Fisiología Muscular: Contracción, Metabolismo y Envejecimiento

Contracción y Relajación de las Fibras Musculares Esqueléticas

1. La **contracción muscular** se produce porque se unen puentes cruzados a los filamentos finos y “caminan” a lo largo de ellos en ambos extremos de un **sarcómero**, lo que arrastra progresivamente a los filamentos finos hacia el centro del sarcómero. A medida que los filamentos finos se deslizan hacia el interior, los discos Z se aproximan, y se acorta el sarcómero.
2. El **ciclo de contracción** es la secuencia repetitiva de eventos que causa deslizamiento de los filamentos:
   1. La **ATPasa** hidroliza el **ATP** de la **miosina**, que se carga de energía.
   2. La cabeza de miosina se une a la **actina** y forma un **puente cruzado**.
   3. El puente cruzado genera fuerza a medida que rota hacia el centro del sarcómero (**contracción**).
   4. La unión de ATP a la cabeza de miosina la desacopla de la actina. La cabeza de miosina vuelve a hidrolizar el ATP, regresa a su posición original y se une a un nuevo sitio de la actina mientras continúa el ciclo.
3. Un aumento de la concentración de **Ca2+** del citosol inicia el deslizamiento de los filamentos; una disminución interrumpe el proceso de deslizamiento.
4. El potencial de acción muscular que se propaga hacia el sistema de túbulos T provoca la apertura de los canales de liberación de Ca2+ de la membrana del **RS**. Los iones de calcio difunden del RS al sarcoplasma y se combinan con la **troponina**. Esta unión desplaza a la **tropomiosina** de los sitios de unión a miosina de la actina.
5. Las bombas de transporte activo de Ca2+ extraen continuamente Ca2+ del sarcoplasma hacia el RS. Cuando disminuye la concentración de iones de calcio del sarcoplasma, la tropomiosina se vuelve a deslizar y bloquea los sitios de unión a miosina, y la fibra muscular se relaja.
6. Una fibra muscular desarrolla la tensión máxima cuando existe una zona de superposición óptima entre filamentos gruesos y finos. Esta dependencia es la **relación longitud-tensión**.
7. La **unión neuromuscular (UNM)** es la sinapsis entre una neurona motora somática y una fibra muscular esquelética. La UNM incluye las terminaciones axónicas y los bulbos sinápticos terminales de una neurona motora, además de la placa motora adyacente del sarcolema de la fibra muscular.
8. Cuando un impulso nervioso alcanza los bulbos sinápticos terminales de una neurona motora somática, desencadena la exocitosis de las vesículas sinápticas, que liberan **acetilcolina (ACh)**. La ACh difunde a través de la hendidura sináptica y se une a los receptores colinérgicos, lo que inicia un potencial de acción muscular. Luego, la **acetilcolinesterasa** degrada con rapidez la ACh en sus componentes.

Metabolismo Muscular

1. Las fibras musculares tienen 3 fuentes de producción de **ATP**: **creatina**, **respiración celular anaeróbica** y **respiración celular aeróbica**.
2. La **creatincinasa** cataliza la transferencia de un grupo fosfato de alta energía de la **fosfocreatina** al **ADP** para formar nuevas moléculas de ATP. En conjunto, la fosfocreatina y el ATP aportan energía suficiente para una contracción muscular máxima de alrededor de 15 segundos.
3. La glucosa es convertida en ácido pirúvico mediante las reacciones de la **glucólisis**, que dan origen a 2 ATP sin consumir oxígeno. Esta respiración celular anaeróbica puede aportar energía suficiente para 30-40 segundos de actividad muscular máxima.
4. La actividad muscular que tiene lugar durante un período prolongado depende de la **respiración celular aeróbica**, reacciones mitocondriales que requieren oxígeno para producir ATP.
5. La **fatiga muscular** es la incapacidad del músculo de contraerse enérgicamente después de actividad prolongada.
6. El alto consumo de oxígeno después del ejercicio se denomina **consumo de oxígeno durante la recuperación**.

Envejecimiento y Tejido Muscular

1. Con el envejecimiento, hay una pérdida lenta, progresiva, de masa muscular esquelética, que es remplazada por tejido conectivo fibroso y grasa.
2. El envejecimiento también causa una disminución de la fuerza muscular, reflejos musculares más lentos y pérdida de flexibilidad.