C-2 Tipos de músculos fásicos. Se definen como músculos fásicos a

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C-2 Tipos de músculos fásicos.
Se definen como músculos fásicos a aquellos músculos que se
contraen y relajan rápidamente y que poseen un periodo mecánico
refractario. Las células musculares esqueléticas pueden ser de tipo
lento o rápido respecto a su velocidad y duración de contracción, y a
la rapidez con se fatigan.
No todas las células fásicas de un músculo esquelético tienen
las mismas propiedades funcionales y morfológicas. En términos
generales hay músculos que se contraen rápidamente y otros lentamente
y depende de la situación que se nos presenta cual usamos.
Por
ejemplo, en el caso de emergencia de huida usamos fundamentalmente los
músculos rápidos, de otra manera estaríamos en peligro. En el caso de
un trabajo físico pesado como remover tierra con una pala repleta de
ella, usamos fundamentalmente los músculos lentos de otra manera nos
agotaríamos muy rápidamente.
Los músculos esqueléticos pueden
clasificarse en tres grupos según las siguientes características: 1)
el aspecto morfológico según su color y su histoquímica, 2)
velocidades de la contracción y mantenimiento de la actividad
sostenida y 3) grado de fatiga causada por la activación mecánica
repetida. Aun que estos tres criterios se utilizan para la
clasificación de los músculos, las características mencionadas se
traslapan entre los tres grupos.
El tipo dominante de las células
musculares dentro de un músculo entero determina cómo se clasifica a
un músculo entero. El tipo de las células musculares y su músculo
correspondiente también se ha ligado a diversos tipos de las neuronas
motoras en cuanto a sus características funcionales.
C2-a. Clasificación morfológica y funcional.
1. Color. Los músculos fásicos varían de color de una especie a
otra y dentro del mismo individuo.
Por ejemplo los músculos tibial
anterior o el extensor digitorum longus que se clasifican como blancos
y que está situado bastante cerca del soleus que se clasifica como
rojo.
Hay tres tipos de músculos: rojo, blanco e intermedio. La
diferencia en color es determinada por varias características
subcelulares, de las cuales la más importante es la mioglobina. Si la
concentración de este pigmento es baja el músculo es pálido y rápido,
mientras que si la concentración de la mioglobina es alta el músculo
es rojo y tónico o lento. En la tabla I se describen estos y algunos
otros
detalles
de
nomenclaturas,
características
bioquímicas,
morfológicas así como funcionales que clasifican y caracterizan los
diferentes tipos de las células musculares.
El estudio detallado de
las diversas características histoquímicas pertenece fundamentalmente
al área de la bioquímica por lo que no se cubren en esta sección.
2. Velocidad de la contracción.
El curso temporal de las
sacudidas
simples
isométricas
registradas
de
diversas
células
musculares de los mamíferos es notablemente diferente.
Hay células
musculares de tipo rápidas o blancas y rojas de tipo lento (Tabla I).
Desde el punto de vista de la velocidad a que se contrae un músculo
hay tres tipos de células fásicas.
Un tipo de fibra produce una
contracción relativamente rápida y de duración corta.
Éstas son las
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células musculares de sacudida simple rápida que se encuentran por
ejemplo en el músculo extensor digitorum longus (EDL), el tibial
anterior (TA) el gastrocnemio que tiene un tiempo de la contracción al
pico de la sacudida simple de aproximadamente 40 milisegundos
ilustrado en G de la Figura 34. Hay otras células musculares que se
contraen y relajan más lentamente. Estas son las células de sacudida
simple lenta.
Por ejemplo el soleus que tiene un tiempo de la
contracción al pico de la sacudida simple de 90 milisegundos ilustrado
como S de la Figura 34.
Otras células musculares
son incluso más
rápidas que el EDL, como el músculo recto lateral extra ocular que
tiene un tiempo de la contracción al pico de la sacudida simple de 7.5
milisegundos, L.R. en Figura 34.
Los músculos enteros se pueden componer principalmente de un
tipo o de una mezcla de de las células descritas arriba. El tipo de
deporte que una persona pueda hacer está determinado por la
predominancia del tipo de célala dentro de un músculo lo que es
determinado genéticamente. Si por ejemplo los músculos de una persona
tienen un predominio de células musculares de tipo rápido, será un muy
buen corredor rápido de distancias cortas.
