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Bloque 1, TEMA 1

ESTRUCTURA Y FUNCIN DEL MSCULO ESQUELTICO.

Tipos de fibras musculares.

Dra. Amelia Guadalupe-Grau,

[email protected]

1.1. Aspectos generales.

1.2 La fibra muscular

1.3. La miofibrilla.

1.4. Mecanismo bioqumico

de la contraccin muscular

1.5. Clulas satlite

1.6. Tipos de fibras

musculares

Responsable de la postura y de los movimientos

del esqueleto.

Capaz de transformar la energa qumica en

energa mecnica.

Las clulas que constituyen el tejido muscular

(fibras musculares) permiten el fenmeno de la

contraccin muscular.

40-50% Peso total

1.1 Aspectos generales. El msculo esqueltico, caractersticas.

Fibras musculares

Mioblastos

Miotubos Primarios (7a semana)

Miotubos Secundarios (14-15a sem)

Axones

Miotubos Terciarios (16-17a sem)

Proliferacin

Diferenciacin

(25a sem)

1.1 Aspectos generales. Desarrollo de las fibras musculares.

1.1. Aspectos generales. Desarrollo de las fibras musculares.

1.1. Aspectos generales. Organizacin de las fibras musculares.

Fusiforme Peniforme Bipeniforme

1.1. Aspectos generales. Organizacin de las fibras musculares.

1.1. Aspectos generales. Nmero de fibras musculares por msculo.

Nmero de fibras en varios msculos humanos

Msculo Nmero de fibras musculares

Primer lumbrical 10,250

Recto externo 27,000

Platisma (msculo cutneo del cuello) 27,000

Primer interseo dorsal 40,500

Sartorio 128,150

Braquiorradialis (supinador largo) 129,200

Tibial anterior 271,350

Gemelo interno 1,033,000

Biceps braquial 240,000

Trceps braquial 434,000

1.1. Aspectos generales. Estructura del msculo esqueltico (I).

hueso

musculo

Epimisio

Fascculos

Perimisio

Endomisio

Fibra muscular

Miofibrilla

Epimisio

Tejido conectivo que rodea al msculo

Fascculos de fibras

Perimisio

Fibras musculares

Endomisio

1.1. Aspectos generales. Estructura del msculo esqueltico (II).

Estriaciones

1.1. Aspectos generales. Corte longitudinal del msculo a nivel microscpico.

1.1. Aspectos generales. Corte transversal del msculo a nivel microscpico.

Cunto puede

crecer el msculo?

Masa muscular y salud

Masa muscular y anabolizantes
https://www.youtube.com/watch?v=dwM589QT7G8

Nacimiento: 20 micras

Adulto sano: 50 micras (9.000 miofibrillas)

Deportista de elite de resistencia (ciclistas): (85-105)

Deportista de elite fuerza: 110 micras (130-140)

Anabolizantes (testosterona): 160 micras

Dimetro de las fibras musculares.

Se puede producir

hipertrofia

en personas muy

entrenadas?

Tipo I Tipo II

Mujeres Mujeres

Hombres

Hombres

Alway et al. (1992)

JAP

Culturistas de elite

5 H

5 M

4 h ento /dia

5-6 d/s

Flexores brazo 2 ento/s

1 dia 5 ejerc 5x6RM

1 da 5 ejerc 3x10RM

Biopsia del bceps

antes y despus 24s

Area media H: 10500 2

Area media M: 5333 2

Hipertrofia muscular con el entrenamiento

Ratas Humanos (Saltin)

Aumento del 100% del rea de seccin transversal

Dimetro = 50 micras Dimetro = 70 micras

Aumento del 100% del dimetro

Dimetro = 50 micras

Dimetro = 100 micras

1. ESTRUCTURA Y FUNCIN DEL MSCULO

ESQUELTICO.




1.4. Mecanismo bioquimico de la contraccin muscular

1.5. Clulas satlite

1.6. Tipos de fibras musculares

1.2. Estructura del msculo esqueltico. La fibra muscular

hueso

musculo

Epimisio

Fascculos

Perimisio

Endomisio

Fibra muscular

Miofibrilla

1.2. La fibra muscular

Sarcolema (membrana plasmtica)

Miofibrillas

(elementos

contrctiles)

Sarcoplasma

Tbulos T (comunicacin y

transporte de sustancias)

Abertura

hacia los

Tbulos T

Retculo sarcoplasmtico

(depsito para el Ca2+,

contraccin muscular)


Cantidad de miofibrillas variable, frmula:

rea seccin transversal

N miofibrillas Densidad fibrilar(DF) =

DF DF


Tensin especfica (de una fibra o un msculo),

frmula:

rea seccin transversal

Fuerza Tensin especfica (TE) =


ESQUELTICO.




