Fisiología humana/Sistema muscular

El sistema muscular es el sistema biológico de los seres humanos que produce el movimiento. El sistema muscular, en los vertebrados, se controla a través del sistema nervioso, aunque algunos músculos, como el músculo cardíaco, pueden ser completamente autónomos. El músculo es tejido contractil y se deriva de la capa mesodermal de las células germinales embrionarias.

Su función es producir fuerza y causar movimiento, ya sea locomoción o movimiento dentro de los órganos internos. Gran parte de la contracción muscular se produce sin pensamiento consciente y es necesaria para la supervivencia, como la contracción del corazón o el peristaltismo, que empuja los alimentos a través del sistema digestivo. La contracción voluntaria de los músculos se utiliza para mover el cuerpo y puede ser finamente controlada, tal como el movimiento de los dedos o movimientos gruesos como los del bíceps y del tríceps.

El músculo está compuesto de células musculares (a veces conocidas como "fibras musculares"). Dentro de las células están las miofibrillas; las miofibrillas contienen sarcómeros que se componen de actina y miosina. Las células musculares individuales están revestidas de miosina. Las células musculares están unidas entre sí por endomisio en haces llamados fascículos. Estos haces se agrupan entonces para formar el músculo y están revestidos de epimisio. Los huesos musculares se distribuyen a lo largo de los músculos y proporcionan información de retroalimentación sensorial al sistema nervioso central. El músculo esquelético, que involucra a los músculos del tejido esquelético, se organiza en grupos separados. Un ejemplo es el bíceps braquial. Está conectado por tendones al esqueleto. En contraste, el músculo liso se encuentra a varias escalas en casi todos los órganos, desde la piel (en la que controla la erección del vello corporal) hasta los vasos sanguíneos y el tracto digestivo (en el que controla el calibre del lumen y el peristaltismo, respectivamente). Hay aproximadamente 640 músculos esqueléticos en el cuerpo humano (ver lista de músculos del cuerpo humano).

Contrariamente a la creencia popular, el número de fibras musculares no puede aumentarse a través del ejercicio; las células musculares simplemente se hacen más grandes. Sin embargo, se cree que las miofibrillas tienen una capacidad limitada de crecimiento a través de la hipertrofia y se dividirán si están sujetas a un aumento de la demanda. Hay tres tipos básicos de músculos en el cuerpo (liso, cardíaco, y esquelético). Aunque difieren en muchos aspectos, todos ellos usan actina y miosina para crear la contracción muscular y la relajación. En el músculo esquelético, la contracción es estimulada en cada célula por impulsos nerviosos que liberan acetilcolina en la unión neuromuscular, creando potenciales de acción a lo largo de la membrana celular. Todo el músculo esquelético y muchas contracciones del músculo liso son estimuladas por la unión del neurotransmisor acetilcolina. La actividad muscular es responsable de la mayor parte del consumo energético del cuerpo. Los músculos almacenan energía para su propio uso en forma de glucógeno, que representa alrededor del 1% de su masa. El glucógeno puede convertirse rápidamente en glucosa cuando se necesita más energía.

Tipos

Hay tres tipos de músculos:

El músculo liso o "músculo involuntario" consiste en células musculares en forma de huso que se encuentran dentro de las paredes de órganos y estructuras tales como el esófago, el estómago, los intestinos, los bronquios, el útero, los uréteres, la vejiga y los vasos sanguíneos. Las células musculares lisas contienen un sólo núcleo y no estriaciones.

El músculo cardíaco es también un "músculo involuntario", pero está estriado en su estructura y apariencia. Al igual que el músculo liso, las células musculares cardiacas contienen un sólo núcleo. El músculo cardíaco se encuentra sólo en el corazón.

El músculo esquelético o músculo voluntario está unido por los tendones al hueso y se utiliza para efectuar el movimiento esquelético, tal como la locomoción. Las células del músculo esquelético son multinucleadas con los núcleos localizados periféricamente. El músculo esquelético se llama "estriado" debido a su apariencia rayada longitudinalmente bajo microscopía óptica. Las funciones del músculo esquelético incluyen:

- Soporte del cuerpo
- Asistencia en el movimiento óseo
- Ayuda a mantener una temperatura constante en todo el cuerpo
- Asistencia en el movimiento de vasos cardiovasculares y linfáticos a través de contracciones
- Protección de los órganos internos y contribución a la estabilidad articular

Los músculos cardíaco y esquelético son estriados porque contienen sarcómero y forman paquetes de haces muy regulares; los músculos lisos no tiene sarcomero. El músculo estriado es activado a menudo en momentos cortos e intensos, mientras que el músculo liso sostiene contracciones más largas o incluso casi permanentes.

