Fisiología del Sistema Muscular: Propiedades, Tipos y Mecanismo de Contracción

Sistema Muscular: Funciones y Propiedades Fundamentales

Funciones del Sistema Muscular

• Producción de movimientos corporales.
• Estabilización de posiciones corporales.
• Almacenamiento y movimiento de sustancias dentro del cuerpo.
• Termorregulación (producción de calor).

Propiedades del Tejido Muscular

• Excitabilidad: Capacidad del músculo para responder a estímulos (químicos, eléctricos, mecánicos) produciendo potenciales de acción.
• Contractilidad: Capacidad del músculo para acortarse con fuerza en respuesta a un estímulo.
• Extensibilidad: Capacidad del músculo para estirarse más allá de su longitud normal de reposo, hasta un grado limitado.
• Elasticidad: Capacidad del músculo para retroceder a su longitud de reposo original después de haber sido estirado.

Tipos de Tejido Muscular

Las células musculares, los miocitos y las fibras musculares son tres términos que se refieren a la misma estructura.

Músculo Esquelético

• Músculos unidos a los huesos.
• Estriado: Presenta bandas claras y oscuras (estrías) debido a la organización de las sarcómeras.
• Funciona principalmente de manera voluntaria, controlado por neuronas del Sistema Nervioso Somático (SoNS).
• Cada músculo esquelético es un órgano separado compuesto por varios fascículos, que a su vez están compuestos por cientos de células llamadas fibras musculares debido a su forma alargada.

Músculo Cardíaco

• Se encuentra solo en el corazón.
• Estriado: Posee sarcómeras.
• Contiene células autoexcitables (autorritmicidad).
• Presenta numerosas uniones en hendidura (gap junctions) entre células.
• Funciona de manera involuntaria, controlado por el Sistema Nervioso Autónomo (SNA).
• Las hormonas y los neurotransmisores pueden ajustar la frecuencia cardíaca, acelerando o desacelerando el marcapasos.

Músculo Liso

• Se encuentra en las paredes de estructuras internas huecas, como vasos sanguíneos, vías respiratorias y la mayoría de los órganos de la cavidad abdominopélvica, así como en la piel.
• No estriado: Carece de sarcómeras.
• Contiene células autoexcitables (autorritmicidad en algunos tejidos).
• Presenta numerosas uniones en hendidura (gap junctions) entre células.
• Funciona de manera involuntaria, controlado por el SNA y por hormonas.

Excitabilidad de las Células Musculares

La excitabilidad se manifiesta como un cambio en el potencial de membrana (incremento o decremento).

• Despolarización: Ocurre cuando hay un aumento de cargas positivas en el interior de la célula. Los iones Na⁺ pasan a través de canales iónicos.
• El potencial de membrana en reposo es de aproximadamente -70mV.

Mecanismo de Contracción Muscular

Contracción y Potencial de Acción

La contracción muscular ocurre por señalización neuronal.

Una neurona secreta un neurotransmisor (Acetilcolina o ACh), que se une a un canal iónico ubicado en la fibra muscular, específicamente en el sarcolema. Esto provoca la apertura del canal, permitiendo la entrada de iones Na⁺. Una entrada masiva de iones puede positivar el voltaje de la membrana.

Rol del Túbulo T y el Retículo Sarcoplásmico (Ca²⁺)

La despolarización de la membrana viaja por todo el sarcolema, llegando a los túbulos T (invaginaciones del sarcolema). Los túbulos T están en contacto con el retículo sarcoplásmico (RS), que posee canales de Ca²⁺ dependientes de voltaje. Esto provoca la salida de Ca²⁺ al citosol, aumentando su concentración.

Ruta del Ca²⁺: Despolarización del sarcolema → Túbulos T → Retículo Sarcoplásmico (RS) → Canales de Ca²⁺ dependientes de voltaje.

Interacción Actina-Miosina y Rol del Calcio

• La actina tiene sitios de unión para la miosina, pero estos están cubiertos por filamentos de tropomiosina.
• La troponina asegura la unión entre tropomiosina y actina.
• El aumento de Ca²⁺ citosólico se une a la troponina (actuando como un "candado"), provocando un cambio conformacional en esta y liberándola. Esto permite que la tropomiosina también cambie su conformación, dejando libres los sitios de unión entre actina y miosina.

Estructura de la Sarcómera y Cambios Durante la Contracción

La sarcómera es la unidad funcional de la contracción muscular.

• Disco Z: Regiones estrechas en forma de placa, de material denso que van de una sarcómera a otra; es decir, si se observan 3 discos Z, hay 2 sarcómeras.
• Banda A: Incluye las bandas de miosina. Es la parte oscura y central de la sarcómera. Su longitud no varía durante la contracción.
• Banda I: Contiene solo filamentos de actina. Se extiende desde el final de una banda A hasta el inicio de la siguiente. Su longitud disminuye durante la contracción.
• Zona H: Es la región central de la banda A, donde solo hay filamentos gruesos de miosina (sin superposición de actina). Su longitud disminuye durante la contracción.
• Línea M: Región en el centro de la zona H que contiene proteínas que mantienen los filamentos gruesos de miosina en el centro de la sarcómera.

Por lo tanto, durante la contracción muscular, la longitud de la zona H y la banda I disminuyen debido al solapamiento de los filamentos de actina y miosina.