1.4. Mecanismo bioqumico de la contraccin muscular

1.5. Clulas satlite


1.3. La miofibrilla

Zonas claras y oscuras a lo largo de las miofibrillas

1.3. La miofibrilla vista al microscopio electrnico. Sarcmero

Unidad estructural funcional de la miofibrilla, presenta la

propiedad de contraerse y generar fuerza.

Para que se produzca la contraccin en el sarcmero de la miofibrilla se

necesitan varios tipos de protenas:

protenas contrctiles: miosina y actina

protenas reguladoras: tropomiosina y troponina

protenas accesorias gigantes: titina y nebulina

1.3. La miofibrilla

1.3. Organizacin de los filamentos de protenas en el sarcmero

Filamento fino:

actina, troponina y

tropomiosina Filamento

grueso:

miosina

1.3. Filamentos gruesos, molcula de miosina

MIOSINA Molcula de miosina

Cola de miosina

Filamentos gruesos

Regin

bisagra

Cabezas de miosina

Capacidad de:

Utilizar ATP

Unirse a la

actina

ACTINA

Una molcula de actina es una protena globular, (G-actina).

En general, mltiples molculas de actina-G se polimerizan para

formar cadenas largas o filamentos, denominados actina F.

2 polmeros de actina F se trenzan juntos para formar los

filamentos delgados de la miofibrilla

1.3. Filamentos finos, molculas de actina, troponina y tropomiosina

Filamentos finos

ACTINA

La troponina, que es una protena globular con tres subunidades

funcionales, I C y T, implicadas en la inhibicin de la contraccin

muscular.

la tropomiosina, que es una proteina fibrilar y est formada por dos

cadenas polipeptidicas que se enrollan helicoidalmente.

1.3. Filamentos finos, molculas de actina, troponina y tropomiosina

Filamentos finos

TITINA Y NEBULINA ACTINA 1.3. Citoesqueleto endosarcomrico. Nebulina y Titina.

La nebulina

ayuda a alinear

los filamentos de

actina

La titina confiere

elasticidad y

estabiliza la

miosina


ESQUELTICO.





1.5. Clulas satlite


TITINA Y NEBULINA ACTINA 1.4. Estructura de una neurona, unidad motora

Cuerpo celular o soma

Dendritas

Axn

Cada fibra muscular est inervada por un solo nervio

motor, que finaliza cerca de la mitad de la fibra muscular.

El nico nervio motor y todas las fibras musculares a las

que inerva reciben colectivamente la denominacin de

unidad motora.

TITINA Y NEBULINA ACTINA 1.4. Unin neuromuscular

La funcin de esta unin es la comunicacin entre la motoneurona y la

fibra muscular mediante un potencial de accin, que viaja a travs de la

neurona y se transmite a la fibra muscular mediante neurotransmisores.

Potencial de accin

TITINA Y NEBULINA ACTINA 1.4. Secuencia de acontecimientos que conducen a una accin muscular
http://highered.mheducation.com/sites/0072495855/student_view0/chapter10/animation__action_potentials_and_muscle_contraction.html

TITINA Y NEBULINA ACTINA 1.4. Secuencia de acontecimientos que conducen a una accin muscular. Filamento de actina en reposo.

TITINA Y NEBULINA ACTINA 1.4. Secuencia de acontecimientos que conducen a una accin muscular. Filamento de actina. Activacin mediante aumento de Ca2+
http://highered.mheducation.com/sites/0072495855/student_view0/chapter10/animation__action_potentials_and_muscle_contraction.html

TITINA Y NEBULINA ACTINA 1.4. Secuencia de acontecimientos que conducen a una accin muscular. Movimiento cabezas de miosina. Golpe de potencia.

1. La miosina queda libre para unirse a

una molcula de ATP, separndose de

la actina. La cabeza de miosina posee

actividad ATPasa y causa..