El músculo esquelético se divide además en varios subtipos:

El tipo I, oxidativo lento, "twitch lento", o músculo "rojo" es denso, con capilares y es rico en mitocondrias y mioglobina, dando al tejido muscular su color rojo característico. Puede transportar más oxígeno y mantener la actividad aeróbica.
Tipo II, twitch rápido , el músculo tiene tres tipos principales que son, en orden de velocidad contractil creciente:
- a) Tipo IIa, que, como músculo lento, es aeróbico, rico en mitocondrias y capilares y aparece de color rojo.
- b) Tipo IIx (también conocido como tipo IId), que es menos denso en mitocondrias y mioglobina. Este es el tipo de músculo más rápido en los seres humanos. Puede contraerse más rápidamente y con una mayor cantidad de fuerza que el músculo oxidativo, pero sólo puede sostener breves estallidos anaeróbicos de actividad antes de que la contracción muscular se vuelva dolorosa (a menudo atribuida a una acumulación de ácido láctico). Nota: Este músculo en los seres humanos ha sido, confusamente, llamado tipo IIB en algunos libros y artículos.
- c) Tipo IIb, que es anaeróbico, glucolítico, músculo "blanco" que es aún menos denso en la mitocondria y la mioglobina. En animales pequeños como roedores o conejos este es el tipo principal de músculo rápido, que explica el color pálido de su carne.

En la mayoría de los músculos, la contracción se produce como resultado del esfuerzo consciente que se origina en el cerebro. El cerebro envía señales, en forma de potenciales de acción, a través del sistema nervioso a la neurona motora que inerva la fibra muscular. Sin embargo, algunos músculos (como el corazón) no se contraen como resultado del esfuerzo consciente. Se dice que estos son autonómicos. Además, no siempre es necesario que las señales se originen desde el cerebro. Los reflejos son reacciones musculares rápidas e inconscientes que ocurren debido a estímulos físicos inesperados. Los potenciales de acción de los reflejos se originan en la médula espinal en lugar del cerebro.

Hay tres tipos generales de contracciones musculares, contracciones del músculo esquelético, contracciones del músculo cardíaco y contracciones del músculo liso.

Sistema muscular trabajando con otros sistemas del cuerpo

Homeostasis
Protección
Metabolismo del calcio
Mantenimiento de la temperatura corporal

Contracciones del músculo esquelético

Pasos de una contracción del músculo esquelético:

Un potencial de acción alcanza el axón de la neurona motora.
El potencial de acción activa los canales de ion calcio en el axón y el calcio entra en la célula.
El calcio provoca que las vesículas de acetilcolina en el axón se fusionen con la membrana, liberando la acetilcolina en la hendidura entre el axón y la fibra muscular.
La fibra del músculo esquelético es excitada por grandes fibras nerviosas mielinizadas que se adhieren a la unión neuromuscular. Hay una unión neuromuscular para cada fibra.
La acetilcolina se difunde a través de la hendidura y se une a los receptores nicotínicos en la fibra muscular, abriendo canales de sodio y potasio en la membrana. El sodio entra y el potasio sale. Sin embargo, debido a que el sodio es más permeable, la membrana de la fibra muscular se carga positivamente, desencadenando un potencial de acción.
El potencial de acción en la fibra muscular hace que el retículo sarcoplasmático libere iones de calcio (Ca ++).
El calcio se une a la troponina presente en los finos filamentos de las miofibrillas. La troponina modula entonces alostéricamente la tropomiosina. Normalmente, la tropomiosina obstruye físicamente los sitios de unión en el filamento deslizante; una vez que el calcio se une a la troponina, la troponina obliga a la tropomiosina a moverse fuera de la ruta, desbloqueando los sitios de unión.
El filamento deslizante (que ya está preparado para actuar) se une a los sitios de unión recién descubiertos. A continuación, proporciona un impulso de energía.
El ATP se une al filamento deslizante, forzándolo a conformarse de tal manera que rompa el enlace actina-miosina. Otro ATP se divide para activar de nuevo el filamento deslizante.
Los pasos 7 y 8 se repiten mientras el calcio esté presente en los filamentos finos.
A lo largo de este proceso, el calcio se bombea de nuevo activamente al retículo sarcoplásmico. Cuando ya no está presente en el filamento fino, la tropomiosina cambia de nuevo a su estado anterior, para bloquear de nuevo los sitios de unión. El filamento deslizante entonces cesa de unirse al filamento fino, y las contracciones cesan también.
La contracción muscular es más larga cuanto más abundante sea el Ca ++ en el sarcoplasma.

