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Fisiología del Músculo
Dr Esther Barreiro, MD, PhD
Muscle & Respiratory System Research Unit,IMIM-Hospital del Mar, Parc de Salut
Mar, UPF, PRBB,CIBERES, Barcelona
MÚSCULO ESQUELÉTICO
 Movement requires muscle contractions
 Muscle architecture: • Connective tissue  Scaffolding
• Muscle Fibers: Membrane
Myofibrils
Genetic information
Muscle nuclei
- Chemical
- Electrical
Properties
tubular systems
ATP
Mitochondria
 Striations (Sarcomerae) : Myofibrils contain Actin & Myosin,
supported through cross-bridges and other proteins
CONTRACCIÓN MUSCULAR
Acoplamiento excitación-contracción
Salida de Ca2+ desde el RS
Acción entre actina & miosina
en las sarcómeras
CONTRACCIÓN MUSCULAR
Sarcómeras
CONTRACCIÓN MUSCULAR
Tipos de fibras musculares según tipo de miosina
Transiciones secuenciales & reversibles:
Isoformas rápidas  lentas
1) Fibras lentas & resistentes a la fatiga, tipo I: MHCI-Beta
2) Fibras rápidas & menos resistentes a la fatiga:
Tipo IIA, IIB y IIX
compuestas por las miosinas MHCIIa, MHCIIb, MHCIIx,
respectivamente
3) Coexpresión de parejas de tipos de isoformas de MHCs  fibras
híbridas
Otras proteínas contráctiles:
tropomiosina, troponinas,
actina & otras proteínas
también reguladas por
factores: edad,
hormonas, carga mecánica
CONTRACCIÓN MUSCULAR
Tipos de fibras musculares según tipo de miosina: tipo II
Fermoselle et al. ERJ 2012
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
Fascículos Musculares
Músculos
Respiratorios
Fibras
Músculos
Esqueléticos
Miofibrillas
Músculos de las
Extremidades
SARCÓMERA
MÚSCULOS RESPIRATORIOS
LUNGS
Pulmonary Gas Exchange
Airflow in & out lungs
THORAX
VENTILATORY MUSCLES
Inspiratory muscles
Expiratory Muscles
• Diaphragm
• Parasternal Intercostals
• External Intercostals
Redundant mechanical actions
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
PROPIEDADES MECÁNICAS del MÚSCULO
- Relación Longitud - Tensión
- Relación Fuerza - Velocidad
- Relación Fuerza - Frecuencia
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
Relación Longitud – Tensión
Existe una longitud óptima para que la contracción genere tensión
A menor o mayor longitud, la tensión (y la fuerza) disminuye
FRC
TENSIÓN (% máxima)
100
TLC
0
50
100
Longitud (% Lo en reposo)
Diafragma aislado
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
Relación Longitud – Tensión
SANO
EPOC
DISFUNCIÓN MUSCULAR EN LA EPOC
- Mechanical
Modifications
• Inward recoil forces Lung
Resting length
RMs
Balance
• Outward recoil forces
* Chest wall
- Biological
 Force generation
 Lung volume changes
- Structural
LIMB MUSCLE DYSFUNCTION
Biological
Factors
Structural
Modifications
No specific
resting length
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
Relación Velocidad – Fuerza
Máxima velocidad (poca carga), mínima generación de fuerza
Mínima velocidad (gran carga), máxima generación de fuerza
FUERZA (% máxima)
100
0
VELOCIDAD (V/Lo,
sec-1)
2,5
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
In vitro
Relación Fuerza - Frecuencia
La fuerza es proporcional a la frecuencia de estimulación hasta una meseta
En actividades diarias, el nervio frénico a 10-30 Hz. Meseta a 50-100 Hz
Hiperinsuflación y fatiga desplazan la curva
FUERZA (N/cm2)
Diafragma normal
Diafragma fatigado
o
Diafragma con Hiperinsuflación
FRECUENCIA de ESTIMULACIÓN (Hz)
Diafragma aislado
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
Relación Fuerza - Frecuencia
E. Barreiro et al. AJP 2002
In vitro
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
In vitro
Plexiglas muscle
chamber
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
Respiratory Muscle Function, rats
In vivo
***
***
Maximal Inspiratory Pressure, % baseline
100
*
75
50
25
0
Baseline
E. Barreiro et al. ERJ 2005
24h-LPS
24hLPS-3NAC
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
TIPOS de CONTRACCIÓN
I
A
I
Longitud de Reposo
Z
H
Z
Contracción Concéntrica
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
TIPOS de CONTRACCIÓN
I
A
I
Longitud de Reposo
Z
H
Z
Contracción Isométrica
El músculo genera tensión pero no se acorta
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
TIPOS de CONTRACCIÓN
Estiramiento
Z
H
Z
Contracción Excéntrica
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
 FUERZA (Strength)
Expresión de su máxima capacidad contráctil
- Masa Muscular Global
Condicionantes - Propiedades intrínsecas del músculo
>
Andrógenos: Síntesis proteica, agresividad
Estrógenos:
Metabolismo lipídico
Fuerza “intrínseca”: Hombres = Mujeres (3-4 Kg / cm2 )
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
 FUERZA
Propiedad fundamentalmente anaeróbica
Relacionada con la velocidad de contracción
- Propiedades intrínsecas del músculo:
Tamaño y % tipos de fibras (isoformas de MyHC)
Actividad enzimática vías anaeróbicas
MyHC (I, IIa, IIx ... IIb)
MyLC
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
 FUERZA
En los Músculos Respiratorios
no podemos medir tensión, mediremos presión generada
VÍA AÉREA
SUPERIOR
TÒRAX
ABDOMEN
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
 FUERZA
Dinamometría: Medición de la fuerza (tensión)
momento (torque) de fuerza
potencia
Dinamómetros mano
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
Debilidad Muscular
Incapacidad permanente
de mantener un esfuerzo
contráctil
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
REPOSO
Fatiga Muscular
Factores:
* Concentraciones intracelulares electrolitos &
ATP   excitación-contracción muscular 
fatiga
* Intensidad duración ejercicio
* Composición fibrilar
* Forma física
* Estado nutricional
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
 RESISTENCIA (Endurance)
Capacidad de mantener (en el tiempo) un esfuerzo submáximo
Reserva (ante la fatiga)
Margen que queda hasta llegar a la
fatiga del músculo
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
Condicionantes de Resistencia :
- Capacidad aeróbica del músculo
Flujo sanguíneo, Hb, Densidad capilar
Transporte & Aporte
% fibras tipo I (MyHC I), Mioglobina
Utilización
Actividad enzimática aeróbica ...
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS
Respiración Pulmonar
Respiración Tisular
O2 atmosférico
.
VO2
CvO2
.
Qpulmonar
.
VA
. .
VA/Q
CaO2
CaO2
CvO2
O2 D
.
.
Qperiférico O2D/VO2
¡GRACIAS POR LA ATENCIÓN!