El tejido muscular
tiene a su cargo el movimiento del cuerpo y de sus partes, y los cambios en el tamaño
y la forma de los órganos internos. se caracteriza por cúmulos de células alargadas
especializadas dispuestas en haces paralelos que cumplen la función principal de
contracción.
La interacción del miofilamento es la causa de la contracción de las células musculares.
Dos tipos de miofilamentos están asociados con la contracción celular:
1. Filamentos delgados: compuestos principalmente por la proteína actina
2. Filamentos gruesos: compuestos principalmente por la proteína miosina II.
Cada filamento grueso consiste en 200 a 300 moléculas de miosina II.
Los dos tipos de miofilamentos ocupan la mayor parte del volumen citoplasmático, que
en las células musculares también recibe el nombre de sarcoplasma (gr. Sarcos sein,
formar).
El músculo se clasifica de acuerdo con el aspecto de las células contráctiles.
Se reconocen dos tipos principales de músculo:
• músculo estriado, en el cual las células exhiben estriaciones transversales visibles
con el microscopio electrónico.
• músculo liso, en el cual las células no exhiben estriaciones transversales.
El tejido muscular estriado puede, además, subclasificarse según su ubicación:
✓ El músculo esquelético se fija al hueso y es responsable por el movimiento de
los esqueletos axial y apendicular y del mantenimiento de la posición y postura
corporal. los músculos esqueléticos del ojo (músculos oculares extrínsecos)
ejecutan el movimiento ocular preciso.
✓ El músculo estriado visceral es morfológicamente idéntico al músculo
esquelético, pero está restringido a los tejidos blandos, a saber, la lengua, la
faringe, la parte lumbar del diafragma y la parte superior del esófago. Estos
músculos tienen un rol esencial en el habla, la respiración y la deglución.
✓ El músculo cardíaco es un tipo de músculo estriado que se encuentra en la
pared del corazón y en la desembocadura de las venas grandes que llegan a
este órgano.
Las diferencias principales entre las células musculares esqueléticas y las células
musculares cardíacas están en su tamaño, forma y organización relativa entre ellas.
El músculo liso se limita a las vísceras y al sistema vascular, a los músculos erectores
del pelo en la piel y a los músculos intrínsecos del ojo.
MÚSCULO ESQUELÉTICO
Una célula del músculo esquelético es un sincitio multinucleado. En el músculo
esquelético, cada célula muscular, más comúnmente llamada fibra muscular, es en
realidad un sincitio multinucleado. Una fibra muscular se forma durante el desarrollo
por la fusión de pequeñas células musculares individuales denominadas mioblastos.
Su longitud varía desde casi un metro, como en el músculo sartorio del miembro inferior,
hasta unos pocos milímetros, como en el músculo estapedio del oído medio.
Los núcleos de la fibra muscular esquelética están ubicados en el citoplasma justo
debajo de la membrana plasmática, también denominada sarcolema, que está
compuesto por la membrana plasmática de la célula muscular, su lámina externa y la
lámina reticular que la rodea.
El músculo esquelético consiste en fibras musculares estriadas que se mantienen
juntas por el tejido conjuntivo.
El tejido conjuntivo asociado con músculo se designa de acuerdo con su relación con
las fibras musculares:
✓ El endomisio
es una capa delicada de fibras reticulares que rodea inmediatamente las fibras
musculares individuales. En el endomisio sólo se encuentran vasos sanguíneos de
pequeño calibre y ramificaciones nerviosas muy finas.
✓ El perimisio
es una capa de tejido conjuntivo más gruesa que rodea un grupo de fibras para formar
un haz o fascículo. Los fascículos son unidades funcionales de fibras musculares que
tienden a trabajar en conjunto para realizar una función específica. El perimisio presenta
vasos sanguíneos grandes y nervios.
✓ El epimisio
es la vaina de tejido conjuntivo denso que rodea todo el conjunto de fascículos que
constituyen el músculo. Los principales componentes de la irrigación y la inervación del
músculo penetran el epimisio.
De acuerdo con su color in vivo, se identifican tres tipos de fibras musculares
esqueléticas: Rojas, blancas e intermedias.
Las fibras musculares esqueléticas se caracterizan por la rapidez de contracción, la
velocidad enzimática y la actividad metabólica.
La clasificación actual de las fibras musculares esqueléticas se basa en la rapidez de
contracción y la velocidad enzimática de la reacción de la ATPasa miosínica de las fibras
y el perfil metabólico.
✓ La rapidez de contracción determina la celeridad con la que la fibra puede
contraerse y relajarse.
✓ La velocidad de reacción de la ATPasa de la miosina determina el ritmo con
el que esta enzima es capaz de escindir moléculas de ATP durante el ciclo
contráctil.
✓ El perfil metabólico indica la capacidad para producir ATP mediante la
fosforilación oxidativa o la glucólisis. Las fibras caracterizadas por un
metabolismo oxidativo contienen grandes cantidades de mioglobina y una
mayor cantidad de mitocondrias.
La mioglobina es una pequeña proteína globular fijadora de oxígeno, que contiene una
forma ferrosa de hierro (Fe12 ). Es muy semejante a la hemoglobina de los eritrocitos.
