Tipeo fisio 2.04.08

Contraccion en el musculo esqueletico:- Algunas de las cosas que aprendimos el otro dia fue que se puede generar un potencial de accion en la membrana de la fibra muscular, y una de las cosas importantes que tienen que preguntarse es como fue posible que un potencial de accion en la fibra muscular del sarcolema, pueda llegar a producir una contraccion…una contraccion es un evento mecanico. - Ustedes conocen muy bien lo que es un musculo, que esta formado por fibras musculares y estas estan formadas por miofibrillas, y ellas por miofilamentos..que tienen una disposicion especifica que forma los sarcomeros, deben conocer la banda A, la banda I, la M, la H…todo eso lo tenemos que repasar. Deben recordar que estos sarcomeros estan recubiertos por un sistema sarcotubular , es decir, el reticulo sarcoplasmatico y el tubulo transverso.- Y una de las cosas interesante es que en la contraccion se produce una interaccion entre los filamentos gruesos de miosina, que tienen esas cabezas globulares que aveces se salen del tronco de la miosina con una disposicion con cierta angulacion, pero lo interesante es que estas cabezas de miosina necesitan interactuar con los filamentos delgados para que se produsca el fenomeno mecanico de contraccion, es decir, la formacion de puentes entre la actina y la miosina.- El filamento delgado esta formado por 3 tipos de proteinas:

Actinas globulares que estan polimeralizadas formando un filamento , por esto la llamamos “ACTINA F”. Dos cadenas enrolladas.

Tropomiosina, que es una proteina filamentosa Troponina, proteina globular. Esta formada por 3 subunidades, una

subunidad T (unida a la tropomiosina), subunidad I (inhibitoria de la actina), y una subunidad C (avida por calcio)

De alguna manera hay que explicar como se produce la contraccion…cuando uno tiene la fibra muscular y se produce el potencial de accion en el sarcolema, esta entra a la fibra por los tubulos transversos.El potencial de accion, que viene por los tubulos transversos va a determinar que se abran los canales de Ca en la cisterna terminal del reticulo , permitiendo que el Ca salga al exterior del citosol. Este Ca que aumenta en el citosol, va a jugar un rol muy importante.- Los eventos se producen en una fraccion de milesimas de segundos. El primer evento, muy rapido, es el potencial de accion, inmediatamente el aumento de Ca en el citosol y luego el fenomeno mecanico de la contraccion. El twitch (mirar grafico)…es una sacudida, una contraccion unica.- Por lo tanto, tenemos que tener claro que la llegada del potencial de accion al interior del tubulo transverso determina que salga el Ca de la cisterna terminal del reticulo.- En el tubulo transverso hay una proteina llamada receptor de dihidropiridina (DHRP), y se llama asi porque la proteina fija la dihidropiridina. Pero en la realidad esta proteina es un sensor del voltaje de la membrana, esto significa que esta proteina esta formando parte de la membrana, asi cuando la membrana esta en reposo tiene una “colita” de aminoacidos que esta en una cierta disposicion…y cuando se produce el potencial de accion que llega al interior del Tubulo T, ( ustedes saben que un potencial de accion es un cambio en la polaridad), cuando viene el potencial y se encuentra con el se mueve esta colita de

aminoacidos, se desplaza, porque ahora es positivo adentro cuando antes era negativo en el lado de la membrana, y este movimiento que tiene esta proteina, arrastra a otra proteina de gran tamaño que sale de la membrana celular. Esta proteina se llama receptor de rianodina (RYR)…..porque fija la rianodina! y es un canal de Ca, y funciona de la siguiente manera:

Viene el potencial de accion y es captado por la proteina de Dihidropiridina.

Se produce un cambio conformacional en ella y arrastra al receptor de rianodina.

Por lo tanto tambien hay un cambio conformacional en RYR, lo que provoca que se abra el canal de calcio.

Calcio aumenta en el citosol.( aumenta 100 veces)…..el aumento dura muy poquito, pero en este momento se produce la formacion de puentes de actina-miosina y se produce la contraccion.

Disminucion de calcio a niveles normales.

Pregunta: ¿¿¿Porque cuando aumenta el calcio en el citosol, se produce la contraccion???La cabeza de la miosina siempre va a querer estar con la actina, pero el sitio de union de ambas esta ocupada por una proteina filamentosa( copuchenta….palabras del profe) que es la tropomiosina, y asi la interaccion no se produce.Pero cuando aumenta el calcio (antes se dijo que la subunidad C de la troponina era avida por calcio o le atraia el calcio), se produce un cambio conformacional ( hay un giro de la troponina..ver dibujo) y esto permite que la tropomiosina se mueva y deje libre el sitio donde la cabeza de la miosina se unira a la actina, formandose el puente ACTINA-MIOSINA y se produce la interaccion...

