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Fisiologia Neuromuscular

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  • 1. Universidad del Zulia Facultad de Medicina Escuela de Medicina Departamento de Ciencias Fisiológicas. Cátedra deFisiología . Fisiología del Sistema Neuromuscular Nervio y Músculo Dra. Tibisay Rincon
  • 2. Fisiología Neuromuscular. Objetivos.
    • Reafirmar las características de la membrana y sus mecanismos de transporte.
    • Conocer el origen , importancia y características de los potenciales generados en la membrana celular.
    • Conocer y describir la Anatomia funcional del músculo.
  • 3. Fisiología Neuromuscular. Objetivos
    • Analizar las bases moleculares de la contracción muscular.
    • Conocer el proceso de la contracción muscular.
    • Conocer el acoplamiento Excitación-Contracción.
  • 4.
    • 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 concentración de Electrolitos.
    • 2.- Son sitio de transducción de señales: Proteínas que son Receptores.
    • 3.- Son superficies que favorecen interacciones moleculares: Proteínas que son enzimas.
  • 5.
    • 1
    POTENCIALES 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.
  • 6. 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 Ce
    • E: potencial de equilibrio del ion (Na+, K+, etc) en mV
    • R: constante del gas
    • T: temperatura absoluta
    • Z: valencia
    • F: constante de Faraday
    • Ci 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)
  • 7. 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).
  • 8. 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.
  • 9. REGISTRO DE UN POTENCIAL DE ACCION Umbral -65
  • 10. 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.
  • 11. 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)
  • 12. EXCITABILIDAD Y CONDUCTIBILIDAD DE LA FIBRA NERVIOSA
    • Funciones de la Mielina
    • Aislante de la Electricidad.
    • Limita el impulso nervioso a fibras individuales.
    • Impide la estimulación 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
  • 13.
    • 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.
  • 14. CONDUCCION
    • EN 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
  • 15. Tipos de fibras nerviosas . 70 a 120 12 a 20 Propiocepción motriz A  somática 30 a 70 5 a 12 Tacto-Presión  15 a 30 3 a 6 Motriz a los Husos Musculares  12 a 30 2 a 5 Dolor, frío, tacto  3 a 15 < 3 Autónoma preganglionar B 0.5 a 2.0 0.4 a 1.2 Dolor, temperaturas, algunos mecanoreceptores. Reflejos C Raíz dorsal 0.7 a 2.3 0.3 a 1.3 Simpáticas postganglionares Simpática Veloc. de conducción (m/seg) Diámetro (  m) Función Tipo de Fibra
  • 16. El Músculo
  • 17. Músculo Fibras Miofibrillas Filamentos Delgados Gruesos (Actina) (Miosina) n = 3000 n = 1500 Actina (Proteína G) Tropomiosina Troponina 2 pares de cadenas 1 par de cadenas ligeras pesadas Cabeza (2) Cola ATP actina
  • 18.  
  • 19. LA SARCOMERA
  • 20. El Sarcolema Túbulos transversos o “T” Proteína sensible a Voltaje Receptor de dihidropiridina Libera Ca 2 Transmite la descarga de Despolarización del Potencial de Acción El Reticulo Sarcoplasmico Sistema tubular interno Almacena y libera Ca++ Tiene: Tubulos longitudinales y cisternas transversales Canal de liberacion: Receptor de rianodina ATPasa de Ca++/ Mg++
  • 21. Tipos de contracción muscular
    • Isométrica: Se mantiene la
    • longitud de la fibra.
    • Isotónica: Se mantiene el
    • tono de la fibra.
  • 22. Tipos de Músculos
    • Esquelético.
    • Liso
    • Cardiaco
  • 23. El Músculo Esquelético
    • Es voluntario.
    • Dos tipos:
    • Fibras I (M. Rojo): Respuesta lenta
    • Latencia larga.
    • (Músculos de la postura)
    • Fibras II (M. Blanco): Respuesta corta.
    • Latencia corta.
    • (Músculos de movimientos finos)
  • 24. El Músculo Cardiaco
    • Es involuntario.
    • Tiene características de ambos.
    • Tiene discos intercalares en las líneas Z.
    • Tiene uniones comunicantes.
    • Tiene puentes de escasa resistencia .
    El Miocardio
  • 25. El Músculo Liso
    • Es Involuntario.
    • Le faltan las estrías cruzadas visibles.
    • No tiene líneas Z sino cuerpos densos.
    • No tiene Troponina
    • Utiliza el Sistema de la Calmodulina.
    • Tipos:
    • Visceral: Vísceras huecas.
    • Multi-unitario: No tiene puentes de
    • conexión: El Iris del Ojo.
  • 26. Proceso de contracción 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.
  • 27. TEORIA DE LA CONTRACCION MUSCULAR Filamento 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 Reposo Contraccion
  • 28. TEORIA DE LA CONTRACCION MUSCULAR Contraccion La cabeza se inclina y arrastra al filamento de actina GOLPE DE FUERZA La cabeza se separa, vuelve a su posicion original y se une a un nuevo punto y se repite el proceso. Bases moleculares de la contracción 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 actina
    • Se 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.
  • 29. La Energía en la contracción Muscular
    • El músculo es una máquina de convertir Energía Química en Trabajo Mecánico.
    • Producción de Calor.
    • Los Carbohidratos y Lípidos como fuente energética.
    • Fuente inmediata: Derivados del Fosfato.
    • La Fosforilcreatina.
  • 30. La Energía en la contracción Muscular
    • La Glicólisis Aerobia
    • La Gliocólisis Anaerobia.
      • El Ácido Láctico
      • Los Cuerpos cetónicos.
    • La Fosforilacion oxidativa
  • 31. 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).
  • 32. El “Rigor”
    • Depleción de ATP y Fosforilcreatina
    • Estado de rigidez.
    • Las cabezas de Miosina se adhieren a la Actina.
    • El “Rigor Mortis”
  • 33. La Placa Neuromuscular
  • 34.  
  • 35. 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 Ach
    • Otras drogas = bloquean la recaptacion de Ach
  • 36.
    • Liberación del Neurotrasmisor Acetilcolina.
    • La Generación del Potencial de acción.
    • Acoplamiento Excitación-Contracción.
    • La Liberación de Calcio.
    • El fenómeno de la Contracción.
    PASOS DE LA NEUROTRANSMISION
  • 37. El Acoplamiento Excitación-Contracción
  • 38. El Acoplamiento Excitación-Contracción
    • PA de la fibra muscular se propagan por los tubulos T
    • Se activa el receptor de dihidropiridina = se libera el Ca++ del Reticulo
    • Ca++ se une a Troponina C (4:1)
    • Cambio conformacional de Troponina C desplaza a Tropomiosina
    • Se descubren los sitios activos de la actina
    • Se forman los puentes transversos (actina-miosina)
    • Gira la cabeza de miosina con hidrolisis del ATP
    • Ca++ comienza a ser recaptado por el reticulo
    • Cambios conformacionales
    • Se produce relajacion
  • 39. MUSCULO LISO El Acoplamiento Excitación-Contracción
    • Ca++ 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.