1 TEMA 3: “EL SISTEMA MUSCULAR” 3.1 CONCEPTO Y

TEMA 3: “EL SISTEMA MUSCULAR”
3.1 CONCEPTO Y CARACTERÍSTICAS.
El sistema muscular constituye un sistema funcional especializado que se
encarga de las actividades que caracterizan el comportamiento motor humano. Es el
encargado de producir energía cinética consumiendo energía química obtenida de
los alimentos. Está estrechamente unido a otro sistema, el nervioso, hasta el punto
de que algunos autores hablan del sistema neuromuscular.
Las propiedades fisiológicas básicas del tejido muscular son:
§
Contractilidad. Capacidad de contraerse, de reducir sus dimensiones.
§
Excitabilidad. Capacidad de recibir y responder a un estímulo.
§
Extensibilidad. Capacidad para ser estirado.
§
Elasticidad. Capacidad de volver a su estado original después de ser
estirado o contraído.
Las funciones del sistema muscular son:
§
Producir movimientos del cuerpo moviendo articulaciones.
§
Contracción del corazón.
§
Contracción de los vasos sanguíneos, peristaltismo….
§
Dar estabilidad articular.
§
Mantenimiento de la postura.
§
Aporte de calor corporal.
§
Protección y resistencia.
§
Estimulante de los vasos linfáticos y sanguíneos.
Tipos de músculos en función de su estructura:
§
LISO: de contracción involuntaria. Es el más primitivo. Constituye la capa
muscular de la mayor parte de las vísceras (intestinos, vejiga,…) y vasos
sanguíneos. Está compuesto por fibras más pequeñas que las del estriado,
sin estriaciones transversales. Las contracciones que se producen son lentas
y de tipo voluntario.
Anatomía Aplicada
1 §
CARDIACO: constituye las paredes del corazón. Sus fibras son estriadas,
pero no están bajo control voluntario, su contracción es rítmica y las células
están ramificadas, por lo que el músculo forma una red. Se encuentra en un
punto intermedio entre el liso y el estriado.
§
ESTRIADO (voluntario o esquelético): es el más abundante; tiene su origen e
inserción en los huesos. Constituye toda la musculatura que da forma a
nuestro organismo y se encarga de la producción de movimiento. Sus células
son alargadas y cuentan con estriaciones transversales, su contracción es
voluntaria.
En este tema nos vamos a centrar en el músculo esquelético por ser el que
está más directamente implicado en el movimiento y en el mantenimiento de la
postura.
3.2 EL MÚSCULO ESQUELÉTICO. ESTRUCTURA DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO.
Siguiendo a Barbany los músculos esqueléticos se consideran sistemas
integrados por tres componentes:
1. El propiamente muscular contráctil, del que dependen los efectos de
acortamiento, responsable directo de las funciones de movimiento, fuerza o
presión.
2. El elemento conjuntivo, que confiere propiedades mecánicas al sistema
representado por las formaciones conjuntivas, con abundantes fibras
elásticas y de colágena.
3. Otros componentes con funciones tróficas y de inervación (terminaciones
nerviosas motoras y sensitivas) y los vasos sanguíneos.
Veamos estos componentes de forma detallada
Anatomía Aplicada
2 Siguiendo una secuencia desde el exterior hacia la profundidad del músculo
se pueden distinguir alternativamente elementos conjuntivos y contráctiles. En
primer lugar el epimisio, vaina de tejido que envuelve todo el músculo manteniendo
su
cohesión.
Por
dentro,
se
encuentran
múltiples
unidades
contráctiles
denominadas fascículos musculares, cada uno de los cuales están envuelto por el
perimisio, de características y estructura similar al epimisio. Los fascículos, a su
vez, están constituidos por las fibras musculares (son las células musculares)
recubiertas también por una vaina conjuntiva que recibe el nombre de endomisio.
Estas tres estructuras conjuntas confluyen en los extremos de los músculos dando
lugar a los tendones, cuya función fundamental es la inserción ósea. Cabe incluir
dentro de este apartado las aponeurosis, que son láminas aplanadas de tejido
conjuntivo, presentes en algunos músculos no fusiformes, de composición y función
similar a los tendones. En algunos casos reciben la denominación de fascias.
La composición de este tejido conjuntivo consiste esencialmente en fibras de
colágeno y elastina que aportan al músculo propiedades mecánicas y elásticas
destacadas durante los procesos de contracción muscular y estiramiento.
