dactilopodito de Procambarus clarkii Giraud, 1852). II.

Boletín Asoc. esp. Entom. V\s del músculo adductor del
dactilopodito de Procambarus clarkii
Giraud, 1852). II.- Estimulación a
distintas frecuencias.
Tetanización y Potenciación
IV!. ÍM. Aliñar Galiana, J. ,1. Día/ Mavuns v A. Nnñe/ Cacha/a
Palabras clave: Contracciones musculares, Adductor dactilopodito, Pi'
clarkii.
.íESUMEN.- En el presente trabajo se estudia el comportamiento contráctil del
músculo adductor del dactilopodito de Procamliarus clark'i-i- , ante la estimulación
eléctrica de sus vias nerviosas motoras.
La estimulación a frecuencias tan bajas como l/30s y l/60s, provoca la disminución progresiva de la amplitud de las contracciones registradas.
Un pulso suprahumbral, a intervalos cortos de tiempo, produce una drástica disminución de la amplitud de las contracciones. A intervalos mayores el descenso
es lento pero evidente.
Trenes de pulsos de elevada, frecuencia producen una potenciación, a corto plazo
de la contracción registrada.
Tras una tetanización, el músculo, presenta espontáneas recuperaciones en plena
fase de fatiga.
SUMMARY.- In the present work we nave studíed the contractile behaviour of the
dactylopodite closer muscle frcm Procambarus olark-íi. (Girard, 1852), after elec
trie stimulation of its motor nervous pathways.
Stimulation at frecuencies as low as l/30s and l/60s, produces progressive diminution of the amplitude of the registered contractions.
A supraumbral pulse at short time intervals produces a drastic diminution in
the contractions amplitude. At longer intervals the decrease is slower but stil
evident.
High frecuency pulse produce a short term potenciation of the registered contrac tion.
After tetaniaation the muscle shows spontaneous recuperations in time of fatigue.
223
INTRODUCCIÓN
El músc-ulo adductor del dactilopodito de Procambarus clavk-ii (Girard) ,
presenta : fibras musculares fásicas de contracción rápida, adaptadas a cortos
periodos de actividad; y fibras musculares tónicas de contracción lenta y gradual, capaces de desarrollar tensión durante periodos de tiempo mayores . Las
fásicas, inervadas por un axón excitador rápido, se contraen ante un único estímulo ( JAHROMI y ATWOOD, 1971) , mientras que las tónicas , inervadas por un
axón excitador lento, requeiren una frecuencia de estimulación de 10-100 estímulos/s (GOVIND y ATWOOD, 1982). Por el contrario el músculo abductor del dactl
lopodito solo presenta fibras tónicas inervadas por un axón excitador de tipo
lento. Ambos músculos, abductor y adductor, están regulados por un único axón
inhibidor común (GOVIND y ATWOOD, 1982).
La estimulación repetida de una preparación neuromuscular , produce una
diSmin-uCión "de la 'amplitud ;d¿l potencial . de ...plac.a motora (THJES, 1965; BETZ,
.
CZTERNASTY y BRUNER ( 1975 ; 1980 ) estudiaron las respuestas del músculo
•flexor abdominal rápido de Procambarus clark-ii ante distintas frecuencias de
estimulación. JACOBS y ATWOOD ( 1981 ) , realizaron estudios similares en el músculo abductor . del dactilopodito del mismo animal.
•
El.fenóm-eno de la facilitación, definido como el resultado de algún proceso que produce el aumento de la probabilidad de liberación de transmisor •
durante frecuencias de estimulación elevadas o durante un tren de estímulos,
fue estudiado por ATWOOD (1967) .en el músculo extensor de Pachygrapsus , y por
DUDEL y KUFFLER (1961) en el músculo abductor del dactilopodito.
Sin embargo, no se conocen suficientemente el comportamiento contráctil
del músculo adductor del dactilopodito. En el presente trabajo se estudia el
efecto de la variación de la frecuencia -de estimulación, la potenciación muscular y los fenómenos de tetanización, en el músculo adductor del dactilopodito
de Prooambarus clark-ii.
MATERIALES Y MÉTODOS
Las experiencias se realizaron .en individuos adultos de Procambaruo
clarkí-'i con pesos comprendidos entre 25 y 35 g, procedentes de la Albufera de
Valencia,, y mantenidos en nuestro laboratorio hasta el momento de su utilización según (ALMAR y cois., 1986).
La respuesta del músculo adductor del dactilopodito del que lí podo ante
la estimulación eléctrica de sus vías nerviosas motoras , se estudio mediante
el registro quimográfico de las contracciones isométricas provocadas.
Los métodos seguidos para la obtención de la preparación y registros
quimográf icos , mediante es-tirnul ación eléctrica fueron descritos por ALMAR y col.