Cuando esta formado el puente, la cabeza de miosina tiene ADP y P, se produce la salida del fosfato desencadenandose lo que se llama, “Golpe de fuerza” que desliza la actina hacia el centro.

Termina el movimiento de actina hacia el centro y sale el ADP, provocando un cambio en la afinidad de la cabeza de la miosina..que ahora es afin con el ATP.

Este ATP, entra a la cabeza y esta pierde la afinidad por la actina, por lo tanto se rompe el puente.

ATP es hidrolizado, convirtiendose en ADP PI, y lleva a la cabeza de la miosina a la posicion de reposo o tambien llamada “cocked state”.

Esto es un ciclo que se repite cada vez que entra el calcio.

Cuando una persona muere, le ocurre un fenomeno llamado “rigor mortis”..que implica que la persona fallecida se ponga tiesa, rigida. Esto se produce porque con la muerte no hay produccion de ATP, y sin ATP los puentes de actina-miosina quedan formados permanentemente, no se desunen. (este efecto ocurre solo durante unas horas despues de morir…)

Antiguamente se creia que durante el fenomeno de contraccion, los miofilamentos se acortaban. Pero fue descubierto despues que durante la contraccion los miofilamentos no se acortan, si no que se deslizan..lo que se acorta es el sarcomero.

Los roles del ATP en la contraccion-relajacion son: La hidrolisis del ATP permite la energia para que la cabeza de miosina

regrese a su estado de reposo. La entrada del ATP a la cabeza de miosina, disminuye su afinidad por

la actina, y eso provoca la separacion del puente. La hidrolisis del ATP permite la energia para la recaptura del CA++

por las bombas ubicadas en el reticulo. Esto hace que el Ca disminuya en el citosol, provocando el cese de la contraccion muscular.

No hay que olvidar que el musculo es mucho mas que formacion y desunion de puentes, hay envoltorios. Hay fibras de endomisio, esta el perimisio, el epimisio, los tendones…todo eso constituye la fisiologia muscular.

Hay 3 tipos de contracciones:o Concentrica: ocurre cuando el musculo se acorta. El sentido del

desplazamiento es el mismo que el eje del de la fuerza muscular, el musculo produce el movimiento. El trabajo (fuerza x desplazamiento), como el desplazamiento es en el mismo sentido de la fuerza, el trabajo es positivo.

o Contraccion Isometrica: musculo genera tension, no cambia de longitud. No se produce desplazamiento, el trabajo es cero.

o Contraccion excentrica: acortamiento del musculo. El movimiento se produce en sentido contrario de la contraccion, porque existe una fuerza externa mayor y opuesta a la que desarrolla el musculo, que trata de frenar parcialmente el movimiento. El trabajo aqui claramente es negativo porque el desplazamiento es en direccion opuesta a la fuerza ejercida por el musculo. ej: Cuando un hombre mas viejo ( el profe se puso como ejemplo) levanta a alguien, trata de mantenerla arriba, pero como el peso es mucho y la fuera de contraccion ejercida es menor, el musculo se alarga y solo trata de impedir que la persona no caiga de golpe.

Cuando un musculo se estimula a distintas longitudes la tension no es la misma, por lo tanto la tension total es la suma de la tension pasiva mas la tension activa.Hay que fijarse que la longitud total que ejerce un musculo en el rango normal de trabajo, osea la mayor tension que desarrolla, se le llama longitud optima….es decir, es su maxima tension.La tension activa se produce por los puentes actina-miosina, y la formacion de puentes en el sarcomero, no es la misma a cualquier longitud. Cuando el sarcomero esta a una longitud muy pequeña, los filamentos de actina se estorban, es decir, se forman pocos puentes y la tension es baja, pasa lo mismo si el sarcomero esta muyyyy separado. Pero en cambio, si el sarcomero esta a una longitud de 2 a 2,2 micrones, la disposicion de la actina y la miosina es la mejor, es donde mas se forman puentes. Esto es en el musculo esqueletico.Tambien hay que tener en cuenta que la tension total de un musculo no solo implica la tension activa, sino que tb la tension pasiva. Esta tension es la resistencia que oponen las estructuras conectivas en paralelo y en serie, y se llama pasiva porque no tiene que ver ni con potenciales de accion, ni con calcio ni con puentes.

Y para terminar , cuales son los factores que tienen que ver con la fuerza de contraccion?:

La longitud inicial del musculo, es decir, la longitud de los sarcomeros..que al estar en una longitud optima generan la maxima tension.

