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BIOMECANICA DE TEJIDO MUSCULAR
DocenteAdrian E. Araya Chazarro
• Kinesiologo y licenciado en Kinesiología, Universidad de Antofagasta. 2007.• Aspirante Magister en kinesiología deportiva. Universidad de las Américas, Universidad Europea
de Madrid y Escuela de Estudios Universitarios Real Madrid. 2010-2012.• Aspirante Magister en terapia manual ortopédica, Universidad Andres Bello, Santiago.
2009-2013• Diplomado en terapia manual ortopédica en técnicas de evaluación y manipulación de
extremidades y tejidos blandos, Universidad Andres Bello, Santiago. 2009-2010.• Diplomado en terapia manual ortopédica en técnicas de evaluación y manipulación de columna
vertebral, Universidad Andres Bello, Santiago. 2010-2011.• Post-grado en Neurodinamía Clínica básica. Michael Shacklock., Universidad Andrés Bello y
Neurodynamic Solutions, Chile-Australia. 2009.• Curso básico y avanzado de Taping Neuro Muscular. Escuela internacional de terapia física
(ESITEF), TNM Chile, Universidad del Mar. Chile-España. 2011.• Nivel 1 y 2 KinesioTaping. Fernando Reyes. Universidad Europea de Madrid y KinesioTaping
Association International. Chile-España. 2012.• Nivel 1 de inducción Miofascial y técnicas estructurales. Andrzej Pilat. Universidad Andres Bello
y Terapias Miosfasciales TUPIMEK. Chile-España. 2011.• Certificación FAKTR (Functional and Kinetic Treatment with Rehab). Thomas E. Hyde.
Universidad Santo Tomas. 2011.• Nivel 1 y 2 en aplicaciones terapéuticas con fisiobalones. Kineduca y Escuela Chilena de
Osteopatia. Santiago. 2011-2012.
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“La anatomía nos muestra, en reposo y en un momento dado, las formas de un proceso
fisiológico y la biomecánica nos permite comprender cómo actúan las fuerzas internas y
externas sobre estas estructuras”.-R.C. Miralles. Biomecánica Clínica de los tejidos y las articulaciones del aparato
locomotor.
Introducción
El músculo esquelético es el tejido más abundante en el cuerpo humano, supone el 40% - 45% del peso total del cuerpo.
El cuerpo tiene más de 430 músculos esqueléticos, que se encuentran por pares a ambos lados del cuerpo.
Los movimientos más vigorosos están producidos por menos de 80 pares.
Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
Introducción
Existen tres tipos de músculos:
Músculo cardiaco: que forma el corazón, estriado pero involuntario.
Músculo liso: no estriado e involuntario, que reviste el interior de los órganos.
Músculo esquelético: estriado y voluntario, que se sujeta al esqueleto a través de los tendones.
Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
Tipos de músculo
Esquelético Cardiaco LisoCélulas grandes, alargadas, 10-100mn de diámetro
hasta 100cm de longitudCélula corta, angosta, 10-15nm de diámetro,
80-100nm de longitudCélulas alargadas y fusiformes, 0,2-2nm de
diámetro, 20-200 nm de longitud
Músculo asociado con el esqueleto, músculo estriado viscerales (lengua, esófago, diafragma)
Músculo estriado (corazón, venas cavas superior e inferior, venas pulmonares) No estriado (vasos, vísceras y otros órganos)
La actina y la miosina se disponen en sarcómeros La actina y la miosina se disponen en sarcómerosMayor cantidad de actina que se miosina; la actina se
inserta en los cuerpos densos y en la membrana celular
Retículo sacroplásmico y túbulos transversales bien desarrollados
Desarrollo intermedio del retículo sarcoplásmico y de los túbulos transversales (discos intercalares)
Desarrollo escaso del retículo sarcoplásmico, ausencia de túbulos transversales (cuerpos densos)
Contiene troponina en los filamentos finos Contiene tropinina en los filamentos finos Contiene calmodulina, una proteína que cuando se une al Ca2+, activa la enzima quinada de la cadena
El Ca2+ se libera al citoplasma desde el reticulo sarcoplásmico
El Ca2+ entra al citoplasma desde el retículo sarcoplasmico y el líquido extracelular
El Ca2+ entra al citoplasma procedente del líquido extracelular, el retículo sarcoplásmico
No se puede contraer si no existe estimulación nerviosa, la desnervación da lugar a una atrofia muscular. Todo o nada (fibras rojas y blancas)
Se puede contraer sin necesidad de estimulación nerviosa; todo o nada rítmica, los potenciales de
acción se originan en las células marcapaso
Contracciones lentas, parciales, rítmicas, espontáneas. Mantiene el tono en ausencia de estimulación nerviosa; el músculo liso visceral
genera potenciales de marcapasos
Las fibras musculares se estimulan de manera independiente; no existen uniones comunicantes
Existen uniones comunicantes en forma de discos intercalados Suelen existir uniones comunicantes
Tipo de inervación voluntaria Tipo de inervación involuntaria Tipo de inervación involuntaria
Inervación eferente somática Inervación eferente autónoma Inervación eferente autónoma
Cuadro comparativo de los tres tipos de músculo. Carolina, Fernando y Reinaldo. Universidad de Zaragoza.
