Universidad del ZuliaFacultad de Medicina Escuela de MedicinaDepartamento de Ciencias Fisiolgicas. Ctedra deFisiologa.

Fisiologa del Sistema NeuromuscularNervio y Msculo

Dra. Tibisay Rincon

Fisiologa Neuromuscular.Objetivos. Reafirmar las caractersticas de la membrana y sus mecanismos de transporte.Conocer el origen , importancia y caractersticas de los potenciales generados en la membrana celular.Conocer y describir la Anatomia funcional del msculo.

Fisiologa Neuromuscular.Objetivos Analizar las bases moleculares de la contraccin muscular.Conocer el proceso de la contraccin muscular.Conocer el acoplamiento Excitacin-Contraccin.

GENERALIDADES Composicion de los espacios intracelular y extracelular

Estructura de la membrana celular: Modelo mosaico fluido. Funciones de la membrana celular:1.- Establecer, mantener o variar la concentracin de Electrolitos.2.- Son sitio de transduccin de seales: Protenas que son Receptores.3.- Son superficies que favorecen interacciones moleculares: Protenas que son enzimas.

1POTENCIALES BIOELECTRICOS POTENCIAL DE DIFUSION: Es la diferencia de potencial generada a traves de una membrana cuando un ion se difunde a favor de su gradiente de concentracion. Mientras mayor sea el gradiente de concentracion, mayor sera el potencial de difusion.Na+Na+Cl-Cl--+ POTENCIAL DE EQUILIBRIO: La difusion del ion se hace cada vez mas lenta y finalmente se detiene por esa misma diferencia de potencial, al llegar a este punto se alcanza el potencial de equilibrio (potencial de Nernst). En el equilibrio electroquimico las fuerzas electricas y quimicas que actuan sobre un ion son iguales y opuestas, y no ocurre difusion neta adicional.

POTENCIALES BIOELECTRICOS ECUACION DE NERNST: Se emplea para calcular el potencial de equilibrio de un ion a una determinada diferencia de concentracion a traves de la membrana y convierte esta diferencia de concentracion en voltaje. E = RT x log Ci donde ZF CeE: potencial de equilibrio del ion (Na+, K+, etc) en mVR: constante del gasT: temperatura absolutaZ: valenciaF: constante de FaradayCi y Ce: concentraciones intracelular y extracelular del ion

Potenciales de Equilibrio (mV) para los iones: Na+ = + 60; K+ = - 90; Cl- = - 70. ECUACION DE GOLDMAN: Dado que la membrana es permeable a varios iones a la vez, se usa esta complicada ecuacion que suma cada uno de los potenciales de equilibrio. (Vm= -70 mV)

POTENCIALES BIOELECTRICOS POTENCIAL DE MEMBRANA DE REPOSO: Es el potencial de membrana de las celulas que no estan transmitiendo senales (reposo). Nervio y musculo (excitables): - 70 a 90 mV, celulas epiteliales: -30 a -70 mV, eritocitos: -10 mV. Esta determinado por:1. Difusion neta de iones de Na+ y K+ a favor de sus gradientes electroquimicos a traves de canales de escape. Estos canales son mas permeables al K+ que al Na+. (- 66 a 86 mV)2. La Bomba Na+/K+: Es electrogena, porque tambien participa en la determinacion del potencial de reposo al bombear mas cargas positivas para afuera que para dentro de la celula. (- 4 mV) (- 70 a -90 mV).

POTENCIALES BIOELECTRICOS POTENCIAL DE ACCION: Es un cambio brusco en el potencial negativo en el interior de la membrana en reposo a un potencial de membrana positivo y regreso final de cargas positivas al exterior celular. Es propio de las celulas excitables Las senales nerviosas se transmiten a traves de potenciales de accion FASES DEL POTENCIAL DE ACCION Fase de Reposo: Membrana POLARIZADA (cargas negativas en el interior y positivas en el exterior). Elevada conductancia al K+ y baja conductancia al Na+ (-90 mV). Fase de Despolarizacion: Membrana DESPOLARIZADA (cargas positivas en el interior y negativas en el exterior). Alta conductancia al Na+ (+ 50 mV). Fase de Repolarizacion: Cierre de los canales de Na+ y apertura de los de K+. Se reestablece el potencial de reposo negativo.

