptor es un complejo proteico de gran

tamafio que tiene un peso molecular total de275000, El complejo se compone de cinco subuni-dades proteicas, dos proteinas alfa y una protefnabeta, delta ygamma. Atraviesan todo el espesor dela membrana y se sitiian unas junto a las otras enun circulo para formar un canal tubular. El canalpermanece contraido hast a que se unen dos mole-culas de acetilcolina a las dos subunidades protei-cas alfa. Esto causa un cambio de conformaci6n

que abre el canal, como se muestra en la Figu-ra 7-3; el canal de la parte superior de la figura



Excltacl6n del muscuto esqueletlco: A: Transmlsl6n neuromuscular, y B: Acoplamlento excitacl6n-contracl6n 97

B

FIGURA 7-3. Conal de acetUcollna. A: Estado cerrado. B:Tras10unl6n de la acetl lcollna (Ach), el canal se ha ablertopor un camblo conformaclonal, 10que permlte 10entradade abundantes lones sodlo en 10fibre muscular y se produce10contraccl6n. Observase que lascargos negatlvas sltuadasen 10 boca del canol evitan el paso de lanes negatlvos,como los lanes cloruro.

esta cerrado, mientras que el inferior se ha abiertopor Ia uni6n de moleculas de acetilcolina.EI canal de acetilcolina abierto tiene un diame-

tro aproximado de 0.65 nan6metros, 10 cual es sufi-ciente para permitir que pasen facilmente por la

abertura todos los iones positivos importantes: so-dio CNa+),potasio CK+)y caleio (CaH). Por otra par-te, los iones negativos, como los iones cloruros, nopas an por el canal, debido a que existen fuertescargas negatives en la boca del mismo.En la practice, fluyen muchos mas iones sodio

que otros iones a traves de los canales de acetilcoli-na por dos razones, En primer lugar, s610 existendos iones positivos en concentraciones 10 suficiente-mente elevadas como para tener gran importancia,los iones sodio en el lfquido extracelular y los ionespotasio en el hquido intracelular. En segundo lugar,el potencial fuertemente negativo del interior de Iamembrana muscular, de -80 a -90 milivoltios, tira

de los iones sodio cargados positivamente al interiorde la fibra, evitando al mismo tiempo Ia salida diones potasio cuando intentan pasar hacia fuera.Por tanto, como se muestra en la parte inferior

de Ia Figura 7-3, el efecto principal de la aperturade los canales regulados por acetilcolina es permi-tir que penetren en el interior de la fibra grandescantidades de iones sodio, que Bevan consigo nu-

merosas cargas positivas. Esto crea un cambio local de potencial en la membrana de la fibra mus-cular, que se denomina potencial de la placaterminal. A su vez, este potencial de placa termi-nal inicia un potencial de acci6n que se extiendepor la membrana muscular, y asf causa la contracci6n muscular.DESTRUCCI6N POR LA ACETlLCOLINESTERASA

DE LAACETILCOLINA LmERADA. La acetilcolina,una vez liberada al espacio sinaptico, continua activando los receptores de acetilcolina mientras laacetilcolina persiste en el espacio. Sin embargo, selimina rapidamente por dos mecanismos: 1) la

mayor parte de la acetilcolina es destruida por lenzima acetilcolinesterasa, que esta unida princi-palmente ala capa esponjosa del fino tejido conjuntivo que llena el espacio sinaptico, entre el ter-minal nervioso presinaptieo y la membranamuscular posteinaptica, 2) Una pequeiia cantidadde acetilcolina difunde fuera del espacio sinapticoy, por tanto, deja de estar disponible para actuarsobre la membrana de la fibra muscular.EI corto lapso de tiempo que permanece la acetil-

colina en el espacio sinaptico (como maximo unospocos milisegundos) casi siempre basta para exci

tar la fibra muscular. Despues, Ia rapida elimina-cion de la acetilcolina evita que el musculo se excite nuevamente una vez la fibra se haya recuperadodel primer potencial de acci6n.POTENCIAL DE PLACA TERMINAL Y EXCITACI6N

