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16.5: Sistema Musculoesquelético

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    Los sistemas muscular y esquelético proporcionan soporte al cuerpo y permiten el movimiento. Los huesos del esqueleto protegen los órganos internos del cuerpo y soportan el peso del cuerpo. Los músculos del sistema muscular se contraen y tiran de los huesos, permitiendo movimientos tan diversos como pararse, caminar, correr y agarrar artículos.

    La lesión o enfermedad que afecta al sistema musculoesquelético puede ser muy debilitante. Las enfermedades musculoesqueléticas más comunes a nivel mundial son causadas por la desnutrición, que puede afectar negativamente el desarrollo y mantenimiento de huesos y músculos. Otras enfermedades afectan las articulaciones, como la artritis, que puede dificultar el movimiento y, en casos avanzados, perjudicar completamente la movilidad.

    Los avances en la ciencia del diseño de prótesis han dado como resultado el desarrollo de articulaciones artificiales, siendo la cirugía de reemplazo articular en caderas y rodillas la más común. Juntas de reemplazo para hombros, codos y dedos también están disponibles.

    Sistema esquelético

    El esqueleto humano es un endoesqueleto que consta de 206 huesos en el adulto. Un endoesqueleto se desarrolla dentro del cuerpo en lugar de afuera como el exoesqueleto de los insectos. El esqueleto tiene cinco funciones principales: brindar soporte al cuerpo, almacenar minerales y lípidos, producir células sanguíneas, proteger los órganos internos y permitir el movimiento. El sistema esquelético de los vertebrados se divide en el esqueleto axial (que consiste en el cráneo, la columna vertebral y la caja torácica), y el esqueleto apendicular (que consiste en huesos de las extremidades, la cintura pectoral o escapular, y la faja pélvica).

    CONCEPT EN ACCIÓN

    Explora el esqueleto humano viendo el siguiente video con escultura digital 3D.

    El esqueleto axial forma el eje central del cuerpo e incluye los huesos del cráneo, los huesecillos del oído medio, el hueso hioides de la garganta, la columna vertebral y la caja torácica (caja torácica) (Figura\(\PageIndex{1}\)).

    En un esqueleto humano, las partes del esqueleto axial están resaltadas en azul. El esqueleto apendicular, que consiste en brazos, piernas, huesos del hombro y la faja pélvica, está resaltado en rojo.
    Figura\(\PageIndex{1}\): El esqueleto axial, mostrado en azul, consiste en los huesos del cráneo, huesecillos del oído medio, hueso hioides, columna vertebral y jaula torácica. El esqueleto apendicular, mostrado en rojo, consiste en los huesos de las extremidades pectorales, faja pectoral, miembro pélvico y faja pélvica. (crédito: modificación de obra de Mariana Ruiz Villareal)

    Los huesos del cráneo sostienen las estructuras de la cara y protegen el cerebro. El cráneo consiste en huesos craneales y huesos faciales. Los huesos craneales forman la cavidad craneal, que encierra el cerebro y sirve como sitio de unión para los músculos de la cabeza y el cuello. En el adulto están fuertemente articulados con tejido conectivo y los huesos contiguos no se mueven.

    Los huesecillos auditivos del oído medio transmiten sonidos desde el aire como vibraciones a la cóclea llena de líquido. Los huesecillos auditivos constan de dos huesos de maleo (martillo), dos huesos de incus (yunque) y dos estribos (estribos), uno a cada lado. Los huesos faciales proporcionan cavidades para los órganos de los sentidos (ojos, boca y nariz), y sirven como puntos de unión para los músculos faciales.

    El hueso hioides se encuentra debajo de la mandíbula en la parte frontal del cuello. Actúa como una base móvil para la lengua y está conectada a los músculos de la mandíbula, la laringe y la lengua. La mandíbula forma una articulación con la base del cráneo. La mandíbula controla la abertura a la boca y por lo tanto, a la vía aérea y al intestino.

    La columna vertebral, o columna vertebral, rodea y protege la médula espinal, sostiene la cabeza y actúa como punto de unión para costillas y músculos de la espalda y el cuello. Consta de 26 huesos: las 24 vértebras, el sacro y el cóccix. Cada cuerpo vertebral tiene un gran orificio en el centro a través del cual la médula espinal pasa hasta el nivel de la primera vértebra lumbar. Por debajo de este nivel, el agujero contiene nervios espinales que salen entre las vértebras. Hay una muesca a cada lado del orificio a través de la cual los nervios espinales, pueden salir de la médula espinal para servir a diferentes regiones del cuerpo. La columna vertebral mide aproximadamente 70 cm (28 pulgadas) en adultos y es curva, lo que se puede ver desde una vista lateral.