Tipos de Contracciones:

Contracción isométrica: el músculo no se acorta durante la contracción y no requiere el deslizamiento de las miofibrillas sino que los músculos están rígidos. Un ejemplo sería cuando cargamos un peso y lo mantenemos elevado con el brazo, sin moverlo, manteniendo el peso en la misma posición.
Contracción isotónica - la inercia se utiliza para moverse o trabajar. El músculo utiliza más energía en la contracción y dura más tiempo que la contracción isométrica. La contracción muscular isotónica se divide en dos categorías: concéntrica, donde las fibras musculares se acortan cuando el músculo se contrae y excéntrica, un ejemplo es cuando llevamos un vaso de agua a la boca para beber, existe acortamiento muscular concéntrico, ya que los puntos de inserción de los músculos se juntan, se acortan o se contraen; excéntrica, donde las fibras musculares se alargan al contraerse, un ejemplo es cuando llevamos el vaso desde la boca hasta apoyarlo en la mesa, en este caso el bíceps braquial se contrae excéntricamente..
Contracción auxotónica: El nervio excita a un músculo o pasa estímulo eléctrico a través del músculo mismo. Se combina una contracciones isométrica con una contracción isotónica. Algunas fibras se contraen rápidamente mientras que otras se contraen lentamente.
Tónica: mantiene el tono postural contra la fuerza de la gravedad.

La eficiencia de la contracción muscular:

Sólo alrededor del 20% de la energía de entrada se convierte en trabajo muscular. El resto de la energía es el calor.
El 50% de la energía de los alimentos se utiliza en la formación de ATP.
Si la contracción muscular es lenta o sin movimiento, la energía se pierde como calor de mantenimiento.
Si la contracción muscular es rápida, se usa energía para superar la fricción.

Teoría del filamento deslizante

Cuando un músculo se contrae, las proteínas musculares actina y miosina se deslizan hacia el centro del sarcómero hasta que los filamentos de actina y miosina se superponen completamente. La zona H se vuelve cada vez más pequeña debido a la creciente superposición de filamentos de actina y miosina, y el músculo se acorta. Así, cuando el músculo está completamente contraído, la zona H ya no es visible (como a la izquierda del diagrama). Hay que tener en cuenta que los filamentos de actina y miosina por sí mismos no cambian de longitud, sino que se deslizan entre sí.

Acción celular de los músculos esqueléticos

Durante la respiración celular, las mitocondrias, dentro de las células del músculo esquelético, convierten la glucosa de la sangre en dióxido de carbono y agua en el proceso de producción de ATP (véase: Fisiología celular). El ATP es necesario para todo movimiento muscular. Cuando la necesidad de ATP en el músculo es mayor de lo que las células pueden producir con la respiración aeróbica, las células producirán ATP extra en un proceso llamado respiración anaeróbica. El primer paso de la respiración aeróbica (glucólisis) produce dos ATP por molécula de glucosa. Cuando el resto de la vía de respiración aeróbica está ocupada, la molécula de piruvato puede convertirse en ácido láctico. Este método produce mucho menos ATP que el método aeróbico, pero lo hace más rápido y permite que los músculos hagan un poco más de esfuerzo que si dependieran únicamente de la producción de ATP de la respiración aeróbica. El inconveniente de este método es que el ácido láctico se acumula y provoca que los músculos se fatiguen. Con el tiempo dejarán de contraerse hasta que la descomposición del ácido láctico sea suficiente para permitir el movimiento una vez más. La gente experimenta esto más perceptiblemente cuando levantan levemente cosas pesadas tales como pesos o hace un sprint en una distancia larga. El dolor muscular a veces se produce después de una actividad vigorosa, y es a menudo mal entendido por el público en general como el resultado de la acumulación de ácido láctico. Esta es una idea errónea porque el músculo se fatiga con la acumulación de ácido láctico, pero no permanece en el tejido muscular el tiempo suficiente para causar descomposición o dolor en los tejidos. Durante la respiración agitada, después del ejercicio, las células convierten el ácido láctico de nuevo en glucosa o en piruvato para enviarlo a través de los pasos adicionales de la respiración aeróbica. En el momento en que una persona respira normalmente otra vez, el ácido láctico se ha eliminado. El dolor es en realidad producido de pequeños desgarros en las propias fibras. Después de que las fibras se curen aumentarán de tamaño. El número de mitocondrias también aumentará si persiste la demanda de ATP adicional. Por lo tanto, a través del ejercicio los músculos pueden aumentar en fuerza y en resistencia.

Otra idea errónea es que a medida que el músculo aumenta de tamaño también gana más fibras. Esto no es verdad. Las propias fibras aumentan en tamaño más que en cantidad. Lo mismo ocurre con el tejido adiposo - las células de grasa no aumentan en número, sino que más bien aumenta la cantidad de lípidos (grasa) en las células.