Función de los músculos
Proporcionan fuerza y protección al esqueleto distribuyendo cargas y absorbiendo impactos.
Permiten a los huesos moverse sobre sus articulaciones.
Permite el mantenimiento de la postura corporal frente a una fuerza de gravedad constante.
Mantiene temperatura corporal.
Influyen en la circulación sanguínea y linfática. Ayuda al retorno venoso.
Estas funciones las representa un grupo muscular, no los músculos individualmente.
Cuando los músculos no funcionan bien, puede provocarse una serie de molestias y lesiones.
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Trabajo dinámico vs trabajo estático
Los músculos esqueléticos realizan tanto trabajo dinámico como trabajo estático.
El trabajo dinámico permite la locomoción y el posicionamiento de los segmentos corporales en el espacio.
El trabajo estático mantiene la postura o la posición del cuerpo.
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COMPOSICION Y ESTRUCTURA DEL MUSCULO ESQUELETICO
La unidad estructural del músculo esquelético es la fibra muscular, una célula cilíndrica alargada con muchos cientos de núcleos.
Las fibras musculares oscilan en su espesor desde aproximadamente 10 a 100um y en su longitud desde aproximadamente 1 a 30cm.
Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
COMPOSICION Y ESTRUCTURA DEL MUSCULO ESQUELETICO
Una fibra muscular se constituye de muchas miofibrillas las cuales están recubiertas por una delicada membrana plasmática llamada sarcolema.
El sarcolema esta conectado a través de costámeras ricas en vinculina y distrofina con las líneas Z de la sarcómera, la cual representa una parte del citoesqueleto extramiofibrilar.
Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
Miofibrilla
La miofibrilla está constituida por varias sarcómeras que contienen filamentos delgados (actina), gruesos (miosina), elásticos (titina), e inelásticos (nebulina).
La actina y la miosina son la parte contráctil de las miofibrillas, mientras que la titina y la nebulina son parte del citoesqueleto intramiofibrilar. (Stromer et al. 1998).
Las miofibrillas son la unidad básica de la contracción.
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Sarcomera
Cada sarcómera se compone de lo siguiente:
- Los filamentos delgados (aproximadamente 5nm de diámetrio) compuestos por la proteína actina.
- Los filamentos gruesos (aproximadamente 15nm de diámetro) compuestos por la proteína miosina.
- Los filamentos elásticos compuestos por la proteína titina.
- Los filamentos inelásticos compuestos por las proteínas nebulina y titina.
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La actina es el componente principal del filamento delgado, tiene forma de doble hélice y
se presenta como dos hebras de rosario en espiral una alrededor de otra.
Dos proteínas adicionales, la troponina y la tripomiosina, son importantes constituyentes de
la hélice de actina porque parecen regular la formación y destrucción de puentes entre los
filamentos de actina y miosina durante la contracción.
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La tropomiosina es una larga cadena de polipéptidos que se encuentra en los surcos
entre las hélices de actina.
La troponina es una molécula globular insertada a intervalos regulares con la
tropomiosina.
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Los filamentos gruesos se localizan en la región central de la sarcómera, donde su organización paralelamente ordenada da lugar a bandas negras conocidas como bandas A por que son
fuertemente anisotrópicas.Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
Fotomicrografía electrónica de una sección transversal del músculo esquelético humano. Las sarcómeras son
aparentes a lo largo de las miofibrillas.
Los filamentos finos están unidos en cada extremo de la sarcómera a una estructura conocida como la línea Z, que consiste en elementos cortos que unen los filamentos finos con sarcómeros
adyacentes, definiendo los límites de cada sarcómera.Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
Existe un filamento de conexión, llamada titina, une los filamentos gruesos con la línea Z (banda I elástica de la región de titina) y es parte de los filamentos gruesos (banda A de la región de titina). Este
filamento mantiene la posición central de la banda A a lo largo de toda la contracción y relajación.Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
La miosina, el filamento más grueso, está compuesto de moléculas individuales cada una de las cuales se parece a un bastoncillo con una
“cabeza” globular proyectada desde un largo mango o “cola”.
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Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
Fotomicrografía electrónica de una sección transversal del
músculo esquelético humano. Las sarcómeras son aparentes a lo largo de las miofibrillas.