DE LAFmRA MUSCULAR ESQUELETICA. La repen-

tina llegada de iones sodio al interior de la fibramuscular cuando se abren los canales de acetilcoli-na hace que el potencial de membrana interno enel area local de la placa terminal se eleve hacia lapositividad unos 50 a 75 milivoltios, con 1 0 que secrea un potencial local que se denomina potencialde placa terminal. Si recordamos del Capitulo 5

que un aumento brusco del potencial de membra-na de mas de +20 a +30 milivoltios basta normal-mente para iniciar el efecto de retroalimentaci6npositiva de la aetivaci6n de los canales de sodiopuede comprenderse como el potencial de placaterminal ereado por la estimulaci6n por acetilcoli-na (50 a 75 milivoltios) es normalmente mas quesuficiente para iniciar un potencial de accion en lafibra muscular.La Figura 7-4 muestra el principio de un poten-

cial de placa terminal desencadenando el potencialde acci6n. En esta figura se muestran tres poten-ciales de plaea terminal distintos. Los potencialesde placa terminal Aye son demasiado debiles



98 Trotodo de fl51010gfomedica

+60

+4 0

+20

0

~ -20

s~ -40

- e o

-e o

-100

0

B

15 45 600 75

Mllisegundos

FIGURA'-4. Potenclales de placo terminal (en milivoltlos).A : Potencial de ploco terminal debll reglstrodo en un rnuscu-10curarlzado, demoslado debll para desencodenar un po-tencial de accl6n. B:Potencial de placa terminal normal quedesencodena un potencial de occl6n muscular; y C: Poten-cial de ploca terminal debllltado por 10 toxlno botulinlca,que dlsmlnuye 10IIberacl6n de ocetllcollno, tornblen demo-slodo debil como para desencadenar el potencial de oc-cl6n muscular.

como para deseneadenar el potencial de acci6n,pero, sin embargo, sf que produeen los debiles po-tenciales de placa terminalloeales que se registranen la figura. Por el contrario, el potencial de plaeaterminal B es mucho mas fuerte y provoea la aper-tura de suficientes canales de sodio, de forma queel efeeto autorregenerador del flujo creciente deiones sodio al interior de la fibra inicia un poten-cial de accion, La debilidad del potencial de placaterminal en el punta A fue causada par el envene-namiento de la fibra muscular con curare, un far-

maca que bloquea el efecto regulador de Ia acetilco-lina sobre los canales de aeetilcolina compitiendocan la acetilcolina por los lugares del receptor deacetilcolina. La debilidad del potencial de placaterminal en el punto C fue consecuencia del efectode la toxina botulinica, una toxina bacteriana quedisminuye la liberaci6n de acetilcolina por los ter-minales nerviosos.FACTOR DE SEGURIDAD DE LA TRANSMISION EN

LAUNION NEUROMUSCULAR; FATIGA DE LAUNION.

Habitualmente, cada impulso que Uega a la uni6nneuromuscular causa aproximadamente tres ve-ces mas potenciales de placa terminal que los re-

queridos para estimular la fibra muscular. Portanto, se dice que la uni6n neuromuscular tiene unfactor de seguridad elevado. Sin embargo, la esti-mulaci6n de la fibra nerviosa a frecuencias superio-res a 100 veces par segundo durante varies rrrinutosa menudo disminuye en tal medida el numero devesiculas de acetilcolina que los impulsos no pasanala fibra muscular. Esto se denomina fatiga de launi6n neuromuscular, y es analoga a la fatiga de lasinapsis en el sistema nervioso central. En condi-ciones normales de funcionamiento, la fatiga de launi6n neuromuscular ocurre raras veces, e inclusoen este easo s610a los niveles mas extenuantes deactividad muscular.

Biologic molecular de 10 formacl6ny Iiberccl6n de acetilcolina

Debido a que la uni6n neuromuscular es 10 suficien-temente grande como para ser estudiada con facili-dad, es una de las pocas sin apsis del sistema nerviosocentral en las que se ha desentrafiado la mayor partede los detalles de la transmisi6n qufmica. La forma-

ci6n y liberaci6n de ace til colina en esta uni6n se pro-duce en las siguientes etapas:

