Músculo Esquelético PDF

Clase 1 Explica la organización funcional del músculo esquelético. Describe cómo se produce el control, la formación de puentes cruzados y los otros componentes de la contracción. El músculo liso si se puede quedar agarrado, mantener el puente cruzado y mantener la contracción, mientras que el múscu...

Clase 1 Explica la organización funcional del músculo esquelético. Describe cómo se produce el control, la formación de puentes cruzados y los otros componentes de la contracción. El músculo liso si se puede quedar agarrado, mantener el puente cruzado y mantener la contracción, mientras que el músculo esquelético no. → Se inicia con los tractos descendentes de la médula, que llegan a estimular la motoneurona alfa En la placa mioneural no se producen potenciales de acción, solo potenciales excitatorios postsinápticos ○ No tiene canales de sodio ○ Ambos iones están moviéndose, pero Sodio tiene un mayor driving force para salir Predomina la entrada de sodio, por eso los potenciales son excitatorios ○ Viajan a lo largo de toda la unión mioneural La toxina botulínica actúa a nivel de las proteínas SNARE para producir parálisis ○ Acetilcolina no se libera porque no hay fusión de las vesículas con la membrana ○ Fenómeno químico es la liberación de Ach, se genera potencial excitatorio y lugo potencial de acción Contracción isométrica → Contracción sin cambio de longitud ○ Músculo permanecer estática en una longitud específica ○ Se logran en un músculo aislado que se le da una longitud específica, se mide la fuerza que genera → se representa en una gráfica ○ En el músculo esquelético, La fuerza está dada por la tensión Para que longitud cuánta tensión genera ○ En el corazón, la fuerza está dada por la fuerza Se puede cambiar la longitud cambiando el volúmen, lo estiramos llenándolo de sangre ○ Para tal volúmen qué presión genera Fisiología del Músculo Esquelético ❖ Conversión de energía química a mecánica Células usan la energía del ATP para generar fuerza ❖ Tipos de músculo Esquelético, cardíaco y liso ❖ Músculo Esquelético está bajo control voluntario y juega un papel importante en mantener la postura, locomoción, habla y respiración ❖ Exhibe estrías transversales que resultan del arreglo de la actina y miosina en las células musculares Músculo estriado esquelético ❖ El corazón tiene músculo cardíaco que también es estriado pero bajo control involuntario ❖ El músculo liso no tiene estrías y es involuntario Típicamente en órganos huecos como los intestinos y vasos sanguíneos ❖ En los 3 tipos de músculos, la fuerza se genera por la interacción entre actina y miosina que requiere la elevación transiente de calcio intracelular Organización del músculo esquelético ❖ Origen → punto de unión más cercano al cordón espinal (proximal) ❖ Inserción → punto de unión más lejos (distal) de la articulación A través de los tendones al final del músculo El tendón tiene músculo flexor de un lado y extensor del otro ❖ Contracción del músculo flexor → disminución en el ángulo del codo (por ejemplo) Lleva el brazo más cerca al hombro ❖ Contracción del músculo extensor → aumento en el ángulo del codo ❖ Cada músculo está compuesto por fibras musculares ❖ Endomisio → tejido conectivo que rodea cada fibra ❖ Fascículos → grupos de fibras musculares individuales Rodeado por perimisio Contiene vasos sanguíneos y nervios que suministran cad fibra muscular Grupos de fascículos forman un músculo, rodeado por epimisio ❖ Al final del músculo, las 3 capas de tejido conectivo se unen para formar un tendón que une el músculo al esqueleto Unión miotendinosa ❖ Región especializada del tendón donde los extremos de las fibras musculares se interdigitan con el tendón para la transmisión de la fuerza de contracción del músculo al tendón para efectuar el movimiento ❖ El tendón y las capas de tejido conectivo están formadas por elastina y fibras de colágeno Contribuyen a la tensión pasiva del músculo para prevenir daños a las fibras musculares como consecuencia de sobreestiramiento o contracción ❖ Cada fibra muscular contiene grupos de filamentos → miofibrillas ❖ El patrón estriado resulta del patrón en repetición de las miofibrillas Arreglo de los filamentos gruesos y delgados dentro de las miofibrillas ❖ Aumenta el área de