Pero esta persona nunca
podrá sostener ejercicios prolongados.
Por el contrario, si en una
persona predominan células musculares de tipo lento, será un muy buen
corredor de distancias grandes. Pero esta persona nunca podrá correr
rápidamente.
Como la composición predominante de células musculares
en un músculo está determinada genéticamente, un corredor lento nunca
podrá ser un corredor rápido aun que se entrene lo más intensamente
posible para serlo y viceversa.
Sin embargo y como se enseña en la Figura 35, los músculos se
pueden cambiar experimentalmente de tipo rápido a tipo lento y de tipo
lento a rápido. Cuando la inervación de un músculo de tipo rápido se
interrumpe y se inerva de nuevo con el nervio del músculo lento
mediante la llamada inervación cruzada, este músculo se convierte en
lento.
El mismo proceso se puede hacer en viceversa para cambiar
músculos lentos a rápidos. Al cambiar el tipo de músculo también se
cambian las propiedades fisiológicas y bioquímicas de los músculos.
Por ejemplo la curva de velocidad con contracción también se cambia de
rápida a lenta y viceversa. Debido a esto la velocidades máximas de
acortamiento Vmax se cambian de rápidas a lentas y viceversa. Músculos
más rápidos tienen una Vmax más grande y músculos más lentos tienen un
Vmax más pequeña. Como se explicó en una
Figura 34. Tiempos de contracción de
de músculos
esqueléticos
de
mamífero.
gastrocnemius (G) y músculo soleus (S). Los
sacudida simple en milisegundos se indican
sacudidas simples isométricas en tres tipos
Músculo
recto
lateral
(I.R.),
músculo
tiempos de contracción hasta el pico de la
abajo de cada abreviación. (Modificado de
3
Close, R. I. Physiol. Rev. 52: 129-197, 1972)
sección anterior, las variaciones en la velocidad del acortamiento se
correlacionan con la actividad de la ATPasa de la miosina. Así mismo
Figura 35.
Cambios del tipo de músculos esqueléticos de rápidos a lentos y
viceversa
mediante
la
inervación
cruzada.
Después
de
cortar
los
nervios
correspondientes a cada músculo, los músculos fueron inervados de nuevo pero uniendo el
nervio del músculo rápido al músculo lento y viceversa. Como control el mismo
procedimiento se hizo pero inervando de nuevo cada músculo con su nervio propio. SOL
soleus, EDL extensor digitorum longus. N indica la re inervación con el nervio propio
correspondiente y X la re inervación cruzada con el nervio opuesto.
(Modificado de
Sréter, F.A. et al., Jrnl. Gen. Physiol., 66:811-821, 1975)
Vmax se relaciona directamente con el índice máximo de la disociación
del ATP de la actomiosina, o de la actividad de la ATPasa de la
miosina. En la Figura 36 se ilustra esta correlación directa entre
la actividad de Vmax y de la ATPasa. Se puede ver que ambos parámetros
cambia casi en la misma proporción entre EDL normal rápido (N-EDL) y
el soleus (N-SOL) cuando se cruzan sus inervaciones y se convierten en
lentos o rápidos cruzados (X EDL y X SOL). La figura ilustra también
que esto sucede sin importar si el tipo del músculo ha sido convertido
de lento a rápido (X-SOL) o de rápido a lento (X-EDL) o si ha
preservado su tipo por el ser inervados de nuevo por el mismo nervio
(S-EDL y S-SOL).
Se ha encontrado también que la ATPasa del RS es
diferente en músculos lentos y rápidos teniendo una actividad más
lenta la ATPasa en células musculares lentas y viceversa. Lo anterior
indica que los músculos poseen la plasticidad necesaria para cambiar
su tipo.
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Figura 36. Relación entre la actividad de velocidad máxima de acortamiento Vmax
y de la actividad de ATPase en los músculos de tipo lento y rápido. SOL soleus, EDL
extensor digitorum longus S indica la re inervación con el nervio propio correspondiente
y X la re inervación cruzada con el nervio opuesto. (De Sréter, F.A. et al., Jrnl. Gen.
