Contracción muscular

En la contracción concéntrica, la tensión muscular es suficiente para superar la carga, y el músculo se acorta al contraerse. ^{[ 8 ]} Esto ocurre cuando la fuerza generada por el músculo excede la carga que se opone a su contracción.

Durante una contracción concéntrica, un músculo se estimula para contraerse según la teoría de los filamentos deslizantes . Esto ocurre a lo largo de todo el músculo, generando una fuerza en el origen y la inserción, lo que provoca que el músculo se acorte y cambie el ángulo de la articulación. En relación con el codo , una contracción concéntrica del bíceps haría que el brazo se flexionara a la altura del codo mientras la mano se mueve desde la pierna hacia el hombro (un curl de bíceps ). Una contracción concéntrica del tríceps cambiaría el ángulo de la articulación en la dirección opuesta, extendiendo el brazo y moviendo la mano hacia la pierna.

En la contracción excéntrica, la tensión generada durante la isometría es insuficiente para superar la carga externa sobre el músculo y las fibras musculares se alargan al contraerse. ^{[ 9 ]} En lugar de trabajar para tirar de una articulación en la dirección de la contracción muscular, el músculo actúa para desacelerar la articulación al final de un movimiento o controlar el reposicionamiento de una carga. Esto puede ocurrir de forma involuntaria (p. ej., al intentar mover un peso demasiado pesado para que el músculo lo levante) o voluntaria (p. ej., cuando el músculo está "suavizando" un movimiento o resistiendo la gravedad, como al caminar cuesta abajo). A corto plazo, el entrenamiento de fuerza que incluye contracciones tanto excéntricas como concéntricas parece aumentar la fuerza muscular más que el entrenamiento con solo contracciones concéntricas. ^{[ 10 ]} Sin embargo, el daño muscular inducido por el ejercicio también es mayor durante las contracciones de alargamiento. ^{[ 11 ]}

Durante una contracción excéntrica del músculo bíceps , el codo comienza el movimiento flexionado y luego se extiende a medida que la mano se aleja del hombro . Durante una contracción excéntrica del músculo tríceps , el codo comienza el movimiento extendido y luego se flexiona a medida que la mano se acerca al hombro. La desmina , la titina y otras proteínas de la línea Z participan en las contracciones excéntricas, pero su mecanismo se comprende poco en comparación con el ciclo de puentes cruzados en las contracciones concéntricas. ^{[ 9 ]}

Aunque el músculo realiza un trabajo mecánico negativo (se realiza trabajo sobre el músculo), se consume energía química (de grasa o glucosa , o almacenada temporalmente en ATP ), aunque en menor cantidad que durante una contracción concéntrica de la misma fuerza. Por ejemplo, se gasta más energía al subir un tramo de escaleras que al bajarlo.

Los músculos sometidos a una carga excéntrica intensa sufren mayor daño cuando se sobrecargan (como durante el desarrollo muscular o el entrenamiento de fuerza ) en comparación con la carga concéntrica. Cuando se utilizan contracciones excéntricas en el entrenamiento con pesas, normalmente se denominan negativas . Durante una contracción concéntrica, los miofilamentos musculares contráctiles de miosina y actina se deslizan uno sobre otro, acercando las líneas Z. Durante una contracción excéntrica, los miofilamentos se deslizan uno sobre otro en sentido contrario, aunque se desconoce el movimiento exacto de las cabezas de miosina durante una contracción excéntrica. El ejercicio con una carga excéntrica intensa puede soportar un peso mayor (los músculos son aproximadamente un 40 % más fuertes durante las contracciones excéntricas que durante las concéntricas) y también produce mayor daño muscular y dolor muscular de aparición tardía uno o dos días después del entrenamiento. El ejercicio que incorpora contracciones musculares tanto excéntricas como concéntricas (es decir, que implica una contracción fuerte y un descenso controlado del peso) puede producir mayores ganancias de fuerza que las contracciones concéntricas por sí solas. ^{[ 10 ] [ 12 ]} Si bien las contracciones excéntricas fuertes no acostumbradas pueden fácilmente conducir al sobreentrenamiento , el entrenamiento moderado puede brindar protección contra lesiones. ^{[ 10 ]}