contacto entre las fibras musculares y el tejido conectivo Miofibrillas ❖ Divididas longitudinalmente en sarcómeros Demarcados por líneas Z (oscuras) Unidad contráctil ❖ Banda I → a cada lado de la línea Z Bandas Claras Contiene filamentos ligeros de actina ❖ Banda A → área entre 2 bandas I dentro del sarcómero Filamentos gruesos de miosina ❖ Los filamentos de actina se extienden desde la línea Z hacia el centro del sarcómero y se superponen en una porción de los filamentos gruesos Se extienden de la línea Z al extremo de la línea H y su superposición está en la banda A ❖ Banda H → porción de la banda A que contiene filamentos gruesos de miosina pero no actina Área clara en el centro del sarcómero ❖ Línea M → en el centro del sarcómero Linea oscura Incluye proteínas críticas para la organización y alineación de los filamentos gruesos Centro de las miosinas Tono muscular se genera por los husos musculares, siempre tiene cierto grado de contracción el músculo esquelético ❖ Cada miofibrilla está rodeada por un retículo sarcoplásmico ❖ Líneas Z son los límites del sarcómero Es una membrana intracelular que juega un papel importante en la regulación de calcio intracelular ❖ Túbulos T → invaginaciones del sarcolema que pasan cerca de las bandas A Están en contacto con el espacio extracelular ❖ Cisterna terminal → porción del retículo sarcoplásmico más cerca de los túbulos T Sitio de liberación de Calcio Las porciones longitudinales del RS son continuas con la cisterna terminal Tienen SERCA (sarcoplasmic endoplasmic reticulum Ca ATPase) crítico para la reacumulación de calcio en el RS y para la relajación del músculo ❖ Cada filamento de miosina está rodeado por un arreglo hexagonal de filamentos de actina Interacción dependiente de calcio de los filamentos gruesos de actina y los filamentos de actina generan la fuerza de contracción luego de la estimulación del músculo Filamentos delgado ❖ Formado por agregación de moléculas de actina → G - actina o actina globular (misma shit) en un filamento de doble hélice llamado actina filamentosa o F - actina (misma shit) ❖ Nebulina → proteína del citoesqueleto que se extiende todo el largo del filamento ligero y participa en la regulación del largo del filamento ligero Va en todo lo largo de la F actina ❖ Tropomiosina → dímeros se extienden sobre todo el filamento de actina y cubren el sitio de unión de miosina en las moléculas de actina Cada dímero se extienden sobre 7 moléculas de actina Arreglados cabeza a cola Responsable de esconder los sitios de afinidad de la actina con la miosina ❖ Complejo de troponina → 3 subunidades Troponina T → Troponina I → Troponina C → se le une calcio citosólico y promueve el movimiento de la tropomiosina en el filamento de actina que expone los sitios de unión de miosina en la actina Funcionan al unísono para regular la posición de la tropomiosina Están todas en la cabeza de la tropomiosina ❖ Cada uno influencia la posición de la tropomiosina en el filamento de actina y la habilidad de la tropomiosina de inhibir la unión de miosina al filamento de actina en concentraciones bajas de calcio ❖ Tropomodulina → en el extremo del filamento ligero, cerca del centro del sarcómero y participa en la determinación del largo del filamento ligero ❖ Alfa actinina → une actina con otra actina ❖ CapZ → junto con la alfa actinina anclan los filamentos delgados a la línea Z ❖ Titina → ancla los filamentos gruesos de miosina a la línea Z Es una proteína elástica Participa en la organización y alineamiento de los filamentos gruesos Fija miosinas a las líneas Z ❖ La desmina se extienden desde las líneas Z de sarcómeros adyacentes a los complejos de integrina en el sarcolema ❖ La fuerza de contracción es transmitido longitudinalmente al tendón por uniones miotendinosa y lateralmente al tejido conectivo adyacente a las fibras musculares por medio de los costámeros ❖ Proteínas involucradas en la transmisión longitudinal de la fuerza Complejo talina vinculina e integrina Complejo distrofina glicoproteína ❖ Transmisión lateral de la fuerza Costámeros que unen las líneas Z de sarcómeros a la mec a través de una serie de proteínas Importante para fibras musculares que no se extienden toda la longitud del músculo Estabiliza el sarcolema y lo protege de daño