Physiol., 66:811-821, 1975)
En resumen: a) los músculos rápidos se pueden cambiar a lentos
cuando son reinervados cruzando los nervios y uniendo nervios que van
a los músculos a músculos lentos y viceversa, b) la velocidad de
contracción de los músculos, la velocidad máxima V max a la que se
contraen y la actividad de ATPasa están directamente relacionados
entre sí.
C3.
Fatiga debida a contracciones repetidas.
La fatiga del músculo esquelético se define como una disminución
del desarrollo de la fuerza tetánica durante estímulos repetidos sean
intermites o continuos. Una vez que una célula muscular está fatigada
se vuelve mecánicamente refractaria por un tiempo largo a nuevos
estímulos.
La velocidad a la cual diversos músculos esqueléticos
fásicos se fatigan es otra clasificación de los tipos de células
musculares.
La clasificación según con que rapidez se fatigan los músculos
esqueléticos
se
aplica
sea
si
los
músculos
son
estimulados
directamente a través de sus nervios o a través de sus neuronas
motoras.
Un grupo de experimentos en que está basada parte de esta
clasificación se ilustra en la Figura 37.
En ella se enseñan los
resultados de estimular diversos tipos de neuronas motoras al mismo
tiempo que también se registran las fuerzas de desarrollo de las
contracciones musculares lo que permite también el estudio fisiológico
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de las neuronas motoras unitarias.
Nos referiremos aquí a las
unidades motoras o a las células musculares como las mismas.
Las
neuronas motoras unitarias y las células musculares correspondientes
se clasifican en los tres grupos indicados en la parte superior de la
figura.
Células que se fatigan rápidamente o prontamente son de tipo
Figura 37.
Respuestas únicas y tetánicas repetidas de músculos de tipo rápidos
de fatiga rápida FF (primera columna), rápidos resistentes a la fatiga FR (segunda
columna) y lentos poco fatigables S (tercera columna) debidas a estimulaciones de las
unidades motoras correspondientes. Las figuras de al alinea superior muestran
contracciones únicas individual en que se indican las fuerzas y los tiempos de
contracción.
En las figuras de la linea de en medio se enseñan tetanos individuales
registrados en los tiempos indicados, en minutos, en las dos primeras columnas después
del inicio de la estimulación. En la última columna no se indican los tiempos ya que la
magnitud del tétanos no cambia durante el tiempo de estimulación. En la línea que sigue
se enseñan los registros de los tétanos repetidos durante el tiempo indicado en las
abscisas de cada registro.
En la siguiente línea
se indica el papel funcional que
tiene estos músculos en el cuerpo. En la línea de abajo se dan ejemplos de músculos
correspondientes a cada tipo de fatigabilidad.
(Modificado de Burke RE, Levin DN,
Tsairis O y Zajac FE. J Phisology. London. 234:723,1973)
rápido, se llaman de fatiga rápida = FF (del inglés Fast Fatigue) y se
ilustran en la primera columna en la figura. Las células que son más
resistentes a la fatiga o sea que les lleva más tiempo para fatigarse
se llaman de fatiga resistentes = FR (del inglés Fatigue Resistant) y
se ilustran en la segunda columna de la figura. Las células que no se
fatigan con el tipo de estimulación dado o a las que les lleva un
plazo muy largo para fatigarse son lentas y se clasifican como S (del
ingles Slow) y se ilustran en la última columna de la figura.
La
velocidad de la contracción y el desarrollo de la fuerza para cada
tipo de células se muestran en la línea superior de la figura.
El
tipo de fibras FF da sacudidas simples relativamente fuertes y
rápidas, las FR son más lentas y producen aproximadamente el 20% de la
cantidad de fuerza que producen las de tipo FF, mientras que el tipo S
son mas lentas y desarrolla aproximadamente 4% de la fuerza de los
músculos FF.
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Para estudiar el comportamiento funcional de estos tipos de las
células musculares, las neuronas motoras correspondientes fueron
estimuladas a una frecuencia alta de 40 pulsos/segundo durante
periodos de 0.33 segundos repetidos cada segundo hasta por 60 minutos.
La línea media de cada columna ilustra tres tétanos individuales
registrados a diferentes tiempos durante el período entero de la
estimulación.