La función principal es almacenar oxígeno en las fibras musculares, lo que proporciona
una fuente eficaz para el metabolismo muscular.
Los tres tipos de fibras musculares esqueléticas son:
1. fibras tipo I (oxidativas lentas)
2. fibras tipo IIa (glucolíticas oxidativas rápidas)
3. fibras tipo IIb (glucolíticas rápidas)
Las fibras tipo I o fibras oxidativas lentas: son fibras pequeñas que aparecen rojas
en los especímenes frescos y contienen muchas mitocondrias y grandes cantidades de
mioglobina y complejos de citocromo.
Son unidades motoras de contracción lenta resistentes a la fatiga. Tienen gran
resistencia a la fatiga aunque generan menos tensión que las otras fibras. La velocidad
de reacción de la ATPasa miosínica es la más lenta de todas entre los tres tipos de
fibras. son las fibras principales de los músculos largos erectores de la columna en el
dorso de los seres humanos, donde se adaptan particularmente a las contracciones
prolongadas y lentas necesarias para mantener la postura erecta.
Las fibras tipo IIa o fibras glucolíticas oxidativas rápidas: son las fibras intermedias
que se observan en el tejido fresco. Son de un tamaño mediano con muchas
mitocondrias y un contenido alto de hemoglobina. Contienen grandes cantidades de
glucógeno y son capaces de realizar la glucolisis anaeróbica. Constituyen las unidades
motoras de contracción rápida resistentes a la fatiga, que generan un gran pico de
tensión muscular. Entre los atletas que tienen un alto porcentaje de estas fibras se
encuentran los corredores de 400m y 800m.
Las fibras tipo IIb o fibras glucolíticas rápidas: son fibras grandes que se ven de
color rosa pálido. Contienen menos mioglobina y menor cantidad de mitocondrias que
las fibras de tipo I y de tipo IIa. Estas fibras integran las unidades motoras de contracción
rápida propensas a la fatiga y generan un gran pico de tensión muscular. Su velocidad
de reacción de ATPasa miosínica es la más rápida de todos los tipos de fibras. También
se fatigan rápidamente a causa de la producción de ácido láctico.
Constituyen la mayor parte de las fibras de los músculos extrínsecos del ojo y los
músculos que controlan los movimientos de los dedos.
Miofibrillas y miofilamentos
La subunidad estructural y funcional de la fibra muscular es la miofibrilla.
Las miofibrillas están compuestas por haces de miofilamentos. Las miofibrillas se
extienden a lo largo de toda la célula muscular.
Los miofilamentos son polímeros filamentosos individuales de miosina II (filamentos
gruesos) y de activa y sus proteínas asociadas (filamentos delgados).
Los miofilamentos son los verdaderos elementos contráctiles del músculo estriado. Los
haces de miofilamentos que componen la miofibrilla están rodeados por un retículo
endoplásmico liso (REL) bien desarrollado, también denominado retículo
sarcoplásmico.
Las estriaciones transversales son la principal característica histológica del músculo
estriado. Examinadas con los microscopios de contraste de fase o de polarización, en
los cuales aparecen como bandas claras y oscuras alternadas. Estas bandas se
denominan banda A y banda I.
En el microscopio de polarización, las bandas oscuras son birrefringentes (es decir,
alteran la luz polarizada en dos planos). Por lo tanto, las bandas oscuras, al ser
doblemente refráctiles, son anisotrópicas y reciben el nombre de banda A.
Las bandas claras son monorrefringentes (es decir, no alteran el plano de luz
polarizada). Por consiguiente, son isotrópicas y reciben el nombre de banda I.
Tanto las bandas A como las bandas I están divididas en dos partes por regiones
estrechas de densidad contrastante.
La banda I clara está dividida en dos por una línea densa, la línea Z, también llamada
disco Z (del alemán zwischenscheibe, disco intermedio).
La banda A oscura está dividida por una región menos densa, o clara, denominada
banda H [del alemán hell, luz]. Además, en la mitad de la banda H clara se observa una
fina línea densa denominada línea M.
La unidad funcional de la miofibrilla es el sarcómero.
El sarcómero es la unidad contráctil básica del músculo estriado. Es la porción de una
miofibrilla entre dos líneas Z adyacentes.
La disposición de filamentos gruesos y delgados origina las diferencias de
densidad que producen las estriaciones transversales de las miofibrillas.
✓ Los filamentos gruesos que contienen miosina tienen un largo aproximado de
1,6m y están restringidos a la porción central del sarcómero (es decir, la banda
A).
✓ Los filamentos delgados que contienen actina se fijan a la línea Z y se
extienden dentro de la línea A hacia el borde de la banda H. Las porciones de
dos sarcómeros, en cada lado de la línea Z, constituyen la banda I y contienen
sólo filamentos delgados.
La matriz Z incluye una gran cantidad de proteínas (p. ej., teletonina, talina, desmina,
miotilina, flamina C) que sujetan las líneas Z a las miofibrillas vecinas y a la membrana
celular contigua.
El filamento delgado consiste principalmente en moléculas de actina polimerizadas
acopladas con proteínas reguladoras y otras proteínas asociadas al filamento delgado
que se enroscan juntas.
