T14 - Fisiología del Músculo Liso _ Hard

Fisiología del músculo liso: Tema 14

• El tema se centra en la fisiología del músculo liso, abordando desde sus diferencias con el músculo esquelético hasta los mecanismos de regulación de su contracción.

Diferencias entre músculo esquelético y liso

• Pese a compartir propiedades como la excitabilidad y contractilidad, la fisiología del músculo esquelético y liso difiere.
• Hay distintos tipos de músculo liso según su ubicación en el organismo, como el vascular (arterias), gastrointestinal, urinario, respiratorio, reproductivo (útero) y ocular (iris).
• El músculo liso puede ser estimulado por una variedad de señales: Químicas (neurotransmisores u hormonas), físicas (estiramiento) o cambios de voltaje.
• La diversidad de estímulos explica la variedad de receptores en las células musculares lisas.
• Los cambios en el potencial de membrana que inician o modulan la contracción pueden ser variados, incluso sin cambios significativos en el potencial de membrana.
• El axón del sistema nervioso autónomo inerva las células musculares lisas, estableciendo varicosidades (sinapsis en passant) donde cada célula recibe información de múltiples motoneuronas.
• A diferencia del músculo esquelético, el músculo liso no presenta una unión neuromuscular definida ni receptores localizados en una placa motora, sino dispersos en la membrana celular.
• La amplitud y duración de la contracción del músculo liso pueden modificarse mediante neurotransmisores, hormonas y moléculas paracrinas.
• A diferencia del músculo esquelético, la contracción no es "todo o nada", sino que se regula con la concentración de calcio intracelular.
• El músculo liso puede mantenerse contraído durante largos periodos con bajo coste metabólico
• Ciertas células musculares lisas, como las intersticiales de Cajal en el intestino, actúan como células marcapasos, generando un ritmo de ondas lentas que mantienen la actividad eléctrica basal del intestino.

Clasificación y generalidades del músculo liso

• La clasificación del músculo liso se basa en su estructura histológica, dividiéndose en unitario (visceral) y multiunitario.
• El músculo liso unitario, presente en vasos pequeños y tractos gastrointestinal y urinario, posee células comunicadas por uniones GAP, actuando como una sola unidad; la fuerza de contracción se modula por la cantidad de Ca2+, no por reclutamiento.
• Por el contrario, el músculo liso multiunitario, como en vasos grandes, sistema respiratorio y ocular, tiene células no comunicadas que actúan independientemente; la fuerza de contracción se gradúa por el número de fibras musculares reclutadas.
• El útero inicialmente es multiunitario, pero se transforma en unitario al final del embarazo.
• El patrón de contracción del músculo liso puede ser fásico (estado normal relajado) o tónico (estado normal contraído).
• El músculo fásico se contrae puntualmente, como en el esófago, o rítmicamente, como en el intestino.
• El músculo tónico se relaja puntualmente, como en el esfínter vesical, o rítmicamente, como en el tono vascular.

Aparato contráctil en el músculo liso

• A diferencia del estriado, las fibras musculares lisas son mononucleadas.
• El músculo liso se caracteriza por la ausencia de túbulos T, troponina y sarcómeros.
• Presenta caveolas (invaginaciones equivalentes a los túbulos T), cuerpos densos (equivalentes a los discos Z) y placas de adhesión.
• Los filamentos contráctiles no están dispuestos en sarcómeros sino que están distribuidos con un patrón de bandas.
• La estructura histológica de la fibra muscular lisa se caracteriza por elementos como filamentos de tensión (actina), filamentos intermedios (vimentina, desmina), cuerpos densos y placas de adhesión.
• Los filamentos de actina irradian de los cuerpos densos, relacionándose con los filamentos de miosina; hay aproximadamente 5 filamentos gruesos por cada cuerpo denso, rodeados por 10-15 filamentos finos.
• La falta de una organización estructural periódica permite funcionar en un amplio rango de longitudes y desarrollar fuerzas considerables.