durante la contracción Miosina ❖ Proteína grande que consiste en 6 polipéptidos diferentes con un par de cadenas pesadas y 2 pares de cadenas ligeras Las cadenas pesadas están enrolladas en una configuración hélice alfa para formar un segmento en forma de bastón Sus porciones N - terminal de cada cadena pesada forman una cabeza globular La región de la cabeza se extiende lejos del filamento grueso hacia el filamento delgado es la región que se une a la actina Es la que forma los puentes Están orientadas en una posición específica Cambian su ángulo, en la dirección en la que cambian de ángulo, en esa dirección se mueven las actinas hacia el centro de la línea M acortando la línea Z La cabeza globular tiene actividad ATPasa capaz de hidrolizar ATP Require la presencia de las cadenas ligeras esenciales Las 2 pares de cadenas ligeras están asociadas con la cabeza globular Una de estas pares → cadena esencial Actividad ATPasa de la miosina Otra par → cadena regulatoria Puede ser fosforilada por kinasa dependiente de calcio / calmodulina que influencia la interacción de la miosina con la actina ❖ Se forman por asociación cabeza a cola con las moléculas de miosina que resulta en un arreglo bipolar del filamento grueso ❖ El filamento grueso se extienden en cualquier lado de la zona central por asociación cabeza a cola con las moléculas de miosina Mantiene la organización bipolar centrada en la línea M También con la ayuda de miomesina y proteína C ❖ La organización bipolar es importante para unir las 2 líneas Z y acortar la longitud del sarcómero durante la contracción Control de la actividad del músculo esquelético Nervios Motores y Unidad Motora ❖ Cada músculo esquelético está inervado por una motoneurona alfa Sus cuerpos celulares están en el cuerno ventral del cordón espinal Los axones motores salen por medio de las raíces ventrales y llegan al músculo como nervios mixtos periféricos ❖ Los nervios motores se ramifican en el músculo y cada rama inerva una sola fibra muscular ❖ unidad motora → nervio motor y todas las fibras musculares inervadas por el nervio Es la unidad funcional contráctil ya que todas las células musculares dentro de la unidad motora se contraen sincronizadamente cuando se dispara el nervio motor ❖ La activación de unidades motores con pocas fibras facilitan el control motor fino ❖ Placa terminal → unión neuromuscular formada por la motoneurona alfa La acetilcolina liberada por la neurona motora alfa en la unión neuromuscular inicia un potencial de acción en la fibra muscular que se extiende por todo su largo Duración del potencial de acción en el esquelético → menos de 5 msec Permite contracciones rápidas de las fibras y provee otro mecanismo por el cual la contracción puede ser aumentada Tetania → aumentar la tensión por estimulación repetitiva del músculo En el cardíaco → 200 msec Acoplamiento de excitación y contracción ❖ Cuando un potencial de acción se transmite a lo largo del sarcolema de la fibra, luego por los túbulos T → el calcio se libra de las cisternas terminales al mioplasma La liberación causa aumento de calcio intracelular → promueve la interacción de miosina y actina → contracción ❖ La elevación de calcio intracelular comienza poco después del potencial de acción y su pico es a los 20 msec → inicia la contracción (twitch - fasciculación) Mecanismo de elevación intracelular de Calcio ❖ Involucra la interacción entre la proteína en los túbulos T y la cisterna terminal adyacente ❖ El túbulo T es una invaginación del sarcolema que se extiende a la fibra muscular y forma asociación con 2 cisternas terminales del RS ❖ Triada → asociación de un túbulo T con 2 cisternas terminales Las proteínas crean un puente entre las separaciones entre los túbulos T y cisternas terminales Proteínas puente → podocitos Son los canales de liberación de calcio en la membrana de la cisterna terminal responsables de la elevación intracelular de calcio en respuesta al potencial de acción Se unen a la droga rianodina, por eso se llaman receptores de rianodina Receptores de Rianodina ❖ Proteína homotetrámero grande ❖ En la membrana del retículo sarcoplásmico ❖ Solo un pequeño pedazo del receptor está embebido en la membrana del RS, la gran mayoría está en el mioplasma ❖ En la membrana del túbulo T, el