Un filamento delgado normal tiene un diámetro de 5nm a 6nm y consiste en una hélice
de doble hebra de monómeros de actina polimerizada.
Las dos proteínas reguladoras importantes en los músculos estriados son: la
tropomiosina y la troponina, se enroscan con dos hebras de actina. Otras proteínas
asociadas al filamento delgado incluyen la tropomodulina y la nebulina.
• La actina G es una molécula pequeña de 42 kDa que se polimeriza para formar
una hélice de doble hebra, llamado filamento de actina F. Estos filamentos de
actina son polares. Todas las moléculas de actina G están orientadas en la
misma dirección. El extremo positivo (barbado) de cada filamento está unido a
la línea Z por la a-actinina con la asistencia de la nebulina. El extremo negativo
(puntiagudo) se extiende hacia la línea M y está protegido por la tropomodulina.
Cada molécula de actina G del filamento delgado tiene un sitio de unión para la miosina,
la cual en una etapa de reposo está protegida por la molécula de tropomiosina.
• La tropomiosina: consiste en una doble hélice de dos polipéptidos. Forma
filamentos que se ubican en el surco que hay entre las moléculas de actina F en
el filamento delgado. En el músculo en reposo, la tropomiosina y su proteína
reguladora, el complejo de troponina, ocultan el sitio de unión a la miosina que
hay en la molécula de actina.
• La troponina consiste en un complejo de tres subunidades globulares. Cada
molécula de tropomiosina contiene un complejo de troponina.
✓ La troponina C (TnC) es la subunidad más pequeña del complejo de
troponina (18 kDa). Fija Ca2+, un fenómeno esencial para el inicio de la
contracción.
✓ La troponina T (TnT), una subunidad de 30 kDa, se une a la
tropomiosina, que fija el complejo de troponina.
✓ La troponina I (TnI), también una subunidad de 30 kDa, se fija a la actina
e inhibe, así, la interacción entre la miosina y la actina.
Las subunidades TnT y TnI se unen para formar un brazo IT asimétrico, que es
visible en una reconstrucción tridimensional del complejo de troponina.
• La tropomodulina es una proteína de fijadora de actina que se une al extremo
libre (negativo) del flamento delgado. Esta proteína formadora de casquetes de
actina, mantiene y regula la longitud del filamento de actina en el sarcómero.
(La distrofina es una proteína del citoesqueleto bastoniforme con una cabeza corta y
una cola larga que se localiza justo debajo de la membrana de la célula muscular
esquelética)
• La nebulina es una proteína alargada, no elástica, unida a las líneas Z, que
abarca la mayor parte del filamento delgado, excepto por su extremo negativo
puntiagudo. Actúa como una “regla molecular” para la longitud del filamento
delgado, añade estabilidad a los filamentos delgados sujetos por la a-actinina a
las líneas Z.
El filamento grueso está compuesto principalmente por moléculas de miosina.
El componente principal de los filamentos gruesos es la miosina II, un miembro de la
superfamilia miosina de proteínas motoras que produce motilidad por la interacción
cíclica con las subunidades de actina en el músculo estriado. Este ciclo de puentes
transversales de actomiosina hace que los filamentos gruesos y delgados se deslicen
uno sobre otro, produciendo movimiento.
La miosina II, una proteína motora larga asociada a actina, con forma de varilla, de 510
kDa, es un dímero compuesto por dos cadenas polipeptídicas pesadas (222 kDa cada
una) y cuatro cadenas ligeras. La miosina tiene dos cabezas globulares (región S1)
conectadas por brazos de palanca (región S2) con una larga cola.
Cada monómero de miosina contiene una cadena ligera esencial (ELC) de 18kDa y
una cadena ligera reguladora (RLC) de 2 kDa, que se envuelven alrededor del brazo
de palanca justo debajo de la cabeza de miosina. La cadena ligera reguladora estabiliza
el brazo de palanca. La interacción entre las cadenas pesadas y ligeras determina la
velocidad y la fuerza de la contracción muscular. Cada cabeza globular representa un
dominio motor de cadena pesada.
La cabeza de miosina tiene dos sitios de unión específicos, uno para el ATP con la
actividad ATPasa y otro para la actina.
La digestión enzimática de la miosina produce dos fragmentos, una meromiosina
pesada (HMM) y otra meromiosina ligera (LMM). La HMM está formada por las cabezas,
los brazos de palanca y ambos pares de cadenas ligeras, mientras que la LMM está
formada por la cola. Las moléculas de miosina en el músculo estriado, se agrupan cola
con cola para formar filamentos gruesos bipolares de miosina.
Las proteínas accesorias mantienen la alineación precisa de los filamentos delgados
y gruesos dentro del sarcómero.
Las proteínas accesorias son imprescindibles para la regulación del espaciado, la
fijación y el alineamiento de los miofilamentos. representan menos del 25% de las
proteínas totales de la fibra muscular.
• Titina, una proteína gigante (2500kDa) que abarca la mitad del sarcómero. La
titina se extiende desde la línea Z y el filamento delgado en su terminal N hacia
el filamento grueso y la línea M en su terminal C. La titina impide el estiramiento
excesivo del sarcómero al desarrollar una fuerza de recuperación pasiva que
colabora con su acortamiento.