REGISTRO DE UN POTENCIAL DE ACCIONUmbral-65

POTENCIAL DE ACCION Bases ionicas: La despolarizacion y la repolarizacion se deben a un cambio en la conductancia de los iones de Na+ y de K+. Canal de Na+ sensible a voltaje: 2 compuertas: la de activacion (exterior) y la de inactivacion (interior). Cerrado en reposo. Se abre de -70 a -50 mV. Casi inmediatamente se cierran. Canal de K+ sensible a voltaje: 1 compuerta. Cerrada en reposo. Lenta apertura durante el potencial de accion. Altisima conductancia al K+ (mas que en reposo): posthiperpolarizacion. Iniciacion del Potencial de Accion: En el momento del cambio de la polaridad de la membrana se activan un grupo de canales de Na+ que dejan entrar a este ion y esto hace MENOS NEGATIVO el potencial de membrana y se abren los canales dependientes de voltaje. Umbral para la iniciacion del potencial de accion: -65 mV. Es una elevacion del potencial de membrana de 15 a 30mV. Aqui se dispara la fase de despolarizacion.

POTENCIAL DE ACCION Caracteristicas del Potencial de Accion: Amplitud y forma estereotipicas Propagacion: El PA despolariza zonas adyacentes en ambos sentidos sin decremento hasta despolarizar toda la membrana. Principio del Todo o Nada: La despolarizacion tiene que llegar al umbral sino NO se produce el PA. Otros iones implicados: Aniones, Ca++ (m. liso y m. cardiaco) Meseta del PA: Es la permanencia temporal del PA luego de su pico maximo (m. cardiaco). Periodos refractarios: Es el periodo donde ningun estimulo puede producir un nuevo PA debido a la fase de despolarizacion del PA anterior. Absoluto: Ni siquiera un estimulo supraumbral puede dar un PA. Relativo: Estimulos supraumbrales si dan un PA. Durante la repolarizcaion.Ritmicidad: Son descargas del PA autoinducidas y repetitivas debido a una gran permeabilidad de la membrana al Na+ (corazon, m.liso)

EXCITABILIDAD Y CONDUCTIBILIDAD DE LA FIBRA NERVIOSAFunciones de la Mielina Aislante de la Electricidad. Limita el impulso nervioso a fibras individuales. Impide la estimulacin cruzada. EXCITACION: Generacion de un Potencial de Accion.Inhibicion de la excitabilidad: estabilizadores de membrana (Ca++ en el LEC, baja la permeabilidad al Na+. Anestesicos que evitan la despolarizacion)CONDUCCION: Propagacion del PA que se aleja del sitio de la excitacion

El estimulo debe ser lo suficientemente rapido para evitar la ACOMODACION. Si la corriente aumenta con demasiada lentitud, el nervio no puede responder y puede acomodarse al pasaje de la corriente. La acomodacion consiste en un aumento del umbral del tejido durante la estimulacion. Reobase: Es la menor intensidad del estimulo que origina un PA Cronaxia: es el tiempo requerido para que un estimulo (doble de la reobase) origine un PA. SUMACION: Dos estimulos subumbrales pueden sumar efectos y provocar un PA. Ley de todo o nada: Los PA producidos por estimulos umbrales o supraumbrales son de igual magnitud.ESTIMULOS QUE AFECTAN A UNA FIBRA NERVIOSA Todos aumentan la permeabilidad de la membrana al Na+. Son: Mecanicos, quimicos y electricos. Se clasifican en: Umbrales: suficientemente fuertes para causar un PA Subumbrales: debiles. Si son crecientes y seguidos originan un PA Supraumbrales: mas fuertes que el umbral. Originan PA.