Las fibras musculares también están genéticamente programadas para alcanzar un cierto tamaño y dejar de crecer cuando lo alcanzan, por lo que después incluso del más duro trabajo del levantador de pasas sólo alcanzará un cierto nivel de fuerza y resistencia. Algunas personas pueden llegar a alcanzar el límite de crecimiento tomando esteroides. Los esteroides artificiales causan todo tipo de problemas para la persona. Pueden hacer que las glándulas suprarrenales dejen de producir corticosteroides y glucosteroides. Esto conduce a la atrofia de la médula de la glándula y causa la pérdida permanente de la producción de estas hormonas. Los testículos también pueden atrofiarse en respuesta a los esteroides. Eventualmente los testículos dejarán de fabricar testosterona y esperma, haciendo al hombre estéril.

Uno de los problemas más graves asociados con la ganancia anormal de masa muscular es la insuficiencia cardíaca. Mientras que para la mayoría de las personas es deseable ganar músculo y perder grasa, un culturista está en riesgo de producir más masa muscular que la que el corazón puede manejar. Una libra de grasa contiene aproximadamente 3,5 millas de vasos sanguíneos, pero una libra de músculo tiene alrededor de 6,5 millas. Por lo tanto, el músculo adicional hace que el corazón tenga que bombear más sangre. Algunas personas que tienen demasiado músculo serán muy fuertes pero no tendrán una resistencia aeróbica sana, en parte debido a la dificultad de proporcionar sangre oxigenada a tanto tejido.

Teoría del filamento deslizante: Este enlace muestra la animación de la teoría del filamento deslizante.
Explicación en imagen de la teoría del filamento deslizante: este enlace da una mejor demostración de la teoría.

Movimiento muscular involuntario

Espasmos

Cuando los músculos lisos y esqueléticos pasan por múltiples espasmos, se lo denomina ataque epiléptico o convulsión.

Calambres

Las actividades agotadoras pueden causar largos espasmos dolorosos, esto se conoce como calambres.

Lesión

Esguince

Una lesión en una articulación que involucra un ligamento estirado o roto.

Estiramiento muscular

Una estiramiento ocurre cuando un músculo o el tendón que lo une al hueso está sobrecargado o roto. Los estiramientos musculares también se llaman distensiones musculares.

¿Quién puede tenerlo?

Cualquier persona puede tener una elongación de un músculo. Sin embargo, las personas que participan en deportes u otras formas de ejercicio extenuante son más propensos a tener una elongación muscular.

¿Qué lo causa?

Los músculos son manojos de fibras que pueden contraerse. Las distensiones musculares ocurren generalmente durante las actividades que requieren que el músculo se contraiga con fuerza. El músculo se tensa ya sea porque no se ha estirado bien, o calentado, antes de la actividad, porque es demasiado débil o porque el músculo ya estaba lesionado y no se le da tiempo para recuperarse. Por lo tanto, muchas estiramientos musculares se producen durante el ejercicio o actividades deportivas. También pueden ocurrir al levantar objetos pesados.

¿Cuales son los síntomas?

Cuando un músculo está elongado, duele y es difícil moverse. También se puede sentir una sensación de ardor en el área lesionada del músculo, o sentir como si el músculo hubiera "estallado". A veces, el área del músculo elongado aparece morada o se hincha. Un músculo elongado puede producir espasmos, lo que significa que se contrae repentina e involuntariamente, causando dolor intenso.

¿Cómo se diagnostica?

Para diagnosticar una elongación muscular, el médico examina el área dolorosa y pregunta cómo y cuándo ocurrió la lesión.También puede ordenar otras pruebas de diagnóstico, tales como rayos X, para descartar cualquier lesión en el hueso.

¿Cual es el tratamiento?

Las elongaciones musculares se tratan con reposo, hielo, compresión y elevación, en siglas RICE. Se pide que descanse el área lesionada para reducir el dolor y la hinchazón. Si la elongación está en la pierna o en el área del pie, es posible que necesite usar muletas. Se recomienda aplicar hielo a intervalos regulares durante los primeros días después de la lesión.El hielo hace que los vasos sanguíneos se contraigan, lo que reduce la inflamación y el dolor. Los medicamentos antiinflamatorios también se pueden usar para aliviar el dolor. La compresión y la elevación ayudan a reducir la hinchazón. Su médico también puede recomendar terapia física para acelerar su recuperación. Se debe evitar el tipo de actividad que causó la lesión hasta que el músculo está completamente curado.

Consejos de autocuidado

Se pueden prevenir las elongaciones musculares calentando durante al menos 10 minutos antes de participar en cualquier ejercicio extenuante o levantamiento de pesas. Cuando se calienta, aumenta la circulación de la sangre al músculo y lo prepara para el ejercicio. Al comenzar cualquier nuevo programa de ejercicio o deporte, es importante comenzar gradualmente.