receptor de rianodina interactúa con la proteína receptor dihidropiridina (DHPR) en la membrana del sarcolema Es un canal de calcio activado por voltaje tipo - L con 5 subunidades Una de las subunidades se une a la clase dihidropiridina de drogas bloqueadores de canales, crucial para que el potencial de acción en el túbulo T induzca la liberación de calcio del RS ❖ Flujo de calcio por el DHPR no es necesaria para la liberación de calcio del RS Ambos receptores están unidos mecánicamente Rianodina necesita el cambio de la DHPR ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ Al mismo tiempo Activan a la SERCA que mueve calcio del sarcoplasma al espacio intracelular El músculo esquelético puede contraerse en la ausencia de calcio extracelular o con un DHPR mutado que no conduzca calcio La liberación de calcio desde las cisternas terminales es el resultado de un cambio de conformación en el DHPR que abre el receptor de rianodina y libera calcio a mioplasma Asociación física entre los 2 Calcio interactúa con la miosina, al momento de salir el calcio activa a la SERCA, entonces mete calcio de una vez de regreso al RS El calcio comienza a recapturarse desde que sale El calcio también sale del interior del músculo ATPasa sodio calcio saca calcio Calcio ATPasa lo recaptura Twitch es la contracción mínima que se genera Entre más cabezas de miosina se unan a las actinas, más fuerza de contracción Stac 3 → dominio rico en cisteína SH3 Crítico para unir el DHPR con el receptor de rianodina durante la excitación contracción No está presente en el músculo cardíaco → depende del influjo de calcio a través del sarcolema para iniciar la liberación de calcio desde el receptor de rianodina En vez del acoplamiento del DHPR con el rianodina en el músculo esquelético ❖ Otras proteínas que residen cerca del receptor de rianodina Calsecuestrina → proteína de unión de baja afinidad a calcio presente en el lúmen de la cisterna terminal Permite que el calcio sea almacenado a gran concentración Establece un gradiente de concentración que facilita la salida de calcio del RS al mioplasma cuando se abre el receptor de rianodina Triadina Junctin → junto con la triadina, están en la membrana de la cisterna terminal y unen al receptor de rianodina y a calsecuestrina Pueden anclar a la calsecuestrina cerca del receptor de rianodina → aumenta la capacidad de almacenamiento de calcio en su sitio de liberación Proteína de unión al calcio rica en histidina → proteína de unión al calcio de baja afinidad en el lumen del RS Menos abundante que la calsecuestrina Une triadina de una manera dependiete de calcio SOCE (store - operated Ca entry) Por el complejo Orai/Stim 1 Presente durante tetania ❖ Inhibición de la entrada de calcio no afecta el acoplamiento de ambos receptores pero sí reduce la tensión máxima tetánica Relajación del músculo esquelético ❖ Cuando el calcio intracelular es re secuestrado por el RS ❖ Consumo del calcio de regreso al RS por la acción de la bomba de calcio No es única del músculo esquelético, está en todas las células en asociación con el RE → SERCA (sarcoplasmic endoplasmic reticulum calcium ATPase SERCA es la proteína más abundante en el RS del músculo esquelético y está distribuida en los túbulos longitudinales y en las cisternas terminales ❖ SERCA Transporta 2 moléculas de calcio al lumen por cada molécula de ATP hidrolisada El calcio transiente durante contracción fásica refleja la liberación de calcio de la cisterna terminal por el receptor de rianodina y SERCA ❖ Sarcalumenina Presente a lo largo de los túbulos longitudinales del RS y regiones de la cisterna terminal → involucrada en la transferencia de calcio de sitio de consumo en los túbulos longitudinales a sitios de liberación en la cisterna terminal Aumenta el consumo de calcio por SERCA ❖ Micropéptidos endógenos que regulan la actividad de SERCA al disminuir la sensibilidad de calcio del consumo de calcio Fosfolamban Fosforilación dependiente de proteína kinasa A en fasciculaciones lentas aumenta el transporte de calcio en el RS Similar a la fosforilación en el corazón Sacrolipina Junto con fosfolamban están presentes en el músculo de fasciculación lenta Mioregulina Presente en músculo de fasciculación lenta y rápida Interacción Actina - Miosina