    Los discos intervertebrales compuestos por cartílago fibroso se encuentran entre las vértebras adyacentes desde la segunda vértebra cervical hasta el sacro. Cada disco ayuda a formar una articulación ligeramente móvil y actúa como un cojín para absorber los golpes de movimientos como caminar y correr.

    La caja torácica, también conocida como caja torácica, consiste en las costillas, el esternón, las vértebras torácicas y los cartílagos costales. La jaula torácica encierra y protege los órganos de la cavidad torácica incluyendo el corazón y los pulmones. También proporciona soporte para las fajas hombreras y extremidades superiores y sirve como punto de unión para el diafragma, los músculos de la espalda, el pecho, el cuello y los hombros. Los cambios en el volumen del tórax permiten respirar. El esternón, o esternón, es un hueso largo y plano ubicado en la parte anterior del tórax. Al igual que el cráneo, se forma a partir de muchos huesos en el embrión, que se fusionan en el adulto. Las costillas son 12 pares de huesos largos y curvos que se adhieren a las vértebras torácicas y se curvan hacia la parte frontal del cuerpo, formando la caja torácica. Los cartílagos costales conectan los extremos anteriores de la mayoría de las costillas con el esternón.

    El esqueleto apendicular está compuesto por los huesos de las extremidades superiores e inferiores. También incluye la faja pectoral, o escapular, que une las extremidades superiores al cuerpo, y la faja pélvica, que une las extremidades inferiores al cuerpo (Figura\(\PageIndex{1}\)).

    Los huesos de la faja pectoral transfieren la fuerza generada por los músculos que actúan sobre el miembro superior al tórax. Consiste en las clavículas (o clavículas) en la parte anterior, y las escápulas (o omóplatos) en la posterior.

    La extremidad superior contiene huesos del brazo (hombro a codo), el antebrazo y la mano. El húmero es el hueso más grande y largo del miembro superior. Forma una articulación con el hombro y con el antebrazo en el codo. El antebrazo se extiende desde el codo hasta la muñeca y consta de dos huesos. La mano incluye los huesos de la muñeca, la palma de la mano y los huesos de los dedos.

    La faja pélvica se adhiere a las extremidades inferiores del esqueleto axial. Dado que es responsable de soportar el peso del cuerpo y de la locomoción, la faja pélvica está firmemente unida al esqueleto axial por ligamentos fuertes. También tiene cuencas profundas con ligamentos robustos que se sujetan de forma segura al fémur. La faja pélvica está compuesta principalmente por dos huesos grandes de cadera. Los huesos de la cadera se unen en la parte anterior del cuerpo en una articulación llamada sínfisis púbica y con los huesos del sacro en la parte posterior del cuerpo.

    La extremidad inferior consiste en el muslo, la pierna y el pie. Los huesos de las extremidades inferiores son más gruesos y fuertes que los huesos de las extremidades superiores para soportar todo el peso del cuerpo y las fuerzas de la locomoción. El fémur, o fémur, es el hueso más largo, pesado y más fuerte del cuerpo. El fémur y la pelvis forman la articulación de la cadera. En su otro extremo, el fémur, junto con la tibia y la rótula, forman la articulación de la rodilla.

    Articulaciones y movimiento esquelético

    El punto en el que dos o más huesos se encuentran se llama articulación, o articulación. Las articulaciones son responsables del movimiento, como el movimiento de las extremidades, y la estabilidad, como la estabilidad que se encuentra en los huesos del cráneo.

    Hay dos formas de clasificar las articulaciones: en función de su estructura o en función de su función. La clasificación estructural divide las articulaciones en articulaciones fibrosas, cartilaginosas y sinoviales dependiendo del material que compone la articulación y la presencia o ausencia de una cavidad en la articulación. Los huesos de las articulaciones fibrosas se mantienen unidos por el tejido conectivo fibroso. No hay cavidad, ni espacio, presente entre los huesos, por lo que la mayoría de las articulaciones fibrosas no se mueven en absoluto, o solo son capaces de realizar movimientos menores. Las articulaciones entre los huesos del cráneo y entre los dientes y el hueso de sus cuencas son ejemplos de articulaciones fibrosas (Figura\(\PageIndex{2}\) a).