Una unión neuromuscular es una sinapsis química formada por el contacto entre una neurona motora y una fibra muscular . ^{[ 17 ]} Es el sitio donde una neurona motora transmite una señal a una fibra muscular para iniciar la contracción muscular. La secuencia de eventos que resulta en la despolarización de la fibra muscular en la unión neuromuscular comienza cuando se inicia un potencial de acción en el cuerpo celular de una neurona motora, que luego se propaga por conducción saltatoria a lo largo de su axón hacia la unión neuromuscular. Una vez que llega al botón terminal , el potencial de acción causa un Ca ²⁺Influjo de iones en el terminal a través de los canales de calcio dependientes de voltaje . El Ca ²⁺La entrada de sodio provoca que las vesículas sinápticas que contienen el neurotransmisor acetilcolina se fusionen con la membrana plasmática, liberando acetilcolina en la hendidura sináptica entre la terminal de la neurona motora y la unión neuromuscular de la fibra muscular esquelética. La acetilcolina se difunde a través de la sinapsis y se une a los receptores nicotínicos de acetilcolina en la unión neuromuscular, activándolos. La activación del receptor nicotínico abre su canal intrínseco de sodio / potasio , lo que provoca la entrada rápida de sodio y la salida gradual de potasio. Como resultado, el sarcolema invierte su polaridad y su voltaje salta rápidamente desde el potencial de membrana en reposo de −90 mV hasta +75 mV a medida que entra el sodio. El potencial de membrana se hiperpolariza cuando sale el potasio y luego se ajusta de nuevo al potencial de membrana en reposo. Esta rápida fluctuación se denomina potencial de placa terminal. ^{[ 18 ]} Los canales iónicos dependientes de voltaje del sarcolema adyacente a la placa terminal se abren en respuesta al potencial de la placa terminal. Son específicos para sodio y potasio y solo permiten el paso de uno de ellos. Esta onda de movimientos iónicos crea el potencial de acción que se propaga desde la placa motora terminal en todas direcciones. ^{[ 18 ]} Si dejan de llegar potenciales de acción, la acetilcolina deja de liberarse del botón terminal. La acetilcolina restante en la hendidura sináptica es degradada por la acetilcolinesterasa activa o reabsorbida por el botón sináptico, y no queda ninguna para reemplazar la acetilcolina degradada.

El acoplamiento excitación-contracción (ACE) es el proceso mediante el cual un potencial de acción muscular en la fibra muscular provoca la contracción de las miofibrillas . En los músculos esqueléticos, el acoplamiento excitación-contracción depende de un acoplamiento directo entre dos proteínas clave: el canal de liberación de calcio del retículo sarcoplásmico (RS), identificado como receptor de rianodina 1 (RYR1), y el canal de calcio de tipo L dependiente de voltaje, identificado como receptor de dihidropiridina (DHPR). Los DHPR se localizan en el sarcolema (que incluye la superficie del sarcolema y los túbulos transversos ), mientras que los RyR residen a través de la membrana del RS. La estrecha aposición de un túbulo transverso y dos regiones del RS que contienen RyR se describe como una tríada y es donde predominantemente tiene lugar el acoplamiento excitación-contracción.

El acoplamiento excitación-contracción (ECC) se produce cuando la despolarización de los músculos esqueléticos (generalmente a través de la inervación neural) genera un potencial de acción muscular. Este potencial de acción se propaga por la superficie del músculo y hacia la red de túbulos T de la fibra muscular , despolarizando la porción interna de la fibra. Esto activa los receptores de dihidropiridina en las cisternas terminales , que se encuentran muy cerca de los receptores de rianodina en el retículo sarcoplásmico adyacente . Los receptores de dihidropiridina activados interactúan físicamente con los receptores de rianodina para activarlos mediante procesos podales (que implican cambios conformacionales que activan alostéricamente los receptores de rianodina). A medida que se abren los receptores de rianodina, el Ca2 ⁺ se libera del retículo sarcoplásmico al espacio de unión local y se difunde al citoplasma para causar una chispa de calcio . ^{[ 19 ]} El potencial de acción crea una activación casi sincrónica de miles de chispas de calcio y provoca un aumento generalizado de calcio en la célula, dando lugar al ascenso del transitorio de calcio . El Ca ²⁺ liberado en el citosol se une a la troponina C mediante los filamentos de actina . Esta unión permite que los filamentos de actina realicen el ciclo de puentes cruzados , produciendo fuerza y, en algunas situaciones, movimiento.

