TEMA 7

• Human Physiology study notes for Thema 7*

Fisiología muscular

• Clasificación de las fibras musculares basada en la velocidad de contracción y resistencia a la fatiga.

Tipos de fibras musculares

• Fibras tipo I: contracción lenta y oxidativas.
• Fibras tipo II: contracción rápida, incluyendo IIA (oxidativas-glucolíticas) y IIB (glucolíticas).
• La velocidad de contracción depende de la miosina ATPasa.
• La eliminación de calcio del citosol celular es directamente afectada por la duración de la contracción y la capacidad para almacenarlo en el retículo sarcoplásmico.
• La fatiga depende considerablemente de la producción de ATP y la obtención de oxígeno.
• La obtención de oxígeno depende del sistema circulatorio.
• La cantidad de mioglobina en sangre es importante para el transporte de oxígeno.

Características de las fibras musculares

• Fibras oxidativas lentas (OL): diámetro pequeño, alto contenido de mioglobina, muchas mitocondrias y capilares, color rojo. Alta capacidad de generar ATP por respiración celular aeróbica, hidrólisis lenta de ATP, alta resistencia a la fatiga. Abundantes en músculos del cuello y espalda para mantener la postura en actividades aeróbicas de resistencia.
• Fibras oxidativas-glucolíticas rápidas (OGR): diámetro intermedio, contenido intermedio de mioglobina, numerosas mitocondrias y capilares, color rojo-rosado. Capacidad intermedia de generar ATP por respiración celular aeróbica y anaeróbica, hidrólisis rápida de ATP, resistencia a la fatiga intermedia. Se encuentran en músculos posturales como los del cuello y músculos de los miembros inferiores. Correr con velocidad.
• Fibras glucolíticas rápidas (GR): diámetro grande, bajo contenido de mioglobina, pocas mitocondrias y capilares, color blanco. Baja capacidad de generar ATP por respiración celular anaeróbica (glucólisis), hidrólisis rápida de ATP, baja resistencia a la fatiga. Se encuentran en músculos de los miembros superiores con el fin de realizar movimientos rápidos, intensos y de breve duración.
• Las fibras oxidativas son importantes para el mantenimiento de la postura.
• Las fibras glucolíticas tienen menor resistencia a la fatiga y se encuentran en músculos que realizan movimientos rápidos poco duraderos.
• Las fibras oxidativas-glucolíticas tienen una resistencia a la fatiga intermedia, presentes en músculos de los miembros inferiores para el mantenimiento postural y movimientos intensos.

Tipos de fibras nerviosas

• Clasificación de las fibras nerviosas según la velocidad de conducción del impulso nervioso (PA).
• Las fibras tipo A transmiten el dolor intenso e inmediato, mientras que las de tipo C conducen el dolor más prolongado.
• La velocidad de conducción está relacionada con la mielinización de los axones neuronales y su diámetro.

Características de las fibras nerviosas

• Tipos A y B: mielinizadas, rápidas.
• Tipo C: no mielinizadas, lentas.
• La resistencia interna del citoplasma y de la membrana afectan la velocidad de conducción.
• Clasificación de letras (A, B y C) basada en la mielinización y letras griegas según el diámetro.
• Fibras Aa: mielinizadas, diámetro mayor, mayor velocidad de conducción.
• Fibras Ad: mielinizadas, diámetro pequeño, menor velocidad de conducción.
• Neuronas del sistema nervioso vegetativo (simpático y parasimpático) pueden estar mielinizadas o no. Las fibras tipo B están mielinizadas, mientras que las de tipo C no.

Fisiología muscular

• Los músculos componen aproximadamente el 40% del peso corporal y generan movimiento y mantienen la postura.
• La contracción y relajación de los músculos articulados provocan el movimiento en articulaciones.
• El origen del músculo es su lugar de inserción más proximal al esqueleto.
• La inserción del músculo es su lugar de inserción más lejano a la articulación.
• Los músculos que producen movimientos opuestos se encuentran en articulaciones por parejas.
• Músculo flexor: produce el acercamiento de las dos partes de la articulación al contraerse.
• Músculo extensor: produce el alejamiento de las dos partes de la articulación al contraerse.
• El músculo flexor y el músculo extensor trabajan de forma antagónica, denominándose pares antagonistas.
• Los músculos flexores y extensores nunca están ambos contraídos o relajados al mismo tiempo.
• La tensión generada por la contracción de una fibra muscular depende de la longitud del sarcómero antes de la contracción y de la superposición de los filamentos de actina y miosina.
• La tensión muscular es la fuerza que un músculo genera sobre una carga al contraerse.
• Escenario 1: sarcómeros muy largos con poca interacción actina-miosina, poca formación de puentes cruzados, baja tensión.
• Escenario 2: sarcómeros cortos con filamentos de miosina tocando la línea Z, poca formación de puentes cruzados, baja tensión.
• Escenario 3: sarcómeros con longitud óptima, solapamiento adecuado de actina y miosina, alta posibilidad de puentes cruzados, tensión máxima. Tanto un déficit como un exceso de superposición de los filamentos de actina y miosina dan lugar a una tensión muscular disminuida.

