El Tejido Muscular y homeostasis

El tejido muscular• Los huesos forman el sistema palanca pero no pueden mover

las diferentes partes por si solos, necesitan de los músculos.• El movimiento resulta de la contracción y la relajación

alternada de los músculos.• Los músculos representan el 40-50% del peso corporal total de

un adulto.• La función primordial del músculo es transformar la energía

química en mecánica para generar fuerza, trabajo y producir movimiento.

• La ciencia que estudia a los músculos es la Miología (Mio: músculo, Logia: Estudio).

Funciones del tejido muscular Producir movimientos corporales: Los movimientos de todo el cuerpo, como caminar y correr dependen de la función integrada de huesos, articulaciones y músculos.

Estabilizar las posiciones corporales:

Las contracciones del tejido esquelético estabilizan las articulaciones y ayudan a mantener las posiciones corporales como pararse y sentarse. Estos músculos se contraen continuamente cuando uno esta despierto.

Almacenar y movilizar sustancias en el organismo:

El almacenamiento se da por la contracción de los esfínteres que son bandas anulares de músculo liso los cuales impiden la salida de un órgano hueco. Ejemplo de esto el retenimiento de la comida en el estomago y la orina en la vejiga que es posible por los esfínteres que bloquean o cierran la salida de esto órganos.

Generar calor El tejido al contraerse produce calor y a este proceso se le llama termogénesis. Este calor se utiliza para mantener la temperatura normal del organismo.

Propiedades del tejido muscular

• Excitabilidad eléctricaEs la capacidad de responder a ciertos estímulos produciendo señales eléctricas “Potenciales de Acción”. Hay dos principales estímulos que activan el potencial de acción en los mocitos (células musculares): las señales eléctricas rítmicas automáticas que surgen en el propio tejido muscular y los estímulos químicos como los neurotransmisores liberados por las neuronas, las hormonas transportadas en la sangre.

• ContractilidadEs la capacidad de un tejido muscular de contraerse tras ser estimulado por un potencial de acción. Cuando el músculo se contrae genera tensión y si esta es tan grande como para vencer la resistencia del objeto a moverse, el músculo se acorta dando lugar al movimiento.

• ExtensibilidadCapacidad del tejido de estirarse sin dañarse. Normalmente el musculo liso es sometido a estiramientos severos, por ejemplo; cuando el estómago se llena de comida, el músculo de su pared se distiende.

• ElasticidadEs la capacidad del tejido muscular de volver a su longitud y forma original después de la contracción o extensión.

Tipos De Tejido Muscular El tejido muscular

esquelético

El tejido muscular cardiaco

El tejido muscular liso

Tejido muscular Esquelético• Se le llama así porque la mayoría de estos músculos mueven

huesos del esqueleto.• Este es estriado, se ven bandas claras y oscuras alternadas

(estriaciones) al observarlo en el microscopio.• Trabaja principalmente en forma voluntaria y puede ser controlado

de manera consciente por las neuronas que forman parte de la división somática del sistema nervioso.

• Los músculos esqueléticos están formados por millones de células llamadas fibras musculares por su forma alargada. También contiene tejidos conectivos que rodean tanto las fibras musculares como los músculos enteros.

• El tejido conectivo esta compuesto por fascias que es la capa de tejido conectivo que sostiene y rodea a los músculos y otros órganos del cuerpo.

Existen dos tipos de Fascias:Fascia Superficial: Separa al músculo de la piel y provee una vía para el ingreso y egreso de nervios, vasos sanguíneos, y vasos linfáticos a los músculos.

Fascia Profunda: Es un tejido conectivo denso e irregular que reviste las paredes del tronco y mantiene juntos a los músculos con funciones similares y permite el libre movimiento de los músculos. De esta Fascia se extienden tres capas de tejido conectivo:El Epimisio: Envuelve al musculo en su totalidad.El Perimisio: Rodea grupos de fibras musculares, separados en haces llamados fascículos. El Endomisio se encuentra en el interior de cada fascículo y separa las fibras musculares individuales unas de otras.

Histología de la fibra muscular Esquelética Los componentes más importantes de un músculo esquelético son las fibras musculares que lo componen.

Dado que cada fibra surge de la fusión de cientos de pequeñas células mesodérmicas llamadas mioblastos durante el desarrollo embrionario, cada fibra madura de músculo esquelético posee cientos de núcleos.

Una vez que concluyo la fusión, la fibra muscular pierde la capacidad de realizar mitosis. De esta manera, el número de mocitos se establece antes del nacimiento y la mayor parte de ellos duran toda la vida.

