Introducción al Sistema Muscular

Los músculos representan entre el 40 y el 50% del peso corporal total. Al contraerse, efectúan movimientos esenciales tanto del cuerpo como un todo (movimiento esquelético) como de funciones internas vitales, incluyendo la circulación de la sangre, la digestión, la función de las vías urinarias y la acción del diafragma.

Son la parte activa del sistema locomotor, permitiendo que el esqueleto se mueva y mantenga el equilibrio (mediante la contracción y el movimiento).

Funciones Principales del Tejido Muscular

• Movimiento: Hacen posible el desplazamiento del esqueleto (movimientos voluntarios e involuntarios).
• Postura: Mantenimiento de la posición corporal.
• Termogénesis: Producción de calor.

Características Fisiológicas del Tejido Muscular

El tejido muscular posee cuatro propiedades fundamentales:

1. Excitabilidad: Capacidad de responder a estímulos.
2. Contractibilidad: Capacidad de generar fuerza que puede acortar la fibra.
3. Extensibilidad: Capacidad de extenderse (en pares opuestos, uno se contrae y el otro se relaja).
4. Elasticidad: Capacidad de regresar a su forma inicial después de la contracción y la extensión.

Clasificación y Tipos

Clasificación por Forma

• Músculos largos (fusiformes y aplanados).
• Músculos anchos.
• Músculos cortos.

Tipos de Tejido Muscular

Existen tres tipos principales:

• Músculo Estriado o Esquelético (Voluntario).
• Músculo Liso (Involuntario).
• Músculo Cardíaco (Involuntario).

Estructura del Músculo Esquelético

El músculo esquelético (o voluntario) está formado por fibras musculares (células), las cuales presentan la siguiente composición interna:

• Sarcolema: Membrana plasmática que cubre la fibra.
• Sarcoplasma: Citoplasma de la célula muscular.
• Retículo Sarcoplásmico: Equivalente al retículo endoplasmático liso, crucial para el almacenamiento de Ca²⁺.
• Túbulos Transversos (T): Invaginaciones del sarcolema que permiten la propagación del potencial de acción.

Miofibrillas y Miofilamentos

Cada fibra contiene miofibrillas, compuestas por miofilamentos delgados y gruesos:

Filamentos Delgados (Actina)

Formados principalmente por:

• Actina: Posee sitios de unión para la miosina.
• Troponina: Posee sitios de unión para el ion Calcio (Ca²⁺).
• Tropomiosina: Proteína que, en reposo, bloquea los sitios de unión de la actina.

Filamentos Gruesos (Miosina)

Formados por Miosina, la cual posee cabezas con sitios de unión tanto para la actina como para el ATP.

El Sarcómero: Unidad Funcional de la Contracción

Las estriaciones transversales son una característica distintiva del músculo esquelético, causadas por las diferencias en los índices de refracción de las distintas partes de la fibra muscular. Estas estriaciones están divididas en zonas:

• Banda I (Clara): Dividida por la Línea Z (oscura). Contiene solo filamentos delgados de actina.
• Banda A (Oscura): Contiene filamentos gruesos de miosina y las porciones superpuestas de los filamentos de actina.
• Banda H: Zona más clara en el centro de la Banda A, donde solo hay filamentos gruesos de miosina (en estado de relajación).
• Línea M: Línea transversa que se encuentra en el medio de la Banda H.

El Sarcómero es la unidad funcional de la contracción, definido como el área comprendida entre dos Líneas Z consecutivas.

En el patrón estructural, un filamento de miosina está rodeado por seis filamentos de actina.

Fisiología de la Contracción Muscular

Teoría del Deslizamiento de los Filamentos (Teoría de Huxley)

La contracción se basa en la interacción entre los filamentos de actina y miosina, actuando mediante puentes cruzados. Este mecanismo funciona como una «cremallera», donde los puentes cambian de sitio e impulsan las moléculas de actina hacia el centro del sarcómero, acortándolo.