Esteroides

Los esteroides anabólicos, que son versiones sintéticas de la hormona sexual masculina primaria testosterona, pueden ser inyectados, tomados oralmente o usados transdérmicamente. Estos fármacos son Sustancias Controladas que pueden prescribirse para tratar afecciones como la pérdida muscular en pacientes con SIDA y otras enfermedades que ocurren cuando el cuerpo produce cantidades anormalmente bajas de testosterona. Sin embargo, las dosis prescritas para tratar estas dolencias son 10 a 100 veces más bajas que las dosis que se utilizan para conseguir un aumento muscular.

Siendo claros: - mientras que los esteroides anabólicos pueden mejorar ciertos tipos de rendimiento o apariencia, son drogas peligrosas, y cuando se usan de manera inapropiada, pueden causar una serie de graves, duraderas, ya menudo irreversibles consecuencias negativas para la salud. Estos fármacos pueden parar el crecimiento de los adolescentes, masculinizar a las mujeres y alterar las características sexuales de los hombres. Los esteroides anabólicos pueden conducir a ataques cardíacos prematuros, derrames cerebrales, tumores hepáticos, insuficiencia renal y problemas psiquiátricos graves. Además, debido a que los esteroides son a menudo inyectados, los usuarios corren el riesgo de contraer o transmitir el VIH o la hepatitis.

El abuso de los esteroides anabólicos difiere del abuso de otras sustancias ilícitas porque el uso inicial de los esteroides anabólicos no es impulsado por la euforia inmediata que acompaña a la mayoría de las drogas de abuso, como la cocaína, la heroína y la marihuana, sino por el deseo del usuario de cambiar su apariencia y rendimiento, características de gran importancia para los adolescentes. Estos efectos de los esteroides pueden aumentar la confianza y la fuerza llevando al usuario a pasar por alto el posible daño serio a largo plazo que estas sustancias pueden causar.

Agencias gubernamentales como la NIDA apoyan la investigación que aumenta nuestra comprensión del impacto del uso de esteroides y mejora nuestra capacidad de prevenir el abuso de estos fármacos. Por ejemplo, la financiación de la NIDA condujo al desarrollo de dos programas altamente efectivos que no sólo previenen el abuso de esteroides anabólicos entre deportistas masculinos y femeninos, sino que también promueven otros comportamientos y actitudes saludables. Los programas ATLAS (dirigidos a deportistas masculinos) y ATHENA (dirigidos a mujeres atletas) han sido adoptados por escuelas de 29 estados y Puerto Rico. Tanto el Congreso como la Administración de Servicios de Salud Mental y Abuso de Sustancias han respaldado ATLAS y ATHENA como programas modelo de prevención, los cuales podrían y deberían ser implementados en más comunidades en todo el país.

Además de estos programas de prevención y otros esfuerzos de investigación, también ha invertido en esfuerzos de educación pública para aumentar la conciencia sobre los peligros del abuso de esteroides. Tenemos material en nuestro sitio web sobre el abuso de esteroides en www.steroidabuse.gov y en abril de 2005 volveremos a distribuir un "Plan de Juego" anuncio de servicio público diseñado para llamar la atención sobre el abuso de esteroides anabólicos.

La investigación ha demostrado que el uso inapropiado de los esteroides anabólicos puede tener consecuencias catastróficas médicas, psiquiátricas y de comportamiento.

Espero que los estudiantes, padres, maestros, entrenadores y otros se aprovechen de la información en nuestro sitio web sobre el abuso de esteroides anabólicos y únase a nosotros en nuestros esfuerzos de prevención y educación. Participar en deportes ofrece muchos beneficios, pero los jóvenes y los adultos no deben tomar riesgos innecesarios para la salud en su esfuerzo por ganar (Nora D. Volkow, M.D.)

Sustancias sintéticas relacionadas con las hormonas sexuales masculinas

Algunos atletas abusan de los esteroides anabólicos para mejorar el rendimiento. El abuso de esteroides anabólicos puede conducir a graves problemas de salud, algunos de los cuales son irreversibles.

Los principales efectos secundarios pueden incluir tumores hepáticos y cáncer, ictericia, presión arterial alta, tumores renales, acné severo y temblores. En los hombres, los efectos secundarios pueden incluir el encogimiento de los testículos y el desarrollo de los senos. En las mujeres, los efectos secundarios pueden incluir el crecimiento del vello facial, los cambios menstruales, y la voz grave. En los adolescentes, el crecimiento puede detenerse prematuramente y permanentemente.

El uso terapéutico de esteroides puede ser realizado por los pacientes y sus médicos mediante el uso de manera que se beneficioso para la persona.