• a-actinina, una proteína fijadora de actina, bipolar, corta, de 190 kDa y con forma
de varilla, que organiza los filamentos delgados en disposiciones paralelas y los
fija en la línea Z.
• Desmina, un tipo de filamento intermedio de 53 kDa, que forma una malla
alrededor del sarcómero a la altura de las líneas Z, con lo que une estos discos
entre sí y a la membrana plasmática a través de la unión con la proteína
anquirina.
• Proteínas de la línea M, comprenden varias proteínas fijadoras de miosina que
mantienen los filamentos gruesos en registro en la línea M y adhieren las
moléculas de titina a los filamentos gruesos.
Las proteínas de la línea M incluyen: Miomesina, proteína M, oscurina y una
creatina fosfatasa muscular.
• Proteína C fijadora de miosina (MyBP-C), una proteína de 140 kDa a 150 kDa,
que contribuye al armado y estabilización normales de los filamentos gruesos.
Forma varias rayas transversales bien definidas en ambos lados de la línea M.
• Distrofina, se cree que esta proteína grande de 427 kDa vincula la laminina, que
reside en la lámina externa de la célula muscular, con los filamentos de actina.
La falta de esta proteína está asociada con la debilidad muscular progresiva (un
trastorno de origen genético conocido como distrofia muscular de Duchenne. La
distrofina es codificada en el cromosoma X, lo cual explica por qué sólo los
varones sufren la distrofia muscular de Duchenne)
“Cuando un músculo se contrae, cada sarcómero se acorta, pero la longitud de
los miofilamentos no se modifica.”
Ciclo de los puentes transversales de actomiosina
“El acortamiento de un músculo comprende rápidas interacciones repetidas entre
las moléculas de actina y miosina que mueven los filamentos delgados junto con
los flamentos gruesos.”
El ciclo de los puentes transversales en el músculo esquelético recibe el nombre de ciclo
de los puentes transversales de actomiosina y suele describirse como una serie de
fenómenos bioquímicos y mecánicos acoplados.
Cada ciclo de puentes transversales se compone de cinco etapas:
1. Adhesión,
2. Separación,
3. Flexión
4. Generación de fuerza
5. Re-adhesión.
(En los músculos cardíacos o lisos, la duración relativa de las etapas
individuales, puede alterarse por los cambios en la composición molecular de las
moléculas de la miosina específica del tejido.)
1. La adhesión es la etapa inicial del ciclo; la cabeza de miosina está
fuertemente unida a la molécula de actina del filamento delgado.
La cabeza de miosina está fuertemente unida a la molécula de actina del
filamento delgado, y el ATP está ausente. La posición de la cabeza de la miosina
en esta etapa tiene una conformación erguida u original. Esta disposición de muy
corta duración es conocida como configuración de rigidez. El endurecimiento y
la rigidez muscular que comienza en el momento de la muerte son causados por
la falta de ATP y se conoce como rigidez cadavérica (rigor mortis).
2. La separación es la segunda etapa del ciclo. La cabeza de la miosina se
desacopla del filamento delgado.
En esta etapa del ciclo de los puentes transversales, el ATP se une a la cabeza
de la miosina e induce cambios de conformación del sitio de unión a la actina.
3. La flexión es la tercera etapa del ciclo y “reinicia” el motor de la miosina;
la cabeza de la miosina, como resultado de la hidrólisis del ATP, asume su
posición previa al golpe de fuerza.
A veces, esta etapa se denomina “golpe de recuperación.”
4. La generación de fuerza es la cuarta etapa del ciclo. La cabeza de la miosina
libera el fosfato inorgánico y se produce el golpe de fuerza.
Esta liberación tiene dos efectos. Primero, se incrementa la afinidad de fijación
entre la cabeza de la miosina y su nuevo sitio de unión. Segundo, la cabeza de
la miosina genera una fuerza a medida que retorna a su posición erguida original.
Por lo tanto, a medida que la cabeza de la miosina se endereza, impulsa el
movimiento del filamento delgado a lo largo del filamento grueso. Este es el
“golpe de fuerza” del ciclo. Durante esta etapa, se pierde el ADP de la cabeza
de la miosina.
5. La re-adhesión es la quinta y última etapa del ciclo; la cabeza de la miosina
se une en forma estrecha a una nueva molécula de actina.
Regulación de la contracción muscular
En la regulación de la contracción muscular participan:
1. el Ca2+
2. el retículo sarcoplásmico
3. el sistema de túbulos transversos.
El retículo sarcoplásmico forma un compartimento membranoso de cisternas
aplanadas y conductos anastomosados que sirven como reservorios de iones de calcio.
Forma conductos anulares de configuración apenas más grandes y más regulares que
envuelven al sarcómero. Estos agrandamientos se denominan cisternas terminales y
sirven como reservorios para el Ca2+. La membrana plasmática de las cisternas
terminales contiene abundantes conductos con compuerta para la liberación Ca2+
denominados receptores de rianodina (RyR1): es la isoforma primaria en el músculo
esquelético), que participan en la liberación de Ca2+ en el sarcoplasma.