Anatomía Aplicada
3 Desde el punto de vista funcional, distinguimos:
§
Un elemento pasivo en serie: el tendón.
§
Un elemento pasivo en paralelo: el sarcolema, epimisio, perimisio y
endomisio que ofrecen resistencia a la elongación.
§
Un elemento activo en serie: el sarcómero, que permite la contracción y
actúa de amortiguador en los estiramientos pasivos para evitar posibles
roturas.
LA FIBRA MUSCULAR.
La fibra muscular representa la unidad celular del músculo y, aunque con un
grosor prácticamente imperceptible para la vista, su longitud suele alcanzar la del
músculo al que pertenece. Se trata de una célula multinucleada dotada de los
orgánulos de una célula normal, aunque con algunas peculiaridades que le
confieren la capacidad de excitarse y de responder a los estímulos con una
contracción.
La fibra está cubierta por una membrana celular denominada membrana
sarcoplasmática o sarcolema que presenta unas invaginaciones perpendiculares a
la superficie y dirigidas hacia la profundidad de la fibra, en forma de tubos,
denominados túbulos transversos o túbulos T. Su función es doble, sirven como
prolongación del medio interno hacia la profundidad de la célula, aportando
nutrientes e iones pero, especialmente, constituyen un medio rápido para transmitir
los impulsos nerviosos desde la superficie celular a la proximidad de la miofibrillas.
El citoplasma o sarcoplasma, es un gel compuesto por nutrientes y agua,
en que se suspenden los orgánulos celulares: varias mitocondrias; un retículo
sarcoplásmico,…. Este último, que contiene una concentración de calcio muy
elevada, consiste en un entramado de túbulos longitudinales, túbulos L
(perpendiculares a los T), cuyos extremos denominados cisternas, se disponen a
modo de ensanchamiento rodeando a los túbulos T. Clásicamente al conjunto de
dos cisternas y un túbulo T se le denomina triada.
Anatomía Aplicada
4 Lo más característico de la fibra muscular es la gran cantidad de miofibrillas
que la forman. Las miofibrillas representan los elementos contráctiles del músculo
esquelético y están formadas por la sucesión
longitudinal de unidades de
contracción más pequeñas, los sarcómeros, que son las unidades funcionales
contráctiles más simples del músculo. Formando parte de ellos, se pueden distinguir
dos tipos de filamentos, unos más gruesos (miosina) y otros más delgados (actina),
entre los que se verifican una serie de acontecimientos moleculares que dan lugar al
deslizamiento y torsión de unos sobre los otros con el consiguiente acortamiento del
sarcómero.
El sarcómero está delimitado por las líneas Z (dos entramados proteicos
situados en los extremos que sirven para darle estabilidad). Engarzados en ellas y
dirigiéndose hacia el centro del sarcómero se encuentran los filamentos delgados.
Ocupando el centro del sarcómero y extendiéndose hacia sus extremos, se aprecian
los filamentos gruesos que se entrecruzan con los delgados. La zona donde sólo
hay filamentos delgados se llama banda I. Entre dos bandas I se encuentra la
banda A, más densa por la superposición de filamentos delgados y gruesos. En la
porción central de la banda A, se aprecia una zona más clara la banda H, en al que
sólo aparece la porción media de los filamentos gruesos. Esta banda está centrada
por la línea M que, al igual que la Z, es proteica y da cohesión a los filamentos
gruesos. En la contracción, con el desplazamiento de los filamentos finos sobre los
Anatomía Aplicada
5 gruesos, el sarcómero se acorta y las líneas Z se aproximan; la longitud de las
bandas H e I disminuyen pudiendo incluso desaparecer si la contracción es muy
fuerte.
Los filamentos gruesos están constituidos únicamente por miosina mientras
que los delgados están constituidos esencialmente por actina aunque también
participan en su estructura otras dos proteínas con funciones de regulación: la
troponina y la tropomiosina.
Los vasos sanguíneos penetran en el músculo y se ramifican formando una
rica red de capilares paralela a las fibras musculares. Los músculos que trabajan
durante el ejercicio, tienen gran necesidad de Oxígeno y por ello el lecho vascular
local debe canalizar grandes cantidades de sangre. En un ejercicio rítmico como la
carrera o el ciclismo, el flujo sanguíneo fluctúa, disminuyendo durante la fase de
contracción del músculo y aumentando durante el período de relajación. Esto
Anatomía Aplicada
6 proporciona una acción “ordeñadora” que facilita el flujo sanguíneo por los músculos
y el retorno hasta el corazón.