en la formación de puentes cruzados ❖ La contracción del músculo esquelético requiere de un aumento en el calcio intracelular ❖ El proceso de contracción está regulado por el filamento delgado ❖ La fuerza contráctil aumenta de una manera sigmoidea mientras el calcio intracelular va en aumento ❖ Mecanismo por el cual el calcio promueve el aumento en la tensión → teoría del deslizamiento de los filamentos El calcio que es liberado del RS se une a la troponina C La troponina C facilita el movimiento de la tropomiosina asociada hacia la hendidura del filamento de actina Este movimiento de la tropomiosina expone el sitio de unión en el filamento de actina y permite que el puente cruzado se forme → genera tensión La unión de miosina con el filamento de actina causa un cambio adicional en la tropomiosina ❖ Troponina Tiene 4 sitios de unión para calcio 2 de estos sitios son de alta afinidad para calcio pero también se unen a magnesio en reposo Estos sitios están involucrados en controlar y mejorar la interacción entre las subunidades troponina I y troponina T Los otros 2 sitios de unión tienen menor afinidad por calcio y se unen a él cuando su concentración sube luego de su liberación del RS ❖ Una molécula de tropomiosina se extiende sobre 7 moléculas de actina La unión fuerte de la miosina con la actina resulta en movimiento de la molécula de tropomiosina adyacente, exponiendo los sitios de unión de miosina hasta n 14 moléculas de actina La capacidad de la tropomiosina de influenciar el movimiento de otras es una consecuencia de su proximidad con moléculas de tropomiosina adyacentes Ciclo de Puentes Cruzados: Acortamiento de los Sarcómeros ❖ Una vez la miosina y la actina están unidas, cambios conformacionales dependientes de ATP en la molécula de miosina resultan en el movimiento de los filamentos de actina hacia el centro del sarcómero Acorta la longitud del sarcómero y contrae la fibra muscular ❖ El mecanismo por el cual la miosina produce fuerza y acorta el sarcómero involucra 4 pasos → ciclo de puentes cruzados En el estado de reposo, la miosina tiene ATP parcialmente hidrolizado Cuando el calcio es liberado de las cisternas terminales del RS, se une a la troponina C que promueve el movimiento de la tropomiosina en el filamento de actina de manera que los sitios de unión a la miosina quedan expuestos Cabeza de miosina es energizada para unirse a la actina Cambio conformacional de la miosina (golpe de fuerza) que jala el filamento de actina hacia el centro del sarcómero Capaz de mover el filamento delgado 10 nm Miosina libera ADP y un fosfato inorgánico Unión de ATP con la miosina disminuye la afinidad de la miosina con la actina → liberación de miosina del filamento de actina Miosina hidroliza parcialmente el ATP y parte de la energía en el ATP se usa para “re cock” la cabeza y regresar al estado de reposo ❖ Si el calcio intracelular sigue elevado → miosina hace otro ciclo de puentes cruzados y produce más contracción del músculo El ciclo continúa hasta que SERCA bombee calcio de regreso al RS Mientras el calcio disminuye, se disocia de la troponina C y el complejo de troponina - tropomiosina se mueve y bloquea los sitios de unión a la miosina en el filamento de actina Si se termina el ATP (como en la muerte) el ciclo para antes de la unión a ATP con la formación permanente de complejos de actina - miosina → estado rigor mortis El músculo está rígido El oxígeno es necesario para seguir con vida, porque es el receptor final de electrones para la producción de ATP, al ya no tener oxígeno por eso nos morimos Las células cerebrales son las más sensibles a la hipoxia En el músculo esquelético, al no haber oxígeno (y ATP) causa que No se separen las miosinas de las actinas → rigor mortis Cada ciclaje de puente cruzados consume 1 ATP Todas las miosinas se unen a las actinas, se puede ver un patrón en la microscopia que nos dice cuánto tiempo lleva la persona muerta ❖ Formación de los filamentos gruesos involucra la asociación de las moléculas de miosina en una configuración cabeza con cola para producir la orientación bipolar Permite que la miosina jale los filamentos de actina hacia el centro del sarcómero durante el ciclo Las moléculas de miosina están orientadas en una manera de hélice en el filamento grueso