1986.
Para el estudio de la respuesta contráctil del músculo ante la estimulación a distintas frecuencias , se emplearon : 1 estímulo/60s ; 1 estímulo/SOs y
1 estímulo/ls , realizándose series de 10 contracciones en 6 preparaciones distintas .
Por otra parte se obtuvieron contracciones musculares estimulando la vía
nerviosa motora, con un único pulso suprahumbral a los 0.5s; Is; Iniin, 2.5min;
5min y 10 min , de una primera contracción inicial control (tiempo O).
De la misma forma se obtuvieron contracciones del músculo provocadas por
por un único estímulo a los lOs, 30s , Imin , 3min, 5min, 9rnin, 15min, 25min y
30min, después de la tetanización muscular, y consiguiente fase 'de fatiga, provocada por la estimulación a elevada frecuencia XlOOHz).
Para el estudio del efecto de la estimulación a elevada frecuencia sobre
las contracciones del músculo objeto de estudio, se llevaron a cabo tres grupos
de experiencias :
' -
224
A/ Aplicación de trenes de estímulos de distintas frecuencias (50, 75
y 100 Hz) de duración fija 3s.
B/ Aplicación de uno, dos o tres estímulos a elevada frecuencia (lOOHz)
con una duración fija de Is cada uno de ellos y a intervalos, asimismo, de un
segundo.
C/ Aplicación de un tren de estímulos de elevada frecuencia (lOOHz)
durante un tiempo variable (1, 2 ó 3 segundos).
En cada una de ellas, en primer lugar se obtuvo una contracción como
respuesta a un único estímulo de intensidad suprahumbral que servía de referencia (contracción control), para la comparación de una segunda contracción obtenida con un estímulo del mismo orden, después del tratamiento experimental A,
B y C anteriormente descritos.
Finalmente, se estudiaron los registros quimográficos del músculo en
fase de tetanización, empleándose frecuencias de estimulación de 50, 75 y 100
Hz.
Para la cuantificación de los resultados, se midieron todas y cada una
de las contracciones registradas, y su valor en mm., se transformó porcentualmente con respecto al valor de la amplitud de la contracción inicial del registro experimental.
Se observó un descenso en la amplitud de las contracciones dentro de
cada serie
Ajustando los valores medios de amplitud (n=6) a curvas de regresión,
se obtuvieron curvas de tipo potencial:
1 estímulo/min
Donde y es la amplitud de la contracción esperada y x es el momento en
el que se realiza la contracción.
Para las series obtenidas con frecuencias de estimulación de 60 estímulos/min, en la rnayoria de las preparaciones experimentales, la amplitud registrada se anulaba tras pocos pulsos (aunque en algunos casos, excepcionales, 1 a
disminución de la amplitud de las contracciones registradas no fue evidente,
manteniéndose en valores próximos al inicial del registro).
En la Figura 1, se representan los valores obtenidos. Cada punto es el
valor medio de varias preparaciones experimentales (n^6). Los valores absolutos
representados son respectivamente 100+0; 49.1±11.3; 21.7+7.4; 77.4+6.7; ni. 9
£3.2; 74.7±5.2; 61-9±10.9.
Se puede apreciar que existe una drástica disminución de la amplitud de
las contracciones obtenidas con estímulos aplicados en intervalos de tiempo
pequeños, y que tras un reposo cercano a 1 minuto la amplitud de la contracción
obtenida fue similar a la de la contracción inicial. Cuando aumenta el periodo
de tiempo transcurrido entre dos estímulos sucesivos (2.5, 5 y 10 rain), se produce una lenta disminución de las amplitudes, aunque parecen mantenerse en un
estado de equilibrio.
Nuestra preparación experimental no se estimulo en ti e nipos inferiores
a los 0. 5s, ya que en la mayor i a de los casos se producía sumación temporal,
lo que ocasionaba que la contracción siguiente a la inicial, tuviese una amplianormalrnente alta.
225
300
600
Tiempo (seg.)
Figura 1.
Amplitud de las contracciones obtenidas con estímulos a distintos intervalos
de tiempo.
En ordenadas aparece el logaritmo de
respecto a la inicial.
las amplitudes
medias porcentuales,
A m p l i t u d (73)
600
500
400
300
200 •
100 •
10
300
900
Figura 2.
Amplitud de las contracciones obtenidas con estímulos a distintos intervalos
de tiempo, tras la tetanización y consiguiente fatiga.
En ordenadas, logaritmo de las amplitudes medias porcentuales respecto a la
inicial.
Nótese que la contracción obtenida a los 30 min es similar a la correspondiente
a la de 30 segundos.