1. En el aparato de Golgi del cuerpo celular de lamotoneurona de la medula espinal se forman peque-fias vesiculas, de un os 40 nan6metros de diametro,Estas vesiculas son despues transportadas por la «co-mente» axoplasmica que recorre el ax6n desde elcuerpo celular central en Ia medula espinal hasta laspuntas de las fibras nerviosas, en la uni6n neuromus-cular. En los terminales nerviosos de una unica placaterminal de musculo esqueletico se reunen unas300000 de estas pequeftas vesiculas.2. La acetilcolina se sintetiza en el citosol de las

fibras nerviosas terminales, pero despues es trans-portada al interior de las vesiculas a traves de su

membrana, siendo almacenada en forma muy con-centrada, con unas 10000 molecules de acetilcolinapor vesfcula.3. En condiciones de reposo, alguna vesicula se

fusiona en ocasiones con la membrana superficial delterminal nervioso y libera su acetilcolina en el canalsinaptico, Cuando esto ocurre, en una zona localizadade la fibra muscular, apareee el denominado poten-cial de placa terminal en miniatura, de unos 0.4 mili-voltios de intensidad y pocos milisegundos de dura-cion, que se debe a la accion de este «paquete» de10000 moleculas de acetilqolina.

4. Cuando Uega al terminal nervioso un potencialde acci6n, abre muchos canales de calcio en la mem-brana del terminal debido a que este tiene numerososcanales de calcio regulados por voltaje. Como conse-cuencia, la concentraci6n de ion calcio en el terminalaumenta unas 100 veces, 10 que a su vez aumentaunas 10000 veces la tasa de fusion de vesiculas deacetilcolina con la membrana terminal. Cuando se fu-siona cada vesfcula, su superficie de fusion se rompea traves de la membrana cslular, causando asf la exo-ciiosis de la acetilcolina al espacio sinaptico, Habi-tualmente, se rompen unas 125 vesfculas can cada

potencial de acci6n. Posteriormente, 1a acetilcolina esescindida par la acetilcolinesterasa en ion. acetato ycolina, y Ia colina se reabsorbe activamente al termi-nal nervioso para su reutilizaci6n en la formaci6n demas aeetilcolina, Esta secuencia de acontecimientosse produce en 5 a 10 milisegundos.5. EI numero de vesiculas disponibles en el termi-

nal nervioso s610 basta. para permitir la transmisi6nde unos pocos miles de impulsos nerviosos. Por tanto,para que continue la funci6n de la union neuromus-cular, es precise volver a formar rapidamente vesicu-las, En pocos segundos a partir de Ia conclusi6n delpotencial de accion, aparecen «depresiones revesti-das» sobre la membrana nerviosa terminal, causadaspor protefnas contractiles del terminal nervioso, es-pecialmente la proteina clatrina, ligadas a. la parteinferior de la membrana en las zonas de las vesiculas



Excltac16ndel rnuscuto esqueletlco: A: Transmlsl6nneuromuscular, y B:Acoplamlento excltacl6n-contracl6n 99

originales. En 20 segundos, aproximadamente, lasprotefnas se contraen y hacen que las depresiones sedesprendan y pasen al interior de la membrana, for-mando aSI nuevas vesiculas. En pocos segundos mas,la acetilcolina es transportada al interior de estas ve-siculas, y de este modo que dan dispuestas para un

nuevo cielo de liberacion de acetilcolina.

F arm acos Q ue cfectan a la transm isionen , I a un ion neuromuscular

FARMAco s QUE EBTIMULAN LA. FreRA MUSCULAR

PORACCIONANALOGAA LA DE LA ACETlLCOLINA. Mu-chos compuestos,como la metacolina, el carbacol y la

nicotine, tienen el mismo efecto sabre Ia fibra muscu-lar que la acetilcolina. La diferencia entre estas sus-tancias y la acetilcolina es que no son destruidas porla colinesterasa, 0 10 son tan lentamente que BU ac-ci6n persiste entre muchos minutos y varias horas.Estas sustancias actuan causando zonas localizadasde despolarizaci6n de la membrana de la fibra muscu-

lar en la placa motora terminal donde estan situadoslos receptores de acetilcolina. Despues, cada vez quela fibra muscular se recupera de una contracci6n pre-via,estas zonas despolarizadas, por el efecto de supermeabilidad a los iones, causan nuevos potenciales

de acci6n, produciendo asf un estado de espasmomuscular.SUSTANCIAS QUE BLOQUEAN LA 'rRANSMISION EN LA

UNION NEUROMUSCULAR. Un grupo de agentes cono-

eidos como sustancias curariformes puede evitar elpaso de impulses desde la placa terminal al musculo.Asi, la n-tubocurarina afecta a la membrana de la fi-bra muscular bloqueando la acci6n de la acetilcolinasobre los lugares de uni6n de los receptores de acetil-

celina, de forma que Ia acetilcolina generada por laplaca terminal no puede aumentar la permeabilidadde los canales de la membrana muscular 10 suficientecomo para iniciar un potencial de acci6n.