MyoD y otros factores musculares

MyoD es una proteína y un factor de transcripción que activa la diferenciación de las células musculares activando la transcripción de genes reguladores específicos. Convierte las células madre en mioblastos, una célula que puede convertirse en muchas células musculares, también llamadas "células madre musculares". MyoD pertenece a una familia de proteínas conocida como factor regulador miogénico (MRF). MyoD también puede activar la transcripción de sus propios genes reguladores (genes de codificación de proteínas MyoD), y esto significa que puede producir más de sí mismo. La retroalimentación positiva gira en la transcripción de otras proteínas musculares, bloqueadores del ciclo celular, y microRNA-206. Una de las principales acciones de MyoD es eliminar las células del ciclo celular mediante la mejora de la transcripción de p21. La función de MyoD es activar en el mesodermo una línea de células esqueléticas. MyoD también puede regular la reparación muscular. Una de las principales acciones de MyoD es eliminar las células viejas del ciclo celular mejorando la transcripción de p21.

Señalización bidireccional: las células musculares y nerviosas envían señales hacia adelante y hacia atrás entre sí.

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es una pérdida de neuronas motoras y esto bloquea la formación de uniones neuromusculares. Por lo tanto, no hay crecimiento muscular lo que puede llevar a la parálisis. Stephen Hawking sufre de esta enfermedad.

Homeostasis muscular

El MicroRNA-206 forma indirectamente las uniones neuromusculares con neuronas motoras. La unión neuromuscular envía señales sinápticas a MyoD y esto bloquea MyoD y detiene o limita el desarrollo muscular. La miostatina es una proteína que también bloquea MyoD. Sin miostatina, el desarrollo muscular aumenta.
Mutaciones de miostatina en los ovinos: pueden tener una miostatina mutante que provoca que el microRNA-206 bloquee la traducción de miostatina
Mutaciones de miostatina en seres humanos: los seres humanos con miostatina mutante desarrollarán mucho músculo (como un culturista) y es posible crear un fármaco que bloquea la producción de miostatina.

Contracción del músculo liso

Las contracciones se inician por una afluencia de calcio que se une a la calmodulina.
El complejo de calcio-calmodulina se une y activa la quinasa de la cadena ligera de miosina.
La quinasa de la cadena ligera de la miosina fosforila las cadenas ligeras de la miosina usando ATP, haciéndolas interactuar con los filamentos de la actina.
El calcio es bombeado activamente fuera de la célula por los canales regulados del receptor. Un segundo mensajero, IP3, causa la liberación.
A medida que se elimina el calcio, el complejo calcio-calmodulina se separa de la quinasa de la cadena ligera de la miosina, deteniendo la fosforilación.
La miosina fosfatasa desfosforila la miosina. Si la miosina estaba unida a una molécula de actina, la liberación es lenta, esto se denomina estado de retención. De esta manera, el músculo liso es capaz de permanecer contraído durante algún tiempo sin el uso de mucho ATP. Si la miosina no estaba unida a una cadena de actina pierde su afinidad por la actina.

Cabe señalar que todavía se necesita ATP para el concluir el ciclo, y que no hay reserva disponible, como el fosfato de creatina. La mayoría del ATP se crea a partir del metabolismo aeróbico, sin embargo la producción anaeróbica puede tener lugar cuando se dan concentraciones bajas de oxígeno.

Músculo cardíaco

El músculo cardíaco se encuentra en el corazón y los pulmones de los seres humanos.

ATP en el cuerpo humano

Las células musculares, como todas las células, usan ATP como fuente de energía. La cantidad total de ATP en el cuerpo humano en cualquier momento es aproximadamente 0,1 Mol. La energía utilizada por las células humanas requiere la hidrólisis de 200 a 300 moles de ATP diariamente. Esto significa que cada molécula de ATP se recicla 2000 a 3000 veces durante un solo día. El ATP no se puede almacenar, por lo tanto su consumo debe seguir de cerca a su síntesis. En una hora se crea 1 kilogramo de ATP, se procesa y después se recicla en el cuerpo. Mirándolo de otra manera, una sola célula utiliza aproximadamente 10 millones de moléculas de ATP por segundo para satisfacer sus necesidades metabólicas, y recicla todas sus moléculas de ATP cada 20-30 segundos aproximadamente.

Ácido láctico

Los carbohidratos catabolizados se conocen como glicólisis. El producto final de la glicólisis, el piruvato puede ir en diferentes direcciones dependiendo de las condiciones aeróbicas o anaeróbicas. En aeróbico pasa por el ciclo de Krebs y en anaerobia pasa por el ciclo de Cori.

En el ciclo de Cori el piruvato se convierte en lactato, éste forma el ácido láctico, el ácido láctico causa la fatiga del músculo. En condiciones aerobias el piruvato pasa por el ciclo de Krebs. Para más información sobre el ciclo de Krebs, consulte el capítulo: Fisiología Celular.