En los registros de hasta abajo se muestran la
secuencias enteras durante la estimulación tetánica. Se ha demostrado
qua la fatiga ocurre solamente al nivel muscular y no en la placa
neuromuscular o en las neuronas motoras. Los registros de la línea de
en medio correspondientes al tipo FF muestran que 30 segundos después
del principio del estímulo las células desarrollan aproximadamente 80%
de la fuerza tetánica inicial, y que los las velocidades de
la contracción y de la relajación han disminuido es decir, se contraen
y relajan en una velocidad más lenta. Un minuto después del inicio de
estimulación, la fuerza tetánica ha caído hasta cerca de 25%, mientras
que la contracción y la relajación se han hecho aun más lentas. En el
panel inferior se muestra que la fatiga de las células FF es bastante
rápida ya que después de seis minutos de estimulación repetida ellas
producen solamente cerca de 5% de la fuerza tetánica inicial. En el
segundo panel de la columna media se muestra que en el tipo unidades
FR la fuerza tetánica solamente cae en un 30% 5 minutos después del
principio del estímulo. Pero, los desarrollos de la fuerza y de la
relajación se hacen más lentas.
Eventual después de
muchos minutos
de estímulo, 50 en el panel inferior de la figura, estas células se
fatigan y desarrollan solamente un por ciento pequeño de la fuerza
tetánica inicial.
Las células musculares de tipo S (última columna)
no demuestra ninguna fatiga significativa ni disminución en la
velocidad de la contracción y de la relajación aun después de una hora
de activación. Hay que tener en cuenta que este tipo de músculo, por
ejemplo el soleus, si se puede fatigar si se usa un patrón diverso de
estimulación como por ejemplo estimulando con tétanos más de
prolongados y/o más frecuentes.
En los paneles de hasta bajo se
indican cuales son los papeles funcionales en el cuerpo de estos tipos
de músculos y ejemplos de que músculos del tipo antes mencionado.
Un resumen del tipo características del músculo se demuestra en
la Tabla I
Tabla I
Propiedades funcionales, histoquímicas e histológicas de los tipos de
células musculares esqueléticas fásicas
Nomenclaturas
I
IIa
IIb
Rojas
Roja
Blanca
Lentas
Sacudida rápida
Sacudida rápida
intermedia
SO: oxidación lenta
FOG: oxidación
FG: glicolítica rápida
rápida
S: fatiga lenta
FR:
resistente
Propiedades
Fatiga
F: Fatiga rápida
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Velocidad de contracción
Lenta
Rápida
Rápida
Duración de la contracción
Larga
Corta
Corta
Fatigabilidad
Muy resistente
Resistente
Rápida
RS % volumen
Muy bajo
Alto
Alto
RS Ca2+ ATPasa
Muy baja (1)
Alta (2)
Más alta (3)
SR calsequestrina
Menos abundante
Más abundante (4)
Más abundante (5)
Parvalbunia
Nada (6)
Abundante
Más abundante
ATPasa actividad en miosina
Baja
Alta
Alta
Contenido de mitocondria
Alto
Mucho
Bajo
Fosforilización oxidativa
Alta
Alta
Baja
Glicolisis anaeróbica
Baja
Moderada
Alta
Glicógeno contenido
Bajo
Moderado
Alto
Mioglobina contenido
Alta
Alto
Bajo
Diámetro
Pequeño
Intermedio
Grande
Placas neuromusculares
Extendidas
Algo extendidas
Simples concentradas
(1)
Serca 2 tipo I
(2)
Aproximadamente 6 veces más que en tipo I
(3)
Serca 1 tipo II más que 6 veces en tipo I
(4)
Aproximadamente el doble que en tipo I
(5)
(6)
Más que el doble que en en tipo I
Casi nada o rara vez
RS = sistema retículo sarcoplásmico
En conclusión: a) hay una relación directa entre los tipos de
músculos y las rapideces con que se fatigan, b) velocidades de
contracción y de relajación se hacen más lentas en la medida que los
músculos se fatigan y c) el grado en que estas se hacen lentas está
también directamente relacionado con el tipo de músculo.
C4.
Aspectos mecánicos del músculo entero.
C4-1. Introducción.