Cuando se logra el movimiento deseado, la relajación puede alcanzarse rápidamente a través de numerosas vías. La relajación se logra rápidamente mediante un tampón de Ca²⁺ ^con varias proteínas citoplasmáticas que se unen al Ca²⁺ ^con muy alta afinidad. ^{[ 20 ]} Estas proteínas citoplasmáticas permiten una relajación rápida en los músculos de contracción rápida. Aunque más lenta, la ATPasa de calcio del retículo sarcoplásmico/endoplásmico (SERCA) bombea activamente Ca²⁺ ^de vuelta al retículo sarcoplásmico, lo que resulta en una relajación permanente hasta que llega el siguiente potencial de acción. ^{[ 19 ]}

Las mitocondrias también participan en la recaptación de Ca²⁺ ^, entregando finalmente el Ca²⁺ acumulado ^a la SERCA para su almacenamiento en el retículo sarcoplásmico. Algunos de los mecanismos de relajación (NCX, bombas de Ca²⁺ ^y canales de fuga de Ca²⁺) también expulsan completamente el Ca²⁺ ^de las células. ^{[ 21 ] A} medida que la concentración de Ca²⁺ ^disminuye a niveles de reposo, el Ca²⁺ ^se libera de la troponina C, impidiendo el ciclo de puentes cruzados, lo que provoca una disminución de la fuerza y ​​la relajación. Una vez que la relajación se ha producido por completo, el músculo puede contraerse de nuevo, reiniciando así completamente el ciclo.

La teoría del filamento deslizante describe un proceso que utilizan los músculos para contraerse. Es un ciclo de eventos repetitivos que hacen que un filamento delgado se deslice sobre un filamento grueso y genere tensión en el músculo. ^{[ 22 ]} Fue desarrollada independientemente por Andrew Huxley y Rolf Niedergerke , y por Hugh Huxley y Jean Hanson en 1954. ^{[ 23 ] [ 24 ]} Fisiológicamente, esta contracción no es uniforme en todo el sarcómero; la posición central de los filamentos gruesos se vuelve inestable y puede desplazarse durante la contracción, pero esto es contrarrestado por la acción del miofilamento elástico de la titina . Este miofilamento fino mantiene una tensión uniforme en todo el sarcómero tirando del filamento grueso hacia una posición central. ^{[ 25 ]}

El ciclo de puentes cruzados es una secuencia de eventos moleculares que subyace a la teoría del filamento deslizante. Un puente cruzado es una proyección de miosina, que consta de dos cabezas de miosina, que se extiende desde los filamentos gruesos. ^{[ 1 ]} Cada cabeza de miosina tiene dos sitios de unión: uno para el trifosfato de adenosina (ATP) y otro para la actina. La unión del ATP a una cabeza de miosina separa la miosina de la actina , permitiendo así que la miosina se una a otra molécula de actina. Una vez unido, el ATP es hidrolizado por la miosina, que utiliza la energía liberada para moverse a la "posición de preparación" en la que se une débilmente a una parte del sitio de unión de la actina. El resto del sitio de unión de la actina está bloqueado por la tropomiosina . ^{[ 26 ]} Con el ATP hidrolizado, la cabeza de miosina en posición de preparación ahora contiene difosfato de adenosina (ADP) + Pi _. Dos Ca ²⁺Los iones se unen a la troponina C en los filamentos de actina. La troponina- Ca ²⁺El complejo hace que la tropomiosina se deslice y desbloquee el resto del sitio de unión a la actina. El desbloqueo del resto de los sitios de unión a la actina permite que las dos cabezas de miosina se cierren y la miosina se una fuertemente a la actina. ^{[ 26 ]} La cabeza de miosina libera entonces el fosfato inorgánico e inicia un golpe de fuerza, que genera una fuerza de 2 pN. El golpe de fuerza mueve el filamento de actina hacia adentro, acortando así el sarcómero . La miosina libera entonces el ADP pero aún permanece fuertemente unida a la actina. Al final del golpe de fuerza, el ADP se libera de la cabeza de miosina, dejando la miosina unida a la actina en un estado de rigor hasta que otro ATP se une a la miosina. Una falta de ATP daría como resultado el estado de rigor característico del rigor mortis . Una vez que otro ATP se une a la miosina, la cabeza de miosina se desprenderá nuevamente de la actina y ocurre otro ciclo de puentes cruzados.