2. la hidrlisis del ATP (2) en ADP y Pi;

3. La miosina forma un puente con otra

molcula de actina. El ngulo de este

puente es de 90.

4. Una vez unida a la actina, la miosina

libera el P. La liberacin del P

provoca un cambio conformacional

en la miosina, produciendo sta un

golpe de potencia.

El golpe de potencia es el causante del

deslizamiento del filamento delgado, en

direccin hacia la lnea M. Esto es lo que

ocasiona el acortamiento del sarcmero.

Despus del golpe de potencia, la

miosina libera el ADP y el ciclo

recomienza.
http://highered.mheducation.com/sites/0073525634/student_view0/chapter7/animation__breakdown_of_atp_and_cross-bridge_movement_during_muscle_contraction.html

TITINA Y NEBULINA ACTINA 1.4. Secuencia de acontecimientos que conducen a una accin muscular. Mecanismo bioqumico.

Actina

Miosina

Z Z

Actina

Miosina

Z Z
http://www.youtube.com/watch?v=99zi3HADMyI&feature=player_detailpage

TITINA Y NEBULINA ACTINA 1.4. Secuencia de acontecimientos que conducen a una accin muscular. Resumen.

La relajacin muscular depende de:

- Recaptacin del calcio: bombas de calcio

(calsecuestrina)

- Disponibilidad de ATP.

Durante la relajacin muscular:

- Debe restablecerse el equilibrio hidroelectroltico

TITINA Y NEBULINA ACTINA 1.4. Relajacin muscular.

TITINA Y NEBULINA ACTINA 1.4. Relajacin muscular.

Acti

vid

ad

de la

bo

mb

a

so

dio

-po

tasio


ESQUELTICO.





1.5. Clulas satlite


1.5. Clulas satlite.

Clulas satlite en msculo vasto lateral humano

1.5. Clulas satlite. Respuesta al entrenamiento (miotrauma)

1.5. Contenido de Clulas satlite en el msculo esqueltico.

La capacidad replicativa de las clulas satlite

humanas disminuye con el envejecimiento.

La capacidad replicativa de las clulas satlite es

limitada.

En enfermedad de Duchenne llega a agotarse esta

capacidad replicativa, lo que conduce a la prdida

irreemplazable de fibras musculares y a la muerte.

1.5. Contenido de Clulas satlite en el msculo esqueltico.

SE PUEDE AUMENTAR EL

NMERO/ACTIVIDAD DE LAS CLULAS

SATLITE CON EL ENTRENAMIENTO?

13 healthy elderly men and 16 healthy elderly women (mean age 76 3 years)

12 weeks of strength training: 3d/w, 3x (Leg press, leg extension and leg curl).

N

mero

de c

lu

las s

at

lite

po

r fi

bra

mu

scu

lar

Pooled data revealed a 20% increase in the

number of NCAM-positive cells per fiber over the training period when compared with pre-training.

El entrenamiento aumenta el nmero de clulas

satlite aproximadamente un 20% en 12 semanas,

comparados con los valores previos al entrenamiento.

El efecto es similar en jvenes y en ancianos de 74-

76 aos.

El efecto es similar en hombres y en mujeres

1.5. Contenido de Clulas satlite en el msculo esqueltico. Efectos del entrenamiento


ESQUELTICO.





1.5. Clulas satlite


Tipos de fibra muscular

Tiempo (ms)

FDL Sacudida muscular

37 ms

111 ms


RPIDAS

LENTAS

Duchenne de Boulogne 1861

1.6. Tipos de fibras musculares. Biopsias musculares

Jonas Bergstrm

1962


Bengt Saltin 1998


Al menos 200 fibras.

Anlisis morfolgico.

Metabolitos y enzimas

Protenas transportadoras, Receptores,

otras molculas...

Tests funcionales

1.6. Tipos de fibras musculares. Biopsias musculares. Procesamiento de las biopsias musculares

100 m

I I

pH 4.60

IIa

IIa IIx

1.6. Tipos de fibras musculares. Clasificacin por actividad ATPasa

1.6. Capilarizacin

ATPase pH 9.4 stain

NORMAL: Tablero de ajedrez

ATPase pH 9.4 stain

Agrupamiento por tipos de fibra

Denervacin-Reinervacin

1.6. Tipos de fibras musculares. Clasificacin por actividad ATPasa

Tincin NADH Hematoxilina-Eosina

ATPase pH 9.4 ATPase pH 9.4

ATROFIA

1.6. Tipos de fibras musculares. Atrofia

EL CARCTER METABLICO DE UNA FIBRA LO OTORGA LA INERVACIN QUE RECIBE !!!