La superficie luminal del retículo sarcoplásmico contiene calsecuestrina, una proteína
fijadora de calcio muy acídica, capaz de fijar hasta 50 iones de Ca2+ internalizados.
El sistema de túbulos transversos, o sistema T, está compuesto por numerosas
invaginaciones de la membrana plasmática; cada una recibe el nombre de túbulo T.
Contienen proteínas sensoras de voltaje denominadas receptores sensibles a la
dihidropiridina (DHSR).
El complejo formado por el túbulo T y las dos cisternas terminales contiguas se
denomina tríada. Estas estructuras se encuentran en el músculo esquelético a la altura
de las uniones A- I. Las tríadas son elementos importantes para los fenómenos de
adhesión extracelular (p. ej., estimulación nerviosa) con respuestas intracelulares (p. ej.,
liberación de Ca2+) que conducen a la contracción muscular.
La despolarización de la membrana del túbulo T desencadena la liberación de
Ca21desde las cisternas terminales para iniciar la contracción muscular por
cambios en los filamentos delgados.
Las proteínas sensoras de voltaje DHSR: tienen las propiedades estructurales y
funcionales de los conductos de Ca2+. Durante la despolarización del músculo
esquelético, la activación breve de estos sensores no basta para abrir los conductos de
Ca2+. En cambio, la activación de estos sensores abre los conductos con compuerta
para la liberación Ca2+ (receptores de rianodina) en los sacos terminales contiguos del
retículo sarcoplásmico, que causa la rápida liberación de Ca21 en el sarcoplasma.
La relajación muscular es el resultado de la reducción de la concentración de Ca2+
citosólico libre.
Inervación motora del músculo esquelético
Las fibras del músculo esquelético están muy inervadas por las neuronas motoras que
se originan en la médula espinal o en el tronco del encéfalo. Los axones de las neuronas
se ramifican a medida que se acercan al músculo, dando origen a ramitas o
ramificaciones terminales que finalizan sobre fibras musculares individuales.
La unión neuromuscular: es el contacto que realizan las ramificaciones terminales del
axón con la fibra muscular
La terminación del axón es una estructura presináptica normal y posee muchas
mitocondrias y vesículas sinápticas que contienen el neurotransmisor acetilcolina (ACh).
La liberación de acetilcolina en la hendidura sináptica inicia la despolarización de
la membrana plasmática, lo cual conduce a la contracción de la célula muscular.
La transmisión neuromuscular puede bloquearse por toxinas bacterianas y agentes
farmacológicos. Por ejemplo, la toxina botulínica, producida por una bacteria anaeróbica
llamada clostridium botulinum, bloquea la liberación de ACh desde la terminal axónica.
✓ Los derivados del curare, un veneno paralizante utilizado en las puntas de las
fechas en Sudamérica, se une a los receptores de ACh nicotínicos sin abrir los
conductos iónicos. El veneno causa parálisis de los músculos esqueléticos
(incluido el diafragma) sin afectar directamente la contracción del músculo
cardíaco.
✓ La succinilcolina es usada como un relajante muscular de corto plazo en la
medicina de emergencia y durante los procedimientos quirúrgicos.
Una neurona junto con las fibras musculares específicas que la inervan se denomina
unidad motora.
Una neurona individual puede inervar desde unas cuantas fibras musculares hasta un
centenar o más. Los músculos capaces de realizar los movimientos más delicados
poseen la cantidad más pequeña de fibras musculares por neurona motora en sus
unidades motoras.
La naturaleza de la contracción muscular está determinada por la cantidad de
terminaciones de neuronas motoras y por la cantidad de tipos de fibras musculares
específicos que las despolarizan. Si bien la despolarización de una fibra muscular en
una sola unión neuromuscular se caracteriza como un fenómeno de “todo o nada”, no
todas las terminales nerviosas se disparan al mismo tiempo, lo que permite una
respuesta graduada al estímulo contráctil.
La inervación es necesaria para que las células musculares mantengan su
integridad estructural.
La célula nerviosa motora no sólo instruye a las células musculares para que se
contraigan, sino que también ejerce una influencia trófica sobre las mismas. Si se
interrumpe la inervación de un músculo, las células musculares sufren cambios
regresivos conocidos como atrofia tisular. El signo más obvio de esta atrofia es el
adelgazamiento del músculo y de sus células.
Los fenómenos que conducen a la contracción del músculo esquelético pueden
ser resumidos en una serie de pasos.
1. La contracción de una fibra muscular esquelética se inicia cuando un impulso
nervioso que avanza a lo largo del axón de una neurona motora llega a la unión
neuromuscular.
2. El impulso nervioso desencadena la liberación de acetilcolina en la hendidura
sináptica que se une a conductos de Na+ activados por ACh, lo que causa la
despolarización local del sarcolema.
3. Se abren los conductos de Na1 activados por voltaje y el Na1 entra a la célula.
4. La despolarización se generaliza por la membrana plasmática de la célula
muscular y continúa a través de las membranas de los túbulos T.
5. Las proteínas sensoras del voltaje (DHSR) en la membrana plasmática de los
túbulos T cambian su conformación.