F A RMA co s QUE ESTIMULAN LA UNION NEUROMUSCU·

LAR INACTIV ANnO LA. ACETILCOLINESTERASA. Tresfarmacos especialmente bien conocidos, la neostigmi-na, Ia fisostigmina y el diisopropil fZuorofosfato, inae-tivan Ia acetilcolinesterasa, de forma que la acetilcoli-nesterasa normalmente presente en las sinapsis nohidroliza la acetilcolina liberada en la placa terminal.Como consecuencia, la cantidad de acetilcolinaaumenta con los sucesivos impulses nerviosos, de for-ma que se pueden acumular grandes cantidades deacetilcolina que estimulan repetidamente la fibramuscular. Esto causa espasmo muscular inelusocuando Began unos pocos impulses nerviosos almusculo. Desgraciadamente, tambien puede causarla muerte por espasmo lartngeo, que asfixia a la per-sona.La neostigmina y la fisostigmina se combinan con

la acetilcolinesterasa para inaetivar a esta ultima du-rante varias horas, transcurridas las cuales son des-plazadas de la acetilcolinesterasa de forma que estavuelve a ser activa. Por otra parte, el diisopropil fluo-rofosfato, que tiene un potencial militar como gas«nervioso», inactiva la acetilcolinesterasa durante se-manas, 10 que 10 convierte en un veneno especialmen-te leta1.

M ia ste nia g ra ve

La miastenia grave, que afecta aproximadamente auna de cada 20000 personas, causa paralisis debido ala incapacidad de las uniones nauromusculares detransmitir sefiales desde las fibras nerviosas a las fibras musculares. Desde e1punto de vista anatomopa-tologico, se ha demostrado en la sangre de la mayorfade los pacientes miastenicos la presencia de anticuer-

pos que atacan a las protefnas de trans porte de ionessodio reguladas por acetilcolina. Por tanto, se creeque la miastenia grave es una enfermedad autoinmu-nitaria en la que los pacientes han desarrollado anti-cuerpos contra sus propios canales i6nicos activadospor acetilcolina.Independientemente de la causa, los potenciales de

placa terminal que se producenen la fibra muscularson en su mayorfa demasiado debiles para estimulara las fibras musculares, Si la enfermedad es 10 sufi-

cientemente grave, e1 paciente muere por paralisis;en concreto, por la paralisis de los rmisculos respira-torios. La enfermedad suele mejorar administrandoneostigmine 0 algtin otro anticolinesteraaico. Estopermite que se acumule mucha mas acetilcolina en e1espacio sinaptico. En el plaza de minutes, algunos deestos pacientes paralizados pueden comenzar a mo-verse casi normalmente, hasta que unas horas mastarde requieren una nueva dosis de neostigmina,

PO TEN CIA L D E A CC IO N M USC ULA R

Casi todo 10 expuesto en el Capitulo 5 referente a

la iniciaci6n y conducci6n de los potenciales de ac-

ci6n en las fibras nerviosas tiene igual validez

para las fibras musculares esqueleticas, a excep-ci6n de diferencias cuantitativas. Algunos de los

aspectos cuantitativos de los potenciales muscula-

res son los siguientes:

1. Potencial de membrana de reposo: unos -80 a-90 milivoltios en las fibras esqueleticas, e1 mismoque en las fibras nerviosas mielfnicas grandss.

2. Duraci6n del potencial de acci6n: de 1 a 5 mili-segundos en el musculo esqueletico, unas cinco vecesmayor que en las fibras mielfnicas grandes.3. Velocidad de conducci6n: 3 a 5 mis, aproxima-

damente 1113 de la velocidad de conducci6n de las

grandes fibras mielinicas que excitan el musculo es-queletico.