Trastornos Musculares

Dermatomiositis y polimiositis

La dermatomiositis y la polimiositis causan inflamación de los músculos. Son trastornos raros, que afectan sólo a una de cada 100.000 personas al año. Son más afectadas las mujeres que los hombres. Aunque la edad máxima de inicio está en los 50 años, los trastornos pueden ocurrir a cualquier edad.

Signos y síntomas: Los pacientes se quejan de debilidad muscular que suele ir empeorando durante varios meses, aunque en algunos casos los síntomas aparecen repentinamente. Los músculos afectados están cerca del tronco (en contraposición a las muñecas o los pies), involucrando por ejemplo a los músculos de la cadera, del hombro o del cuello. Los músculos de ambos lados del cuerpo están igualmente afectados. En algunos casos, los músculos están doloridos o sensibles. Algunos pacientes también ven afectados sus músculos de la faringe (garganta) o del esófago (el tubo que conduce de la garganta al estómago), causandoles problemas en la deglución. En algunos casos, esto conduce a que los alimentos sean mal dirigidos desde el esófago a los pulmones, causando neumonía grave.

En la dermatomiositis, existe un sarpullido, aunque a veces la erupción se resuelve antes que los problemas musculares. Pueden ocurrir varios tipos de erupciones cutáneas, en los dedos, el pecho y los hombros, o en los párpados superiores. En raros casos la aparece la erupción de la dermatomiositis pero no se desarrolla miopatía.

Otros problemas a veces asociados con estas enfermedades incluyen fiebre, pérdida de peso, artritis, cambios de color inducidos por el frío en los dedos de las manos o los pies (fenómeno de Raynaud) y problemas cardíacos o pulmonares.

Atrofia muscular

Nombres alternativos: Atrofia de los músculos, debilidad muscular

La mayoría de la atrofia muscular en la población general es como consecuencia del desuso. Las personas con trabajos sedentarios y personas mayores con actividad disminuida pueden perder el tono muscular y desarrollar una atrofia significativa. Este tipo de atrofia es reversible con ejercicio vigoroso. Las personas que están en cama pueden sufrir una pérdida muscular significativa. Los astronautas, libres de la atracción gravitacional de la Tierra, pueden desarrollar un tono muscular disminuido y pérdida de calcio de sus huesos después de unos pocos días de ingravidez.

La atrofia muscular resultante de enfermedad que no es por desuso generalmente resulta en daño a los nervios que controlan a los músculos, y también puede ser una enfermedad del músculo mismo. Ejemplos de enfermedades que afectan a los nervios que controlan los músculos serían poliomielitis, esclerosis lateral amiotrófica (ELA o enfermedad de Lou Gehrig) y síndrome de Guillain-Barré. Ejemplos de enfermedades que afectan principalmente a los músculos incluyen distrofia muscular, miotonía congénita y distrofia miotónica, así como otras miopatías congénitas, inflamatorias o metabólicas.

Incluso la atrofia muscular menor generalmente resulta en cierta pérdida de movilidad o fuerza.

Causas comunes

Alguna atrofia que ocurre normalmente con el envejecimiento
Accidente cerebrovascular (accidente cerebrovascular)
Lesión de la médula espinal
Lesión del nervio periférico (neuropatía periférica)
Otras lesiones
Inmovilización prolongada
Osteoartritis
Artritis reumatoide
Tratamiento prolongado con corticosteroides
Diabetes (neuropatía diabética)
Quemaduras
poliomielitis
Esclerosis lateral amiotrófica (ELA o enfermedad de Lou Gehrig)
Síndorme de Guillain-Barré
Distrofia muscular
Miotonía congénita
Distrofia miotónica
Miopatía

Distrofia muscular

La distrofia muscular (DM) es un grupo de enfermedades raras hereditarias del músculo en las cuales las fibras musculares son inusualmente susceptibles al daño. Los músculos, principalmente los músculos voluntarios, se hacen progresivamente más débiles. En las últimas etapas de la distrofia muscular, las fibras musculares son a menudo reemplazadas por grasa y tejido conectivo. En algunos tipos de distrofia muscular, los músculos del corazón, otros músculos involuntarios y otros órganos también se ven afectados.

Los tipos más comunes de distrofia muscular parecen deberse a una deficiencia genética de la proteína distrofina del musculo. No hay cura para la distrofia muscular, pero los medicamentos y la terapia pueden retardar el curso de la enfermedad.

Misterios médicos

Espasmos durante el sueño

El fenómeno espasmódico que ocurre en la primera etapa del sueño se llama espasmo mioclónico masivo. Ha habido poca investigación sobre este tema, pero existen algunas teorías. Cuando el cuerpo cae en el sueño experimenta cambios fisiológicos relacionados con la temperatura corporal, la frecuencia respiratoria y el tono muscular. Los espasmos mioclónicos pueden ser el resultado de cambios musculares. Otra teoría sugiere que la transición del estado de vigilia al estado de sueño induce al cuerpo a relajarse. Pero el cerebro puede interpretar la relajación como una señal de que se va a producir una caída y activa los brazos y las piernas para despertarse. Los estudios de electroencefalograma han demostrado que los espasmos mioclónicos afectan a casi el 10 por ciento de la población asiduamente, el 80 por ciento ocasionalmente y otro 10 por ciento rara vez.