CONDUCCIONEN FIBRAS AMIELINICAS: La despolarizacion inicia una respuesta local. Despolarizacion electrotonica de la porcion vecina delantera de la membrana (la porcion de atras esta en periodo refractario). Desplazamiento regular a lo largo del axon hasta su terminal.EN FIBRAS MIELINICAS: Conduccion saltatoria. La mielina es aislante. Flujo de corriente a traves de ella es casi nulo La despolarizacion salta de un nodo de Ranvier a otro. 50 veces mas rapido

Tipos de fibras nerviosas.

Tipo de FibraFuncinDimetro ( m)Veloc. de conduccin (m/seg)

A Propiocepcin motriz 12 a 2070 a 120somticaTacto-Presin5 a 1230 a 70Motriz a los Husos Musculares3 a 615 a 30Dolor, fro, tacto2 a 512 a 30BAutnoma preganglionar< 33 a 15C Raz dorsalDolor, temperaturas, algunos mecanoreceptores. Reflejos0.4 a 1.20.5 a 2.0SimpticaSimpticas postganglionares0.3 a 1.30.7 a 2.3

El Msculo

Msculo

Fibras

Miofibrillas

Filamentos Delgados Gruesos (Actina) (Miosina) n = 3000 n = 1500

Actina (Protena G) Tropomiosina

Troponina 2 pares de cadenas 1 par de cadenas ligeras pesadas Cabeza (2) Cola

ATP

actina

LA SARCOMERA

El Sarcolema

Tbulos transversos o TProtena sensible a Voltaje Receptor de dihidropiridinaLibera Ca2Transmite la descarga de Despolarizacin del Potencial de AccinEl Reticulo SarcoplasmicoSistema tubular internoAlmacena y libera Ca++Tiene: Tubulos longitudinales y cisternas transversales Canal de liberacion: Receptor de rianodina ATPasa de Ca++/ Mg++

Tipos de contraccin muscularIsomtrica: Se mantiene la longitud de la fibra.

Isotnica: Se mantiene el tono de la fibra.

Tipos de MsculosEsqueltico.LisoCardiaco

El Msculo EsquelticoEs voluntario.Dos tipos: Fibras I (M. Rojo): Respuesta lenta Latencia larga. (Msculos de la postura) Fibras II (M. Blanco): Respuesta corta. Latencia corta. (Msculos de movimientos finos)

El Msculo CardiacoEs involuntario.Tiene caractersticas de ambos.Tiene discos intercalares en las lneas Z.Tiene uniones comunicantes.Tiene puentes de escasa resistencia.El Miocardio

El Msculo LisoEs Involuntario.Le faltan las estras cruzadas visibles.No tiene lneas Z sino cuerpos densos.No tiene TroponinaUtiliza el Sistema de la Calmodulina.Tipos: Visceral: Vsceras huecas. Multi-unitario: No tiene puentes de conexin: El Iris del Ojo.

Proceso de contraccin muscular Mecanismo de deslizamiento de los filamentos de actina y de miosina En RELAJACION: Superposicion minima En CONTRACCION: Los filamentos de actina son atraidos al centro y la Superposicion es maxima. Se acorta la sarcomera (se acercan las lineas Z). Se debe a la fuerza mecanica generada por la interaccion de los puentes formados entre los 2 filamentos en presencia de calcio.

TEORIA DE LA CONTRACCION MUSCULARFilamento de actina es activado por Ca++Las cabezas de los filamentos de miosina son atraidas a los puntos activos del filamento de actina. Se forman los puentes transversos.Estado de ReposoContraccion

TEORIA DE LA CONTRACCION MUSCULARContraccionLa cabeza se inclina y arrastra al filamento de actina GOLPE DE FUERZALa cabeza se separa, vuelve a su posicion original y se une a un nuevo punto y se repite el proceso.Bases moleculares de la contraccin muscular ATP se une a la miosina y se hidroliza, se forma miosina-ADP-Pi Complejo Troponina-Tropomiosina se une a Ca++ (descubrimiento)Complejo miosina-ADP-Pi se une a sitios activos de actinaSe libera ADP-Pi. Complejo actina-miosina. La cabeza se inclina.Complejo actina-miosina adquiere un ATP y se separan.ATP se hidroliza y se repite el ciclo.