226
Los resultados obtenidos tras la aplicación de estimulación a elevada
frecuencia (75Hz), se representan en la Figura 2, donde aparecen los valores
medios de elongación de varias preparaciones experimentales (n=6) que corresden a valores absolutos de 100 ± O ; 300 ±10; 340 ±10; 450 ±30 ; 470+ 30; 500± 50;
440+60; 320±20; 290±30.
Como se puede observar, la amplitud máxima se consigue después de 9
minutos. Dicha amplitud disminuye progresivamente hasta que a los 30 minutos,
se obtiene una elongación similar a la registrada inmediatamente después de
la fatiga muscular.
Fatiga muscular tras la tetañízacion.
Al estimular la preparación experimental con 50 y 75 Hz, no en todos
los casos se producía la tetanización total, por lo que únicamente se contemplaron los registros obtenidos con una frecuencia de estimulación de lOOHz.
Frente al típico comportamiento muscular ante la aplicación de un tren
de estímulos a elevada frecuencia (tetanización del músculo y consiguiente
fase de fatiga), en nuestras experiencias aparecieron "anomalías" caracterizadas por la recuperación espontánea de la contracción muscular en plena fase
de fatiga.
Esta recuperación se observa más o menos repetida a lo largo del tiempo y siempre antes del agotamiento (Figura 3a).
En algunos casos la recuperación llega a ocasionar una contractura,
cuya amplitud. alcanza a la que se presenta durante la fase de tetanización
(Figura 3b). Este fenómeno se acentúa cuando en la fase de fatiga existe una
recuperación, que conduce a un estado de contracción con una tensión muscular
del mismo nivel que la provocada durante la tetanización, y que se mantiene
durante cierto tiempo (Figura 3c).
Rejspuesta del músculo tras estimulación a elevada frecuencia.
En las experiencias del grupo A, y en el caso de la estimulación a
a lOOHz, la contracción registrada tras la estimulación, fue, en la mayoría
de los casos, de mayor amplitud que la contracción control.
El aumento de la amplitud de las contracciones, tras la estimulación,
no fue tan evidente cuando se utilizaron frecuencias de 50 y 75Hz.
En el grupo de experiencias B, la comparación de la amplitud de la contracción segunda con la amplitud control, dio como resultado que, en ninguno
de los tres casos (1,2 ó 3 trenes de impulsos), se apreció un aumento en la
fuerza de la contracción, sino que, en la mayoría de los casos, se observa
una disminución. Sin embargo, cuando la estimulación aplicada era de 3 trenes
de duración Is, la disminución no era apenas evidente.
Cuando se aplicó trenes de estímulos de elevada frecuencia (lOOHz)
durante tiempos variables de 1,2 y 3 segundos (experiencia C), se obtuvo una
disminución de la amplitud de las contracciones registradas en relación con
la contracción control, cuando la duración de la estimulación fue de Is. Dicha
disminución fue del 20%.
Cuando la duración de la estimulación fue de 2s, la amplitud de la contracción obtenida fue similar a la de la contracción control. En el caso de
la estimulación a lOOHz durante 3s se obtuvieron contracciones cuya amplitud
media fue superior a la correspondiente a los controles (25% de aumento).
DISCUSIÓN
La disminución de la amplitud de las contracciones registradas cuando
se estimula la via nerviosa con frecuencias de l/10s (ALMAR y cois. , 1986)
no puede deberse a un agotamiento (disminución de los niveles de neurotransmisor liberado en la sinapsis), y mucho menos cuando se obtiene la mencionada
227
disminución con frecuencias de estimulación de 1/1 min.
Otros autores, (CZTERNASTY y BRUNNER, 1975,1980; CZTERNASTY y cois..
1980), utilizando el músculo anterior oblicuo del abdomen de Procanibarus
clark-í-i (flexor fásico), se obtiene una disminución de más del 50% en el potencial de placa motora, cuando se aplica un segundo estímulo tras uno condicionante o control. Tal rapidez en la fatiga es característico de músculos que
solo son requeridos en momentos excepcionales. En estos casos el axón excitador
rápido se mantiene eléctricamente "callado" en la mayor parte del tiempo y
es solo utilizado en ocasiones de rápida actividad, sobre todo en respuestas
de escape (ATWOOD, 1981).
Al someter al músculo a una situación repetida, con intervalos de tiempo
entre estímulos de O.5s, se produce una drástica disminución en la amplitud
de las contracciones registradas, lo que indica una fatiga rápida que sí podemos explicar por un agotamiento en los niveles de neuro transmisor de la motoneurona rápida.
La recuperación se consigue con una pausa en la estimulación de un
tiempo no inferior a 1 min, tiempo suficiente para que se produzca el restablecimiento de la normalidad en la membrana presináptica.