de manera que los puentes cruzados se extienden uno hacia el otro de los 6 filamentos delgados rodeando el filamento grueso ❖ En el estado de contracción, los puentes cruzados se inclinan hacia el centro del sarcómero Consistente con el golpe de fuerza de la cabeza de miosina ❖ Teoría del filamento deslizante → el puente cruzado jala al filamento delgado de la actina hacia el centro del sarcómero Resulta en el deslizamiento del filamento delgado sobre el filamento grueso Hay 600 cabezas de miosina por filamento grueso No todas interactúan con la actina, solo 20 - 40% de las cabezas de miosina se unen a actina 1 cabeza de miosina por 1.8 moléculas de actina ❖ La conversión de energía química ATP a energía mecánica por el músculo es muy eficiente 65% eficacia produce 30% de la tensión máxima ❖ Puede haber contracción sin acortamiento o con acortamiento Cuando la cabeza cambia de ángulo al librar un fosfato, se da el acortamiento ❖ Cuando se une ATP con la miosina, se suelta de la actina, cuando se fosforila el ATP, hace que se vuelva a parar la cabeza de la miosina Para que se vuelva a dar el ciclo, se requiere que el calcio siga ahí Clase 2 Describe cómo están organizados los distintos tipos de músculo esquelético y qué propiedades tiene cada uno. Explica cómo se regula la fuerza de contracción. Relaciona los arcos reflejos con el tono muscular en el músculo esquelético. Explica las propiedades biofísicas del músculo esquelético (Curva Longitud-Tensión/ Curva Fuerza-Velocidad). Tipos de Músculo Esquelético ❖ 2 tipos principales según la rapidez de contracción Contracción rápida Contracción lenta ❖ El recto lateral del ojo se contrae rápido en respuesta al potencial de acción, también se relaja rápido → corta duración de la contracción ❖ El músculo sóleo de la pierna se contrae y relaja lento ❖ El músculo gastrocnemio requiere tiempo intermedio porque tiene fibras de contracción rápida y lenta ❖ Diferencia de la rapidez de contracción entre las fibras rápidas y lentas se correlaciona con la actividad ATPasa de la miosina que refleja el tipo de miosina presente en la fibra de miosina ❖ Fibras de contracción rápida → isoformas de miosina que hidrolizan ATP rápido Las de contracción lento tienen isoformas que lo hidrolizan lento ❖ Ambos tipos de isoformas tienen la misma estructura básica, pero difieren en la composición de aminoácidos 2 cadenas pesadas 2 pares de cadenas ligeras ❖ Es difícil convertir una fibra de contracción lenta a una fibra de contracción rápida Se puede hacer por inervación cruzada que se hace quirúrgicamente interconectando 2 motoneuronas La inervación motora de la fibra juega un rol importante en la determinación del tipo de isoforma de miosina expresada en la fibra La concentración de calcio en el músculo es un determinante del tipo de fibra muscular Isoformas de miosina ❖ Pueden ser diferenciadas dependiendo de la composición de la cadena pesada de la miosina Las fibras de contracción lenta → miosina I en su cadena pesada Fibras de contracción rápida → miosina IIa, IIx o IIb en su cadena pesada (puede ser una mezcla) Capacidad oxidativa y fatiga ❖ Las fibras de contracción lenta son caracterizadas por su gran capacidad oxidativa En combinación con la poca actividad ATPasa de la miosina, contribuyen con una alta resistencia a la fatiga ❖ Las fibras de contracción rápida tienen una capacidad oxidativa entre alta ( fibras IIa) y baja ( fibras IIb) Baja capacidad oxidativa de fibras rápidas IIb → en conjunto con la alta actividad ATPasa, aumenta la fatiga Los humanos casi no expresan la cadena pesada de IIb Se expresan en ratas y animales pequeños Unidad motora ❖ Compuestas de solo un tipo de fibra muscular, a menos que las fibras estén en transición ❖ Condiciones que pueden estimular un cambio en el tipo de miosina expresada en una fibra muscular dentro de una unidad motora: Condiciones crónicas → microgravedad (viaje espacial), denervación y descarga crónica Asociados con atrofia severa Promueven transición gradual de miosina tipo I de fibras llantas a fibras rápidas de miosina IIa y IIx ❖ Función de unidades motoras lentas → mantener la postura Baja actividad ATPasa de la miosina en conjunto con su alta capacidad oxidativa facilita la habilidad de mantener la postura por un bajo