Fisiología del Músculo Normal

Fisología del Músculo Normal
Dr. Ramón Mauricio Coral Vázquez
Escuela Superior de Medicina
Instituto Politécnico Nacional
Proteínas musculares asociadas a miopatías
Mitocondria
Coral-Vázquez RM, et al. (2010). Revista de Especialidades Médico-Quirúrgicas 15 (3):152-160.
Músculo esquelético
Compuesto de
Fascículos musculares
Tejido conectivo
Vasos sanguíneos
Nervios
Compuestos de
Fibra muscular (célula)
Contienen
Túbulos T
Sarcolema
Área de comunicación
Sarcoplasma
Múltiples núcleos
Funcionalmente
conectados
Retículo sarcoplásmico
Miofibrillas
Mitocondrías
Gránulos
glucógeno
Composición
Tropoinina
Actina
Filamentos delgados
Tropomiosina
Miosina
Filamentos gruesos
Sarcomera
Titina
Nebulina
Estructura del músculo esquelético
– Músculo= Fascículos agrupados
– Las fibras musculares se extienden de un tendón a
otro tendón
Componentes de una fibra muscular
• Sarcolema: membrana de la
fibra muscular
• Sarcoplasma: citoplasma de la
fibra muscular
• Placa motora: superficie de
contacto con la terminal axon de
la neurona motora
• Tubulo T: extensión de la
membrana celular en el
sarcoplasma (para llegar a las
miofibrillas)
• Cisterna terminal: área del RE
dedicada al almacenamiento de
Ca++ (que se encuentra en cada
lado de los tbulos T)
• Myofibrillas: organizadas en
sarcomeras
Union neuromuscular
• El músculo esquelético está inervado por
grandes fibras mielinizadas originadas en
las motoneuronas de la médula
espinal.
• Las fibras nerviosas se ramifican e
inervan entre 3 y varios cientos de fibras
musculares. En los movimientos finos una
motoneurona inerva pocas fibras
musculares.
• Unidad motora: conjunto de fibras
musculares inervadas por una sola
motoneurona.
• La unión neuromuscular, cerca del
punto medio de la fibra muscular, se
llama placa motora terminal.
La sarcómera
• Las miofibrillas están
organizados en un patrón
repetitivo, la sarcómera
• Miosina: filamento grueso
• Actina: filamento delgado
• Patrón de bandeo formado
por: bandas A, I y H
• Línea Z: zona de unión de
las fibras de actina
• Línea M: Centro de fibras
de miosina
La sarcómera
Modificado de Human Physiology, McGraw-Hill.
Filamentos miosina
Linea Z
Filamentos actina
Filamentos actina
1 mm
Band I
Band A
Sarcómera
Banda I
Estructura de la miosina
• Varias moléculas de
miosina por filamento,
forma de palo de golf
• Larga cola rematada por
un engrosamiento: las
formas de cabeza 
entrecruza con el
filamento delgado
• La presencia de la enzima
ATPasa en la cabeza 
liberar energía para la
contracción
Estructura de los filamentos actina
• Formada por 3 proteínas
diferentes:
- Actinas globulares (G):
enlazar a las cabezas de
miosina
- Tropomiosina: molécula
larga y fibrosa, que se
extiende sobre la actina,
bloquea la interacción
entre la actina y la
miosina
- Troponina: se une
reversiblemente al calcio
y capaz de mover a la
tropomiosina lejos del
sitio activo de la actina
Contracción muscular
• Disminución en la longitud de las sarcómeras y por tanto de
las fibras musculares.
• Las bandas A no varían, mientras que las bandas I se
estrechan.
Contracción muscular: evento celular
Evento sináptico
•
•
•
•
•
•
El PA alcanza el bulbo axonal
Canales de calcio
dependientes del voltaje se
activan
La afluencia de calcio en el
bulbo activa enzimas, las
vesículas que contienen la
molécula de neurotransmisor
se fusionan y liberan el
neurotransmisor en la
sinapsis
El neurotransmisor para los
músculos esqueléticos es
siempre acetilcolina
Los receptores de la fibra
muscular son receptores
colinérgicos
Estos receptores son
receptores nicotínicos (acción
rápida)
Acoplamiento excitación-contracción
• El potencial de acción generado en la placa motora terminal se propaga por toda
la fibra, y es conducido hacia el interior por los túbulos T, que están en contacto
con el RS.
• La despolarización abre canales de Ca+2 voltaje dependientes.
• El aumento del Ca+2 en el citoplasma activa la contracción muscular.
Acoplamiento excitación-contracción
Solares Pérez A. (2010). Cell Calcium 48:28-36
El mecanismo de generación de la fuerza en el músculo
Contracción muscular
• Disminución en la longitud de las sarcómeras y por tanto de
las fibras musculares.
• Las bandas A no varían, mientras que las bandas I se
estrechan.