Ex tens ion der potenelcl de ccclonal in terior de la fibra m usculara traves del sistem a de tubulostransversales

La fibra muscular esqueletica es tan grande que

los potenciales de acci6n que se extienden por su

membrana superficial casi no causan flujo de co-

rriente en la profundidad de la fibra. Para causar



100 Tratado de flslologfa medica

la contracci6n, estas corrientes electrioas han depenetrar hasta la vecindad de todas las diferentesmiofibrillas. Esto se logra mediante la transmisi6nde los potenciales de acci6n a 10 largo de los tubulestransversales (tubules T) que atraviesan toda la fi -bra muscular de un lado a otro. Los potenciales deacci6n de los tubules T hacen, a su vez, que se libe-ren iones calcic en la inmediata vecindad de tad as

las miofibrillas, y estos iones calcio causan des-pues la contracci6n. Este proceso recibe el nombrede acoplamiento excitacion-controccion,

ACOPLAM IENTOEXC ITAC ION -CONT ,RACC ION

S is tema tubu lo s tronsverscles-retlculosorcoplcsrnlco

La Figura 7-5 muestra miofibrillas rodeadas porel sistema de tubules T-reUculo sarcoplasmico. Lostubules con T son muy pequeiios y discurren trans-

versalmente respecto a las miofibrillas. Comien-zan en la membrana celular y atraviesan toda lafibra muscular hasta el1ado opuesto. La figura nomuestra el hecho de que estos tiibulos se ramificanentre elIos, de manera que forman pianos enterosde tubules T entrelazados entre todas las diferen-tes miofibrillas. Ademas, en los lugares en que lostubulos T se originari a partir de la membrana ce-

lular, estan abiertos al exterior. Por tanto, comuni-can con ellfquido extracelular que rodea ala fibramuscular, y contienen liquido extracelular en susluces. En otras palabras, los tubules T son exten-siones de la membrana celular hacia el interior.Por consiguiente, cuando un potencial de acci6n sedisemina por Ia membrana de una fibra muscular,se extiende tambien por los tubules T hasta la pro-fundidad de la fibra muscular. Las corrientes depotencial de acci6n que rodean a estes tubules Tdesencadenan despues la contracci6n muscular.La Figura 7-5 muestra tam bien un reticulo sar-

coplasmico, en rojo. Esta compuesto de dos partes

principales: 1) tubulos longitudinales largos quediscurren paralelos a las miofibrillas y terminanen 2) grandes cameras denominadas cisternae ter-

F IGURA 7-5. Sistema de los tubu'ostransversos (I)-reticulo sorcopiosrnlco.Observense los tubu/os longltudlna/es

que termlnan en grandes clstemas. Losclsternas. a su vel. son contlguas a lostubules T.Apreclese aslmlsmo que los tu -bulo s T comunlcan con el exterior de lamembrana celular. Esta uust roc ion fuedlbuJada a partir del rnusculo de rono.que tlene un tuoulo Tper sorcornero. 10-

callzado en la linea Z . En el miocardiode mamifero existe una ctspos lc lo« simi-lar. pero el muscuto esqueletlco demamffero tlene dos tuoulos Tpor scree-mero, localizados en las unlones A-I.(Redlbujado de Bloom W, Fawcett DW:A Textbook of Histology. Philadelphia:WB Saunders Co. 1986. MOdlflcado dePeachey LD: J Cell Bioi 25:209, 1965. DI-

bulodo por Sylvia Colord Keene.)



Excltacl6n del rnuscolo esqueletlcc: A: Transmlsi6n neuromuscular, y B: Acoplamlento excitacl6n-contraci6n 1 0

minales; estas cisternae son contiguas a los tubu-los T. Cuando se secciona longitudinalmente unafibra muscular y se toman micrografias electr6ni-cas, se ve esta contiguidad de las cisternas yel tu-bulo, 10 que confiere el aspecto de una triada conun tubule central pequefio y una gran cisterna acada lado. Esto se muestra en la Figura 7-3, as!como en la micrografia electr6nica de 1a Figura 6-3.

En el musculo esqueletico de animales inferiores,como la rana, existe una unica red de tubules T porcada sarc6mero, localizada en el disco Z, como semuestra en 1a Figura 7-5. EI musculo cardiaco demamifero tiene tambien este tipo de sistema de tu-bulos T. En cambio, en e1musculo esqueletico de losmamiferos existen dos redes de tubulos T por cadasarc6mero, localizadas en las proximidades de losdos extremos de los filamentos de miosina, que sonlos puntos en los que se crean las fuerzas mecanicasreales de la contraccion muscular. Par tanto, elmiisculo esqueletico de los mamiferos esta organi-zado de forma 6ptima para que la contracci6n mus-

cular se produzca de forma rapida.