costo energético para resistir la fatiga Diámetro menor de las fibras lentas y su alta densidad capilar ayuda a resistir la fatiga ❖ Músculo rápido → actividades con movimientos más rápidos o que requieren más fuerza por Pesas → requiere más fuerza en menos tiempo Para tener más fuerza, se reclutan más unidades motoras ❖ Unidades motoras rápidas → contienen más fibras que las unidades motoras lentas Fibras rápidas de más diámetro Alta actividad de ATPasa en las fibras que aumenta la distancia de difusión Más propensas a la fatiga Músculo Rápido Factor de seguridad más alto para la iniciación del potencial de acción Unión neuromuscular diferente en términos de contenido de vesículas de acetilcolina ○ Densidad de receptores nicotínicos de Ach ○ Actividad de la acetilcolina enterasa ○ Densidad de canales de sodio RS más desarrollado Músculo Lento Motoneurona se excita más fácil que en el músculo rápido Son reclutados primero Alta capacidad oxidativa Baja actividad ATPasa de la miosina Menos fatiga Comienzan a desarrollar tensión a menores concentraciones de calcio en comparación con el músculo rápido ○ Relacionado con el hecho de que la isoforma de la troponina Más niveles de rianodina, SERCA, calcio luminal y más relación DHPR / RYR Transiente de calcio intracelular más rápida Contracción fuerte Isoforma de la troponina C tiene 2 sitios de unión de baja afinidad al calcio C en fibras lentas solo tiene un sitio de unión de baja afinidad al calcio Proteínas específicas ❖ ❖ ❖ ❖ Subunidades de troponina Tropomiosina Proteína C La expresión diferente de las isoformas de troponina y tropomiosina influencia la dependencia de calcio para la contracción Fosforilación de la cadena ligera reguladora de miosina ❖ Por kinasa de cadena ligera de miosina dependiente de calmodulina / calcio ❖ Puede aumentar la sensibilidad de calcio de la fibra para la contracción Particularmente en fibras musculares rápidas por la mayor actividad de la kinasa de cadena ligera de miosina en las fibras rápidas Modulación de la fuerza de contracción Reclutamiento La razón para aumentar la fuerza de contracción de un músculo es para reclutar más fibras musculares Un músculo recluta más fibras al reclutar más unidades motoras ❖ Todas las fibras en una unidad motora están inervadas por una sola motoneurona alfa Todas las fibras en una unidad motora son del mismo tipo, porque el tipo de fibra se determina por su inervación ❖ Unidades motoras de contracción lenta Tienden a ser pequeñas → 100 a 500 fibras Inervadas por una motoneurona alfa que se excita fácilmente Tienden a ser reclutadas antes ❖ Unidades motoras de contracción rápida Tienden a ser grandes → 1,000 a 2,000 fibras Inervadas por motoneuronas alfa que son más difíciles de excitar Son reclutadas cuando se necesite más fuerza ❖ La ventaja de la estrategía de reclutamiento es que las fibras reclutadas primero son las que tienen más resistencia a la fatiga Las unidades de contracción lenta pequeñas permiten un control motor fino a bajos niveles de fuerza ❖ Sumación espacial → proceso de aumentar la fuerza de contracción al reclutar unidades motoras adicionales Las fuerzas de varias fibras se suman en un área más grande del músculo ❖ Sumación temporal → Tetania ❖ Un solo potencial de acción libera suficiente calcio para causar una contracción La duración de la contracción es corta porque el calcio se bombea rápidamente de regreso al RS ❖ Si el músculo es estimulado una segunda vez antes de la relajación, la fuerza de contracción aumenta ❖ Las fuerzas de contracción son amplificadas mientras la frecuencia del estímulo aumenta Alto nivel de estimulación → calcio intracelular aumenta y se mantiene a lo largo del período de estimulación La fuerza excede aquella observada durante una contracción normal → tetania Nivel intermedio de estimulación → el calcio intracelular regresa a su nivel basal justo antes del siguiente estímulo Aumento gradual en la fuerza → tetania incompleta En ambos casos el aumento en la frecuencia de estimulación produce una fusión de las contracciones ❖ La baja fuerza generada durante una contracción en comparación con la producida en la tetania es por la presencia de una serie de componentes elásticos en el músculo Cuando el músculo se estira un poco, luego de la