Modelo del deslizamiento de los filamentos
• Un músculo se contrae debido a que los miofilamentos de actina y
miosina se deslizan uno sobre otro
• Puentes cruzados de miosina se unen y jalan, lanzamiento, se vuelven a
colocar y jalar, deslizando la actina hacia el centro del sarcómero
 Resulta en el acortamiento de la banda I y la zona H
• Ni actina ni miosina en realidad cambian de longitud a pesar de que el
sarcómero se acorta en el proceso de contracción
 La banda A permanece la misma longitud (longitud de la miosina)
• La acción de un solo puentes cruzado resulta en aproximadamente un
acortamiento del 1% del total del músculo
 Los músculos se acortan normalmente 35 a 50% de su longitud
total en reposo
Modelo del deslizamiento de los filamentos
Modelo del deslizamiento de los filamentos
• Cada puente de miosina actúa varias veces durante una sola
contracción
 Ciclo de entrecruzamiento
• Movimiento de energía- La fijación del entrecruzamiento de la miosina
a la actina requiere energía
 Hidrólisis de ATP en ADP y P proporciona la energía necesaria
para jalar los miofilamentos actina
 ATP-asa cataliza la hidrólisis del ATP
• Rigor - bajo consumo de energía, fuerte vínculo entre la miosina y
actina
• ADP y P son liberados de la cabeza de la miosina rompiendo así el
vínculo entre el puente de la miosina y actina
 Ahora el músculo está en un estado de relajación
• Amartillar- Una vez finalizado el mecanismo de tracción, otra de ATP
se une a la puente de la miosina
 Preparación para otro ciclo de entrecruzamiento
Relajación muscular
• Ach se retira de los receptores
por la acetilcolinesterasa
• Canales de Na + activados se
cierran
• Bombas Na / K restablecen el
PM
• Iones Ca + + dejan troponina y
regresan a las cisternas (este
proceso necesita energía)
• La tropomiosina se mueve hacia
atrás sobre el sitio activo de la
actina
• Las cabezas de miosina liberan
su unión a la actina
• Los filamentos de forma pasiva
se mueven de nuevo en posición
de reposo
Contracción miuscular: evento mecánico
• 1 estimulación > 1
contracción
• 3 fases musculares de
contracción:
- Fase latente
- Fase de contracción
- Fase de relajación
☻ no confundir el PA y la
contracción!
Events during the twitch
• Fase latente: Estímulo para
inicviar la contracción de : PA
> miosina se una a sitio activo
de actina
• Fase de contracción: inicio de
la tensión muscular > cabezas
de miosina se deslizan a lo
largo de los filamentos de
actina
• Fase de relajación: umbral de
tensión a no tensión > iones Ca
+ + se trasladó de nuevo en las
cisternas, tropomiosina se
mueve hacia atrás sobre la
actina, actina se libera del
cabezal de la miosina y los
filamentos se mueven a su
posición de reposo
Propiedades mecánicas de un músculo normal y deficiente de d-SG
Solares Pérez A. (2010). Cell Calcium 48:28-36
Tipos de fibras musculares
• Diferentes músculos se contraen a diferente velocidad 
se componen de distintos tipos de fibras musculates
Bases de la clasificación
Velocidad de contracción: lenta vs rápida
Fuente de energía: oxidativa vs glucolítica
Energía primaria a
través de la fosforilación
oxidativa
• Muchas mitocondrias
• Mioglobina (rojo)
• Diámetro equeño
• Resistentes a la fatiga
Energía primaria a
través de la glucólisis
anaeróbica
• Menor cantidad de
mitocondrias
• Muchas enzimas
glucolíticas
• Almacena altos
niveles de glucógeno
• Utilice poco oxígenoanaeróbico
• De gran diámetro
• Fatiga rápida
Proteínas sarcolemales y estructura de la sarcomera
Rahimov f and Kunkel LM. (2013). J. Cell Biol. 201:499-510
Cambios inducidos por flavonoles en los niveles de Dys y organización de la sarcomera
Taub et al., (2013). Clinical Science. 125:383-389
Mutación en algún componente del DAPC
Deficiencia de varias proteínas
Disminución de vías de señalización
antiapoptosis
producción de NO
Incremento en la susceptibilidad a estrés oxidativo
Activación vías proapotóticas
isquemia funcional
Estrés oxidativo
fisiológico
Estrés oxidativo
patológico
Infiltración de células
inflamatorias
Oxidación de lípidos y proteínas
Salida de enzimas (CK)
Susceptibilidad a daño
por contracción
Incremento en la entrada de Ca++
Activación de proteasas
dependientes de Ca++
Hipertrofia
Apoptosis
Modificado de Rando TA. (2002). Am. J. Phys. Med. Rehabil. ● Vol. 81, No. 11(Suppl)
Necrosis