El espasmo mioclónico también pueden tener lugar durante la fase del sueño de movimiento rápido de los ojos, o REM. Es también el momento en el que se sueña. Durante la fase de REM, toda la actividad muscular voluntaria se detiene con una caída en el tono muscular, pero algunas personas pueden experimentar ligeros espasmos en la oreja o tirones leves. Algunas personas con trastorno del sueño REM, pueden experimentar espasmos musculares más violentos y una actividad total durante el sueño. Esto se produce porque no alcanzan la paralización del músculo. Los investigadores piensan que las personas con trastornos del REM carecen de las barreras neurológicas que definen las diferentes etapas del sueño. Una nueva investigación realizada por la Clínica Mayo y publicada en la edición de julio de 2003 de la revista Sleep Medicine muestra que la melatonina puede ayudar a disminuir los síntomas de la enfermedad.

Microbiología

Clostridium tetani: Tétanos

Normalmente un impulso nervioso inicia la contracción de un músculo. Al mismo tiempo, un músculo opuesto recibe la señal para relajarse para no oponerse a la contracción. La toxina tetánica (tetanoespasmina) bloquea la relajación produciéndose espasmos. La causa habitual de la tetania es la falta de calcio, pero el exceso de fosfato (alta relación fosfato-calcio) también puede desencadenar los espasmos.

Clostridium botulinum

El botulismo infantil (síndrome del bebé hipotónico) es la forma más común de botulismo de las cuatro formas que existen. Si se ingiere, la toxina se absorbe en el intestino, va a la sangre, y al sistema nervioso. Actúa sobre el sistema nervioso periférico bloqueando el impulso que normalmente pasa al sistema nervioso. Bloquea la liberación de acetilcolina, un neurotransmisor necesario para producir la contracción muscular, lo que se traduce en parálisis muscular temporal.

Glosario

Actina: Una proteína que forma largas barras de polímero llamadas microfilamentos; interacciona con la miosina para causar movimiento en los músculos.

ATP: "Trifosfato de adenosina" es un nucleótido que proviene de la adenosina que tiene lugar en el tejido muscular: proporciona una gran fuente de energía para las reacciones celulares.

Músculo cardiaco: es también un "músculo involuntario", pero es un tipo especializado de músculo encontrado sólo en el corazón.

Clostridium botulinum: Un patógeno que causa botulismo, morfología en forma de varilla, crece en condiciones anaerobias y produce esporas.

Clostridium tetani: Un patógeno que causa el tétanos, morfología en forma de varilla y raqueta de tenis, crece en condiciones anaerobias, y produce esporas.

Ciclo Cori: En condiciones anaerobias produce ácido láctico.

Calambre: Es un espasmo muscular localizado que ocurre después de una actividad extenuante.

Glicógeno: Glucosa que se ha convertido para el almacenamiento de energía. Los músculos almacenan energía para su propio uso en esta forma.

Ácido láctico: Provoca fatiga muscular.

Músculo: Tejido contractil que se deriva de la capa mesodermal de células germinales embrionarias.

Distrofia muscular: enfermedad hereditaria caracterizada por atrofia progresiva de las fibras musculares

Miosina: La proteína que utiliza ATP para impulsar los movimientos a lo largo de los filamentos de actina.

Reticulo sarcoplásmico: Túbulos de superficie lisa que forman un plexo alrededor de cada miofibrilla que funciona como área de almacenamiento y liberación de iones de calcio (CA ^{+ 2}).

Músculo esquelético: "músculo voluntario" anclado por los tendones al hueso y que sirve para afectar el movimiento esquelético, como la locomoción.

Músculo liso: músculo involuntario que se encuentra dentro de las paredes de órganos y estructuras como el esófago, el estómago, los intestinos, los bronquios, el útero, los uréteres, la vejiga y los vasos sanguíneos.

Esguince: Lesiones que involucran un ligamento elongado o roto.

Elongación: Una lesión en el músculo o en el tendón

Referencias

Van De Graaff (2002) Human Anatomy 6th ed. McGraw-Hill Higher Education
Windmaier, P.W. Raff, H. Strang, T.S. (2004) Vander, Sherman, & Luciano's Human Physiology, the Mechanisms of Body Function 9th ed. Mcgraw-Hill Neil A. Campbell, Jane B. Reece "Biology 8th edition"
Carlos Valdivia (2018) cuerpo-humano.org Sistema muscular y sus funciones

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