Contracción del musculo esquelético

Generalidades• 40% del cuerpo es músculo esquelético, y tal vez

otro 10% es músculo liso y cardíaco.• Todos los músculos esqueléticos están formados

por numerosas fibras cuyo diámetro varía entre 10 y 80 mm.

• Fibras formadas por subunidades cada vez más pequeñas

• En la mayor parte de los músculos esqueléticos las fibras se extienden a lo largo de toda la longitud del músculo.

• Todas las fibras habitualmente están inervadas sólo por una terminación nerviosa, que está localizada cerca del punto medio de la misma.

SarcolemaEs una fina membrana que envuelve a una fibra musculo esquelética. Está formado por una membrana celular verdadera, denominada membrana plasmática, y una cubierta externa formada por una capa delgada de material polisacárido que contiene numerosas fibrillas delgadas de colágeno.

Miofibrillas

• Formadas por filamentos de actina y miosina.

• Componen la fibra muscular.

Cada miofibrilla está formada por aproximadamente 1.500 filamentos de miosina y 3.000 filamentos de actina adyacentes entre sí, que son grandes moléculas proteicas polimerizadas responsables de la contracción muscular real.

Puentes cruzados, Banda Z y SarcómeroPUENTES CRUZADOS:

Son pequeñas proyecciones que se originan a los lados de los filamentos de miosina.

BANDA Z:Esta formada por proteínas filamentosas distintas a la actina y a la miosina. Atraviesan las miofibrillas, uniéndolas entre si a lo largo de toda la longitud de la fibra muscular.

SARCOMERO:Es la porción de la miofibrilla o de la fibra muscular entera que esta entre dos discos Z sucesivos. Mide aproximadamente 2 micrómetros cuando la fibra muscular se encuentra contraída.

Filamentos de titinaMantienen en su lugar los filamentos de miosina y actina. Son proteínas muy elásticas y actúan como armazón que mantiene en su posición los filamentos de miosina y de actina, de modo que funcione la maquinaria contráctil del sarcómero.Un extremo de la molécula de titina es elástico y está unido al disco Z; para actuar a modo de muelle y con una longitud que cambia según el sarcómero se contrae y se relaja. La otra parte de la molécula de titina la une al grueso filamento de miosina.

membrana plasmática sarcolema

citoplasma (sin incluir a las miofibrillas)

sarcoplasma

retículo endoplasmático

retículo sarcoplasmático

mitocondrias sarcosomas

Mecanismo general de la contracción

En el estado relajado, los extremos de los filamentos de actina que se extienden entre dos discos Z sucesivos apenas comienzan a superponerse entre sí. Por el contrario, en el estado contraído estos filamentos de actina han sido traccionados hacia dentro entre los filamentos de miosina, de modo que sus extremos se superponen entre sí en su máxima extensión.

MiosinaLos brazos y las cabezas que protruyen se denominan en conjunto puentes cruzados. Cada puente cruzado es flexible en dos puntos denominados bisagras, una en el punto en el que el brazo sale del cuerpo del filamento de miosina y la otra en el punto en el que la cabeza se une al brazo. Otracaracterística de la cabeza de la miosina que es esencial para la contracción muscular es que actúa como una enzima ATPasa. Como se explica más adelante, esta propiedad permite que la cabeza escinda el ATP y que utilice la energía procedente del enlace fosfato de alta energía del ATP para aportar energía al proceso de la contracción.

ActinaLos filamentos de actina están formados por actina, tropomiosina y troponina.Cada una de las hebras de la doble hélice de F-actina está formada por moléculas de G-actina polimerizadas, cada una de las cuales tiene un peso molecular de aproximadamente 42.000. A cada una de estas moléculas de G-actina se le une una molécula de ADP. Se piensa que estas moléculas de ADP son los puntos activos de los filamentos de actina con los que interactúan los puentes cruzados de los filamentos de miosina para producir la contracción muscular.

Tropomiosina

Estas moléculas están enrolladas en espiral alrededor de los lados de la hélice de F-actina. En estado de reposo las moléculas de tropomiosina recubren los puntos activos de las hebras de actina, de modo que no se puede producir atracción entre los filamentos de actina y de miosina para producir la contracción.

TroponinaMoléculas unidas de manera intermitente a lo largo de los lados de las moléculas de tropomiosina hay otras moléculas proteicas denominadas troponina. Se trata de complejos de tres subunidades proteicas unidas entre sí de manera laxa, cada unade las cuales tiene una función específica en el control de la contracción muscular.

Troponina I: tiene una gran afinidad por la actina.Troponina T: afinidad por la tropomiosina y la tercera Troponina C: afinidad por los iones calcio.

Cuando los iones de Ca se combinan con la Troponina C, el complejo troponina probablemente experimente un cambio conformacional que hace que tire de la molécula de tropomiosina y la desplaza hacia las zonas mas profundas que hay entre 2 hebras de actina.Esto descubre los puntos activos de la actina permitiendo de esta manera que atraigan las cabezas del puente cruzado de miosina y que se produzca la contracción.

Interacción para producir contracción

Teoría de la cremalleraInteracción entre el filamento de actina activado y los puentes cruzados.Tan pronto como el filamento de actina es activado por los iones Ca, las cabezas de los puentes cruzados son atraídas hacia los puntos activos del la actina y de algún modo esto hace que se produzca contracción.

