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 un grupo específico de músculos. 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: Músculo esquelético: mayor volumen, 40% de la masa corporal. De contracción involuntaria inervada: 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 a Tipo I Tipo IIa Tipo IIb Color Rojo Rosado Blanco Tamaño Pequeñ o Mediano Grande Reclutamiento Primer o Segundo Tercero Cantidad de Ca + ++ +++ Consumo de ATP Fatigabilidad Intensidad Baja Media Alta Respuesta Lenta Rápida

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)