Sistema Muscular

SISTEMA MUSCULAR

Las células del sistema muscular tienen características similares a las de una célula nerviosa, con la diferencia de que las primeras son contráctiles y tiene lo que se llama potencial de membrana, es decir, una distribución de los iones que permite que las células sean negativas por dentro y positivas por fuera. En las células nerviosas el potencial de membrana es del orden del menos y más -70 mV; Las células musculares tienen distintos valores de mV; el músculo esquelético tiene -90 mV, el cardiaco -80 mV y el liso -100 mV. Llegado a un cierto potencial hay un nivel de descarga. En una célula nerviosa tenemos receptores o canales iónicos dependientes del voltaje, uno para el sodio y otro para el potasio. Cuando uno excita a una célula nerviosa a través de un neurotransmisor por ejemplo, estos abren el canal al interactuar con el receptor, dejando entrar a un cierto tipo de iones, que pueden ser despolarizantes (excitantes), hiper-polarizantes (inhibidores). Si es de tipo excitador, puede ser el sodio por ejemplo, estos -70 mV comienzan a ser más positivos y llega a un umbral de los -55 mVque es donde se ha producido la apertura de los canales de sodio y comienza la despolarización según la ley del todo o nada; luego se cierra este canal y se abre el de potasio, donde sale potasio e ingresa sodio, sale potasio y se repolariza y llega a -70mV. Esta despolarización va a ocurrir a través del axón y va a llegar hasta la terminal, donde aumenta la permeabilidad del calcio, y este lo que hace es ayudar a que las vesículas sinápticas migren hacia la membrana presináptica y exociten algún neurotransmisor que puede acetilcolina, actuando nuevamente sobre el receptor abriendo un canal iónico, y así sucesivamente.

Al estimular la fibra muscular (o nerviosa), se produce un cambio en el potencial de membrana en el sentido de una despolarización. Si el estímulo es poco intenso, o permanece poco tiempo, el potencial (local) vuelve, según una curva exponencial, a su valor de reposo. Sin embargo, si la despolarización producida rebasa un cierto valor umbral, que suele ser del orden de 10 a 20 mV, sucede algo muy diferente: la membrana procede a despolarizarse por sí misma hasta alcanzar un potencial de +40 mV de sentido contrario, llamado potencial de acción, que puede transmitirse a las zonas adyacentes a dónde se aplicó el estímulo, terminando por afectar a toda la superficie celular. Se dice entonces que se ha originado una corriente de acción.

El potencial de acción, que es pasajero, está constituido por varias fases, a saber:

1. Fase de despolarización.

2. Fase de repolarización.

3. Fase de hiperpolarización.

4. Fase de reposo.

En la célula muscular ocurre más o menos lo mismo, con la diferencia en este caso que la respuesta es una contracción. Aquí tenemos una terminación neuromuscular (derecha), se ven estas vesículas que contienen a los neurotransmisores, y cuando viene el impulso nervioso aumenta la permeabilidad del calcio, éste empuja estas vesículas a la membrana pre-sináptica (a la que contiene los receptores la llamaremos post-sináptica), entonces se libera el neurotransmisor, se acopla al receptor, se produce el cambio con respecto al potencial dependiendo de si es excitador el ión (como el sodio), se abre y despolariza la célula muscular.

Explicación alternativa sacada de internet…

La liberación de acetilcolina ocurre espontáneamente cuando la célula nerviosa está en reposo, liberándose en forma aleatoria uno o más cuantos de acetilcolina a la hendidura sináptica. Una vez que se libera, una molécula de acetilcolina se une a cada una de las dos subunidades a de los receptores nicotínicos de la membrana postsináptica. La compuerta de estos receptores es activada por un ligando, en este caso, la acetilcolina. Un ligando es una señal química que ocupa un lugar específico en el receptor. La activación del receptor por la acetilcolina da origen a un cambio conformacional de éste, que da lugar a la rápida apertura del canal iónico por el que entra Na+ y sale K+. Al entrar el Na+ se despolariza la membrana de la célula muscular (Fig. 2). Esta despolarización local lleva a la activación de los canales de Na+ vecinos, que amplifican y propagan los potenciales de acción a toda la superficie de la fibra muscular y hacia los túbulos transversos donde existe una alta densidad de canales de Ca2+. La liberación de grandes cantidades de Ca2+ del retículo sarcoplásmico produce la contracción muscular.