Tipos de contracción

• El potencial de acción en una fibra muscular causa una despolarización seguida de repolarización, similar a lo que ocurre en una neurona.
• Fase de ascenso en la cual se genera la tensión, seguida de una fase de relajación donde la tensión disminuye.
• Contracción Isotónica e Isométrica
• Existe un retraso entre el potencial de acción en la fibra nerviosa y la contracción de la fibra muscular debido al proceso de excitación-contracción al que se llama fase o periodo de latencia.
• Contracción isotónica: la fuerza desarrollada supera la carga, produciendo acortamiento del sarcómero y movimiento. Se mantiene la tensión mientras el músculo está contraído.
• Contracción isométrica: se genera tensión sin movimiento, cuando la carga es mayor que la tensión que el músculo puede crear. Los elementos elásticos (tendones, fibras elásticas) se estiran, permitiendo que el sarcómero se acorte sin que cambie la longitud del músculo. En primer lugar los elementos elásticos se estiran hasta su limite antes de que se produzca el acortamiento del músculo.

Control nervioso del músculo esquelético

• Los músculos están formados por unidades motoras, donde varias fibras musculares son inervadas por una única motoneurona.
• Una motoneurona solo recibe información de una motoneurona, y los axones pueden ramificarse para controlar varias fibras musculares.
• La contracción de una unidad motora es idéntica a la contracción de una fibra muscular (todo o nada).
• El nivel de tensión puede modularse con el fin de sostener un objeto.
• Una única fibra muscular puede desarrollar mayor tensión si la frecuencia de los potenciales de acción aumenta.
• El sistema nervioso central (SNC) controla la activación progresiva de más unidades motoras (reclutamiento) y coordina el reclutamiento asíncrono para prevenir la fatiga muscular. Los cuales recuperan energía hasta su nueva activación.

Sumación y tetanización

• Si el músculo se estimula repetidamente, pueden ocurrir varias cosas:
• Si los estímulos llegan de forma espaciada: las fibras se recuperan y se relajan antes de ser estimuladas de nuevo.
• Si la frecuencia de los potenciales de acción es mayor: la fibra no se relaja completamente y la segunda contracción genera más tensión (sumación) debido a que no se ha guardado el calcio, dando una mayor cantidad de calcio disponible, permitiendo una mayor tensión que se pueda generar.
• Si se continúa aumentando la frecuencia puede llegarse a una tensión máxima que se conoce como tétanos.
• Tétanos incompleto o no mantenido (clonus): las fibras se recuperan ligeramente entre contracción y contracción.
• Tétanos completo o funcional: los estímulos son tan continuos que las fibras no se relajan y mantienen una contracción continua. Se mantiene mientras haya suficiente energía, dependiendo de las reservas de ATP.

Reflejos nerviosos

• El acto reflejo es una respuesta involuntaria y no premeditada frente a un estímulo.
• El arco reflejo es el conjunto de vías nerviosas implicadas en la generación del acto reflejo.
• Vías nerviosas: receptores → vías sensitivas aferentes → centro integrador → vías motoras eferentes → órganos efectores.
• El sistema generalmente funciona por retroalimentación negativa para modular la siguiente respuesta.