iniciación del potencial de acción → el músculo genera una fuerza de contracción que se aproxima a la fuerza tetánica máxima Suficiente calcio se libera al mioplasma durante la contracción para permitir las interacciones de actina y miosina para producir una tensión máxima La duración de la transiente de calcio intracelular durante la contracción es lo suficientemente corta que los elementos contráctiles pueden no tener tiempo para estirar por completo la fibra ❖ Un aumento en la duración de calcio intracelular transiente (como pasa en la tetania) provee al músculo con suficiente tiempo para estirar completamente la serie de componentes elásticos Fuerza contráctil máxima de las infracciones de actina y miosina Máxima tensión ❖ Estiramiento parcial de los componentes elásticos seguido de la re estimulación del músculo antes de la relajación completa Nivel intermedio de tensión Similar a la tetania incompleta ❖ La frecuencia del estímulo requerido para producir tetania depende de si la unidad motora consiste en fibras lentas o rápidas Fibras lentas → tetanizan a frecuencias bajas por la duración más larga de contracción Fibras rápidas → tetanizan a frecuencias más altas Respuesta al ejercicio ❖ 3 categorías de entrenamiento y respuestas: aprendizaje , resistencia y entrenamiento de fuerza ❖ Aprendizaje Factores motivacionales y coordinación neuromuscular No hay cambios adaptativos en las fibras musculares Las habilidades motoras se mantienen a lo largo de los años sin entrenamiento regular ❖ Ejercicio regular puede inducir respuestas adaptativas ❖ La respuesta adaptativa de las fibras musculares esqueléticas al entrenamiento de resistencia es el resultado del aumento en la capacidad metabólica oxidativa de las unidades motoras Aumenta la capacidad de los músculos del corazón y del sistema respiratorio ❖ La fuerza muscular puede ser aumentada por esfuerzos masivos regulares que involucran a la mayoría de las unidades motoras Las fuerzas reclutan unidades motoras glucolíticas rápidas y unidades motoras oxidativas lentas Durante el esfuerzo, el suministro sanguíneo a los músculos en trabajo puede ser interrumpido mientras la presión del tejido sube arriba de la presión intravascular Un menor suministro sanguíneo limita la duración de la contracción ❖ Hipertrofia → síntesis de nuevas miofibrillas Estimulado por ejercicio de máxima intensidad También induce el crecimiento de tendones y huesos ❖ Ejercicio de resistencia no causa que las unidades motoras rápidas se vuelvan lentas, ni al revés por el esfuerzo máximo muscular No altera el fenotipo de las fibras musculares Dolor muscular de aparición tardía ❖ Actividades en las cuales los músculos de contracción son estirados ❖ Dolor sordo que se desarrolla lento y llega su pico en 24 a 48 horas Asociado a la reducción en el rango de movimiento, rigidez y debilidad de los músculos afectados Las unidades motoras tipo II son más afectadas que las de tipo I porque la fuerza máxima es más alta en células grandes ❖ Factores → hinchazón e inflamación por daño a las células musculares (comúnmente cerca de la unión miotendinosa) ❖ Recuperación es lenta y depende en la generación de los sarcómeros dañados Relación longitud - tensión ❖ Cuando los músculos se contraen → generan fuerza y disminuyen en longitud Medida como tensión o estrés ❖ Contracción isométrica → cuando la longitud del músculo se mantiene constante y la fuerza generada durante la contracción se mide ❖ Contracción isotónica → cuando la fuerza o tono del músculo se mantiene constante y se mide el cambio en la longitud del músculo ❖ Cuando un músculo en reposo se estira, resiste el estiramiento mediante una fuerza que aumenta lentamente al principio y luego más rápidamente a medida que aumenta la extensión del estiramiento. Por la elasticidad del tejido muscular ❖ Fuerza contráctil aumenta mientras que la longitud aumenta hasta un punto Lo, después del punto, la fuerza contráctil disminuye ❖ La teoría de la relación longitud tensión es consistente con la teoría del filamento deslizante A una longitud grande del sarcómero, los filamentos de actina ya no se sobrelapan con los filamentos de miosina y ya no hay contracción Mientras la longitud se acerca a Lo → el sobrelape aumenta y la fuerza contráctil también