Entre los neurotransmisores más comunes que vamos a escuchar tenemos a la acetilcolina, noradrenalina, adrenalina, dopamina, serotonina. Por la acción de la enzima acetilcolina transferasa formamos aceticolina, la cual se libera al espacio pre-sináptico, se acopla a estos receptores, los cuales son de tipo ionotrópicos, es decir, tienen el rol de receptor y canal iónico a la vez; los metabotrópicos son solamente receptores, detectan el mensaje pero hacen un viaje más largo a través de la adenil ciclasa que transforma el ATP en AMP cíclico, después viene la fosforilación de una proteína quinasa, y esta finalmente va a adjudicar las proteínas canales, y recién ahí se abre el canal iónico.

Receptor ionotrópico: el receptor y el canal son lo mismo, la misma proteina y la misma estructura. Este es de efecto rápido y poco duradero.

Receptor metabotrópico: el receptor y el canal son distintas estructuras, son distintas proteinas requiriendo la existencia de un sistema de comunicación entre ambs, ellos se denominan mensajeros incelulares, que va a provocar que el canal se abra o se cierre. Generan una respuesta lenta, permite la amplificación de la señal.

Los receptores ionotrópicos (izquierda) forman un canal a través del cual los iones pasan (como Na+ y K+). El canal está formado por cinco subunidades que se organizan en círculo. Los receptores metabotrópicos (derecha) no forman canales, pero están asociados a proteínas G situadas dentro de la célula que pueden pasar el mensaje.

Los receptores colinérgicos se dividen en muscarínicos y nicotínicos. Estos últimos tienen el rol de receptor y canal iónico. Aquí tenemos esta proteína (derecha: receptores nicotínicos), vienen las moléculas de acetilcolina que se acoplan a dos sitios alfa de transmembrana, y se abre el canal para que entre sodio y salga potasio, y comience rápidamente la despolarización. En los muscarínicos, que los encontramos en las vísceras, corazón, hígado, tienen un recorrido más largo, que es a través de la adenil-ciclasa, por lo que los movimientos son más lentos.

Entonces, una vez que se acopla el neurotransmisor se despolariza la membrana y comienza la excitación de la célula muscular.

Los canales son selectivos, dejan pasar solo un ión en un sentido u otro ión en otro sentido. No hay clasificación estricta con respecto a los canales, podemos decir con suerte que existen canales catiónicos y aniónicos.

Fibra Muscular Esquelética

En el tejido muscular se compone de miofibrillas compuestas de miofilamentos, los cuales a su vez constituirán la célula muscular y finalmente el paquete muscular. Cuando se despolariza o se excita la célula, hay un acercamiento de la banda Z, acercamiento de las bandas de actina y miosina, y por lo tanto el acortamiento del músculo. La membrana del músculo, el sarcolema, se despolariza y se forma un potencial que viaja a través de la célula.

Internet (contracción muscular)

La iniciación de la contracción muscular se produce al difundirse un potencial de acción en el sarcolema que desencadena una variación del potencial en las cisternas del retículo sarcoplásmico que liberan iones de calcio hacia el sarcoplasma circundante. Los iones de calcio se unen a la troponina cambiando su conformación que a su vez modifica la de la tropomiosina exponiendo los sitios de unión entre la actina y la miosina. Durante el estado de reposo el complejo troponina-tropomiosina bloquea los sitios de inserción de las cabezas de miosina sobre el filamento de actina. Al ponerse en contacto las cabezas de miosina con los sitios de inserción de la actina se inicia el deslizamiento de los filamentos. La contracción continúa mientras existan iones de calcio en concentración elevada en el sarcoplasma. Una bomba activa de calcio, localizada en la membrana del retículo sarcoplásmico, bombea constantemente iones Ca hacia las cisternas y al cabo de 20 mseg lleva la concentración de Ca al nivel mínimo (10-7M), determinando el estado de reposo. De este modo se elimina la unión de iones Ca a la troponina, y el complejo troponinatropomiosina bloquea nuevamente los sitios de inserción sobre los filamentos de actina, manteniéndose la fibra en estado relajado.

Este sistema necesita ATP tanto para la contracción como para la relajación. Si no tenemos ATP se produce el “rigor mortis”que es un signo reconocible de muerte que es causado por un cambio químico en los músculos que causa un estado de rigidez. Cuando el organismo muere, la membrana del retículo sarcoplásmico pasa de ser de permeabilidad selectiva a semipermeable, esto ocasiona que los iones de calcio salgan del RS para alcanzar un equilibrio,

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