El ciclo de puentes cruzados puede continuar siempre que haya cantidades suficientes de ATP y Ca ^2+.en el citoplasma. ^{[ 26 ]} La terminación del ciclo de puentes cruzados puede ocurrir cuando Ca ²⁺es bombeado activamente de vuelta al retículo sarcoplásmico. Cuando Ca ²⁺Cuando ya no está presente en el filamento delgado, la tropomiosina cambia de conformación a su estado anterior para bloquear nuevamente los sitios de unión. La miosina deja de unirse al filamento delgado y el músculo se relaja. El Ca ²⁺Los iones abandonan la molécula de troponina para mantener el Ca ^2+.concentración de iones en el sarcoplasma. El bombeo activo de Ca ²⁺La entrada de iones en el retículo sarcoplásmico crea una deficiencia en el líquido que rodea las miofibrillas. Esto provoca la eliminación de Ca ^2+.iones de la troponina. De este modo, el complejo tropomiosina-troponina vuelve a cubrir los sitios de unión en los filamentos de actina y cesa la contracción.

Contracción nerviosa

Suma y tétanos

Tres tipos de contracciones del músculo esquelético

La fuerza de las contracciones del músculo esquelético se puede dividir a grandes rasgos en espasmo , sumación y tétanos . Un espasmo es un ciclo único de contracción y relajación producido por un potencial de acción dentro de la propia fibra muscular. ^{[ 27 ]} El tiempo entre un estímulo al nervio motor y la subsiguiente contracción del músculo inervado se denomina período latente , que suele durar unos 10  ms y se debe al tiempo que tarda el potencial de acción del nervio en propagarse, al tiempo de transmisión química en la unión neuromuscular y, posteriormente, a los pasos subsiguientes en el acoplamiento excitación-contracción. ^{[ 28 ]}

Si se produjera otro potencial de acción muscular antes de la relajación completa de una contracción muscular, entonces la siguiente contracción simplemente se sumará a la contracción anterior, produciendo así una sumación . ^{[ 29 ]} La sumación se puede lograr de dos maneras: ^{[ 30 ]} sumación de frecuencia y sumación de múltiples fibras . En la sumación de frecuencia , la fuerza ejercida por el músculo esquelético se controla variando la frecuencia a la que se envían potenciales de acción a las fibras musculares. Los potenciales de acción no llegan a los músculos de forma sincrónica y, durante una contracción, una fracción de las fibras en el músculo estará disparando en un momento dado. En una circunstancia típica, cuando los humanos están ejercitando sus músculos tan fuerte como pueden conscientemente, aproximadamente un tercio de las fibras en cada uno de esos músculos dispararán a la vez , aunque esta proporción puede verse afectada por varios factores fisiológicos y psicológicos (incluidos los órganos tendinosos de Golgi y las células de Renshaw ). Este nivel bajo de contracción es un mecanismo de protección para prevenir la avulsión del tendón; la fuerza generada por una contracción del 95 % de todas las fibras es suficiente para dañar el cuerpo. En la sumación de fibras múltiples , si el sistema nervioso central envía una señal débil para contraer un músculo, las unidades motoras más pequeñas , al ser más excitables que las más grandes, se estimulan primero. A medida que aumenta la intensidad de la señal , se excitan más unidades motoras además de las más grandes, llegando las unidades motoras más grandes a tener hasta 50 veces la fuerza de contracción que las más pequeñas. Conforme se activan más unidades motoras y de mayor tamaño, la fuerza de contracción muscular se vuelve progresivamente más fuerte. Un concepto conocido como principio de tamaño permite que la fuerza muscular durante la contracción débil se gradúe en pequeños pasos, que luego se vuelven progresivamente mayores cuando se requiere mayor fuerza.