Los nervios también penetran en el músculo. La unidad motora es la unidad
funcional del control nervioso del músculo, comprende la motoneurona alfa y las
fibras musculares que inerva. Según el número de fibras inervadas por una
motoneurona se podrán controlar la precisión y la fuerza de los movimientos. Las
unidades motoras grandes (mil fibras por motoneurona en el cuádriceps) generan
mucha fuerza, pero sus movimientos son poco precisos; al contrario ocurre con las
pequeñas. Todas las fibras de una unidad motora se contraen simultáneamente y
tienen características histológicas idénticas.
El nervio también contiene fibras nerviosas sensitivas procedentes de los
órganos de Golgi y del huso muscular que se dirigen hacia la médula espinal.
EL MECANISMO DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR
El comienzo y la ejecución de la contracción muscular se producen siguiendo las
siguientes etapas:
1. Un potencial de acción viaja por un nervio motor hasta el final del mismo en las
fibras musculares.
2. En cada extremo, el nervio segrega una pequeña cantidad de neurotransmisor: la
acetilcolina.
3.
La acetilcolina actúa localmente, en una zona de la membrana de la fibra
muscular abriendo múltiples canales para iones sodio compuerta operada por
acetilcolina.
4. La apertura de esos canales permite la entrada a la fibra muscular de grandes
cantidades de iones sodio, en el punto correspondiente a la terminal nerviosa. De
esta forma comienza un potencial de acción en la fibra muscular.
5. Ese potencial de acción se desplaza a lo largo de la membrana de la fibra
muscular, igual que sucede con los potenciales de acción en las membranas de los
nervios.
6. El potencial de acción despolariza la membrana de la fibra muscular. El paso del
potencial de acción por los túbulos T producen alteraciones de cargas eléctricas en
el sarcoplasma y en las membranas de las cisternas del retículo sarcoplásmico que
dejarán salir masivamente el calcio hacia el sarcoplasma.
Anatomía Aplicada
7 7. El calcio se difunde libremente entre las miofibrillas y se une a la troponina. Este
proceso permite descubrir los centros activos de la actina. El calcio actúa como si
fuera un interruptor: en presencia de concentraciones elevadas de calcio, los
centros activos de la actina quedan al descubierto y podrían unirse a la miosina. Si
la concentración de calcio del sarcoplasma es pequeña, los centros activos de la
actina permanecen cubiertos por la tropomiosina y no pueden formarse puentes
cruzados.
8. Cuando el centro activo de la actina queda al descubierto, está podrá unirse con
la cabeza de la miosina formando el puente cruzado, que induce al acortamiento del
sarcómero. La cabeza de la miosina sufre una angulación y moviliza el filamento
delgado consumiendo dos ATP por puente. A continuación, la cabeza de la miosina
se suelta de forma automática del sitio activo y vuelve a su posición normal,
combinándose nuevamente don otro sitio activo más hacia abajo a lo largo del
filamento de actina. Por tanto, las cabezas de los puentes cruzados se inclinan
hacia atrás y hacia delante, y paso a paso tiran del filamento de actina hacia el
centro del de miosina (teoría del trinquete). Como los túbulos T rodean
completamente a toda la fibra, el fenómeno de la contracción se produce
simultáneamente en todos los puntos de la célula.
Anatomía Aplicada
8 Para que cese la activación del músculo y la fibra pueda relajarse, es
necesario extraer todo el Calcio que había difundido durante el proceso de la
activación inicial y reintroducirlo en las cisternas y túbulos L. Por ello cuando termina
la llegada de potenciales de acción a la fibra, se pone en marcha un sistema de
transporte activo contra gradiente de concentración, con bombeo ce Calcio hacia
los depósitos de almacenamiento y gasto de ATP. Cuando la concentración de
Calcio libre en el sarcoplasma es baja, la troponina libera el Calcio que tenía fijado y
recupera la posición de reposo taponando los centros activos de la actina, evitando
su contacto con las cabezas de miosina.