Tamaño de las unidades motoras, osea mientras mas grande es la unidad motora mas fuerza genera el musculo.

Numero de unidades motoras activadas, a mayor numero mayor fuerza dle musculo.

Frecuencia de potenciales de accion de las unidades motoras, ya que no es lo mismo si genera un potencial de accion, a si genera una serie de potenciales de accion. Lo que queremos decir con esto, es que al generar un estimulo se produce un potencial, se produce el twitch y se produce la contraccion….pero si, hay un nuevo estimulo antes de que la contraccion anterior finalize (osea hay ma entrada de Ca)..las contracciones se van sumando, osea hay una suma de contracciones. En conclusion, a mayor frecuencia de potenciales se produce una suma de contracciones, a esto se le llama Tetano incompleto. Pero que pasa si en vez de producir potenciales de accion cada cierto tiempo, provoco potenciales de accion a tremenda alta frecuencia…el Ca no sale del citosol, es decir, se acumula, se forman muchos puentes, y la fuerza es muchas veces mayor que un estimulo unico. A esto se le llama Contraccion Tetanica.

Area de seccion transversal del musculo. Cuando se tiene un gran area de seccion transversal, significa que las fibras estan hipertrofiadas..osea que tienen mayor numero de sarcomeros en paralelo y hay por lo tanto mas puentes de actina-miosina.

Dato freak: el musculo esqueletico es capas de ejercer una fuerza de 3 a 4kg por cm3 de area de seccion transversal.

Sistema Motor:El sistema motor nos permite respuestas reflejas rapidas y

adaptativas, que son son poco afectadas por el efecto voluntario.Nos permite patrones motores ritmicos, como correr, masticar,

caminar, que son patrones automaticos, pero voluntarios.Y nos permite movimientos voluntarios, es decir, propositivos,

mejoran con la practica.

El sistema motor es jerarquico, es decir tiene diferentes niveles. Hay niveles simples como la medula espinal: respuestas reflejas, cosas automaticas, el nivel que le sigue en conplejidad corresponde a los nucleos que hay en el tronco (controlan a la medula), sigue el talamo y la corteza

motora, luego el cerebelo y los ganglios basales, y la mas compleja de todas es la corteza de asociacion, el movimiento voluntario se inicia en algo que no esta ahi, es decir, la corteza de asociacion le dice al cerebelo o a los ganglios basales que programen, fabriquen e inicien el movimiento.A su vez, los ganglios y el cerebelo hacen su trabajo y le envian la informacion al talamo, este a las cortezas motoras y ellas son las que producen la ejecucion.En el sistema motor, es un gran error decir que ejecucion e iniciacion es lo mismo, ya que la iniciacion es mucho antes del movimiento y la ejecucion es la parte final del movimiento. (ultima diapo)El sistema motor tiene vias en paralelo, por ejemplo hay vias que van desde la corteza motora directo a la medula y son las vias corticoespinal lateral (via directa) y hay tambien vias indirectas, las corticoespinal medial…que es indirecta porque parte desde los nucleos y llega a la medula tambien, pero la diferencia es que tiene estaciones de relevo, osea pasa por otras partes antes.En la medula espinal, por las astas dorsales (ganglios dorsales) entra lo sensitivo, y por las astas ventrales salen las moto neuronas. Hay dos tipos de neuronas motoras, las alfa-motoneuronas, que son grandes y controlan la musculatura extrefusal, es decir su axon sale del SNC penetra en el musculo e inverva las fibras extrafusales, conforma lo que se llama la unidad motora (produce las contracciones excentricas, isometricas y concentricas. Y otras que son pequeñitas, llamadas gama-motoneuronas que controlan la musculatura intrafusal, ya que su cuerpo que esta dentro de la medula..su axon sale del SNC y penetra en el musculo, en el huso muscular e inerva las fibras intrafusales.En esta clase hablaremos solo de las alfa-motoneuronas, y de estas hay dos grandes tipos:

Ubicadas en la parte medial o ventral, que inervan los musculos axio-proximales. Esta musculatura es postural y antigravitacional, impide que uno se caiga. Estas neuronas estan controladas por el Sistema Medial. Motricidad estatica.

Neuronas ubicadas en la parte lateral de las astas dorsales, que inervan muculos distales, es decir, que estan mas alejados del cuerpo (extremidades). Estos musculatura permite el movimiento fino y esta controlado por el sistema lateral. Motricidad dinamica.

Vamos a dividiar al sistema motor en 4 partes, peor hay q tener en cuenta que todas estas partes trabajan en conjunto, es decir, cooperativamente.