Tipos de potenciales de acción en el músculo liso

• La musculatura lisa presenta diversos tipos de potenciales de acción que pueden iniciar o modular la contracción.
• En una célula muscular lisa, el potencial de acción puede manifestarse como una única espiga, una espiga seguida de una meseta prolongada o una serie de espigas disparadas desde despolarizaciones lentas.
• El potencial de membrana en reposo (Vm) se sitúa alrededor de -50 mV, y la fase de despolarización depende de canales de Ca2+ sensibles al voltaje.
• Algunas células musculares lisas son células marcapasos con actividad eléctrica espontánea.
• En el intestino, las células intersticiales de Cajal actúan como células marcapasos, generando cambios graduales en el potencial de membrana (ondas lentas) que, si alcanzan el umbral, desencadenan un potencial de acción.
• Las ondas lentas se originan en las células intersticiales de Cajal y se transmiten a las células de músculo liso a través de uniones GAP.
• Ciertas células de músculo liso multiunitario pueden contraerse sin generar un potencial de acción, mediante despolarizaciones locales mediadas por señales químicas.

Acoplamiento excitación-contracción

• El retículo sarcoplásmico presenta receptores RyR y receptores sensibles a IP3 que liberan Ca2+.
• La entrada de calcio es fundamental para la contracción del músculo liso y puede ocurrir a través de dos mecanismos: acoplamiento electromecánico y acoplamiento farmacomecánico.
• El acoplamiento electromecánico es donde la contracción depende de la entrada de calcio por cambios en el potencial de membrana en reposo debido a la llegada de un ligando que activa o inhibe canales de calcio dependientes de voltaje.
• El acoplamiento farmacomecánico, donde la contracción depende de la entrada de calcio por la producción de metabolitos tras la activación de receptores y segundos mensajeros como el IP3.
• Contrario al músculo esquelético y cardíaco, la regulación de la contracción se liga con la miosina y no con la actina.
• La contracción se regula a través de una cascada que incluye la fosforilación de las cadenas ligeras reguladoras de la miosina por la MLCK (kinasa de la cadena ligera de la miosina).

Relajación

• La relajación del músculo liso se produce cuando el calcio reingresa al retículo sarcoplásmico (a través de la bomba SERCA) o sale hacia el LEC (a través de una bomba de calcio o del intercambiador sodio-calcio).
• La relajación implica la desfosforilación de las cadenas ligeras de miosina por acción de la miosina fosfatasa (MLCP).

Regulación de la contracción en el músculo liso

• En el músculo liso, la regulación de los puentes cruzados actina-miosina es completamente diferente al músculo esquelético y cardíaco.
• Uno de los mecanismos reguladores actúa sobre los filamentos gruesos, mediado por Ca2+-calmodulina y la MLCK/fosfatasa.
• Otro mecanismo opera sobre los filamentos finos, con la participación de calponina y caldesmón, que inhiben tónicamente la interacción actina-miosina.
• El mecanismo regulador principal es el llevado a cabo por la MLCK/fosfatasa
• La elevada cantidad de calcio en el citoplasma es transitoria, pero la contracción se mantiene debido a la activación de la Rho-kinasa, que inhibe la actividad de la fosfatasa (MCLP).
• Paralelamente se inicia la activación de la fosfolipasa C e implica la activación de la proteína RhoA.
• En la relajación, se elimina el estímulo contráctil y se restablecen los niveles intracelulares de calcio, lo que favorece la actividad de la fosfatasa y el cierre de los canales de calcio dependientes de voltaje.

Características en la contracción del músculo liso

• La contracción del músculo liso se caracteriza por ser lenta, aeróbica y resistente a la fatiga, con múltiples vías de activación.
• El rango de longitud que se puede distender el músculo liso es mucho mayor.
• Posee propiedades de alta economía energética y se mantiene a pesar de que disminuyan los estímulos excitatorios.

Regulación nerviosa, humoral y mecánica de la musculatura lisa

• La contracción muscular lisa está influenciada por neurotransmisores, hormonas, metabolitos, frío, presión y estiramiento.
• Puede presentar actividad espontánea que se modifica en respuesta a estímulos.
• Está inervado por el sistema nervioso autónomo (varicosidades).