Dependiendo de las necesidades funcionales, la contracción muscular puede
manifestarse de diversas formas:
§
Movimiento, permitiendo el cambio de posición de una o varias partes del
organismo.
§
Fuerza, mediante la que se consigue cambiar la relación espacial entre el
organismo y los objetos que lo rodean.
§
Presión, por la que se comunica fuerza a una superficie.
En general, las manifestaciones de la contracción son movimientos complejos que
tienen un carácter mixto.
TONO MUSCULAR
Incluso cuando el músculo está en reposo, persiste habitualmente un cierto
grado de contracción denominado tono muscular. La contracción muscular tónica es
una contracción parcial continua. Se contrae en cada momento una pequeña parte
del total de las fibras del músculo, provocando una tensión en el mismo, más que
una contracción de movimiento reconocible. Distintos grupos de fibras diseminados
por el músculo se relevan en la contracción. Es importante para mantener la
postura. Los músculos con tono menor del normal se denominan fláccidos y
aquellos cuyo tono muscular es mayor al normal se denominan espásticos. El tono
muscular se mantiene por mecanismos de retroalimentación negativa, centrados en
el sistema nervioso, concretamente en la médula espinal.
Anatomía Aplicada
9 TIPOS DE CONTRACCIÓN MUSCULAR
1.Contracciones musculares isotónicas: Este tipo de contracciones se dan
cuando cambia la longitud muscular y se mueve la articulación correspondiente.
Existen dos tipos:
§
Contracciones isotónicas concéntricas: El músculo se acorta, el origen y la
inserción musculares se aproximan, se dan cuando levantamos la carga.
§
Contracciones isotónicas excéntricas: El músculo se estira frenando el peso,
el origen e inserción musculares se separan, se dan cuando frenamos la
carga contra la fuerza de la gravedad.
2. Contracciones musculares isométricas: Cuando se da este tipo de contracción
no se percibe externamente ningún movimiento, aunque dentro de la fibra muscular
si se produce. El origen y la inserción musculares permanecen en su lugar y solo se
observa “tensión” muscular. Este tipo de contracciones las realizamos cuando
intentamos levantar cargas que superan nuestra fuerza máxima, como al empujar
una pared.
Anatomía Aplicada
10 TIPOS DE FIBRAS
§
Fibras de tipo I: Son las fibras de contracción lenta. De mayor resistencia a
la fatiga, diámetro pequeño (menor tamaño que las fibras de tipo II)
y
contienen gran cantidad de mioglobina, que es la que le confiere el color rojo
que les caracteriza. Contienen gran cantidad de mitocondrias, que son las
centrales
energéticas
celulares
donde
ocurren
las
reacciones
del
metabolismo aeróbico. Por ello presentan una elevada actividad oxidativa.
§
Fibras tipo II: Son fibras de contracción rápida y su desarrollo de fuerza es
3-5 veces mayor que las fibras de contracción lenta. Son de color blanco, y
de mayor tamaño que las fibras tipo I. Emplean la glucosa de la sangre y el
glucógeno de los músculos (metabolismo glucolítico), por lo que se reclutan
sobre todo para actividades anaeróbicas (levantar pesas, un salto, o un
lanzamiento de jabalina). Las fibras de contracción rápida se dividen en:
ü Fibras IIa, son de mayor tamaño (diámetro) que las fibras tipo I,
pero menores que las de tipo IIb y presentan también una alta
cantidad de mitocondrias, lo que les permite producir también
energía a partir del sistema oxidativo (además del sistema
glucolítico propio de las fibras tipo II). Se reclutan después de
las fibras tipo I en movimientos rápidos, repetitivos y de poca
intensidad.
ü Fibras IIb, están inervadas por motoneuronas más grandes y
son capaces de contraerse en condiciones anaeróbicas,
metabolizando el glucógeno con producción de energía y
acumulación de ácido láctico. Su característica es la de producir
una actividad intensa, pero que puede ser sostenida durante un
periodo de tiempo breve, ya que son muy poco resistentes a la
fatiga.
Los músculos presentan proporciones variables de las diferentes fibras, por lo
que ofrecerán mayor o menor velocidad de contracción (sóleo 80% fibras lentas;
tríceps 80% fibras rápidas). Un individuo normal tiene en sus músculos un
porcentaje de fibras determinado genéticamente, que puede condicionar
su
capacidad para realizar con éxito determinados tipos de esfuerzo. Mientras que en
la persona normal los porcentajes son equilibrados (45% de lentas – 55% de
Anatomía Aplicada
11 rápidas), en los deportes que requieren gran velocidad o saltos explosivos, el
porcentaje de fibras rápidas aumenta (65-70%); cuando se trata de deportes de
resistencia como el ciclismo o el maratón aumenta el porcentaje de fibras lentas
(80%).