El espectacular crecimiento muscular que tiene lugar tras el nacimiento, se produce principalmente por hipertrofia y el aumento de la cantidad de fibras se da por la hiperplasia.

Los núcleos de una fibra se localizan debajo del sarcolema que es la membrana plasmática de una célula muscular. Los túbulos Transversos penetran desde la superficie hasta adentro de cada fibra.

Los potenciales de acción viajan a través del sarcolema y los túbulos T, extendiéndose por toda la fibra y así el potencial de acción excita todas las porciones de la fibra simultáneamente.

Dentro del sarcolema se encuentra el sarcoplasma, este posee una cantidad sustancial de glucógeno y la proteína mioglobina.

La mioglobina libera el oxigeno cuando la mitocondria lo requiere para la producción de ATP.

Las miofibrillas se componen de tres tipos de proteínas:

Proteínas Contráctiles: Generan la fuerza de contracción. (Miosina, Actina)

Proteínas reguladoras: Contribuyen a activar y desactivar el proceso de contracción.

Proteínas Estructurales: Mantienen a los filamentos en la alineación adecuada, dan a la miofibrilla elasticidad y extensibilidad y unen las miofibrillas al sarcolema y a la matriz extracelular

Contracción y relajación de las fibras musculares Esqueléticas

Antes se pensaba que la contracción se debía a un proceso de plegamiento, similar al cierre de un acordeón. Pero los investigadores descubrieron que el musculo esquelético se acorta durante la contracción por el deslizamiento de los filamentos grueso y finos entre si.

El Ciclo Contráctil Hidrolisis de ATP:

La cabeza de Miosina posee un sitio de unión al ATP y una ATPasa, esta reacción carga de energía la cabeza de Miosina y los productos de la hidrolisis siguen adheridos a la Miosina.

Acoplamiento de la miosina a la actina para formar puentes cruzados: La cabeza de la miosina, cargada de energía se adhiere al sitio de unión de la miosina y la actina y libera grupo fosfato previamente hidrolizado. Esta unión durante la contracción se conoce como puentes cruzados o puente de unión.

Fase de deslizamiento: El sitio del puente donde el ADP sigue unido se abre, el puente cruzado rota y libera ADP. La fuerza se genera con la rotación del puente hacia el centro del sarcómero, deslizando a los filamentos finos sobre los gruesos, hacia la línea M.

Desacoplamiento de la miosina de la actina: Los puentes permanecen firmemente acoplados a la actina hasta que se les une otra molécula de ATP. La unión del ATP a su respectivo sitio de la unión de la cabeza de miosina hace que esta se desacople de la actina.

La Unión Neuromuscular Las motoneuronas poseen un axón fino y largo que se extiende desde el encéfalo o la medula espinal hacia un grupo de fibras musculares, cada una de ellas se contrae en respuesta a la propagación de uno o más potenciales de acción a lo largo del sarcolema.Los potenciales de acción musculares surgen en la unión o placa neuromuscular, la sinapsis entre una motoneurona somática y una fibra muscular esquelética.Una sinapsis es una región donde se comunican dos neuronas o una neurona y una célula diana. En la mayoría de sinapsis una pequeña brecha llamada hendidura separa a las dos células. La unión neuromuscular comprende entonces, todos los botones sinápticos de un lado del espacio sináptico, mas la placa motora de la fibra muscular en el lado opuesto

El impulso nervioso da origen al muscular de la siguiente manera:

Liberación de Acetilcolina: 

Activación de los receptores de ACh:  

Producción del potencial de acción muscular:  

Terminación de la actividad de ACh:

Metabolismo MuscularA diferencia de la mayoría de las células del organismo, las fibras musculares esqueléticas, suelen alternar entre una tasa de actividad baja cuando están relajadas, con empleo de solo pequeñas cantidades de ATP y una alta al contraerse y hacer uso de grandes cantidades de ATP a una tasa elevada.

Se necesitan enormes cantidades de ATP para impulsar el ciclo contráctil para bombear Ca²₊ hacia el Retículo Sarcoplasmatico y para realizar otras reacciones metabólicas involucradas en la contracción muscular.

Sin embargo el ATP contenido en las células es suficiente para realizar la contracción por tan solo unos segundos. Tiene tres formas de producir ATP:

Mediante la Fosfocreatina:El exceso de ATP se usa para sintetizar fosfocreatina, un compuesto de alta energía que solo se encuentra en las fibras musculares. La creatina es una pequeñas molécula aminoacidica sintetizada en hígado, riñones y páncreas, para ser después transportada a las fibras musculares.