Hasta ahora nos hemos ocupado de las
características fisiológicas de las células musculares esqueléticas
solas y aisladas. Ahora nos hacemos la pregunta: “¿Cómo se aplican
estos conceptos a los músculos enteros?”
Para contestar a esta
pregunta debemos considerar que: a) los músculos enteros están
compuestos de centenares de células musculares únicas las que son las
unidades contráctiles y b) los músculos se insertan, a través de los
tendones, a
los huesos a diversas distancias de los puntos de la
rotación (articulaciones) y de los puntos en los cuales se levantan
los pesos.
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C4-2. Graduación de la fuerza de contracción.
La fuerza de contracción es graduada por el mismo mecanismo por
el que las células musculares aisladas se contraen con diferentes
fuerzas y por la contribución del número de células musculares que se
activan dentro de un músculo entero.
C4-2a. Graduación de la fuerza de contracción por células
musculares individuales.
Un músculo entero se compone de muchas
unidades contráctiles individuales, las células musculares únicas.
Los mecanismos de regulación de fuerza por células musculares
individuales han sido descritos en detalle en las secciones
anteriores.
Resumiendo ahora estos mecanismos son: a)frecuencia de
de la activación que va desde una sacudida simple hasta la fuerza
tetánica máxima; b) longitud de la célula a la cual desarrolla la
fuerza durante la contracción esto es, la curva de la longitudtensión; c)la magnitud de la carga que la célula tiene que levantar o
sea, contracciones isométricas, isotónicas y semiisométricas; c)grado
de de la fatiga en la cual se encuentra la célula muscular y su tipo,
o sea la duración de la activación y si la célula es de tipo de
fatiga rápida, intermedia o lenta y d) el diámetro de la célula
muscular: células musculares de mayor diámetro tienen mayor sección
transversal por lo tanto poseen un mayor número de miofibrillas un su
interior por lo que esas células desarrolla mayor fuerza en
comparación con células de menor diámetro.
Todos estos factores
contribuyen en su totalidad a la fuerza desarrollada por el músculo
entero.
C4-2b. Graduación de la fuerza de contracción debida al número
de las células individuales que se contraen. La fuerza que un músculo
entero desarrolla es función del número de las miocélulas que se
contraen. a) realmente, es más apropiado hablar del número de las
unidades motoras que se activan.
Una unidad motora se define como
todas las células musculares que son inervadas por una sola neurona
motora; b) el número de células musculares por unidad del motor, el
número de células musculares de una unidad motora varía desde dos
hasta cientos de ellas y c) el número total de células del músculo
que pueden contraerse, esto es el número de células dentro de un
músculo que se alteran debido a enfermedades musculares, a un trauma,
que no se activan por la transmisión neuromuscular, etc., dejan de
contribuir al desarrollo de fuerza.
En conclusión: las bases de la graduación de la fuerza
producida por un músculo entero son a)la misma que en las células
musculares individuales que son la frecuencia de activación, la
longitud muscular a que se inicia la contracción, el grado de fatiga
y el diámetro de la célula; b) el número de células activadas
determinado por el número de neuronas motoras activadas; c) número de
células que son inervadas por diferentes neuronas motoras y d) el
número de células musculares que se dejan de contraer debido a
traumas, enfermedades musculares, etc.
C5.
Interacciones mecánicas
huesos en que se insertan.
entre
el
músculo
esquelético
y
los
Los
músculos
esqueléticos
no
ejercen
la
fuerza
y
el
acortamiento directamente sobre las cargas presentadas a ellos. Los
músculos esqueléticos se unen a través de los tendones a los huesos y
levantan las cargas que son sostenidas por los huesos.
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La fuerza de la contracción muscular no está aplicada
directamente a una carga, pero a través de un sistema de palancas que
dan lugar a resultados mecánicos complejos.
Las palancas son las
máquinas con las cuales una carga W se une a través de una barra a un
punto P en donde se ejerce una fuerza que hace rotar la palanca
alrededor de un punto O conocido como
Figura 38.
