Tema 15 Tejido muscular PDF

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Apuntes asignatura Histología. Tema 15 Tejido muscular...

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TE TEMA MA 15 15:: TE TEJID JID JIDO O MU MUSC SC SCUL UL ULAR AR 1 IN INTR TR TROD OD ODUC UC UCCIO CIO CION: N: C CARA ARA ARACT CT CTER ER ERIST IST ISTICA ICA ICAS, S, TE TERM RM RMIN IN INOL OL OLOG OG OGIA IA Y T TIPO IPO IPOS S El tejido muscular es un derivado mesodermico capaz de producir movimiento gracias a: • Consumo de ATP acoplado a la contraccion, acortamiento de la celula (fibra). • Gracias a un citoesqueleto especializado: miofilamentos ◦ Los miofilamentos se agregan formanado miofibrillas visibles en MO (microscopio optico). La nomenclatura de los organulos del musculo se modifica: • Fibras: celula muscular • Sarcolema: membrana celular • Reticulo sarcoplasmico: REl Algunos tipos de tejido muscular regeneran en el adulto. Las fibras del tejido muscular estan muy especializadas, y tienen una morfologia alargada. Hay 3 tipos de musculo en el cuerpo: • Musculo estriado esqueletico: estriado (tiene miofibrillas), de contraccion rapida y voluntaria, unido al esqueleto por tendones formando parte del aparato locomotor. ◦ Tiene una regeneracion limitada. • Musculo estriado cardiaco o miocardio: estriado de contraccion ritmica espontanea, rapida, intensa e involuntaria. Incapaz de regenerar (intentos con celulas madre). ◦ El musculo cardiaco y el esqueletico tiene una estructura histologica diferente pero una funcion fisiologica similar. • Musculo liso: sin estriaciones, contraccion lenta, debil e involuntaria. ◦ Regenera facilmente a partir de "fibroblastos" o pericitos vasculares (a diferencia de los otros tipos que no regeneran facilmente). ◦ Forma parte de la mayor parte de tubos del cuerpo (tracto digestivo, respiratorio, utero, vasos sanguineos, etc).

2 M MÚSCU ÚSCU ÚSCULO LO ES ESQU QU QUELET ELET ELETICO ICO ESTRUCTURA DEL MÚSCULO El musculo esqueletico es el mas abundante del cuerpo, formado por: • La celula muscular estriada o fibra muscular es larga, cilindrica, de 10-100 μm (diametro) x varios cms de longitud • Multinucleada: nucleos perifericos (junto al sarcolema). ◦ Ya que se genera por fusion de celulas mesodermicas alargadas, los mioblastos. • El citoplasma/sarcoplasma esta ocupado por un citoesqueleto especializado estriado, las miofibrillas. ◦ Entre las fibras musculares aparecen celulas satelites: ▪ Celulas satelite del musculo adulto son mioblastos responsables de la regeneracion limitada; hiperplasia por ejercicio intenso. • Son celulas del tejido conjuntivo que envuelven la fibra y son responsables de la regeneracion del musculo, ya que pueden diferenciarse a mioblastos y formar nuevas fibras. El musculo estriado esta formado por paquetes de fibras, envueltos en tejido conjuntivo reticular, irrigado e inervado. • Todas las celulas estan orientadas en la misma direccion que el eje mayor del musculo, y la seccion es mas o menos poligonal. • El musculo esta empaquetado por tejido conjuntivo reticular especializado que rodea cada celula: ◦ Epimisio : envuelve al musculo y se continua en los tendones. ▪ Se trata de tejido conjuntivo adherido a cada fibra muscular. ◦ Permisio: rodea a los paquetes de fibras musculares. ◦ Endomisio: rodea cada fibra, capilares finos. ▪ Se trata de tejido conjuntivo grueso y compacto, que rodea el musculo. La adhesion asegura la distribucion de la fuerza de contraccion, a pesar de que las fibras individuales suelen ser mas cortas que el musculo. • Es muy importante que las fibras esten adheridas a otras para que la contraccion una vez que una la inice arrastre a las otras, asi todo el musculo se contrae de forma solidaria (la fuerza de contraccion se distribulle entre todas las celulas). La fuerza de un musculo depente de las fibras que se contraigan. ◦ Si se hace una contraccion muy fuerte, se pueden llegar a rasgarlos paquetes de fibras provocando una rotura fibrilar.