Finalmente, si la frecuencia de los potenciales de acción muscular aumenta de tal manera que la contracción muscular alcanza su fuerza máxima y se estabiliza en ese nivel, entonces la contracción es un tétanos .

La relación longitud-tensión relaciona la fuerza de una contracción isométrica con la longitud del músculo en la que se produce la contracción. Los músculos operan con la mayor tensión activa cuando están cerca de una longitud ideal (a menudo su longitud de reposo). Cuando se estiran o acortan más allá de esta (ya sea por la acción del propio músculo o por una fuerza externa), la tensión activa máxima generada disminuye. ^{[ 31 ]} Esta disminución es mínima para pequeñas desviaciones, pero la tensión cae rápidamente a medida que la longitud se desvía más de la ideal. Debido a la presencia de proteínas elásticas dentro de una célula muscular (como la titina ) y la matriz extracelular, cuando el músculo se estira más allá de una longitud dada, hay una tensión totalmente pasiva que se opone al alargamiento. En conjunto, hay una fuerte resistencia al alargamiento de un músculo activo mucho más allá del pico de tensión activa.

La relación fuerza-velocidad relaciona la velocidad a la que un músculo cambia su longitud (generalmente regulada por fuerzas externas, como la carga u otros músculos) con la cantidad de fuerza que genera. La fuerza disminuye de forma hiperbólica con respecto a la fuerza isométrica a medida que aumenta la velocidad de acortamiento, hasta llegar a cero en una velocidad máxima. Lo contrario ocurre cuando el músculo se estira: la fuerza aumenta por encima del máximo isométrico, hasta alcanzar finalmente un máximo absoluto. Esta propiedad intrínseca del tejido muscular activo desempeña un papel en la amortiguación activa de las articulaciones accionadas por músculos opuestos activos simultáneamente. En estos casos, el perfil fuerza-velocidad aumenta la fuerza producida por el músculo que se alarga a expensas del músculo que se acorta. Este favorecimiento del músculo que devuelve la articulación al equilibrio aumenta efectivamente la amortiguación de la articulación. Además, la fuerza de la amortiguación aumenta con la fuerza muscular. El sistema motor puede, por lo tanto, controlar activamente la amortiguación articular mediante la contracción simultánea (co-contracción) de grupos musculares opuestos. ^{[ 32 ]}

Contracciones del músculo liso

Filamentos deslizantes en estados contraídos y no contraídos

La actividad contráctil de las células musculares lisas puede ser tónica (sostenida) o fásica (transitoria) ^{[ 33 ]} y está influenciada por múltiples entradas, como la actividad eléctrica espontánea, las entradas neurales y hormonales, los cambios locales en la composición química y el estiramiento. ^{[ 1 ]} Esto contrasta con la actividad contráctil de las células musculares esqueléticas, que depende de una única entrada neural. Algunos tipos de células musculares lisas son capaces de generar sus propios potenciales de acción espontáneamente, que generalmente ocurren después de un potencial marcapasos o un potencial de onda lenta . Estos potenciales de acción se generan por la entrada de Ca2 ^{+ extracelular.}y no Na ⁺. Al igual que los músculos esqueléticos, el Ca ²⁺ citosólicoLos iones también son necesarios para el ciclo de los puentes cruzados en las células del músculo liso.

