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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