Estas variaciones en la proporción de fibras tiene un claro componente
genético, pero además responde según algunos autores, a procesos de
modificación provocados por el entrenamiento. Hasta ahora lo que parece más
acertado es la posibilidad de que la preparación de deportistas hacia ejercicios de
resistencia, podría transformar fibras de características rápidas (IIa) en fibras más
lentas. La posibilidad contraria parece más difícil de llevar a la práctica.
CLASIFICACIÓN DE LOS MÚSCULOS
Existen varias clasificaciones de los músculos en base a la forma y
disposición de sus fibras por una parte y en base a su función por otra.
En base a su forma y disposición de sus fibras:
§
Longitudinales: músculos largos con las fibras paralelas al eje longitudinal.
Ej. Sartorio.
§
Cuadrados: son planos y con las fibras también paralelas entre sí. Ej.
Pronador.
§
Triangular: las fibras forman un abanico y su representante es el pectoral
mayor.
§
Fusiforme: tiene forma de huso; es un músculo redondo. Ej. Bíceps braquial.
§
Unipenniforme: tiene forma de pluma y se denomina así pues sólo tiene un
haz de fibras. Si tuviera dos se llamaría bipenniforme y si tuviera más
multipenniforme como el extensor de los dedos.
En base a la función que desempeñan:
§
Músculos agonistas: Son los músculos motores principales en un ejercicio,
los que más peso levantan. Poniendo como ejemplo las flexiones de brazos
en el suelo, los músculos agonistas serían los pectorales mayores, porque
son músculos que más peso levantan.
§
Músculos sinergistas: Son los que ayudan a los agonistas a levantar la
carga, en el ejemplo anterior serían el deltoides anterior (hombro) y el triceps
(parte posterior del brazo).
Anatomía Aplicada
12 §
Músculos antagonistas: Son los contrarios a los agonistas, realizarían el
movimiento contrario, deben estirarse y permanecer relajados para que se
pueda llevar a cabo el ejercicio. En este caso serían la musculatura dorsal y
el bíceps (parte anterior del brazo).
§
Músculos fijadores o estabilizadores: Son los que fijan una o varias
articulaciones para que el movimiento se pueda llevar a cabo. Son los únicos
que se contraen de forma isométrica (no provocan movimiento). En el caso
anterior tendríamos: los abdominales, los cuádriceps del muslo, la
musculatura posterior del cuello, etc.
ADAPTACIONES DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO AL EJERCICIO.
Los músculos esqueléticos sufren cambios que corresponden a la cantidad
de trabajo que suelen desarrollar normalmente. La práctica regular de ejercicio físico
aumenta el tono muscular y mejora la postura. Durante la inactividad prolongada, se
produce la denominada atrofia muscular. Por otra parte, el ejercicio puede ocasionar
un aumento del tamaño muscular conocido como hipertrofia.
La hipertrofia muscular puede incrementarse por el entrenamiento de fuerza.
Los ejercicios isométricos y el levantamiento de pesos son actividades frecuentes en
el entrenamiento de fuerza. Este tipo de entrenamiento produce un incremento del
número de miofilamentos en cada fibra muscular. Aunque el número de fibras
musculares normalmente sigue siendo el mismo, el aumento del número de
miofilamentos incrementa considerablemente la masa muscular.
Los ejercicios aeróbicos, es decir, aquellos relativamente ligeros y
continuados en los cuales la respiración aeróbica es capaz de mantener de forma
permanente los niveles energéticos adecuados a los músculos; tales como trotar,
caminar aprisa y montar bicicleta dan como resultado la aparición de varios cambios
reconocibles en los músculos del esqueleto, entre los que están: el incremento del
número de capilares que rodean las fibras musculares así como del número de
mitocondrias dentro de ellas, y además, las fibras sintetizan más mioglobina. Estos
cambios producen un metabolismo muscular más eficiente. Este tipo de ejercicio no
suele producir hipertrofia muscular.
Anatomía Aplicada
13