6. A la altura de las tríadas de las células musculares los túbulos T están en
estrecho contacto con las expansiones laterales del retículo sarcoplásmico,
donde los conductos RyR1 con compuerta para la liberación de Ca21 son
activados por los cambios de conformación de las proteínas sensoras de voltaje.
7. El Ca21 se libera con rapidez desde el retículo sarcoplásmico hacia el
sarcoplasma.
8. El Ca21 acumulado se difunde a los miofilamentos, donde se fija a la porción de
TnC del complejo de troponina.
9. Se inicia el ciclo del puente transversal de actomiosina.
10. El Ca21 es devuelto a las cisternas terminales del retículo sarcoplásmico, donde
se concentra y es capturado por la calsecuestrina, una proteína fijadora de Ca2+.
Inervación sensitiva
Los receptores sensitivos encapsulados en los músculos y los tendones son ejemplos
de propiorreceptores. Estos receptores son parte del sistema sensitivo somático que
provee información acerca del grado de estiramiento y de tensión en un músculo. Los
propiorreceptores informan al sistema nervioso central acerca de la posición y el
movimiento del cuerpo en el espacio.
El huso muscular: es un receptor de estiramiento especializado ubicado dentro del
músculo esquelético. Está compuesto por dos tipos de fibras musculares modificadas
denominadas células fusales y terminales neuronales.
Ambos tipos de fibras musculares modificadas están rodeados por una cápsula interna.
Un espacio lleno de líquido separa la cápsula interna de una cápsula externa. Un tipo
de célula fusal, la fibra de saco nuclear, contiene un cúmulo de núcleos en una región
media expandida; el otro tipo, denominado fibra de cadena nuclear, tiene muchos
núcleos dispuestos en una cadena.
Un huso muscular normal está compuesto por dos a cuatro fibras de saco nuclear y
alrededor de seis a ocho fibras de cadena nuclear. El huso muscular transmite
información acerca del grado de estiramiento en un músculo.
Los dos tipos de fibras nerviosas sensitivas aferentes (Ia y II) transmiten información
desde el huso muscular.
Las células fusales reciben inervación motora (eferente) desde la médula espinal y el
cerebro a través de dos tipos de fibras nerviosas motoras eferentes (tipo y) que se
cree que regulan la sensibilidad de los receptores de estiramiento.
Las fibras dinámicas y (y-D) y las fibras estáticas y (y-S) inervan las células fusales
durante la fase dinámica de estiramiento muscular o durante la fase estática cuando el
estiramiento no afecta la longitud del músculo.
En los tendones del músculo se encuentran receptores encapsulados semejantes, los
órganos tendinosos de Golgi, que responden al aumento de tensión muscular. Estos
receptores contienen sólo fibras nerviosas sensitivas (aferentes, Ib) y controlan que
la tensión muscular (o la fuerza de contracción) se mantenga dentro de un espectro
óptimo.
Histogénesis, reparación, curación y renovación
El desarrollo del linaje de las células madre miógenas depende de la expresión de varios
factores reguladores miógenos.
Los mioblastos derivan de una población autorrenovable de células madre miógenas
multipotenciales que se originan en el embrión a la altura del mesodermo paraxial no
segmentado (progenitores de los músculos craneales) o del mesodermo segmentado
de las somitas (progenitores musculares epiméricos e hipoméricos).
En el desarrollo embrionario inicial, estas células expresan el factor de transcripción
MyoD, que, junto con otros factores miógenos reguladores (MRF), cumplen un papel
fundamental en la activación de la expresión de genes específicos del músculo.
La expresión del gen de la miostatina regulador negativo que conduce a la síntesis
de miostatina, una proteína de 26kDa perteneciente a la superfamilia proteica de la
proteína morfógena ósea/ factor de crecimiento transformante β, logra un efecto
equilibrante en el desarrollo del músculo esquelético.
La miostatina ejerce un efecto inhibidor sobre el crecimiento y la diferenciación
musculares. Se cree que MyoD regula preferentemente la expresión del gen de la
miostatina y controla la miogénesis no sólo durante los periodos embrionario y fetal sino
también en las etapas posnatales de desarrollo.
La masa muscular se incrementa a través de la inhibición de la miostatina y el
mecanismo de señalización de la miostatina podría ser un punto de intervención
terapéutica poderoso en el tratamiento de las enfermedades con atrofia muscular, como
la distrofia muscular, el SIDA y el cáncer.
Los progenitores del músculo esquelético se diferencian en mioblastos iniciales
y avanzados.
El músculo en desarrollo contiene dos tipos de mioblastos:
1. Los mioblastos iniciales o tempranos son responsables por la formación de
los miotubos primarios, estructuras similares a cadenas que se extienden entre
los tendones del músculo en desarrollo. Los miotubos se someten a una mayor
diferenciación en las fibras musculares esqueléticas maduras.
2. Los mioblastos avanzados o tardíos dan origen a los miotubos secundarios,
los que se forman en la zona inervada del músculo en desarrollo donde los
miotubos tienen contacto directo con las terminales nerviosas. Los miotubos
secundarios se caracterizan por tener un diámetro menor, núcleos más
separados entre sí y una mayor cantidad de miofilamentos.
