Download Bases estructurales y fisico-químicas del tejido excitable.

Sistema muscular
núcleo de ingeniería biomédica
facultades de ingeniería y medicina
universidad de la república
Juntura neuromuscular
•De la espina dorsal a
músculos
esqueléticos
llegan
fibras
motoras
eferentes.
•Cada fibra controla
grupo
específico
músculos.
un
de
•Para músculos grandes cada
fibra nerviosa controla entre
100 y 200 fibras musculares.
Para la motricidad fina, cada
fibra nerviosa controla hasta
6 fibras musculares.
•Estimular
una
fibra
nerviosa
produce
la
contracción de todos los
músculos asociados a la
fibra.
Tejido muscular
• Tres tipos de músculos:
–
De contracción voluntaria:
•
–
De contracción involuntaria inervada:
•
–
Músculo esquelético: mayor volumen, 40% de la
masa corporal.
Muslo liso: tracto digestivo, vasos sanguíneos
(no se tratara)
De contracción involuntaria no inervada:
•
Músculo cardíaco: miocardio
Músculo esquelético
• Estructura:
– Haz de fibras.
– Fibra muscular: es la célula
muscular, miocito, 10 a
100um de diámetro.
– Miofibrilla: unidad básica,
dan el aspecto estriado.
– Miofilamentos: miosina
(gruesos) y actina
(delgados).
Miofibrilla
Bandas:
•
•
•
•
Banda A: bandas oscuras, miosina y actina.
Banda I: bandas claras, actina.
Banda H: bandas pálidas, miosina.
Sarcómero: unidad funcional comprendida entre
líneas Z por una banda A y dos medias bandas I.
Longitud dependiente de la contracción.
Miofilamentos
Grueso:
• Constituyen la banda A
• Compuesto por unas 300 moléculas de miosina.
• Unos 1.6 um de longitud y unos 15nm de
diámetro.
• Forma particular de la molécula de miosina,
extremo en forma de doble cabeza.
• Consumo de ATP.
Miofilamentos
Delgado:
• Se originan en la línea Z, penetran en la A y hasta
el inicio de la H solapándose con los Gruesos.
• Tamaño, aprox. 1um de longitud y unos 7 a 8nm
de diámetro.
• Están compuestos por 3 proteínas: actina
fundamentalmente, tropomiosina y troponina, en
relación 7:1:1.
Fisiología Muscular
• Dinámica de la contracción muscular:
• El potencial de acción viaja por la fibra eferente motora hacia la
juntura neuromuscular (centro de fibra muscular).
• Cada axón eferente, se divide en varios cientos de ramas que activaran
cada una de las fibras musculares.
• Se produce la apertura de canales de Na+ (ingresa a la célula muscular)
por estimulación química con Acetilcolina ACh a nivel sináptico.
• Vm >= -50mv → Pot. de Acción Muscular. Una serie de túbulos
(llamados T), se encargan de difundir dicho potencial a toda la fibra
muscular.
Fisiología Muscular
• Dicho potencial de acción muscular provoca apertura de canales de
Ca++ que ingresa y baña a cada una de las miofibrillas. El ion Ca++ es
clave en el acoplamiento que produce la contracción.
• Luego la bomba de Ca++ regresa dicho ion a sus valores normales
para la distensión.
• Proceso de recuperación del equilibrio similar al que ocurría en la
neurona.
Fisiología Muscular
• Contracción:
• Resulta del acortamiento del sarcómero,
desplazamiento de miofilamentos delgados
sobre gruesos.
• El Ca que llegó se une a la troponina generando
un cambio en su posición, dejando al
descubierto la zona de contacto de la actina con
la miosina. Dado esto, las cabezas de miosina
se unen con dichos puntos de contacto.
Mediante hidrólisis de de ATP, la cabeza de
miosina gira 45 grados produciéndose un
desplazamiento del miofilamento delgado hacia
el centro del sarcómero de unos 5nm.
• Luego la cabeza se desengancha y vuelve a
quedar en posición vertical para volver a
acoplarse y repetir el proceso como si fuera una
especie de remo.
• La relajación muscular sucede cuando los iones
de Ca vuelven a sus concentraciones de reposo.
Reclutamiento de unidades
motoras
Característic Tipo I
a
Color
Tamaño
Reclutamiento
Cantidad de
Ca
Consumo de
ATP
Fatigabilidad
Intensidad
Respuesta
Tipo IIa
Tipo IIb
Rosado
Mediano
Blanco
Grande
Segundo
Tercero
++
+++
+
++
+++
+
Baja
Lenta
++
Media
Media
+++
Alta
Rápida
Rojo
Pequeñ
o
Primer
o
+
Músculo cardíaco
•
•
•
•
Muy similar al músculo esquelético, con la diferencia
de que posee una red de interconexión eléctrica
compleja (gap junctions) que interconecta todas la
células haciéndolas actuar como una única masa
contráctil.
No existe una neurona procedente del sistema
nervioso (neurona motora) que active la célula
muscular, el sistema en si es autoexitable.
Todas tienen la propiedad de autoexitabilidad,
contractibilidad y conducción (autoprop.), pero
están especializadas en cada una.
Al igual que en la célula muscular esquelética,
debido al ingreso de Na al interior de la membrana
celular, se produce el potencial de acción que
activara la contracción mediante el ingreso de Ca al
interior celular.
Célula muscular cardíaca (miocito)
•
La activación eléctrica ocurre
igual que en las neuronas:
–
Ingreso de iones Na+ (y
Ca+
en
la
células
marcapasos)
•
La amplitud del PA es de 100
mV (también similar)
•
La duración es cerca de 100
veces mayor que en neuronas y
miocitos esqueléticos (300 ms).
•
La
repolarización
es
consecuencia del egreso de
iones K+.
•
Una importante diferencia entre
el miocito cardíaco y el miocito
esquelético o el liso, es que el
cardíaco propaga el estímulo
de una célula a la otra en
cualquier dirección.
Referencias
•
Simini, F - "Ingeniería Biomédica: perspectivas desde el Uruguay", Depto.
Publicaciones UR, 2007
•
Webster, J - "Medical Instrumentation. Application and design", 3ra ed,
JW&S, 1998
•
Malmivuo, J y Plonsey, R - "Bioelectromagnetism. Principles and
applications of bioelectric and biomagnetic fields", Oxford University
Press, 1995 (http://butler.cc.tut.fi/~malmivuo/bem/bembook/index.htm)