    Las articulaciones cartilaginosas son articulaciones en las que los huesos están conectados por cartílago (Figura\(\PageIndex{2}\) b). Un ejemplo se encuentra en las articulaciones entre vértebras, los llamados “discos” de la columna vertebral. Las articulaciones cartilaginosas permiten muy poco movimiento.

    Las articulaciones sinoviales son las únicas articulaciones que tienen un espacio entre los huesos contiguos (Figura\(\PageIndex{2}\) c). Este espacio se conoce como la cavidad articular y se llena de líquido. El fluido lubrica la articulación, reduciendo la fricción entre los huesos y permitiendo un mayor movimiento. Los extremos de los huesos están cubiertos de cartílago y toda la articulación está rodeada por una cápsula. Las articulaciones sinoviales son capaces del mayor movimiento de los tipos de articulaciones. Rodillas, codos y hombros son ejemplos de articulaciones sinoviales.

    La ilustración A muestra suturas que tejen la parte posterior del cráneo junto con las partes delantera e inferior. La ilustración B muestra 2 vértebras con un disco cartilaginoso entre ellas, sujetando las 2 vértebras firmemente juntas. La ilustración C muestra una articulación sinovial entre dos huesos. Existe una cavidad sinovial en forma de viga en I entre los huesos y el cartílago articular se envuelve alrededor de las puntas de los huesos. Los ligamentos conectan los dos huesos entre sí.
    Figura\(\PageIndex{2}\): a) Las suturas son articulaciones fibrosas que se encuentran únicamente en el cráneo. b) Las articulaciones cartilaginosas son huesos conectados por cartílago, como entre vértebras. (c) Las articulaciones sinoviales son las únicas articulaciones que tienen un espacio o “cavidad sinovial” en la articulación.

    El amplio rango de movimiento permitido por las articulaciones sinoviales produce diferentes tipos de movimientos. Los movimientos angulares se producen cuando cambia el ángulo entre los huesos de una articulación. La flexión, o flexión, ocurre cuando disminuye el ángulo entre los huesos. Mover el antebrazo hacia arriba en el codo es un ejemplo de flexión. La extensión es lo opuesto a la flexión en que aumenta el ángulo entre los huesos de una articulación. El movimiento rotacional es el movimiento de un hueso ya que gira alrededor de su propio eje longitudinal. El movimiento de la cabeza como al decir “no” es un ejemplo de rotación.

    CARRERA EN ACCIÓN: Reumatólogo

    Los reumatólogos son médicos que se especializan en el diagnóstico y tratamiento de trastornos de las articulaciones, músculos y huesos. Diagnostican y tratan enfermedades como artritis, trastornos musculoesqueléticos, osteoporosis, además de enfermedades autoinmunes como espondilitis anquilosante, una enfermedad inflamatoria espinal crónica y artritis reumatoide.

    La artritis reumatoide (AR) es un trastorno inflamatorio que afecta principalmente a las articulaciones sinoviales de las manos, los pies y la columna cervical. Las articulaciones afectadas se vuelven hinchadas, rígidas y dolorosas. Si bien se sabe que la AR es una enfermedad autoinmune en la que el sistema inmunitario del cuerpo ataca erróneamente al tejido sano, la causa exacta de la AR sigue siendo desconocida. Las células inmunitarias de la sangre ingresan a las articulaciones y a la cápsula articular causando la descomposición del cartílago y la hinchazón del revestimiento articular. La descomposición del cartílago hace que los huesos se froten entre sí causando dolor. La AR es más común en mujeres que en hombres y la edad de inicio suele ser entre 40 y 50 años.

    Los reumatólogos pueden diagnosticar la AR basándose en síntomas como inflamación y dolor articular, rayos X y MRI, y análisis de sangre. La artrografía es un tipo de imagen médica de las articulaciones que utiliza un agente de contraste, como un tinte que es opaco a los rayos X. Esto permite visualizar las estructuras de los tejidos blandos de las articulaciones, como el cartílago, los tendones y los ligamentos. Un artrograma difiere de una radiografía regular al mostrar la superficie de los tejidos blandos que recubren la articulación además de los huesos de la articulación. Un artrograma permite detectar cambios degenerativos tempranos en el cartílago articular antes de que los huesos se vean afectados.