Las dos fuentes de Ca ^{2+ citosólico}En las células del músculo liso se encuentra el Ca ²⁺ extracelular .ingresando a través de los canales de calcio y el Ca ²⁺iones que se liberan del retículo sarcoplásmico. La elevación del Ca ^{2+ citosólico}da como resultado más Ca ²⁺la unión a la calmodulina , que luego se une y activa la cinasa de la cadena ligera de miosina . El complejo calcio-calmodulina-cinasa de la cadena ligera de miosina fosforila la miosina en las cadenas ligeras de miosina de 20 kilodaltons (kDa) en el residuo de aminoácido serina 19, lo que permite la interacción molecular de la miosina y la actina, e inicia la contracción y activa la ATPasa de miosina . A diferencia de las células del músculo esquelético, las células del músculo liso carecen de troponina, aunque contienen la proteína del filamento delgado tropomiosina y otras proteínas importantes: caldesmona y calponina. Por lo tanto, las contracciones del músculo liso se inician por el Ca ²⁺-fosforilación activada de la miosina en lugar de Ca ²⁺se une al complejo de troponina que regula los sitios de unión de la miosina en la actina, como en los músculos esqueléticos y cardíacos.

La terminación del ciclo de los puentes cruzados (y el músculo queda en estado de cierre) ocurre cuando la fosfatasa de la cadena ligera de miosina elimina los grupos fosfato de las cabezas de miosina. La fosforilación de las cadenas ligeras de miosina de 20 kDa se correlaciona bien con la velocidad de acortamiento del músculo liso. Durante este período, hay un rápido aumento en el uso de energía, medido por el consumo de oxígeno. A los pocos minutos de su inicio, el nivel de calcio disminuye notablemente, la fosforilación de las cadenas ligeras de miosina de 20 kDa disminuye y el uso de energía disminuye; sin embargo, la fuerza en el músculo liso tónico se mantiene. Durante la contracción muscular, se forman puentes cruzados de ciclo rápido entre la actina activada y la miosina fosforilada, generando fuerza. Se hipotetiza que el mantenimiento de la fuerza resulta de "puentes de cierre" desfosforilados que ciclan lentamente y mantienen la fuerza. Se cree que varias quinasas, como la quinasa rho , DAPK3 y la proteína quinasa C, participan en la fase sostenida de la contracción, y Ca ²⁺El flujo puede ser significativo.

Aunque las contracciones del músculo liso son miogénicas, la frecuencia y la fuerza de estas contracciones pueden ser moduladas por el sistema nervioso autónomo . Las fibras nerviosas posganglionares del sistema nervioso parasimpático liberan el neurotransmisor acetilcolina, que se une a los receptores muscarínicos de acetilcolina (mAChR) en las células del músculo liso. Estos receptores son metabotrópicos , es decir, receptores acoplados a proteínas G que inician una cascada de segundos mensajeros. Por el contrario, las fibras nerviosas posganglionares del sistema nervioso simpático liberan los neurotransmisores epinefrina y norepinefrina, que se unen a receptores adrenérgicos que también son metabotrópicos. Los efectos exactos sobre el músculo liso dependen de las características específicas del receptor activado: tanto la entrada parasimpática como la simpática pueden ser excitatorias (contráctiles) o inhibitorias (relajantes).

En el acoplamiento excitación-contracción (EC) del músculo esquelético y cardíaco, se producen procesos de conducción de despolarización y liberación de Ca²⁺ ^. Sin embargo, aunque las proteínas implicadas son similares, presentan diferencias en su estructura y regulación. Los receptores de dihidropiridina (DHPR) están codificados por genes distintos, y los receptores de rianodina (RyR) son isoformas diferentes. Además, el DHPR interactúa con RyR1 (la principal isoforma de RyR en el músculo esquelético) para regular la liberación de Ca²⁺ ^en este músculo, mientras que el canal de calcio de tipo L (DHPR en los miocitos cardíacos) y RyR2 (la principal isoforma de RyR en el músculo cardíaco) no están acoplados físicamente en el músculo cardíaco, sino que interactúan entre sí mediante un acoplamiento de unión. ^{[ 34 ]}

A diferencia del músculo esquelético, se cree que el acoplamiento EC en el músculo cardíaco depende principalmente de un mecanismo llamado liberación de calcio inducida por calcio , ^{[ 35 ]} que se basa en la estructura de unión entre el túbulo T y el retículo sarcoplásmico. La junctofilina-2 (JPH2) es esencial para mantener esta estructura, así como la integridad del túbulo T. [ ^{36 ] [ 37 ] [ 38 ] Otra} proteína, la proteína accesoria del receptor 5 (REEP5), funciona para mantener la morfología normal del SR de unión. ^{[ 39 ]} Los defectos del acoplamiento de unión pueden resultar de deficiencias de cualquiera de las dos proteínas. Durante el proceso de liberación de calcio inducida por calcio, los RyR2 se activan por un desencadenante de calcio, que es producido por el flujo de Ca2 ⁺ a través de los canales de calcio de tipo L. Después de esto, el músculo cardíaco tiende a exhibir estructuras de díada , en lugar de tríadas .