Respiración celular Anaeróbica:Consiste en una serie de reacciones productoras de ATP que no requieren la presencia de oxigeno. Cuando la actividad muscular continua y el suministro de fosfocreatina en la fibra se agota, el catabolismo de la glucosa es el medio de producción de ATP. Este proceso se realiza en el citoplasma de la célula.

Respiración celular Anaeróbica:

Consiste en una serie de reacciones productoras de ATP que no requieren la presencia de oxigeno. Cuando la actividad muscular continua y el suministro de fosfocreatina en la fibra se agota, el catabolismo de la glucosa es el medio de producción de ATP.

Respiración aeróbica Respiración anaeróbica

Fatiga MuscularEs la incapacidad del muscular de mantener la fuerza de contracción tras una actividad prolongada.A pesar de que mecanismo exacto no se conoce, puede tratarse de un mecanismo protector para que la persona detenga el ejercicio antes de que sus músculos resulten dañados.

 

Consumo de OxigenoDurante los periodos prolongados de contracción muscular mejora el suministro de oxigeno en los tejidos. El termino deuda de oxigeno se refiere al oxigeno agregado, por sobre el consumo basal, que requiere el organismo. Este oxigeno extra se usa para restaurar las condiciones metabólicas al nivel de reposo de tres formas 1) Convirtiendo el acido láctico en reservas de glucógeno en el hígado 2) Resintetizando fosfocreatina y ATP en las fibras musculares 3) Reponiendo el oxigeno extraído de la mioglobina.La elevada temperatura corporal después del ejercicio aumenta la velocidad de las reacciones químicas en todo el cuerpo.

Tensión MuscularLa fuerza de la contracción de la fibra muscular varia la fibra es capaz de desarrollar una fuerza mayor que la producida con un único potencial de acción. La fuerza que una sola fibra muscular puede producir depende principalmente del ritmo al cual llegan los impulsos nerviosos a la unión neuromuscular. Es numero de impulsos por segundo es la frecuencia de estimulación. La tensión total del musculo depende de la cantidad de fibras que se contraen al unísono.

Unidades motorasA pesar de que cada fibra muscular esquelética posee solo una unión neuromuscular, el axón de una neurona motora somática se ramifica y forma uniones con muchas fibras diferentes.Los músculos que controlan movimientos precisos consisten en muchas unidades motoras pequeñas. Los músculos de la laringe que controlan el habla tienen tan solo dos o tres fibras musculares por unidad motora.Los músculos esqueléticos responsables de movimientos energéticos a gran escala, como el bíceps branquial, en los brazos. Dado que todas las fibras musculares de una unidad motoras se contraen y relajan en forma conjunta, la fuerza de contracción depende en parte del tamaño de las unidades motoras y del número de ellas que se activa en un momento dado.

Clasificación de las Contracciones

Contracciones Isotónicas:La tensión desarrollada por el musculo permanece casi constante mientras la longitud del musculo varia. Los dos tipos de contracción isotónica son:Concéntrica: si la tensión generada es lo suficiente grande como para superar la resistencia ofrecida por el objeto a medir, el musculo se acorta y tira de otra estructura, como un tendón para producir movimiento y disminuir el ángulo de una articulación.

Excéntrica: Cuando la longitud de un musculo aumenta durante la contracción. La tensión ejercida por los puentes cruzados de la miosina se resiste al movimiento de una carga y enlentece el proceso de estiramiento.

Contracción Isométrica:

La tensión generada no es suficiente para superar la resistencia del objeto a moverse y, entonces, el musculo no cambia de longitud.Estas contracciones son importantes para mantener la postura y sostener objetos en una posición fija. Es importante porque estabiliza ciertas articulaciones mientras otras realizan movimientos. La mayoría de las actividades cotidianas comprende tanto contracciones isotónicas como isométricas.

Contracción Isométrica:Fibras Oxidativas Lentas (OL)

Son las más pequeñas en diámetro y por lo tanto las menos potentes, se ven de color rojo oscuro porque contienen grandes cantidades de mioglobina y muchos capilares sanguíneos, tienen baja velocidad de contracción.Están adaptadas al mantenimiento de la postura y a la realización de actividades aeróbicas de resistencia, como correr un maratón.

Fibras Oxidativas-glucolíticas rápidas (OGR)

pueden generar cantidades considerables de ATP a través de la respiración aeróbica, lo cual les otorga cierta resistencia a la fatiga.

Fibras Glagolíticas Rápidas (GR)

Son las de mayor diámetro y las que contienen la mayor cantidad de miofibrillas, tienen bajo contenido de mioglobina pocos capilares sanguíneos, pocas mitocondrias y son color blanco.