    Actualmente no hay cura para la AR; sin embargo, los reumatólogos tienen varias opciones de tratamiento disponibles. Los tratamientos se dividen en aquellos que reducen los síntomas de la enfermedad y aquellos que reducen el daño al hueso y cartílago causado por la enfermedad. Las etapas tempranas se pueden tratar con el resto de las articulaciones afectadas mediante el uso de un bastón, o con férulas articulares que minimizan la inflamación. Cuando la inflamación ha disminuido, el ejercicio se puede utilizar para fortalecer los músculos que rodean la articulación y para mantener la flexibilidad articular. Si el daño articular es más extenso, se pueden usar medicamentos para aliviar el dolor y disminuir la inflamación. Los medicamentos antiinflamatorios que se pueden usar incluyen aspirina, analgésicos tópicos e inyecciones de corticosteroides. Es posible que se requiera cirugía en los casos en que el daño articular sea grave. Los médicos ahora están usando medicamentos que reducen el daño a los huesos y cartílagos causado por la enfermedad para ralentizar su desarrollo. Estos fármacos son diversos en sus mecanismos pero todos actúan para reducir el impacto de la respuesta autoinmune, por ejemplo inhibiendo la respuesta inflamatoria o reduciendo el número de linfocitos T, una célula del sistema inmune.

    Músculos

    Los músculos permiten movimientos como caminar, y también facilitan procesos corporales como la respiración y la digestión. El cuerpo contiene tres tipos de tejido muscular: músculo esquelético, músculo cardíaco y músculo liso (Figura\(\PageIndex{3}\)).

    Las células del músculo esquelético son largas y aparecen estriadas debido a la disposición de sus miofilamentos. Cada célula tiene múltiples núcleos. Las células del músculo liso no tienen estrías y solo un núcleo por célula. Las células del músculo cardíaco están estriadas pero tienen un solo núcleo. Las celdas están dispuestas en haces ramificados.
    Figura\(\PageIndex{3}\): El cuerpo contiene tres tipos de tejido muscular: músculo esquelético, músculo liso y músculo cardíaco. Observe que las células del músculo esquelético son largas y cilíndricas, tienen múltiples núcleos, y los núcleos pequeños y oscuros son empujados a la periferia de la célula. Las células del músculo liso son cortas, ahusadas en cada extremo y tienen un solo núcleo cada una. Las células del músculo cardíaco también son cilíndricas, pero cortas. El citoplasma puede ramificarse, y tienen uno o dos núcleos en el centro de la célula. (crédito: modificación de obra por NCI, NIH; datos de barra de escala de Matt Russell)

    El tejido muscular esquelético forma músculos esqueléticos, que se adhieren a los huesos y a veces a la piel y controlan la locomoción y cualquier otro movimiento que pueda controlarse conscientemente. Debido a que se puede controlar intencionalmente, el músculo esquelético también se llama músculo voluntario. Cuando se ve bajo un microscopio, el tejido muscular esquelético tiene una apariencia rayada o estriada. Esta apariencia resulta de la disposición de las proteínas dentro de la célula que son responsables de la contracción. Las células del músculo esquelético son largas y cónicas y tienen múltiples núcleos en la periferia de cada célula.

    El tejido muscular liso se presenta en las paredes de órganos huecos como los intestinos, el estómago y la vejiga urinaria, y alrededor de pasajes como en las vías respiratorias y los vasos sanguíneos. El músculo liso no tiene estrías, no está bajo control voluntario, y se llama músculo involuntario. Las células del músculo liso tienen un solo núcleo.

    El tejido del músculo cardíaco solo se encuentra en el corazón. Las contracciones del tejido muscular cardíaco bombean sangre por todo el cuerpo y mantienen la presión arterial. Al igual que el músculo esquelético, el músculo cardíaco está estriado, pero a diferencia del músculo esquelético, el músculo cardíaco no se puede controlar conscientemente y se llama músculo involuntario. Las células del tejido del músculo cardíaco están conectadas entre sí a través de discos intercalados y generalmente tienen solo un núcleo por célula.

    Estructura y función de la fibra del músculo esquelético

    Cada fibra del músculo esquelético es una célula del músculo esquelético. Dentro de cada fibra muscular se encuentran las miofibrillas, estructuras cilíndricas largas que se encuentran paralelas a la fibra muscular. Las miofibrillas recorren toda la longitud de la fibra muscular. Se adhieren a la membrana plasmática, llamada sarcolema, en sus extremos, de modo que a medida que las miofibrillas se acortan, toda la célula muscular se contrae (Figura\(\PageIndex{4}\)).