GENTICA!!!

1.6. Tipos de fibras musculares.

Dis

trib

uci

n

Porcentaje de fibras ST

Vasto

lateral, 50%

rpidas (FT)

50% lentas

(ST)

Mujeres

n=45

16 aos

1.6. Porcentaje de Tipos de fibras musculares.

1.6. Porcentaje de Tipos de fibras musculares en deportistas.

1.6.Caractersticas principales de las fibras musculares.

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Fibras Tipo I, Lentas, Oxidativas, ST

1. Dimetro medio

2. Ricas en mioglobina

3. Ricas en Sarcoplasma

4. Menos miofibrillas

5. Retculo sarcoplsmico menos desarrollado

6. Red capilar muy densa (6-8 capilares/fibra)

7. Metabolismo oxidativo.

8. Elevado nmero y volumen de mitocondrias

9. Depsito de triglicridos y glucgeno elevados

10. Resistentes a la fatiga

11. Velocidad de propagacin impulso axn: 60-70 m/s

12. Axn: pequeo calibre, bajo nivel de excitacin

Fibras Tipo II, Rpidas, Glucolticas, FT

1. Sarcoplasma menos abundante

2. Ms miofibrillas

3. Retculo sarcoplsmico muy desarrollado

4. Ms Ca++ y calsecuestrina

5. Pocos capilares

6. Metabolismo glucoltico: ATPasa

7. Pocas mitocondrias

8. Depsito de triglicridos pequeos y glucgeno elevados

9. Muy fatigables

10. Velocidad de propagacin del impulso axn: 80-90 m/s

11. Contraccin muy rpida, generando tensin elevada

12. Axn: mayor calibre, alto nivel de excitacin

13. Son reclutadas despus de las fibras I

1.6. Reclutamiento de las unidades motoras. Ley del tamao de Henneman

IIx

Intensidad del esfuerzo

N

me

ro d

e m

oto

ne

uro

na

s a

cti

va

s Durante la contraccin

voluntaria, las unidades motoras mas pequeas (contraccin lenta), tienen un umbral de activacin ms bajo y son activadas primero.

A medida que la demanda sobre el msculo aumenta, las unidades motoras mas grandes (con umbral de activacin ms alto) son activadas.

Puede el entrenamiento

cambiar el tipo de

fibras?

Porcentaje de fibras tipo I en los msculos gemelos de 28 corredores de fondo en dos

ocasiones: al principio del estudio (entre 1966 y 1974) y 20 aos ms tarde. Los corredores

fueron clasificados en tres grupos: altamente entrenados (HI), moderadamente entrenados

(FIT) y no entrenados (UT). * P < 0.05, entre la medicin inicial y la final (Trappe y col.

1995).

1.6. Cambios en los tipos de fibras con el entrenamiento

A largo plazo (20 aos) se observ que

puede haber una transformacin de

fibras rpidas en lentas tras varios aos

de entrenamiento, pero slo en los

sujetos que al inicio del estudio tenan

porcentajes de fibras ST inferiores al

70%.

1.6. Cambios en los tipos de fibras con el entrenamiento

FIBRAS IIAX

Propiedades Fibras IIA y IIX Pueden evolucionar con estmulo

FIBRAS IIC Propiedades Fibras I y IIA 1-3% del total de fibras Pueden evolucionar con estmulo

IIX IIAX IIA IIC I

Posibilidad de transicin fibrilar

1.6. Formas de transicin de las fibras musculares

ACTIVIDADES DE RESISTENCIA

Fibras de transicin IIC I

Aumento de la capilaridad (50%)

Aumento de la mioglobina

Aumento de mitocondrias

* nmero

* volumen

* distribucin

Aumento depsitos de triglicridos

ACTIVIDADES DE FUERZA, POTENCIA, VELOCIDAD

Aumento de miofibrillas

Aumento metabolismo anaerbico

1.6. Efectos del entrenamiento

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