Están adaptadas a la realización de movimientos anaeróbicos, intensos de corta duración, pero se fatigan pronto.

Tejido Muscular CardiacoEs el principal tejido presente en la pared del corazón. El tejido muscular cardiaco se contrae cuando es estimulado por sus propias fibras musculares auto excitable. Esto significa que es un tipo de musculo involuntario. Las mitocondrias de las fibras miocárdicas son más abundantes y de mayor tamaño que las esqueléticas, el musculo depende, principalmente de la respiración celular aeróbica para generar ATP, requiriendo así un constante aporte de oxigeno.

Tejido muscular lisoAl igual que el tejido muscular cardiaco se activa, habitualmente de manera involuntaria.Se dispone de forma tubular en las paredes de las arterias y venas pequeñas, así como en los órganos huecos como el estomago, intestino, útero y vejiga. Al igual que el tejido cardiaco posee automatismo.

Regeneración del tejido muscular

Las fibras musculares esqueléticas al madurar pierden la capacidad de realizar mitosis (división celular) el crecimiento del musculo esquelético tras el nacimiento se debe principalmente a la hipertrofia, aumento del tamaño de las fibras existentes más que a la hiperplasia, aumento en la cantidad de fibras.

El tejido muscular liso, al igual que el esquelético y el cardíaco, puede hipertrofiarse. Además, algunas fibras lisas, como las del útero, mantienen la capacidad de dividirse y, por ende, crecer por hiperplasia.

Envejecimiento y tejido muscular

Con el envejecimiento, los seres humanos sufren una lenta y progresiva pérdida de masa muscular esquelética, que se remplaza en su mayor parte por tejido conectivo fibroadiposo. La fuerza muscular a los 85 años es alrededor de la mitad de la presente a los 25.

Anormalidades y enfermedades del

tejido Muscular

Atrofia e Hipertrofia Musculares

La atrofia es la perdida de la masa muscular a causa de la pérdida progresiva de miobrillas. Existen diferentes tipos de atrofia: Atrofia por des-uso: Es cuando no tienen en uso los músculos como los paciente inmovilizados por yesos.Atrofia por denervación: Cuando el nervio se corta o su acción se ve interrumpida.

La hipertrofia Muscular es un incremento del diámetro de las fibras como consecuencia de la producción aumentada de miofibrillas, mitocondrias, retículo sarcoplasmático y otros orgánulos.

 Daño muscular inducido

por el ejercicioLa comparación de microfotografías del tejido muscular de atletas antes y después de realizar un ejercicio evidencia un daño muscular inducido por esta actividad, como sarcolemas desgarrados, miofibrillas dañadas y líneas Z desorganizadas. Este daño también se manifiesta por la elevación de los niveles plasmáticos de algunas proteínas, como la mioglobina y la enzima creatincinasa.

Entrenamiento aeróbico versus entrenamiento de fuerza

El entrenamiento aeróbico aumenta la resistencia para las actividades prolongadas; en cambio el entrenamiento anaeróbico aumenta la fuerza muscular para desafíos breves. El entrenamiento combinado en un régimen de ejercicio que incorpora ambos tipos de actividad.

Desequilibrios Homeostáticos

Las anormalidades de la función muscular esquelética pueden deberse a la enfermedad o daño de cualquiera de los componentes de una unidad motora; motoneurona somática, uniones neuromusculares o fibras musculares.

Miastenia gravisEs una enfermedad autoinmune que causa daño crónico y progresivo de la unión neuromuscular.La miastenia gravis aparece alrededor de 1 de cada 10,000 personas es más común en la mujeres, iniciándose por lo general entre los 20 y 40 años; en los hombres en las edades de inicio suelen ser entre 50 y 60 años.

Distrofia MuscularSe refiere a un conjunto de enfermedades destructivas hereditarias, que ocasionan la degeneración progresiva de las fibras musculares esqueléticas. El trastorno suele hacerse evidente entre los 2 y 5 años de edad.

FibromialgiaEs un trastorno doloroso, reumático no articular, que suele aparecer entre los 25 y 50 años. Afecta a los componentes del tejido conectivo fibroso presente en músculos, tendones, ligamentos.

Contracciones anormales de los músculos esqueléticos

Un tipo de contracción muscular anormal es el espasmo. Una contradicción espasmódica dolorosa se conoce con el nombre de calambre. Estos se pueden producir por flujo sanguíneo inadecuado a los músculos, uso desmedido del musculo, deshidratación, lesión, mantenerlo a una determinada posición por un periodo prolongado de tiempo y bajos niveles de electrolitos en sangre, como de potasio.