Las moléculas de miosina están empaquetadas cola a cola en una formación con sus cabezas apuntando en una dirección a lo largo de la mitad del filamento y en
dirección opuesta a lo largo de la otra mitad, dejando una región libre de cabezas (la zona H) en medio.
Las cabezas globulares se mueven en espiral alrededor del filamento de miosina en la región donde la actina y la miosina se superponen (la
banda A) y se extienden como puentes de cruce para interdigitarse en puntos sobre los
filamentos de actina formando de esta manera la unión estructural y funcional entre los dos tipos
de filamentos.
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Miofibrilla
El modelo de bandas transversas en el músculo estriado se repite a lo largo de la longitud de la fibra muscular, siendo cada repetición conocida como sarcomera.
Estas estriaciones se producen por las miofibrillas individuales, las cuales se alinean de manera continua a lo largo de toda la fibra muscular.
La sarcomera es la unidad funcional del sistema contráctil en el músculo y los sucesos que tienen lugar en una sarcómera se duplican en otras
Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
Miofibrilla
Cada fibra está recubierta por tejido conectivo laxo llamado endomesio y las fibras se organizan en haces de varios tamaños (figura 6-1), que están revestidos en cambio por una vaina de tejido conectivo denso conocido como perimisio.
El músculo se compone de varios fascículos envueltos por una fascia de tejido conectivo fibroso llamado epimisio.
Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
Miofibrilla
En general cada extremo de un músculo se inserta al hueso por tendones que no tienen propiedades contráctiles activas.
Los músculos forman el componente contráctil y los tendones el componente elástico en serie.
Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
Miofibrilla
Las fibras de colágeno en el perimisio y el epimisio son continuas con las de los tendones; esas fibras juntas actúan como un armazón estructural para la inserción de huesos y fibras musculares.
El perimisio, endomisio, epimisio y el sarcolema actúan como componentes elásticos paralelos.
Las fuerzas producidas por las contracciones musculares se transmiten al hueso a través de estos tejidos conectivos y tendones (Kasser, 1996).
Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DEL MUSCULO
Varias sarcómeras forman una miofibrilla, varias
miofibrillas constituyen la fibra muscular, y varias
fibras musculares forman el músculo.
Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
DIBUJO ESQUEMÁTICO DE LA ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DEL MUSCULO
IMAGEN A
Una fascia de tejido conectivo fibroso, epimisio, envuelve el músculo, el cual se compone de muchos haces o fasciculos.
Los fascículos están cubiertos por una vaina de tejido conectivo denso, el perimisio.
Adaptado de Williams, P. y Warnick, R. (1980). Gray’s Anatomy (36 edición, pagina 506-515). Endinburgh: Churchill Livingstone.
DIBUJO ESQUEMÁTICO DE LA ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DEL MUSCULO
IMAGEN B
Los fascículos se componen de fibras musculares, que son células largas, cilíndricas y multinucleadas.
Entre las fibras musculares individuales se encuentran los vasos sanguíneos capilares.
Cada fibra muscular se rodea por un tejido conectivo laxo llamado endomisio.
Adaptado de Williams, P. y Warnick, R. (1980). Gray’s Anatomy (36 edición, pagina 506-515). Endinburgh: Churchill Livingstone.
DIBUJO ESQUEMÁTICO DE LA ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DEL MUSCULO
IMAGEN B
Justo debajo del endomisio se dispone el sarcolema, una vaina fina elástica con repliegues que invaginan al interior de la fibra.
Cada fibra muscular se compone de numerosas hebras delicadas-miofibrillas, los elementos contráctiles del músculo.
Adaptado de Williams, P. y Warnick, R. (1980). Gray’s Anatomy (36 edición, pagina 506-515). Endinburgh: Churchill Livingstone.
DIBUJO ESQUEMÁTICO DE LA ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DEL MUSCULO
IMAGEN C
Las miofibrillas están constituidas de filamentos más pequeños que forman un patrón repetido en forma de banda a lo largo de la longitud de la miofibrilla.
Una unidad de este patrón repetido en serie se llama sarcómera. Esta es la unidad funcional del sistema contráctil del músculo.
Adaptado de Williams, P. y Warnick, R. (1980). Gray’s Anatomy (36 edición, pagina 506-515). Endinburgh: Churchill Livingstone.
DIBUJO ESQUEMÁTICO DE LA ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DEL MUSCULO
IMAGEN D
El patrón de bandas de la sarcómera se forma por la organización de filamentos finos y gruesos, compuestos por las proteínas miosina y actina.
Los filamentos de actina se unen a un extremo pero son libres a lo largo de su longitud para interdigitarse con los filamentos de miosina.
Adaptado de Williams, P. y Warnick, R. (1980). Gray’s Anatomy (36 edición, pagina 506-515). Endinburgh: Churchill Livingstone.
