Fisiología del Músculo

Dr Esther Barreiro, MD, PhDMuscle & Respiratory System Research Unit,IMIM-Hospital del Mar, Parc de SalutMar, UPF, PRBB,CIBERES, Barcelona

Movement requires muscle contractions

Muscle architecture: • Connective tissue Scaffolding

• Muscle Fibers: Membrane

- Chemical

- ElectricalProperties

tubular systems ATP

Mitochondria

Muscle nuclei

Genetic information

Striations (Sarcomerae) : Myofibrils contain Actin & Myosin,

supported through cross-bridges and other proteins

MÚSCULO ESQUELÉTICO

Myofibrils

Acción entre actina & miosinaen las sarcómeras

Acoplamiento excitación-contracción

Salida de Ca2+ desde el RS

CONTRACCIÓN MUSCULAR

CONTRACCIÓN MUSCULAR

Sarcómeras

CONTRACCIÓN MUSCULAR

Tipos de fibras musculares según tipo de miosina

1) Fibras lentas & resistentes a la fatiga, tipo I: MHCI-Beta

2) Fibras rápidas & menos resistentes a la fatiga:Tipo IIA, IIB y IIX

compuestas por las miosinas MHCIIa, MHCIIb, MHCIIx,respectivamente

3) Coexpresión de parejas de tipos de isoformas de MHCs fibras híbridas

Otras proteínas contráctiles:tropomiosina, troponinas, actina & otras proteínastambién reguladas por factores: edad,hormonas, carga mecánica

Transiciones secuenciales & reversibles: Isoformas rápidas lentas

CONTRACCIÓN MUSCULAR

Tipos de fibras musculares según tipo de miosina: tipo II

Fermoselle et al. ERJ 2012

Músculos

Esqueléticos

Fascículos Musculares

Fibras

SARCÓMERA

Miofibrillas

Músculos

Respiratorios

Músculos de las

Extremidades

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

VENTILATORY MUSCLES

Expiratory MusclesInspiratory muscles

• Diaphragm• Parasternal Intercostals

• External Intercostals Redundant mechanical actions

LUNGS Pulmonary Gas Exchange

THORAX

Airflow in & out lungs

MÚSCULOS RESPIRATORIOS

PROPIEDADES MECÁNICAS del MÚSCULO

- Relación Longitud - Tensión

- Relación Fuerza - Velocidad

- Relación Fuerza - Frecuencia

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

Diafragma aislado

FRC

TLC

100

50

TE

NS

IÓN

(%

máx

ima)

0

Longitud (% Lo en reposo)

100

Relación Longitud – Tensión

Existe una longitud óptima para que la contracción genere tensión

A menor o mayor longitud, la tensión (y la fuerza) disminuye

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

Relación Longitud – Tensión

EPOC

SANO

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

• Inward recoil forces Lung

• Outward recoil forces

* Chest wall

Balance

Modifications

Resting length

RMs

- Mechanical

- Biological

Force generation

Lung volume changes

Biological

FactorsStructural

Modifications

No specific

resting length

DISFUNCIÓN MUSCULAR EN LA EPOC

LIMB MUSCLE DYSFUNCTION

- Structural

100

2,5

FU

ER

ZA

(%

máx

ima)

0

VELOCIDAD (V/Lo, sec-1)

Máxima velocidad (poca carga), mínima generación de fuerza

Mínima velocidad (gran carga), máxima generación de fuerza

Relación Velocidad – Fuerza

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

La fuerza es proporcional a la frecuencia de estimulación hasta una mesetaEn actividades diarias, el nervio frénico a 10-30 Hz. Meseta a 50-100 Hz

Hiperinsuflación y fatiga desplazan la curva

Relación Fuerza - Frecuencia

FU

ER

ZA

(N

/cm

2)

FRECUENCIA de ESTIMULACIÓN (Hz)Diafragma aislado

Diafragma normal

Diafragma fatigado

o

Diafragma con Hiperinsuflación

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

In vitro

Relación Fuerza - Frecuencia

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

In vitro

E. Barreiro et al. AJP 2002

Plexiglas muscle

chamber

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

In vitro

E. Barreiro et al. ERJ 2005

24h-LPSBaseline

0

50

100

24hLPS-3NAC

*

Max

imal

Insp

irato

ry P

ress

ure

, %

base

lin

e

75

25

***

***

Respiratory Muscle Function, rats

In vivo

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

TIPOS de CONTRACCIÓN

Longitud de Reposo

Contracción Concéntrica

HZ Z

I A I

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

El músculo genera tensión pero no se acorta

TIPOS de CONTRACCIÓN

Longitud de Reposo

Contracción Isométrica

HZ Z

I A I

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

TIPOS de CONTRACCIÓN

Estiramiento

Contracción Excéntrica

HZ Z

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

FUERZA (Strength)

Expresión de su máxima capacidad contráctil

Andrógenos: Síntesis proteica, agresividad

Estrógenos: Metabolismo lipídico

Fuerza “intrínseca”: Hombres = Mujeres (3-4 Kg / cm2 )

Condicionantes- Masa Muscular Global

- Propiedades intrínsecas del músculo

>

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

- Propiedades intrínsecas del músculo:

FUERZA

Propiedad fundamentalmente anaeróbica

Relacionada con la velocidad de contracción

Tamaño y % tipos de fibras (isoformas de MyHC)

Actividad enzimática vías anaeróbicas

MyHC (I, IIa, IIx ... IIb)

MyLC

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

FUERZA

ABDOMEN

TÒRAX

VÍA AÉREASUPERIOR

En los Músculos Respiratorios

no podemos medir tensión, mediremos presión generada

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

FUERZA

Dinamometría: Medición de la fuerza (tensión)

momento (torque) de fuerza

potencia

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

Dinamómetros mano

Debilidad Muscular

Incapacidad permanente

de mantener un esfuerzo

contráctil

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

Fatiga Muscular

REPOSO

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

Factores:

* Concentraciones intracelulares electrolitos &

ATP excitación-contracción muscular

fatiga

* Intensidad duración ejercicio

* Composición fibrilar

* Forma física

* Estado nutricional

RESISTENCIA (Endurance)

Capacidad de mantener (en el tiempo) un esfuerzo submáximo

Reserva (ante la fatiga)

Margen que queda hasta llegar a la

fatiga del músculo

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

Condicionantes de Resistencia :

- Capacidad aeróbica del músculo

Flujo sanguíneo, Hb, Densidad capilar

% fibras tipo I (MyHC I), Mioglobina

Actividad enzimática aeróbica ...

Transporte & Aporte

Utilización

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

VA

.

VA/Q. .

CaO2

O2 atmosférico

CvO2

Qpulmonar

.Qperiférico

.

VO2

.

CvO2CaO2

O2D

O2D/VO2

.

Respiración Pulmonar Respiración Tisular

FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS

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