Fuente de energía ATPCONTRACCION TRABAJO NECESIDAD DE ENERGIA

Cabezas de los puentes cruzados se unen al ATP

ATPasa de la cabeza de miosina

Escinde ATP y queda ADP mas fosfato

Esto hace que la cabeza de miosina se extienda hacia el

filamento de actina

Complejo troponina – tropomiosina se une al Ca

Descubre puntos activos

Cabezas de miosina se unen al punto activo

Ocurre un cambio conformacional en la cabeza de miosina

La cabeza se desplaza hacia el brazo del puente

cruzado

Se genera un golpe activo

Se comienza a tirar del filamento de actina

Ocurre un deslazamiento de la cabeza

Liberación de ADP y fosfato

ADP se une a ATP

Se genera una separación de la

cabeza y la actina

Se escinde una nueva molécula de

ATP y ocurre un nuevo ciclo

Excitación del músculo esquelético:transmisión neuromuscular y acoplamientoexcitación-contracción

Anatomía fisiológica de la unión neuromuscular de la placa motora terminal

La unión neuromuscular forma una gran fibra nerviosa mielinizada con una fibra muscular esquelética la fibra nerviosa forma un complejo de terminaciones nerviosas ramificadas.

Secreción de acetilcolina por las terminaciones nerviosas

En el momento en que el impulso nervioso llega a la unión neuromuscular se liberan una gran cantidad de vesículas con acetilcolina desde las terminaciones nerviosas hacia el espacio sináptico.

Efecto de la acetilcolina sobre la membrana de la fibra muscular postsináptica para abrir canales iónicos

La acetilcolina lo que hace es producir un cambio conformacional en los canales de potasio, sodio y calcio, uniéndose a las subunidades alfa para hacer que los iones se muevan con facilidad

Potencial de la placa terminal y excitación de lafibra muscular esquelética

Propagación del potencial de acción al interior de lafibra muscular a través de los (túbulos transversos)

Para producir una contracción muscular máxima la corriente debe penetrar en las zonas mas profundas de la fibra muscular hasta las miofibrillas individuales.

RECEPTORES DE ACETIL COA

Un receptor de acetilcolina (AChR) es una proteína integral de membrana que responde a la unión del neurotransmisor acetilcolina. Se encuentra principalmente en las terminaciones neuromusculares y tanto en el sistema nervioso central como el periférico.

CLASIFICACION

Como el resto de los receptores transmembrana, el receptor de la acetilcolina se clasifica de acuerdo con su farmacología, es decir, de acuerdo a las afinidades relativas y sensibilidad que tiene por diferentes moléculas. Aunque todos los receptores de la acetilcolina, por definición, responden a la acetilcolina, pueden igualmente unirse a otros ligandos.

Receptor nicotínico (nAChR, llamado también receptor de acetilcolina ionotrópico), que logra unirse con especificidad por la nicotina, de allí su nombre.

Receptor muscarínico (mAChR, llamado también receptor de acetilcolina metabotrópico), que logra unirse con especificidad por la muscarina, de allí su nombre.

Los nAChR son canales iónicos regulados por ligandos que, igual que los otros miembros de este grupo de canales iónicos, están compuestos por cinco subunidades protéicas dispuestas simétricamente como las duelas alrededor de un barril. La composición de cada subunidad varía grandemente de un tejido a otro. Cada subunidad contiene cuatro regiones llamadas M1, M2, M3 y M4, que atraviesa la membrana celular y que está formado por aproximadamente 20 aminoácidos. La región M2 es la que se encuentra más cercana a la luz del poro iónico, por lo que forma el revestimiento de éste.

La unión de la acetilcolina a los terminales amino de cada una de las subunidades alfa resulta en una rotación de 15° en todas las hélices de la subunidad M2. La porción citoplasmática del receptor nicotínico de la acetilcolina tiene anillos cargados negativamente para determinar el catión específico del receptor en cuestión y efectivamente poder remover la cubierta hidratada formada por razón de los iones en solución acuosa. En la región intermedia del receptor, es decir, en la porción de la luz del poro, los residuos valina y leucina (Val 255 y Leu 251) definen una región hidrofóbica por la que el ion deshidratado debe pasar.

El nAChR se encuentra principalmente en los bordes de los pliegues de unión en la unión neuromuscular, del lado postsináptico, y se activa cuando la acetilcolina se libera hacia la sinapsis. La difusión de Na+ y K+ a través del receptor causa la despolarización que causa la apertura de los canales de sodio regulados por voltaje, permitiendo la aparición de un potencial de acción y, ultimadamente, la contracción muscular.

El nAChR se encuentra principalmente en los bordes de los pliegues de unión en la unión neuromuscular, del lado postsináptico, y se activa cuando la acetilcolina se libera hacia la sinapsis. La difusión de Na+ y K+ a través del receptor causa la despolarización que causa la apertura de los canales de sodio regulados por voltaje, permitiendo la aparición de un potencial de acción y, ultimadamente, la contracción muscular.

RECEPTORES MUSCARINCOS

Receptores M1, M4 yM5 : SNC.   Estos receptores están implicados en respuestas complejas tales como la memoria, atención y analgesia. Los receptores M1 se encuentran también en las células parietales gástricas y a nivel de los ganglios autonomicos.

Receptores M2. La activación de los receptores M2 disminuye la velocidad de conducción a nivel de los nodos sinoauricular y auriculoventricular, reduciendo así la frecuencia cardíaca.

Receptores M3:  músculo liso. La activación de los receptores M3 a nivel del músculo liso produce acciones en; bronquios (broncoconstricción), vejiga (se favorece la micción), glándulas exócrinas, entre otros tejidos.

RECEPTORES NICOTINICOS

Receptores N1 o NM:estos receptores se ubican en la unión neuromuscular.

Receptores N2 o NN: los receptores nicotínicos juegan un rol esencial en la transmisión de las señales colinérgicas en el sistema nervioso autónomo. Los receptores nicotínicos del subtipo NN están presentes en los ganglios colinérgicos y adrenérgicos, pero no a nivel de tejidos efectores (vejiga, músculo cardíaco, etc). Estos receptores se encuentran también en el sistema nervioso central y la médula adrenal.