ESTRUCTURA DE LA FIBRA MUSCULAR: EL SARCOMERO Las fibras musculares estan ocupadas por citoesqueleto visible al MO, las llamadas miofibrillas: estriaciones perpendiculares al eje de la fibra. El sarcomero esta formado por: • Bandas A (Anisotropas): oscuras al microscopio de luz polarizada y con colorantes basicos • Bandas I (Isotropas): claras • En el centro de la banda I hay una linea Z El sarcomero es la repeticion del patro de las miofibrillas que hay entre dos lineas Z. • Tiene una anchuro de mas o menos 2μm. • Linea Z – . banda I – banda A – banda Hbanda A- . banda I – linea Z. El ME da una imagen coincidente con la del MO: en medio de la banda A se distingue una zona clara llamada banda H. A ME (microscopio electronico) la estructura del sarcomero responde a dos tipos de fibras del citoesqueleto: • Fibras finas de actina: la banda I solo actina • Fibras gruesas de miosina, la banda H solo miosina

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En las bandas A las fibras de actina y miosina se entrecruzan ordenadamente

Proteinas accesorias que mantienen la estructura: • Desmina: filamento intermedio en la linea Z • Distrofina (distrofia muscular Duchenne, DMD) une el sarcomero a la membrana y a la laminina de la lamina basal extracelular, permitiendo la contraccion solidaria. ◦ Los sarcomeros se unen al citoesqueleto de la membrana celular, al tejido conjuntivo del endomisio etc, dejando las celulas inidas unas con otras. En el centro de la banda H tambien hay proteinas que anclan los filamento de miosina.

1. Finas fibras de actina. 2. Fibras gruesas de miosina. 3. Actina y misosina intercaladas perfectamente.

En el musculo contraido hay un acortamiento de las fibras musculares debido al acortamiento de cada sarcomero. • Las longitud de las bandas A permanece constante • Las bandas I y la H se acortan (ya que hay mas solapamiento entre actina-miosina). • Se incrementa la zona de superposicion actina-miosina, pero la banda A no crece. Se produce asi un desplazamiento de la actina hacia dentro, aumentandose la zona de solapamiento con la contraccion. ESTRUCTURA DEL SARCOMERO-ACTINA Las fibras de actina son polares, tienen un extremo + y uno -. Son polimeros de la proteina globular dimerica actina y tiene adheridas a ellas dos proteinas: • La proteina fibrilar tropomiosina: esta proteina en condiciones normales de relajacion, ocupa la endidura de la espiral de actina y evita asi que se pueda dar la union de actina y miosina y por lo tanto que se produzca la contraccion. ◦ La regulacion de la union actina-miosina, y por lo tanto la separacion de la tropomiosina-actina la lleva acabo la Troponina. • Troponina, es una proteina globular con 3 subunidades: ◦ Subunidad I, que adherida directamente a la actina inhibe su union a la miosina. ◦ Subunidad C, por su afinidad al Ca++. ▪ El calcio es el desencadenante de la contraccion. ◦ Subunidad T, unida a traves de la Tropomiosina al filamento de actina. Al tener un extremo positivo y otro negativo, las fibras de actina tienen direccionalidad.

ESTRUCTURA DEL SARCOMERO-MIOSINA Las fibras de miosina son “cordones” de miosina II (510 kD): 2 cadenas pesadas (222 kD) + 4 ligeras (2 esenciales 18kD; 2 reguladoras 22kD) • La miosina es un dimero de: 1 cadena pesada + 1 ligera esencial + 1 ligera reguladora, con forma de “baston” formado por: • Una cabeza globular con actividad ATPasa que interacciona con las fibras de actina en la banda A del sarcomero. ◦ Estas estan orientadas hacia el exterior de la banda H. • Una cola que interacciona (se enrolla) con las colas de otras moleculas de miosina para formar el filamento grueso. MECANISMO DE LA CONTRACCION MUSCULAR La contraccion muscular viene desencadenada por el efecto del Ca++ a traves de la troponina sobre la actividad ATPasa de la cabeza de miosina El Ca++ cuando esta presente desencadena la contraccion muscular de la siguiente manera: 1. Se une a la subunidad C de la troponina (TnC), provocando un cambio conformacional en esta. a) Asi se desencadena una cadena de cambios conformacionales. 2. El cambio en subunidad C de la Troponina afecta a la subunidad I que se disocia de la actina. 3. Finalmente el cambio de la I afecta a la subunidad T que se lo trasmite a la Tropomiosina. 4. La actina queda libre para interaccionar con la cabeza de la miosina, permitiendo el CICLO DE LA CONTRACCION Mientras haya calcio en la celula y ATP, actina y miosina quedaran unidas y la contraccionno parara.

CICLO DE LA CONTRACCION MUSCULAR En presencia de Ca++ ocurre el ciclo de contraccion dividido arbitrariamente en: 1. Adhesion: en ausencia de ATP la miosina esta adherida a la actina. a) Rigor mortis: se produce cuando hay calcio (por lo actina-miosina pueden unirse, pero no hay ATP, por lo que no pueden separarse. Se trata de una contraccion sostenida por el bloqueo de los musculos. 2. Separacion: la union del ATP a la miosina la suelta de la actina. 3. Flexion: hidrolisis de ATP → ADP+Pi. a) Esto provoca un cambio conformacional en la miosina, realizando un movimiento de 5 nm de la cabeza de miosina hacia fuera.