DIBUJO ESQUEMÁTICO DE LA ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DEL MUSCULO
IMAGEN D
Los filamentos gruesos (miosina) se disponen de forma hexagonal.
Una sección transversal a traves del área de superposición muestra los filamentos gruesos (miosina) rodeados por seis filamentos finos (actina) a la misma distancia.
Adaptado de Williams, P. y Warnick, R. (1980). Gray’s Anatomy (36 edición, pagina 506-515). Endinburgh: Churchill Livingstone.
DIBUJO ESQUEMÁTICO DE LA ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DEL MUSCULO
IMAGEN E
Las moléculas con forma de bastoncillos de cada filamento de miosina se disponen de forma que los tallos largos formen un vínculo con las cabezas, o puentes cruzados, proyectándose desde ellos.
Los puentes cruzados apuntan en una dirección a lo largo de la mitad del filamento y en la otra dirección a lo largo de la otra mitad.
Adaptado de Williams, P. y Warnick, R. (1980). Gray’s Anatomy (36 edición, pagina 506-515). Endinburgh: Churchill Livingstone.
DIBUJO ESQUEMÁTICO DE LA ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DEL MUSCULO
IMAGEN E
Sólo una porción de una mitad de un filamento se muestra aquí.
Los puentes cruzados son un elemento esencial en el mecanismo de la contracción muscular, extendiéndose hacia afuera para interdigitarse con los lugares receptores sobre el filamento de actina.
Adaptado de Williams, P. y Warnick, R. (1980). Gray’s Anatomy (36 edición, pagina 506-515). Endinburgh: Churchill Livingstone.
DIBUJO ESQUEMÁTICO DE LA ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DEL MUSCULO
IMAGEN E
Cada filamento de actina es una doble hélice, que aparece como dos hebras de rosario espiralizándose uno alrededor del otro.
Dos proteínas adicionales, la tropomiosina y la troponina, se asocian con la hélice de actina y desempeñan un papel importante en la regulación de la interdigitación de los filamentos de actina y miosina.
Adaptado de Williams, P. y Warnick, R. (1980). Gray’s Anatomy (36 edición, pagina 506-515). Endinburgh: Churchill Livingstone.
DIBUJO ESQUEMÁTICO DE LA ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DEL MUSCULO
IMAGEN E
La tropomiosina es una cadena larga de polipéptidos que se dispone en los surcos entre las hélices de actina.
La troponina es una molécula globular unida a intervalos regulares a la tropomiosina.
Adaptado de Williams, P. y Warnick, R. (1980). Gray’s Anatomy (36 edición, pagina 506-515). Endinburgh: Churchill Livingstone.
Miofibrilla
Las miofibrillas son elementos contráctiles del músculo.
Aproximadamente con 1um de diámetro, las miofibrillas se encuentran paralelas unas a otras dentro del citoplasma (sarcoplasma) de la fibra muscular y extendidas en toda su longitud.
Estás varían en número de unas pocas a varios miles dependiendo del diámetro de la fibras muscular, que depende, en cambio, del tipo de fibra muscular.
Margareta Nordin. Biomecánica básica del sistema musculoesqueletico. Capitulo 6, Biomecánica del músculo esquelético. Editorial Mc Graw Hill. 3ra Edición. 2004.
Clasificación fibras musculares
La clasificación tradicional de las fibras musculares esqueléticas se han realizado en base a las características de tinción de la ATPasa.
- Tipo I
- Tipo IIa
- Tipo IIb
Sin embargo, el análisis de las cadenas pesadas de miosina (MHC) han replanteado la clasificación de acuerdo a las diferentes isoformas encontradas.
Jorge Cancino. Clase introductoria: antecedentes históricos y avances en fisiología del ejercicio. Fisiología del ejercicio. Magister en kinesiologia deportiva, UDLA Stgo. 2010.
Clasificación fibras musculares
La clasificación de fibras musculares esqueléticas puras es:
Adaptado de: Mooren, F. & Volker, K. “Molecular and Cellular Exercise Physiology”, 2005.
MHC 1Tipo I
MHC IIaTipo IIA
MHC IId(x)Tipo IID/X
MHC IIbTipo IIB
LENTA RAPIDA
MUSCULO ESQUELETICO HUMANO
Clasificación fibras musculares
Tipos de fibras musculares esqueléticas híbridas.
Adaptado de: Mooren, F. & Volker, K. “Molecular and Cellular Exercise Physiology”, 2005.
MHC1 > MHCIIaTipo I/IIA
MHC IIa > MHCITio IIA/I
MHC IIa > MHCIIdTipo IIA/D
MHC IId > MHCIIaTipo IID/A
MUSCULO ESQUELETICO HUMANO
MHC IIb > MHCIIdTipo IIB/D
MHC IId > MHCIIbTipo IID/B