El Papel del Calcio (Ca²⁺) y el ATP

Acoplamiento Excitación-Contracción

Para que se inicie la contracción, es esencial que el potencial de acción penetre profundamente en la fibra muscular. Esta penetración se efectúa a través de los Túbulos T y el Retículo Sarcoplásmico. Los Túbulos T penetran a través de las fibras musculares, cruzando las miofibrillas en las zonas donde los filamentos de actina y miosina se entrecruzan.

Mecanismo de Bloqueo y Desbloqueo

En un músculo en reposo, los miofilamentos de actina y miosina no están conectados porque la tropomiosina bloquea los sitios de unión de la actina. La troponina, una proteína con alta afinidad por los iones de Ca²⁺, juega un papel clave:

1. Cuando la concentración de Ca²⁺ es baja, la tropomiosina bloquea los sitios activos de la actina.
2. Cuando el potencial de acción difunde a través de los Túbulos T, se libera Ca²⁺ desde el Retículo Sarcoplásmico hacia las miofibrillas.
3. El Ca²⁺ se une a la troponina, lo que altera la posición de la tropomiosina, liberando los sitios de unión de la actina.
4. Esto permite que la actina se una a las cabezas de miosina, iniciando el ciclo de los puentes cruzados.

Fuentes de Energía (ATP)

La miosina activada actuaría como una ATP-asa, hidrolizando el ATP para proporcionar la energía (Eº) necesaria para la propulsión y el movimiento de los puentes cruzados.

Dado que la contracción muscular requiere una gran cantidad de ATP que las células musculares no siempre tienen disponible inmediatamente, el músculo en reposo almacena energía en forma de Creatinfosfato o Fosfocreatina.

Este compuesto provee grupos de fosfatos ricos en energía para transformar el ADP en ATP:

• Si la reserva de ATP es alta, el grupo fosfato pasa del ATP a la creatinina (almacenamiento).
• Si la reserva de ATP disminuye, la reacción se invierte, transfiriendo el grupo fosfato del creatinfosfato al ADP (producción rápida de ATP).

Unidad Motora y Unión Neuromuscular

La Unidad Motora (UM)

La unidad funcional de los músculos de los vertebrados es la Unidad Motora (UM). Está formada por una neurona motora y el grupo de células musculares inervadas por su axón. Todas estas células se contraerán simultáneamente cuando la señal sea transmitida por la neurona.

Si una UM es estimulada de forma aislada, no habrá respuesta hasta que se alcance el umbral de excitación. En contraste, el músculo entero, compuesto de muchas UM individuales, responde de forma graduada según el número de unidades motoras que se contraen.

La fuerza con la que se contrae un músculo depende directamente del número de Unidades Motoras reclutadas y de su contracción simultánea.

La Unión Neuromuscular

La Unión Neuromuscular es el punto de contacto entre la terminal del axón de una neurona motora y la porción adyacente de la fibra muscular (sarcolema). Este punto de contacto se denomina Placa Motora Terminal.

Proceso de Transmisión Sináptica

Las terminales de los axones presinápticos contienen vesículas llenas de un neurotransmisor específico: la Acetilcolina (ACh). La Placa Motora Terminal contiene receptores para esta molécula.

1. Cuando el impulso nervioso (IN) llega a las terminales axonales, se libera Acetilcolina.
2. Este neurotransmisor se une a los receptores de la placa terminal.
3. La unión genera la apertura de canales iónicos para el Sodio (Na⁺).
4. Se desencadena un potencial de acción muscular que se conduce a lo largo del sarcolema.
5. El potencial de acción muscular provoca la liberación de Ca²⁺ almacenado en el Retículo Sarcoplásmico.
6. El Ca²⁺ en el sarcoplasma genera el desplazamiento de los filamentos delgados (actina), produciendo la Contracción Muscular.
7. Finalmente, las bombas de transporte activo de Ca²⁺ devuelven este ion desde el sarcoplasma al Retículo Sarcoplásmico, lo que conduce a la Relajación Muscular.

Nota: La enzima Acetilcolinesterasa degrada rápidamente la Acetilcolina en la hendidura sináptica, permitiendo la relajación y la preparación para un nuevo impulso.