La Energa en la contraccin Muscular El msculo es una mquina de convertir Energa Qumica en Trabajo Mecnico. Produccin de Calor.Los Carbohidratos y Lpidos como fuente energtica. Fuente inmediata: Derivados del Fosfato.La Fosforilcreatina.

La Energa en la contraccin MuscularLa Gliclisis AerobiaLa Glioclisis Anaerobia. El cido LcticoLos Cuerpos cetnicos.

La Fosforilacion oxidativa

Sumacion de Contracciones Sumacion de multiples fibras: Aumento del numero de unidades motoras (neurona motora + fibra muscular que inerva) estimuladas. Una unidad motora es estimulada despues de la otra. Aumenta la fuerza de contraccion. Sumacion de Frecuencia: Aumento de la frecuencia de las contracciones. Cada nueva contraccion se produce antes de concluir la anterior. Aumenta la fuerza de contraccion. TETANIZACION: Contracciones muy rapidas se funden y la contraccion parece ser continua (sostenidas).

El RigorDeplecin de ATP y FosforilcreatinaEstado de rigidez.Las cabezas de Miosina se adhieren a la Actina. El Rigor Mortis

La Placa Neuromuscular

UNION NEUROMUSCULAR SUMACION: Es la integracion o suma de la informacion presinaptica que llega a la union neuromuscular. Tipos: Sumacion espacial: Dos o mas impulsos llegan casi simultaneamente al terminal post-sinaptico: 2 excitatorios = Mayor Potencial de accion 1 excitatorio y 1 inhibitorio = Se anulan. No hay PA Sumacion Temporal: Dos o mas PA en una neurona pre-sinaptica llegan casi juntos. Se solapan o superponen en el tiempo. Agentes que alteran la funcion de la union neuromuscular:Metacolina, carbacol, nicotina = Acetilcolina.Toxinas botulinicas = bloquean la liberacion de Ach.Curare compite con Ach por el receptor sin excitarlo.Anticolinesterasicos = inhiben acetilcolinesterasa y aumentan AchOtras drogas = bloquean la recaptacion de Ach

Liberacin del Neurotrasmisor Acetilcolina.La Generacin del Potencial de accin. Acoplamiento Excitacin-Contraccin.La Liberacin de Calcio. El fenmeno de la Contraccin.

PASOS DE LA NEUROTRANSMISION

El Acoplamiento Excitacin-Contraccin

El Acoplamiento Excitacin-ContraccinPA de la fibra muscular se propagan por los tubulos TSe activa el receptor de dihidropiridina = se libera el Ca++ del ReticuloCa++ se une a Troponina C (4:1)Cambio conformacional de Troponina C desplaza a TropomiosinaSe descubren los sitios activos de la actinaSe forman los puentes transversos (actina-miosina)Gira la cabeza de miosina con hidrolisis del ATPCa++ comienza a ser recaptado por el reticuloCambios conformacionales Se produce relajacion

MUSCULO LISOEl Acoplamiento Excitacin-ContraccinCa++ se une a CALMODULINA la cual regula la cinasa de la cadena ligera de miosina que regula la formacion de puentes transversos.Pasos: PA en la celula de m. liso abre canales de Ca++ voltaje dependientes y entra el Ca++. Tambien puede entrar Ca++ por canales controlados por ligandos (Proteina G) y por canales del reticulo sarcoplasmico controlados por IP3 (ligandos en la membrana).Ca++ se une a Calmodulina y este complejo a la cadena ligera de miosina quien se activa.Esta cinasa activa fosforila a la miosina y esta se une a la actina.Cuando Ca++ intracelular disminuye, la miosina se desfosforila pero puede mantener puentes cerrojo que no se desprenden o lo hacen lentamente y asi mantienen la tension del musculo.Cuando baja mucho el Ca++ intracelular se da la relajacion.