Diagrama simplificado del sistema de la palanca formado por el
bíceps y el húmero para sostener un peso W. La gravedad ejerce una fuerza A sobre el
peso W sostenido por la mano. Las letras del diagrama indican que O es el punto de
rotación de la articulación del codo, P es el punto de inserción del bíceps al radio,
S es la distancia entre estos dos puntos, L es la longitud total del radio, F’ es la
fuerza ejercida a 90o por el bíceps sobre el radio y F es la misma fuerza ejercida a un
ángulo θ.
el forúnculo.
Como ejemplo de un sistema humano de la palanca
músculo-hueso consideramos el brazo ilustrado en la Figura 38. Esta
palanca es de tercera clase. Hacemos entones las siguientes
preguntas: ¿Cuánto fuerza debe desarrollar el bíceps para levantar
una masa o un peso dado? y ¿A qué velocidad se levanta esa masa? La
ventaja de este sistema de palanca es que la distancia y la velocidad
de del acortamiento del músculo están amplificadas. La desventaja es
que siendo una palanca de tercera clase el músculo debe desarrollar
más fuerza que la de la masa que levanta.
Como se ilustra en la Figura 38, cuando un músculo sostiene una
masa W sin moverse o sea en equilibrio, desarrolla una fuerza F” con
un
momento
alrededor
de
O
La ventaja mecánica de esta palanca de tercera clase es que:
como
y
F”xOP=WxOA
OA = l
OP=s
10
entonces:
o sea
F”s=Wl
F”=Wl/s
Por ejemplo:
Entonces:
O
músculo
un peso
ejemplo
F”
W=20Kg
l=36cm
s=6cm
=
20
Kg
x
36
cm/6
cm
=
120
Kg
(~
1200
Nt)
sea que en equilibrio cuando no hay movimiento de la masa, el
tiene que desarrollar seis 6 veces mas fuerza para sostener
dado o sea que la desventaja mecánica de la palanca en este
es de seis.
¿Hay alguna ventaja en este tipo de palanca? Si el músculo se
acorta 3 cm (10% de la longitud de reposo) como la relación de la
palanca es de seis, levanta la masa 18 cm. Respecto a la velocidad a
que levanta el peso, si el músculo se acorta los 3 cm en 1 sec y
mueve la masa 18 cm en el mismos segundo, por lo tanto la velocidad a
que se mueve la masa es 18 cm/sec.
Luego entonces en las palancas de tercer grado formadas por los
músculos y los huesos en que se insertan, las ventajas son de aumentar
la distancia en que se mueve una masa y la velocidad a que se mueve
una masa dada.
En conclusión: a) el sistema de palanca formado por los huesos
a los que se aplica un fuerza que esa desarrollada por el músculo
para sostener o mover una carga es de tercera clase, b) con este tipo
de palanca las ventajas mecánicas son que la distancia que se levanta
un peso y la velocidad a que se levanta son mayores que las hechas
por el músculo y d) la desventaja mecánica es que el músculo tiene
que desarrollar mas fuerza que la del peso para poder levantar la
masa.
C6.
Algunos aspectos de fisiología patología.
C6-1. Introducción.
Durante los últimos años, se ha encontrado
que varias
enfermedades músculos esqueléticos están asociadas a los cambios en
las características fisiológicas de las membranas del músculo, el
sarcolemma, el sistema de tubos transversos, el RS o una combinación
de ellas.
Consideraremos tres casos en los cuales el músculo
esquelético es afectado por condiciones patológicas y en que
alteración de algunas de las características funcionales estudiadas
previamente desempeñan la un papel importante en la fisiología
patológica de la enfermedad.
C6-2. Hipertermia maligna.
Caso clínico: Un individuo de sexo masculino de 40 años fue preparado para
cirugía para lo que le administraron un relajante muscular (succinilcolina) y un
anestésico general (halotano). En vez de la relajación muscular que se esperaba, el
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paciente desarrolló los siguientes síntomas y signos: contracciones bruscas crispantes
espontáneas de toda la masa muscular seguidas por contracciones sostenidas o
contracturas, su temperatura corporal aumentó rápidamente hasta 44º C y desarrolló
arritmia cardiaca. La hipertermia y las arritmias cardiacas causaron una falla ventricular
que condujo al edema pulmonar. Sus concentraciones serológicas de las proteínas
musculares solubles como la creatinina
Figura 39. Curvas de dosis-respuesta de contracturas inducidas por diferentes concentraciones de cafeína en
músculos sensibles a la hipertermia maligna MHS (círculos abiertos) y músculos normales N (círculos llenos) determinados
en biopsias musculares humanas. (Modificado de Fill, M, Stefani, E. and Nelson, T.E. Abnormal human sarcoplasmic
reticulum Ca2+ release channels in malignant hyperthermic skeletal muscle. Biophys. J. 59: 1085-1090, 1991)
Figura 40.