1.- Sistema Lateral: Neuronas laterales del asta dorsal, controlan los musculos distales y permiten los movimientos finos. El origen de este sistema se produce principalmente en la corteza motora, es decir en el area 4...tb en el area 6 (corteza premotora) y aunque es raro, pero tb forman parte del sistema lateral las areas 1, 2 y 3 de brodmann (corteza somato-sensitiva) y 5 y 7 de brodmann (corteza parietal posterior de asociacion). Esto se explica porque mandan axones a las areas 4 y 6. Ademas de todas estas areas, que corresponden a cortezas, tb tiene un nucleo que pertenece al mesencefalo llamado Nucleo Rojo, que tiene que ver con la velocidad de los movimientos. Del area 4 y 6 los axones descienden y forman el haz corticoespinal lateral cruzado. Se le llama cruzado, porque controla al lado opuesto, ya que decusa en las piramides bulbares y luego deciende por la medula (lateral).En el nucleo rojo, los axones tb decusan en el mesencefalo, el haz se llama Rubro espinal y desciende por la medula en la region lateral..por lo tanto tb controlan las motoneuronas alfa del lado contrario...y su funcion es controlar los musculos de las extremidades superiores, ya que nosotros somos bipedos y tenemos un gran control de las manos (gran regulacion del nucleo rojo).La corteza primaria (area 4 de brodman), que esta por delante de la cisura central o de rolando, cumple 3 roles fundamentales. Uno tiene que ver con la ejecucion del movimiento, con la fuerza y con la direccion del movimiento.El control de los musculos tiene que ver con el tamaño de la unidad motora, por ejemplo si yo quiero hacer un movimiento finito la unidad motora es muy pequeñita, por lo tanto tiene muchas neuronas alfa que lo controlen y estas a su vez neuronas superiores (viene de la corteza) que las controlen a cada una de ellas. ( ejemplo de musculos: vocalizacion, labios, lengua..etc)Y si el tamaño de la unidad motora es grande, por ejemplo de musculos de los brazos, espalda, etc...una neurona alfa puede controlar a casi 1500 fibras de una vez y eso quiere decir que tiene muy pocas neuronas superiores que controlen a estas neuronas alfa.La corteza premotora (area 6 de brodman) que esta por delante y hacia abajo de la primaria, conduce la contraccion de musculos de mas de una articulacion, es decir, un programa motor que involucra muchos musculos...como correr.La corteza suplementaria, por arriba y al medio, tiene que ver con la secuencia de movimiento, el repaso mental y coordinacion bimanual del movimiento. Como por ejemplo al sacar la licencia de manejar.

2.- Sistema Medial: Se origina principalmente en el tronco cerebral, nace del sistema de los nucleos vestibular lateral, de neuronas que forman la formacion reticular de la protuberancia, del tectum o coliculo, de la corteza motora y de la formacion reticular bulbar. Se forma el haz corticoespinal medial que viene de la corteza, no es cruzado..no decusa, deciende por la medula espinal anterior o medial, ejerce un control bilateral. Controla a los musculos axiales proximal, postural.

Cuando hablamos de las estructuras del tronco, como el techo, aqui si decusa enel cerebro anterior, deciende por la medula anterior medial y controla las motoneuronas mediales, este haz se llama tecto espinal y le corresponden los musculos de coordinacion de movimientos de cabeza y ojos. Las neuronas que salen del nucleo vestibular se llaman haz vestibulo espinal, no decusan, decienden por la medula y llegan a los musculos que controlan la posicion y balance de la cabeza y cuello.Las que vienen de la formacion reticular protuberancial se llaman haz reticulo espinal protuberancial o del bulbo se llaman haz reticulo espinal bulbar. No decusan, decienden por la medula y llegan a los musculos que tienen que ver con movimientos de postura y marcha.

Dato freak: cuando a una guagua de pocos meses se le pasa un instrumento romo por la planta de los pies, la reaccion que tienen es a extender los deditos (como abanico) y a esto se le llama signo de babinski...y esto es porque el sistema corticoespinal aun no esta desarrollado. Pero si a un niño de ya pasado un año se le hace lo mismo, la reaccion normal deberia ser la flexion de los dedos y no la extension, por eso cuando hay accidentes vasculares o de otro tipo, para comprobar si hay daño cerebral, este es uno de las pruebas que se le hace a la persona.

