Muscular system

El músculo esquelético es un tipo de músculo estriado , compuesto por células musculares , llamadas fibras musculares , que a su vez están compuestas por miofibrillas . Las miofibrillas están compuestas por sarcómeros , los bloques de construcción básicos del tejido muscular estriado. Tras la estimulación por un potencial de acción , los músculos esqueléticos realizan una contracción coordinada acortando cada sarcómero. El mejor modelo propuesto para comprender la contracción es el modelo de filamento deslizante de la contracción muscular. Dentro del sarcómero, las fibras de actina y miosina se superponen en un movimiento contráctil entre sí. Los filamentos de miosina tienen cabezas de miosina en forma de maza que se proyectan hacia los filamentos de actina, ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 5 ]} y proporcionan puntos de anclaje en los sitios de unión para los filamentos de actina. Las cabezas de miosina se mueven de forma coordinada; giran hacia el centro del sarcómero, se desprenden y luego se vuelven a unir al sitio activo más cercano del filamento de actina. Esto se denomina sistema de accionamiento de tipo trinquete. ^{[ 5 ]}

Este proceso consume grandes cantidades de adenosín trifosfato (ATP), la fuente de energía de la célula. El ATP se une a los puentes cruzados entre las cabezas de miosina y los filamentos de actina. La liberación de energía impulsa el giro de la cabeza de miosina. Cuando se utiliza, el ATP se convierte en adenosín difosfato (ADP), y dado que los músculos almacenan poco ATP, deben reemplazar continuamente el ADP liberado con ATP. El tejido muscular también contiene una reserva de una sustancia química de recarga de acción rápida, el fosfato de creatina , que, cuando es necesario, puede ayudar a la rápida regeneración de ADP en ATP. ^{[ 6 ]}

Los iones de calcio son necesarios para cada ciclo del sarcómero. El calcio se libera del retículo sarcoplásmico al sarcómero cuando un músculo se estimula para contraerse. Este calcio deja al descubierto los sitios de unión de la actina. Cuando el músculo ya no necesita contraerse, los iones de calcio se bombean desde el sarcómero de vuelta al retículo sarcoplásmico . ^{[ 5 ]}

Hay más de 600 músculos esqueléticos en el cuerpo humano (el número exacto varía según el método de conteo) y el músculo esquelético constituye aproximadamente el 40% de la masa humana. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

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  Músculos esqueléticos, vistos desde el frente.
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  Músculos esqueléticos, vistos desde atrás.

El músculo cardíaco es un músculo estriado, pero se distingue del músculo esquelético porque sus fibras musculares están conectadas lateralmente. Además, al igual que los músculos lisos, su movimiento es involuntario. El músculo cardíaco está controlado por el nódulo sinusal, influenciado por el sistema nervioso autónomo . ^{[ 1 ] [ 3 ]}

La contracción del músculo liso está regulada por el sistema nervioso autónomo , las hormonas y las señales químicas locales, lo que permite contracciones graduales y sostenidas. Este tipo de tejido muscular también es capaz de adaptarse a diferentes niveles de estiramiento y tensión, lo cual es importante para mantener un flujo sanguíneo adecuado y el tránsito de sustancias a través del sistema digestivo .

Las uniones neuromusculares son el punto focal donde una neurona motora se une a un músculo. La acetilcolina (un neurotransmisor utilizado en la contracción del músculo esquelético) se libera del terminal axónico de la célula nerviosa cuando un potencial de acción alcanza la unión microscópica llamada sinapsis . Un grupo de mensajeros químicos a través de la sinapsis estimula la formación de cambios eléctricos, que se producen en la célula muscular cuando la acetilcolina se une a los receptores en su superficie. El calcio se libera de su área de almacenamiento en el retículo sarcoplásmico de la célula. Un impulso de una célula nerviosa provoca la liberación de calcio y produce una contracción muscular única y breve llamada espasmo muscular . Si existe un problema en la unión neuromuscular, puede producirse una contracción muy prolongada, como las contracciones musculares que resultan del tétanos . Además, una pérdida de función en la unión puede producir parálisis . ^{[ 5 ]}