Algunos núcleos que parecen pertenecer a la fibra muscular esquelética, en
realidad son núcleos de las células satélite.
En la última parte de desarrollo fetal, la población de células madre multipotenciales
miógenas generan células satélites, que se caracterizan por la expresión del factor de
transcripción Pax 7.
Las células satélites son pequeñas con escaso citoplasma, y constituyen del 2% al 7%
de todos los núcleos asociados con una sola fibra muscular.
Cada célula satélite tiene un núcleo individual con una red de cromatina más densa y
más gruesa que la de los núcleos de la célula muscular. Las células satélites son la
causa de la capacidad de regeneración del músculo esquelético, pero ésta es limitada.
Después de una lesión del tejido muscular, algunas células satélite son activadas y se
convierten en precursores miógenos de las células musculares; reingresan al ciclo
celular y comienzan a coexpresar Pax7 con Myo que es un factor de transcripción clave
para la diferenciación miógena.
Mientras la lámina externa permanezca intacta, los mioblastos se fusionan dentro de
ella para formar miotubos, los que después maduran en una nueva fibra. En cambio, si
la lámina externa se destruye, los fibroblastos reparan el sitio de la lesión con la
consecuente formación de tejido de cicatrización.
Las distrofias musculares se caracterizan por degeneración progresiva de las fibras
musculares esqueléticas, lo cual impone una exigencia constante a las células satélite
para que reemplacen las fibras que se han degenerado.
MÚSCULO CARDÍACO
El músculo cardíaco tiene los mismos tipos y la misma organización de los filamentos
contráctiles que el músculo esquelético. En consecuencia, las células musculares
cardíacas y las fibras que forman exhiben estriaciones transversales
Las fibras musculares cardíacas exhiben bandas cruzadas bien teñidas, denominadas
discos intercalares.
Los discos intercalares son sitios de adhesión muy especializados entre células
contiguas. Esta adhesión célula-célula lineal de las células musculares cardíacas
produce “fibras” de longitud variable.
A diferencia de las fibras musculares estriadas viscerales y esqueléticas que están
constituidas por células individuales multinucleadas, las fibras musculares cardíacas
están compuestas por numerosas células cilíndricas dispuestas extremo con extremo.
Estructura del músculo cardíaco
• El núcleo del músculo cardíaco está en el centro de la célula.
las miofibrillas del músculo cardíaco se separan para rodear el núcleo, y así
delimitan una región yuxtanuclear bicónica en donde se concentran los
orgánulos celulares. Esta región posee mitocondrias abundantes y contiene el
aparato de Golgi, gránulos del pigmento lipofuscina y glucógeno.
En las aurículas cardíacas, los gránulos atriales: se concentran en el
citoplasma yuxtanuclear. Estos gránulos contienen dos hormonas polipeptídicas:
el factor natriurético atrial (ANF) [lat., natrium, sodium] y el factor natriurético
encefálico (BNF). Ambas hormonas son diuréticas y afectan la excreción urinaria
de sodio.
• Junto a cada miofibrilla, se hallan muchas mitocondrias grandes y
depósitos de glucógeno.
Además de la mitocondria yuxtanuclear, las células musculares cardíacas se
caracterizan por presentar grandes mitocondrias que están muy apretadas entre
las miofibrillas. Las estructuras que almacenan energía (gránulos de glucógeno)
y las estructuras que liberan y recapturan energía (mitocondrias).
Los discos intercalares consisten en uniones entre las células musculares
cardíacas.
el disco intercalar representa el sitio de unión entre las células musculares
cardíacas.
La estructura de tinción intensa, visible con el microscopio óptico, puede
atribuirse a la presencia de un componente transversal que cruza las fibras en
ángulo recto con respecto a las miofibrillas. El componente lateral es análogo
a las huellas de los escalones de una escalera. Ambos componentes del disco
intercalar contienen uniones célula-célula especializadas entre las células
musculares cardíacas contiguas:
✓ Fascia adherens (unión de adherencia) es el principal constituyente del
componente transversal del disco intercalar. Sostiene las células
musculares cardíacas por sus extremos para formar la fibra muscular
cardíaca funcional.
.
La fascia adherens sirve como el sitio en el que los filamentos delgados del
sarcómero terminal se fijan a la membrana plasmática.
✓ Maculae adherentes (desmosomas) unen las células musculares
individuales entre sí. La maculae adherens ayuda a evitar que las células
se separen ante la tensión de las contracciones regulares repetidas.
✓ Uniones de hendidura (uniones de comunicación) constituyen el
principal elemento estructural del componente lateral del disco intercalar.
Proporcionan continuidad iónica entre las células musculares cardíacas
contiguas y así dejan que las macromoléculas de información pasen de
una célula a la otra.
En las células musculares cardíacas, el REL se organiza en una red
individual a lo largo del sarcómero, que se extiende de una línea Z a otra
línea Z
El REL del músculo cardíaco no está tan bien organizado como el del músculo
esquelético. No separa los haces de miofilamentos en miofibrillas bien definidas.