Calcio libre (VCa) en el mioplasma de músculos normales (A) y de
músculos sensibles a la hipertermis (B). Estos valores fueron determinados en células
musculares esqueléticas porcinas mediante micro electrodos llenos con una resina
sensible al ión calcio o con KCl para el potencial de membrana.
mV es la medida del
potencial de las membranas, VCaE es corresponde al potencial total medido por los micro
electrodos sensibles al calcio.
VCa es la diferencia de ambas medidas e indica la
concentración del calcio libre con forme la calibración de hasta la derecha. Esta escala
está en unidades de pCa por lo que, por ejemplo, pCa3 es igual a 1 mM y pCa6 es igual a
12
una
µM.
(De López, R.
e t
al., Anesthesiology, 92:1800-1806, 2000).
Figura 41. Receptor de radionina de músculo esquelético de mamífero.
La posición de mutantes que ocurren naturalmente en hiperemia están indicadas
como 1, los sitios reguladores de fijación están indicados como 2, 3 y 4 y los
sitios de activación de Ca2+ están indicados como 5. (Tomado de Melzer W. et al.
Biochemica et Biophysic Acta, 1241:49-116. 1995)
quinaza, el lactato de hidrogenasa y la mioglobulina aumentaron marcadamente. Todo
lo de arriba condujo a un diagnóstico de hipertermia maligna (HM). Después de que el
paciente fue tratado con dantroleno la crisis pasó, pero el dolor, la hinchazón y la
debilidad musculares duraron por muchos días. La pérdida de proteínas contráctiles
siguió ocurriendo por algunas semanas.
¿Cómo se explican los síntomas antedichos? Se ha demostrado que como se
ilustra en la Figura 39 los músculos susceptibles a la hipertermia maligna (MSHM) son
más sensibles a la cafeína y al halotano que los músculos no susceptible a la
hipertermia maligna (MNSHM). La alta sensibilidad a la cafeína hace que la misma
concentración de cafeína induzca contracturas más grandes en MSHM que en
MNSHM. La prueba en que determina la sensibilidad a la cafeína, ilustrada en la
Figura 39, es la base mundial del diagnóstico clínico para determinar la susceptibilidad
a la hipertermia. Como se ilustra también en Figura 40 se ha demostrado que los
músculos MSHM tienen una concentración de Ca2+ mioplásmico más alta debida a una
fuga pasiva mayor que lo normal de de Ca2+ desde el RS. Además de que, por
ejemplo, 2mM de cafeína sacan del RS aproximadamente cuatro veces más Ca 2+ en
músculos MSHM que en músculos MNSHM . Los resultados antedichos indican que la
causa de la hipertermia maligna debe estar en los RRy de la CT del RS. Hasta la
fecha se han identificado 17 mutaciones en los RRy humanos ligado a la hipertermia
maligna. Como se ve en la Figura 41 estas mutaciones ocurren en dos grupos. Uno
está en la terminación N el aminoácido y la otra está en la secuencia central. Esta
sensibilidad aumentada induce al halotano a inducir una salida de Ca2+ por los RRy de
la CT del RS. Este Ca2+ que se agrega a los niveles ya aumentados de Ca2+
mioplásmico libre lleva a concentraciones mioplásmicas más altas de Ca2+. La
concentración alta de calcio libre trae como consecuencia contracciones
espasmódicas o continuas del músculo y el aumento de los subproductos metabólicos
de la contracción. La temperatura alta es causada por una cantidad muy aumentada
de la actividad de la ATPasa. Este aumento grande en la actividad de la ATPasa es la
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consecuencia de un desdoblamiento más grande que el normal del ATP durante la
activación mecánica masiva de los músculos esqueléticos, y de la activación mayor de
la ATPasa del RS.