4. Generacion de fuerza: el Pi se suelta y asi se produce la adhesion fuerte miosinaactina (pero esta vez en otro lugar, aumentando el solapamiento). a) Esta union provoca un cambio conformacional en la miosina (golpe de fuerza) produciendo la liberacion del ADP. 5. Readhesion: hemos vuelto al punto 1. La union de ATP puede volver a separa actina y miosina. a) El proceso continua mientras hay Ca++ libre y la cabeza de miosina puede unirse libremente a la actina.

CONTROL NERVIOSO DE LA CONTRACCION MUSCULAR Para regular la concentracion de calcio celular, es necesario un control por este, mediante el sistema nervioso. Las motoneuronas, situadas en el Sistema Nervioso Central, controlan la contraccion. • Su axon discurre por la rama motora de los nervios y hace sinapsis grandes y complejas sobre las fibras musculares, las llamadas placas motoras. ◦ La placa motora: sinapsis muy compleja de un axon de una motoneurona a una fibra muscular concreta. La motoneurona es colinergica, sus vesiculas sinapticas tienen acetilcolina (ACh) como neurotransmisor. • El impulso nervioso de la motoneurona libera mucha Ach.

Los pliegues del sarcolema permiten incrementar los receptores de ACh en la fibra muscular (nicotinicos, bloqueados en la miastenia gravis), permitiendo la despolarizacion (disminucion de potencial por entrada de Na+) del sarcolema. • La membrana de la celula postsinaptica tiene estos pliegues con muchos receptores esperando al neurotrasmisor, para que la sinapsis sea mas efectiva. • El neurotrasmisor = Acetilcolina. • Receptores = Nicotinicos. Canales para el Ca++ son sensibles al potencial. 1. Cuando la membrana se despolariza se abren los canales de calcio dependientes de voltaje del RS. 2. Se produce la entrada de Ca++ al citoplasma, que permite que se de la contraccion muscular. La acetilcolinesterasa degrada la Ach produciendo acetato + colina: contraccion reversible. • Esta enzima es crucial para que se de la contraccion. Proceso: 1. Se activa la motoneurona. 2. Se libera acetilcolina y se une a los canales nicotinicos. 3. Entra Na+ en la fibra muscular al despolarizarse la membrana. 4. Con el Na+ entra un poco de Ca2+ que se une a los canales de Ca2+ dependientes de voltaje del RS. 5. Sale mucho calcio del RS. 6. Se produce el ciclo de la contraccion. Unidad motora: se trata del conjunto formado por una motoneurona y todas las fibras musculares que inerva. • Una unica motoneurona es capaz de inervar a muchas fibras musculares, y cada vez que esta se activa, se contran todas las fibras musculares que inerva. • La contraccion todo-nada. La diferencia entre una contraccion fuerte o debil, es el numero de unidades motoras que se activan. El tamaño y numero de unidades motoras que se activan dependen del musculo (si necestita precision o fuerza). • Hay motoneuronas que contraen a muy pocas fibras. • Los musculos pequeños requieren mucha precision pero poca fuerza; y algunos que necesitan mucha fuerza y poca precision. ◦ Cuando se necesita mas precision que fuera = unidades motoras pequeñas. ◦ Cuando se necesita mas fuerza que precision = unidades motoras grandes.