Los músculos esqueléticos se organizan en cientos de unidades motoras , cada una de las cuales consta de una neurona motora, unida por una serie de estructuras delgadas en forma de dedo llamadas terminales axónicas . Estas se unen a haces discretos de fibras musculares y los controlan. Una respuesta coordinada y precisa a una circunstancia específica implica controlar el número exacto de unidades motoras utilizadas. Si bien las unidades musculares individuales se contraen como una unidad, el músculo completo puede contraerse de forma predeterminada debido a la estructura de la unidad motora. La coordinación, el equilibrio y el control de las unidades motoras suelen estar bajo la dirección del cerebelo . Esto permite una coordinación muscular compleja con poco esfuerzo consciente, como cuando se conduce un automóvil sin pensar en el proceso. ^{[ 5 ] [ 9 ]}

Un tendón es un tejido conectivo que une un músculo a un hueso. ^{[ 10 ]} Cuando un músculo se contrae, ejerce una fuerza contra el esqueleto para generar movimiento. Un tendón conecta este músculo con el hueso, haciendo posible esta función.

En reposo, el cuerpo produce la mayor parte de su ATP aeróbicamente en las mitocondrias ^{[ 11 ]} sin producir ácido láctico ni otros subproductos fatigantes. Durante el ejercicio, el método de producción de ATP varía según la condición física del individuo, así como la duración e intensidad del ejercicio. A niveles de actividad más bajos, cuando el ejercicio se prolonga (varios minutos o más), la energía se produce aeróbicamente mediante la combinación de oxígeno con carbohidratos y grasas almacenadas en el cuerpo. ^{[ 6 ] [ 12 ]}

Durante la actividad de mayor intensidad, cuya duración puede disminuir a medida que aumenta la intensidad, la producción de ATP puede cambiar a vías anaeróbicas, como el uso del fosfato de creatina y el sistema de fosfágenos o la glucólisis anaeróbica . La producción aeróbica de ATP es bioquímicamente mucho más lenta y solo puede utilizarse para el ejercicio de larga duración y baja intensidad, pero no produce productos de desecho fatigantes que no puedan eliminarse inmediatamente del sarcómero y del cuerpo, y resulta en una cantidad mucho mayor de moléculas de ATP por molécula de grasa o carbohidrato. El entrenamiento aeróbico permite que el sistema de suministro de oxígeno sea más eficiente, lo que permite que el metabolismo aeróbico comience más rápidamente. La producción anaeróbica de ATP produce ATP mucho más rápido y permite el ejercicio de intensidad casi máxima, pero también produce cantidades significativas de ácido láctico que hacen que el ejercicio de alta intensidad sea insostenible durante más de unos minutos. El sistema de fosfágenos también es anaeróbico. Permite alcanzar los niveles más altos de intensidad de ejercicio, pero las reservas intramusculares de fosfocreatina son muy limitadas y solo pueden proporcionar energía para ejercicios de hasta diez segundos. La recuperación es muy rápida, regenerándose las reservas completas de creatina en cinco minutos. ^{[ 6 ] [ 13 ]}

La distrofia muscular es un grupo de trastornos asociados con debilidad muscular progresiva y pérdida de masa muscular. Estos trastornos son causados ​​por mutaciones genéticas . ^{[ 14 ]} La enfermedad afecta a entre 19,8 y 25,1 personas por cada 100 000 personas-año a nivel mundial. ^{[ 15 ]}

Existen más de 30 tipos de distrofia muscular. Según el tipo, la distrofia muscular puede afectar el corazón y los pulmones, así como la capacidad de moverse, caminar y realizar actividades cotidianas. Los tipos más comunes incluyen:

• distrofia muscular de Duchenne y distrofia muscular de Becker
• distrofia miotónica
• distrofia muscular de cinturas
• Distrofia facioescapulohumeral
• Distrofia congénita
• Distal
• distrofia muscular oculofaríngea
• distrofia muscular de Emery-Dreifuss

Las dos principales afecciones autoinmunes que afectan al sistema muscular son la miositis (que incluye la polimiositis y la dermatomiositis) ^{[ 16 ]} y la miastenia gravis ^{[ 17 ]} .