Hay un solo túbulo T por sarcómero en el músculo cardíaco. Pequeñas cisternas
terminales del REL interaccionan con los túbulos T para formar una díada a la
altura de la línea Z.
Los túbulos T son más grandes y más abundantes en el músculo cardíaco
ventricular que en el músculo esquelético. Sin embargo, son menos numerosos
en el músculo cardíaco atrial.
El paso de Ca21 desde la luz del túbulo T al sarcoplasma de la célula
muscular cardíaca es indispensable para el inicio del ciclo de la
contracción
la despolarización de la membrana del túbulo T activa las proteínas sensoras de
voltaje (DHSR). A diferencia de lo que ocurre en el músculo esquelético, la
despolarización de larga duración en el músculo cardíaco activa las DHSR y
estimula su lento cambio de conformación hasta convertirse en conductos de
Ca2+ funcionales.
Los conductos del retículo sarcoplásmico están compuestos por la isoforma de
los receptores de rianodina RyR2, que es la isoforma principal en el músculo
cardíaco.
A diferencia de lo que ocurre en el músculo esquelético, la liberación sola de
Ca2+ del retículo sarcoplásmico no es suficiente para iniciar la contracción
muscular cardíaca.
Las células musculares especializadas de conducción cardíaca (células de
Purkinje) exhiben una contracción rítmica espontánea.
El latido cardíaco se inicia, se regula localmente y se coordina por células
musculares cardíacas modificadas que están especializadas y se denominan
células de conducción cardíaca.
Estas células se organizan en nódulos y fibras de conducción muy
especializadas llamadas fibras de Purkinje que generan y transmiten con
rapidez el impulso contráctil a las diversas partes del miocardio en una secuencia
precisa.
A diferencia de las células musculares cardíacas, las células de las fibras de
Purkinje son más grandes y sus miofibrillas se localizan en gran parte en la
periferia celular. Las fibras de Purkinje, en su mayoría, carecen de túbulos T.
En los nódulos terminan las fibras nerviosas simpáticas y parasimpáticas.
La estimulación simpática acelera el latido cardíaco.
La estimulación parasimpática torna más lento el latido cardíaco porque
disminuye la frecuencia de los impulsos.
Los fenómenos que conducen a la contracción del músculo cardíaco
pueden resumirse en una serie de pasos.
1. La contracción de la fibra muscular cardíaca se inicia cuando la
despolarización de la membrana celular propagada junto con las fibras de
Purkinje alcanza su destino en los miocitos cardíacos.
2. La despolarización general se extiende sobre la membrana plasmática de la
célula muscular, lo que causa la apertura de los conductos de Na2+
activados por voltaje. El Na2+ entra en la célula
3. La despolarización general continúa a través de las membranas de los
túbulos T.
4. Las proteínas sensoras de voltaje (DHSR) de la membrana plasmática de los
túbulos T cambian su conformación hasta convertirse en conductos de Ca21
funcionales.
5. El aumento en la concentración citoplasmática de Ca2+ abre los conductos
con compuertas para la liberación de Ca2+, RyR2, en el retículo
sarcoplásmico
6. El Ca2+ se libera con rapidez del retículo sarcoplásmico e incrementa la
reserva de Ca2+ que ingresó al sarcoplasma a través de los conductos de
calcio en la membrana plasmática
7. El Ca2+ acumulado se difunde a los miofilamentos, donde se fja a la porción
TnC del complejo de troponina
8. Se inicia el ciclo de los puentes transversales de actomiosina semejante al
del músculo esquelético.
9. El Ca2+ es devuelto a las cisternas terminales del retículo sarcoplásmico,
donde se concentra y es capturado por la calsecuestrina, una proteína de
fijadora de Ca2+
Lesión y reparación
Una lesión localizada del tejido muscular cardíaco con muerte de las células se repara
con la formación de tejido conjuntivo fibroso. Este patrón de lesión y reparación se
observa en el infarto del miocardio (IM) no letal.
Las células musculares cardíacas maduras tienen la capacidad de dividirse
las células dañadas poseen el potencial de ser reemplazadas por nuevas células
musculares.
MÚSCULO LISO
El músculo liso en general se presenta en forma de haces o láminas de células
fusiformes alargadas con finos extremos aguzados.
Las células musculares lisas, también llamadas fibras, carecen del patrón estriado que
se encuentra en los músculos cardíaco y esquelético. Las células musculares lisas están
interconectadas por uniones de hendidura, que son las uniones de comunicación
especializadas entre las células.
Los núcleos en el músculo liso se ubican en el centro de la célula y con frecuencia tienen
un aspecto de tirabuzón en el corte longitudinal.
En una célula no contraída, el núcleo aparece como una estructura alargada con bordes
romos, ubicado en el centro del eje celular.
Estructura del músculo liso
Las células musculares lisas poseen un aparato contráctil de filamentos delgados y
gruesos y un citoesqueleto de filamentos intermedios de desmina y vimentina.
Los filamentos delgados en una célula muscular lisa están adheridos a las densidades
citoplasmáticas o cuerpos densos que son visibles entre los filamentos. Estas
estructuras se distribuyen por todo el sarcoplasma en una red de filamentos intermedios
de la proteína desmina.
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