CONTROL DE LA CONTRACCION MUSCULAR: PAPEL DE LAS TRIADAS La entrada de Ca++ extracelular seria poco efectiva ya que se produciria una contraccion sostenida, por eso hay poco Ca++ en las celulas y las miofibrillas estan lejos. El Ca++ se acumula en el reticulo sarcoplasmico (REl) mediante bombeo activo (consumo de ATP): en su membrana estan los canales para Ca++ sensibles al voltaje. • El RS es un reservorio de calcio en el interior de la celula pero fuera del sarcoplasma. Los cambios en el voltaje del sarcolema se transmiten de la superficie de la fibra al reticulo sarcoplasmico mediante un sistema de tubulos (invaginaciones) de membrana muy profundos, los tubulos T. • Los tubulos T permiten que el potencial de membrana se transmita por el citoplasma de la celula. A nivel de los sarcomeros un tubulo T se asocia a dos cisternas de reticulo sarcoplasmico (1+2) formando las triadas, junto a la linea Z. • Las triadas permiten que la despolarizacion de la membrana llegue a las cisternas del RS y asi se libere el calcio necesario para que se produzca la contraccion. • Asi pues, con la despolarizacion de la membrana, este potencial se trasmite por los tubulos T hata las triadas, donde se libera el calcio que produce la contraccion. TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES CONTRACTILES En un paquete de fibras muscular, hay fibras de diferentes tipos, heterogeneas. Las fibras contienen: • Tipo I, oxidativas lentas. Unidades musculares de contraccion lenta, muy resistentes a la fatiga. Maratonianos. Frecuentes en musculos posturales ◦ Tienen una alta concentracio de Mioglobina (fibras rojas): lo que permite ocigenar las fibras mediante una respiracion aerobica. ▪ Aunque se contraen de forma lenta, son capaces de contraerse despues de un esfuerzo prolongado. ◦ Muchas mitocondrias, que permiten grandes niveles de enzimas oxidativos mitocondriales (succinato deshidrogenasa, NADH-diaforasa) ◦ Baja velocidad de ATPasa miosinica, lo que provoca una contraccion lenta. ◦ Este tipo de fibras abundan en los musculos que estan contraidos durante mucho tiempo, como por ejemplo lo que sostienen el cuerpo. • Tipo IIa, glucoliticas oxidativas rapidas. Unidades musculares de contraccion rapida resistentes a la fatiga. Mediofondistas. Tienen: ◦ Glucogeno y algo de mioglobina. ◦ Pueden usar glicolisis anaerobica ◦ ATPasa miosinica rapida. • Tipo IIb, glucoli9cas rapidas. Unidades motoras de contraccion muy rapida, poco resistentes. Velocistas puros. ◦ Abundan en los musculos oculomotores o motores de los dedos: precision. ◦ Poca mioblogina y mucho glucogeno. Pocas mitocondrias. ▪ Consumen la glucosa para obtener ATP por medio de fermentaciones a falta de O2, lo que dura muy poco. ◦ ATPasa miosinica muy rapida Si se tienen muchas fibras de tipo 3, hay muy pocas de tipo 1, y viceversa.

3 E EL L MU MUSC SC SCUL UL ULO O C CAR AR ARDI DI DIAC AC ACO O El musculo cardiaco tambien es estriado. Caracteristicas: • Musculo de contraccion ritmica endogena, incluso en cultivo. Latidos. ◦ Este ritmo esta controlado por el sistema nervioso vegetativo. • Las fibras musculares cardiacas son pequeñas (15x85100μm) con miofibrillas similares a las del musculo esqueletico pero: ◦ Tienen un unico nucleo central rodeado de miofibrillas (el esqueletico multinucleadas y con posicion periferica). ◦ Muy irrigadas a traves del conjuntivo equivalente al endomisio ◦ Las fibras adyacentes estan unidas por discos intercalares perpendiculares a su eje mayor, en zig-zag: zonulas adherentes y desmosomas ◦ Unidas por GAP lo que permite una contraccion secuencial durante el latido ◦ Tienen muchas mitocondrias entre las miofibrillas: 40% volumen (2% esqueletico) ▪ Tiene tantas porque necesita mucho ATP constantemente porque el musculo cardiaco no puede parar de contraerse nunca. ◦ Gotas lipidicas, granulos de glucogeno: reservas energeticas extra. En paralelos a las celulas del tejido muscular cardiaco, hay tejido conjuntivo, y en horizontal unida a otra celula hay una disco intercalante compuesto por muchos desmosomas y uniones comunicantes. Las fibras musculares cardiacas tiene un sistema de tubulos T que transfiere los cambios de potencial de membrana al reticulo sarcoplasmico • Tubulos T y cisternas de reticulo sarcoplasmico formando diadas junto a la linea Z (mientras que en el esqueletico formaban triadas). El mecanismo de contraccion es identico al del musculo esqueletico: contraccion ritmica endogena, incluso in vitro El ritmo cardiaco impuesto por celulas especiales (nodulos sino-atrial –NSA- y atrio ventricular), transmitido de forma ordenada al resto del corazon por difusion (uniones en GAP) y por fibras conductoras especializadas, fibras de Purkinje. • Las fibras de Purkinje: hacen que el ritmo sea regulado y ordenado (que primero se contraigan las auriculas y luego el ventriculo). ◦ Cuando hay desordenes en la contraccion se pueden producir arritmias. Ritmo regulado por el SNV: sinapsis sobre el NSA Algunas fibras musculares pueden tener funciones endocrinas: En la auricula izquierda, las fibras cardiacas contienen granulos secretores yuxtanucleares con: • Factor natriuretico atrial (ANF) • Factor natriuretico encefalico (brain natriure(c factor, BNF) Regulan la excrecion de sodio por orina (natri-uresis) provocando una disminucion de la presion arterial....