3.- Nucleos de la base: Mal llamados ganglios basales, ya que ganglios se le llama a cuerpos neuronales ubicados fuera del SNC, y estos nucleos estan dentro del cerebro.Los nucleos de la base son:

- Caudado Cuerpo estriado- Putamen- Globo Palido- Nucleo Subtalamico- Sustancia Negra

Hay que recordar que cuando un ser humano esta vivio, hay un flujo basal de informacion, que va desde el talamo a la corteza suplementaria, de esta a la corteza premotora y por ultimo a la corteza motora. Ese flujo puede ser modificado, es decir, puede hacer que el talamo aumente la informacion o disminuya la informacion.

En el esquema de los nucleos de la base, hay dos vias:

- Via directa: facilita el movimiento y funciona con receptores de Dopamina D1.

Esta via entonces, se estimula por D1 o por la corteza de asociacion. Entonces ocurre de esta manera...yo quiero realizar un movimiento voluntario y asi activo la corteza de asociacion o la sustancia negra (secreta dopamina), ya sea a traves de glutamato o de dopamina. Luego activo el estriado( caudado+putamen),asi se libera GABA (mas importante) y sustancia P. El GABA inhibe al globo palido (segmento interno) y a la sustancia negra. Al estar inhibidas no secretan GABA y por lo tanto no inhiben al talamo, que al no ser

inhibido manda mucha informacion a la corteza suplementaria. Asi al haber mayor cantidad de informacion hay facilitacion del movimiento.Cuando la via directa esta dañada, se produce la enfermedad del parkinson, ya que estas personas tienen un temblor en reposo y ademas les cuesta empezar los movimientos. Esto se produce porque esta dañada la via de facilitacion del movimiento.- Via indirecta: inhibe el movimiento y funciona con receptores de

Dopamina D2. Se activa la via indirecta D2, ya sea por dopamina o por glutamato, y las neuronas secretan GABA (encefalina), producto de esto el globo palido (segmenti externo) se inhibe y no secreta GABA. Al no secretar GABA el nucleo subtalamico no es inhibido, y secreta grandes cantidades de glutamato que a su vez estimula al globo palido (seg. interno) y sustancia negra. Estas, con el estimulo secretan mucho GABA, que inhibe al talamo....el hecho de que inhiba al talamo provoca que llegue poca informacion a la corteza y esto inhibe el movimiento.Cuando la via indirecta esta dañada se pueden producir dos enfermedades, el hemibalismo y la corea de huntington. Esta ultima se produce por una degeneracion en las neuronas que secretan GABA encefalina, provocando que a la corteza llegue una gran cantidad de informacion y el movimiento se facilite “mucho”..por eso, la caracteristica de esta enfermedad es que pareciera que la persona esta en un “baile constante”.Y el hemibalismo, se produce cuando hay un daño en la neuronas de la corteza suplementaria, por esto en vez de usarse la via indirecta se usa la directa, y se producen movimientos exagerados. (ejemplo: como si se estuviera tirando una bala)

En conclusion, cuando los nucleos basales estan dañados, no se produce una paralisis...si no que se altera la calidad del movimiento.

4.- Cerebelo: Tiene que ver con lo motor, es decir, con postura, equilibrio, movimiento, alternancia y ajuste de movimiento, aprendizaje, planificacion, etc.Hay un vestibulocerebelo (antiguamente llamado arquicerebelo), que ejerce su influencia a los nucleos vestibulares y sirve para el equilibrio corporal y el movimiento de los ojos, y la coordinacion de los movimientos oculares y de la cabeza.Existe tb un espinocerebelo (paleocerebelo), que tiene una parte medial y dos partes laterales. La parte medial ejerce su influencia en los sistemas mediales, es decir, en el sistema que controla la postura, el equilibrio. Y la parte lateral, al sistema externo de los movimientos finos. Tiene que ver con la ejecucion de los movimientos y con el tono muscular. Y la tercera parte se llama cerebrocerebelo (neocerebelo), y esta muy desarrollada en los humanos, se relaciona con las cortezas motoras y premotoras. Iniciacion, planificacion, control de movimientos rapidos y destrezas finas.

Cuando se altera el cerebelo, se altera la coordinacion espacial y temporal de los movimientos, tb la calidad (no hay paralisis).Gordon holmes, describio algunos defectos de personas con daños en el cerebelo:

Hipotonia Retardo en el inicio y regulacion de los movimientos rapidos

(disdiadococinesia) Ataxia: movimientos descordinados, dismetrias. Temblor de intencion, sobre todo al final de los movimientos.

En resumen:- Ganglios basales Iniciacion, planificacion y programacion

- Corteza de asociacion del movimiento.- Cerebrocerebelo- Cortezas premotoras- Corteza motora Ejecucion del movimiento.- Espino cerebelo .