Liberaci6n de iones calclopor el reticulo sarcoplasmico

Una de las caracterfsticas especiales del reticulosarcoplasmico es que el interior de sus tubules ve-siculares contiene elevadas concentraoiones deiones calcic, y muchos de estos iones son liberadoscuando se produce un potencial de acci6n en el tu-bulo T contiguo.La Figura 7-6 muestra que el potencial de aceion

del tubule T causa flujo de corriente a las cisternaedel reticule sarcoplasmico eontiguas al tubulo T.Esto, a su vez, se cree que causa la rapida aperturade grandes cantidades de canales de calcio de lasmembranas de las cisternas y de los tubules longi-tudinales unidos a ellas. Estos canales de calcio

FIGURA7-6. Acoplamlento entre la excltacl6n y ~la contraccl6n en el rnusculo, que muestra un po-tencial de accl6n que causa la IIberacl6n delones calclo del reticulo sarcopl6smlco y, poste- _

rlorrnente. la recaptacl6n de lones calclo per unabomba de calclo.

permanecen abiertos durante unos pOCDSmilise-gundos; durante este tiempo, los iones calcio respons abies de la contraccion muscular son libera-dos al sarcoplasma que rodea a las miofibrillas.Los iones calcio liberados difunden a las mio

fibrillas adyacentes, donde se unen fuertementea la troponina C, como se coment6 en el Capitu-lo 6, y esto a su vez desencadena la contracci6n

muscular.BOMBA DE CALCIO PARA ELIMINAR LOS IONE

CALCIODEL LiQUIDO MIOFIBRILAR. Tras la liberacion de los iones caleio de los tubules sarcoplasmi-cos y su difusion a las miofibrillas, la contracci6nmuscular se prolongara mientras la concentraci6nde iones calcio siga siendo elevada en el liquido miofibrilar. Sin embargo, una bomba de calcio continuamente activa situada en las paredes del reticuloearcoplasmico bombea iones calcio fuera de las miofibrillas, de nuevo al interior de los tubules sarcoplasmicos. Esta bomba puede concentrar unas10000 veces los iones calcic en el interior de los tu

bulos. Ademas, en el interior del reticule, una proteina denominada calsecuestrina puede unir 40 veces mas calcio que en el estado i6nico, 1 0 que brindauna capacidad 40 veces superior de almacenar caldo. Por tanto, est a masiva transferencia de calcio ainterior del reticulo sarcoplasmico causa la praeticadesaparicion de iones calcic del lfquido miofibrilar(a menos de 10-7 molar). Por tanto, excepto inme-diatamente despues de un potencial de acci6n, lconcentraci6n de ion. calcio en las miofibrillas smantiene en un nivel extremadamente bajo y emusculo permanece relajado.«PULSO» EXCITADOR DE IONES CALCIO.

Laconcentraci6n normal (inferior a 10-7 molar) diones ca1cio en el citosol que baria las miofibrillases demasiado baja como para desencadenar la cootracci6n. POTtanto, en el estado de reposo, el complejo troponina-tropomiosina mantiene inhibidoslos filamentos de actina y conserva el est ado de relajaci6n del rmisculo.

----·1otencialdeacci6n._-- ....

, ,... ATP ,

: necesarlo •. :

~ "m n ' s s T :< ~Fllamentos de acnna Filamentos de mloslna



1 0 2 Trotodo de flslo!ogfamedica

POI' otra parte, Ia excitacion total del sistema detubules T-retfculo sarcoplasmico causa una libera-ci6n suficiente de iones calcic como para aumentarla concentraci6n en el ltquido mioflbrilar a 2 x 10-4

molar, 1 0 que supone unas 10 veces el nive1 reque-rido para provocar una contracc:i.6n muscular ma-xima. Inmediatamente despues, la bomba de calciovuelve a sacar los iones calcio. La duraci6n total deeste «pulse» de calcic en la fibra de musculo esque-

letico habitual es de aproximadamente 1/20 de se-gundo, aunque puede durar varias veces este tiem-po en algunas fibras y varias veces menos en otras,(En el museulo cardtaeo, el pulse de calcic duraaproximadamente 1/3 de segundo, debido a la lar-ga duraci6n del potencial de accion cardfaco.)Durante este pulse de calcio, se produce la con-

tracci6n muscular. Para que la contracci6n se pro-longue durante intervalos mas largos sin interrup-cion, una salva continua de potenciales de accionrepetidos debe iniciar una serie de estos pulses,como se coment6 en el Capitulo 6.

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04. Extra Cap 7 Guyton