MecMecáánica de la contraccinica de la contraccióónnmuscularmuscular

Depto. BiofísicaFacultad de Medicina

Objetivo

Estudiar los mecanismos involucrados en la contracción muscular esquelética.

Para ello trataremos sobre:

- Aspectos de su estructura anatómica.- Aspectos de la estructura microscópica básica y composición química de la fibra muscular.

Músculo cardíacomiocardio (ej: músculo auricular y ventricular)

Mononucleadas, posición central, ramificadas, discos intercalares

Tipos de mTipos de múúsculosculo

A) Músculo estriado

Clasificación según su estructura:

Músculo esquelético

Multinucleadas

B) Músculo liso

tejido formado por células delgadas ahusadas, miofibrillas paralelas al eje mayor, no estriaciones transversales

- unitario (ej: paredes uterinas)- multiunitario (fibras independientes en cuanto a operación) (ej: paredes de vasos sanguíneos)

Funciones del tejido muscular

-reserva energética - de protección (distribuyendo fuerzas y absorbiendo impactos) - generar movimiento (fuerza de tracción mediante tendones sobre un sistema de palancas articuladas).

Las 2 últimas son posibles por las propiedades de excitabilidad y contractilidad del tejido muscular.

Niveles de organización:

1- Haces de fibras y tejido conjuntivo (perimisio, epimisio, endomisio)

2) Fibra muscular(unidad estructural).

3) Miofibrillas (sarcómero)

4) Miofilamentos(delgados y gruesos)

*Proteínas

Sarcómero: unidad contráctil

Estudio de las propiedades mecánicas del músculo:

a) Propiedades Pasivas

El estudio de las propiedades pasivas del músculo se realiza con el músculo en reposo, y de ellas podemos obtener el comportamiento elástico del mismo.

1 cm 2 cm 3 cm 4 cm

Tensión (σ ) = F/A

T

LLey de Hooke establece una relación lineal entre fuerza y longitud.

T/L = pendiente = Módulo de Young

Longitud de reposo

4 cm 4.5 cm 5 cm 5.2 cm 5.5 cm

TP =TP =

TP =TP = TP =

Antes de disecar al músculo es necesario medir su longitud inicial

T e n s ió n P a s iv a

L o n g it u d ( c m )4 5 6

Tens

ión

0

1

Relación σ vs L en un músculo aislado

Los materiales biológicos no se ajustan al comportamiento establecido por la ley de Hooke. Son elastómeros.

b) Propiedades activasContracción muscular: Es el desarrollo de fuerza (tensión) por parte del músculo, que puede ir acompañado o no por un cambio de longitud (acortamiento) del mismo. El pasaje de este estado de actividad al reposo se denomina relajación.Regulación de la contracción se logra por cambios en:intensidadfrecuencia

Sacudidas simples

P otenc ial de ac c ión del mús c ulo

R es pues ta mec ánic a del mús c ulo

Dependencia de la contracción con la frecuencia de estimulación

Tétanos

4 cm 4.5 cm 5 cm 5.2 cm 5.5 cm

Para estudiar la relación tensión deformación del músculo en actividad es necesario producir contracciones masivas y tetánicas.

TP = TP = TP = TP = TP =

TT = TT = TT = TT = TT =

Tensión Total = Tensión Pasiva + Tensión activa

Tensión activa = Tensión Total - Tensión Pasiva

T

Los músculos logran su máximo valor de tensión en longitudes cercanas a L0

Los cambios observados en la curva tensión vs longitud activa son coherentes con la teoría de los filamentos deslizantes

Acoplamiento excitocontráctil

Conjunto de mecanismos que se inician con un estímulo a nivel de la membrana celular y culminan con un aumento del calcio intracelular y su consecuencia, la contracción muscular.

Acoplamiento excitocontráctil

Conjunto de mecanismos que se inician con un estímulo a nivel de la membrana celular y culminan con un aumento del calcio intracelular y su consecuencia, la contracción muscular.

Estímulo eléctricoTúbulos TReceptor de Dihidropiridina (DHPR)Receptor de Rianodina (RyR)Liberación de Ca+2 desde RSUnión Ca+2 a TnC

Bombeo del Ca2+

citoplasmático hacial el retículo por parte de la bomba de calcio (SERCA)

Miosina:Actividad ATPasaInteracción con Actina

Actina:Interacción con miosinaPotencia ATPasa de Miosina

Complejo Troponina- Tropomiosina: Interacción con calcio determina la Posibilidad de interacciónActina- Miosina

Contracción isométrica

Contracción isotónica pura (o libremente cargada)

Contracción a postcarga

Contracción auxotónica