El acoplamiento excitación-contracción en las células del músculo cardíaco se produce cuando un potencial de acción es iniciado por células marcapasos en el nodo sinoauricular o el nodo auriculoventricular y conducido a todas las células del corazón a través de uniones comunicantes . El potencial de acción viaja a lo largo de la membrana superficial hacia los túbulos T (estos últimos no se observan en todos los tipos de células cardíacas) y la despolarización provoca la liberación de Ca2 ⁺ extracelular.para entrar en la célula a través de los canales de calcio de tipo L y posiblemente el intercambiador de sodio-calcio (NCX) durante la primera parte de la fase de meseta . Aunque este influjo de Ca ²⁺ solo representa alrededor del 10% del Ca ²⁺ necesario para la activación, es relativamente mayor que el del músculo esquelético. Este Ca ²⁺La entrada provoca un pequeño aumento local del Ca ^{2+ intracelular.}. El aumento del Ca ^{2+ intracelular}es detectado por RyR2 en la membrana del retículo sarcoplásmico, lo que libera Ca ²⁺en una respuesta fisiológica de retroalimentación positiva . Esta retroalimentación positiva se conoce como liberación de calcio inducida por calcio ^{[ 35 ]} y da lugar a chispas de calcio ( Ca2 ⁺chispas ^{[ 40 ]} ). La suma espacial y temporal de ~30 000 Ca ²⁺Las chispas producen un aumento generalizado de la concentración de calcio citoplasmático en la célula. ^{[ 41 ]} El aumento del calcio citosólico tras el flujo de calcio a través de la membrana celular y el retículo sarcoplásmico está moderado por los tampones de calcio , que se unen a una gran proporción del calcio intracelular. Como resultado, un gran aumento del calcio total conduce a un aumento relativamente pequeño del Ca ²⁺ libre .. ^{[ 42 ]}

El calcio citoplasmático se une a la troponina C, desplazando el complejo de tropomiosina del sitio de unión a la actina y permitiendo que la cabeza de miosina se una al filamento de actina. A partir de este punto, el mecanismo contráctil es esencialmente el mismo que en el músculo esquelético (descrito anteriormente). En resumen, mediante la hidrólisis de ATP, la cabeza de miosina tira del filamento de actina hacia el centro del sarcómero.

Después de la sístole, el calcio intracelular es captado por la bomba ATPasa del retículo sarcoplásmico/endoplásmico (SERCA) y devuelto al retículo sarcoplásmico, listo para que comience el siguiente ciclo. El calcio también es expulsado de la célula principalmente por el intercambiador sodio-calcio (NCX) y, en menor medida, por una ATPasa de calcio de la membrana plasmática . Parte del calcio también es captado por las mitocondrias. ^{[ 43 ]} Una enzima, el fosfolambano , actúa como freno para la SERCA. A bajas frecuencias cardíacas, el fosfolambano está activo y ralentiza la actividad de la ATPasa para que el Ca ²⁺no tiene que abandonar la célula por completo. A frecuencias cardíacas elevadas, la fosfolambana se fosforila y se desactiva, absorbiendo así la mayor parte del Ca ^2+.desde el citoplasma de vuelta al retículo sarcoplásmico. Una vez más, los amortiguadores de calcio moderan esta caída de Ca ^2+.concentración, lo que permite una disminución relativamente pequeña del Ca ^{2+ libre.}concentración en respuesta a un gran cambio en el calcio total. La disminución de Ca ²⁺La concentración permite que el complejo de troponina se disocie del filamento de actina, poniendo fin así a la contracción. El corazón se relaja, permitiendo que los ventrículos se llenen de sangre y comience de nuevo el ciclo cardíaco.