Clasificación de las vías reflejas nerviosas

• Retroacción informativa para rectificar la postura, evitando caídas.
• Los reflejos actúan por prealimentación, generando la respuesta anticipadamente para evitar daños.
• División eferente:
  • Reflejos somáticos: controlados por neuronas motoras somáticas que inervan músculos esqueléticos.
  • Reflejos autónomos: controlados por neuronas autónomas (simpático y parasimpático) que inervan músculo liso y cardíaco, glándulas y tejido adiposo.
• Región integradora:
  • Reflejos espinales: integrados a nivel de la médula espinal, requieren aferencias encefálicas para comprensión y modulación.
  • Reflejos craneales: integrados totalmente a nivel del encéfalo.
• Momento de aparición:
  • Reflejos innatos (congénitos): genéticamente determinados.
  • Reflejos aprendidos (condicionados): adquiridos a través de la experiencia.
• Número de neuronas:
  • Reflejos monosinápticos: dos neuronas (aferente y eferente), una sinapsis, solo en reflejos motores somáticos.
  • Reflejos polisinápticos: una o más interneuronas, todos los reflejos autónomos, tres neuronas (aferente y dos eferentes).
• Los reflejos monosinápticos solo se dan en los reflejos somáticos.
• Un reflejo polisináptico también se puede inhibir o excitar.
• Fenómeno de activación-inhibición que pueden producir las interneuronas dentro de las vías reflejas.
• Reflejos autónomos se integran en la médula espinal.
• Reflejos a nivel del encéfalo implicados en la homeostasis controlados por el tálamo o hipotálamo.
• Todos los reflejos autónomos son reflejos polisinápticos.

Reflejos musculares esqueléticos

• Los reflejos musculares esqueléticos dependen de una serie de elementos.
• Se usan los mismos mecanismos que se han hablado hasta ahora.
• Los propioceptores se diferencian del resto de receptores.
• Los propioceptores están asociados con el musculo esquelético
• Los propioceptores son mecanorreceptores que controlan los golpes y tensiones de los musculos esqueléticos

Tipos de propioceptores

• Musculares
• Órganos tendinosos de Golgi
• Receptores articulares
• Receptores articulares: Detectan los cambios en torsiones y generalmente se localizan en las articulaciones.
• Todos los movimientos estan continuamente controlados por los reflejos musculares posturales
• Existe una velocidad de conducción rápida gracias a Ad
• El huso muscular es el receptor estiramiento del músculo esquelético localizado en la mayoría de los músculos.
• Cada musculo contiene muchos husos musculares.
• Se forman de una capsula con fibras esqueléticas denominadas fibras intrafusales, a diferencia del resto de fibras que forman al músculo que se conocen como extrafusales.
• Las fibras intrafusales tienen una actividad tónica basal por lo que incluso las neuronas sensitivas envían potenciales de acción a una frecuencia determinada.
• Existen dos tipos de terminales: primarios(terminación anuloespiral) y secundarios terminación en roseta. Cuando un musculo se estira los husos musculares se estiran. Por otro lado las contracciones se deben a las motoneuronas alfa, sin embargo las motoneuronas gamma(más pequeñas) hacen contacto en la parte no contráctil. Por último está la coactivación alfa gamma que se produce al mismo tiempo con el objetivo de enviar info a las motoneuronas alfa y gama. Cuando una persona es tirada o golpeada en la rótula esto produce una respuesta del muslo para seguir recto.

Órganos tendinosos de Golgi

• El órgano tendinoso de Golgi actúa en tensiones Isométricas para estirar la fibras de colágeno incentivando a una relajación.
• Si la tensión es muy alta sobre carga(peso) se inhibirá la neurona alfa.
• Los órganos de Golgi llevan información a los centros integradores del sistema nervioso central.
• La información llega del huso muscular y los receptores de las articulaciones.

Reflejos y tipos de movimientos

• Los movimientos de la articulación son reflejos e implica músculos antagonistas.
• El movimiento rotuliano es una comunicación del cuádriceps y el colpe se traduce en un estímulo de la motoneurona que va a generar los estiramientos.
• Tipos de movimientos: refleja, voluntaria, rítmico

Control integrado del movimiento corporal

• Tipos de movimientos:reflejo, voluntario o rítmico.
• Reflejo: los movimientos menos complejos que son integrados a nivel espinal aunque pueda ser modulados con centros superiores
• Voluntarias: se tienen que valer se una serie de órganos encefálicos.
• Rítmicos: Es necesario una señal del sistema nervioso con el objetivo de activar esas partes involuntarias.
• La media espinal integra reflejos en el tallo encefálico.
• El tronco encefálico y el cerebelo controlan los reflejos posturales y los movimientos del ojo.
• La corteza cerebral y los nucleos basales responsables de movimiento voluntarios.