Por otra parte, se puede apreciar una disminución lenta y progresiva
en la amplitud de las contracciones cuando se estimula la preparación a intervalos de tiempo creciente 2.5, 5 y 10 minutos, lo que da idea de una especie
de "agotamiento" a largo que debe ser producido por otros mecanismos distintos
a la falta de vector transmisor (ZUCKER y BRLWER, 1977).
Se sometió a la preparación a una estimulación de elevada frecuencia,
capaz de provocar un estado de tetanización, y, tras la consiguiente fatiga,
se aplicaron estímulos a distintos intervalos de tiempo. Se observa una recuperación (respuesta máxima), en un tiempo alrededor de 10 min — que paradójica
mente es el tiempo que tarda la preparación experimental en demostrar
un agotamiento a largo plazo — para después fatigarse lentamente y tras 30
minutos obtenerse una contracción de amplitud similar a la obtenida a los 30
segundos tras la fatiga que sucede a la tetanización.
Para conseguir la tetanización del músculo adductor del dactilopodito
de Proccmbapus cta^k-ii- , es necesario el empleo de frecuencias de estimulación
de lOOHz. No es extraño que no se consiga tetanización con frecuencias de
estimulación del orden de 50Hz, pues la salida de quanta de neurotransmisor
en cada impulso es pequeña. Incluso en las fibras musculares que alcanzan
amplios potenciales sinápticos, la salida de neurotransmisor no excede a 10
quanta por impulso. En la mayoría de las sinapsis la salida es mucho menor
(GOVIND y ATWOOD, 1982).
Las anomalías que aparecen durante la fase de fatiga tras tetanización,
pueden deberse al comportamiento del axón inhibidor. ATWOOD (1973) dice que
puede ser empleado en los movimientos rápidos para aumentar la velocidad de
respuesta de la musculatura. GOVIND y ATWOOD (1982) admiten que el inhibidor
puede ser empleado para aumentar la frecuencia de respuesta muscular. Es de
destacar que la prolongada estimulación a elevada frecuencia provoca una fatiga
transitoria en la transmisión inhibidora {WIERSMA, 1961).
Por ello se puede argumentar que, tras la estimulación a elevada frecuencia (lOOHz) de las vias nerviosas (axón lento e inhibidor), se provocará
la contracción mantenida de las fibras tónicas, aunque seguramente durante
este proceso se verán inhibidas por la actuación de los terminales nerviosos
inhibidores. Al prolongarse la estimulación, se fatigan transitoriamente las
sinapsis inhibidoras (tal vez por agotamiento en los niveles de neurotransmisor
inhibidor), lo que se traducirá en una aparente recuperación de la tensión
por parte de las fibras tónicas y por lo tanto del músculo adductor. Esto expli
caria las oscilaciones que se observan en los registros obtenidos.
La facilitación es un gradual incremento en la liberación de neurotrans
misor por sucesivos impulsos nerviosos (WIERSMA, 1961). Existen dos tipos de
228
facilitación en crustáceos: Facilitación a largo plazo, o progresivo aumento
en la contracción ante la estimulación con frecuencias de 5-20 Hz durante
10-20 min, que siempre es un efecto lento y progresivo (ATWOOD y cois., 1975),
y Facilitación a corto plazo, o aumento en la respuesta contráctil por parte
del músculo ante un estímulo después de la aplicación de un tren de elevada
frecuencia durante cortos periodos de tiempo (GOVIND y ATWOOD, 1982).
En nuestro caso, se obtiene la facilitación utilizando frecuencias de
estimulación de lOOHz mantenida durante 3s, lo que indica que el fenómeno
correspondería a una facilitación a corto plazo.
DUDEL (1965) y ZUCKER (1974) intentan explicar este fenómeno basándose
en distintas teorias, siempre relacionadas con mecanismos bioquímicos a nivel
sináptico. Nuestros métodos no permiten estudiar las posibles causas de la
facilitación encontrada, y, por este motivo, preferimos utilizar la palabra
potenciación, indicando un aumento en la amplitud de la contracción registrada
tras la estimulación condicional a elevada frecuencia.
m^iimnWm
(íáfijfoiF*.- ?s; r^/íüj^g/./'{i1 ¡' /;/: tÍ/://H/ffi
Figura 3 a b y £.
Tetañízaciones y fases de fatiga del músculo objeto de nuestro estudio.
Estimulación de 100 Hz.
a.- Obsérvese, en la parte central del registro, la recuperación espontánea
en la fase de fatiga.
b_.- Obsérvese la con trac tur a en la fase de fatiga que alcanza la tensión de
tétanos.
c.- Obsérvese que en la fase de fatiga más o menos anómala, se obtiene de nuevo
el mismo nivel de tensión muscular provocado durante la fase de tetanización.
229
BIBLIOGRAFÍA
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Fac. CC. Biológicas
Dr. Moliner ns 50
BURJASOT valencia
230