    La ilustración muestra una célula muscular esquelética tubular larga que recorre la longitud de una fibra muscular. Los haces de fibras llamadas miofibrillas corren a lo largo de la célula. Las miofibrillas tienen una apariencia de bandas.
    Figura\(\PageIndex{4}\): Una fibra de músculo esquelético está rodeada por una membrana plasmática llamada sarcolema, con un citoplasma llamado sarcoplasma. Una fibra muscular está compuesta por muchas fibrillas empaquetadas en unidades ordenadas. La disposición ordenada de las proteínas en cada unidad, mostrada como líneas rojas y azules, le da a la célula su aspecto estriado.

    La apariencia estriada del tejido muscular esquelético es el resultado de la repetición de bandas de las proteínas actina y miosina que ocurren a lo largo de la longitud de las miofibrillas.

    Las miofibrillas están compuestas por estructuras más pequeñas llamadas mifilamentos. Hay dos tipos principales de mifilamentos: los filamentos gruesos y los filamentos delgados. Los filamentos gruesos están compuestos por la proteína miosina. El componente principal de los filamentos delgados es la proteína actina.

    Los filamentos gruesos y delgados se alternan entre sí en una estructura llamada sarcómero. El sarcómero es la unidad de contracción en una célula muscular. La contracción es estimulada por una señal electroquímica de una célula nerviosa asociada con la fibra muscular. Para que una célula muscular se contraiga, el sarcómero debe acortarse. Sin embargo, los filamentos gruesos y delgados no se acortan. En cambio, se deslizan uno al otro, haciendo que el sarcómero se acorte mientras que los filamentos permanecen de la misma longitud. El deslizamiento se logra cuando una extensión molecular de la miosina, llamada cabeza de miosina, se une temporalmente a un filamento de actina junto a ella y a través de un cambio en la conformación, se dobla, arrastrando los dos filamentos en direcciones opuestas. La cabeza de miosina luego libera su filamento de actina, relaja y luego repite el proceso, arrastrando los dos filamentos más uno a lo largo del otro. La actividad combinada de muchos sitios de unión y movimientos repetidos dentro del sarcómero hace que se contraiga. Las contracciones coordinadas de muchos sarcómeros en una miofibrilla conducen a la contracción de toda la célula muscular y finalmente del músculo mismo. El movimiento de la cabeza de miosina requiere ATP, que proporciona la energía para la contracción.

    CONCEPT EN ACCIÓN

    Mira esta animación para ver cómo se organizan las fibras musculares.

    Resumen de la Sección

    El esqueleto humano es un endoesqueleto que está compuesto por el esqueleto axial y apendicular. El esqueleto axial está compuesto por los huesos del cráneo, huesecillos de la oreja, hueso hioides, columna vertebral y caja torácica. El cráneo consta de ocho huesos craneales y 14 huesos faciales. Seis huesos conforman los huesecillos del oído medio, mientras que el hioides se localiza en el cuello debajo de la mandíbula. La columna vertebral contiene 26 huesos y rodea y protege la médula espinal. La jaula torácica consiste en el esternón, las costillas, las vértebras torácicas y los cartílagos costales. El esqueleto apendicular está formado por los miembros superiores e inferiores. La faja pectoral está compuesta por las clavículas y las escápulas. El miembro superior contiene 30 huesos en el brazo, el antebrazo y la mano. La faja pélvica une las extremidades inferiores al esqueleto axial. La extremidad inferior incluye los huesos del muslo, la pierna y el pie.

    La clasificación estructural de las articulaciones las divide en articulaciones fibrosas, cartilaginosas y sinoviales. Los huesos de las articulaciones fibrosas se mantienen unidos por el tejido conectivo fibroso. Las articulaciones cartilaginosas son articulaciones en las que los huesos están conectados por cartílago. Las articulaciones sinoviales son articulaciones que tienen un espacio entre los huesos contiguos. El movimiento de las articulaciones sinoviales incluye angular y rotacional. Los movimientos angulares se producen cuando cambia el ángulo entre los huesos de una articulación. El movimiento rotacional es el movimiento de un hueso ya que gira alrededor de su propio eje longitudinal.

    El cuerpo contiene tres tipos de tejido muscular: músculo esquelético, músculo cardíaco y músculo liso. Los músculos están compuestos por células individuales llamadas fibras musculares. Las fibras musculares consisten en miofilamentos compuestos por las proteínas actina y miosina dispuestas en unidades llamadas sarcómeros. La contracción del músculo ocurre por la acción combinada de las fibras de miosina y actina que se deslizan entre sí cuando las cabezas de miosina se unen a la fibra de actina, se doblan, se desacoplan y luego repiten el proceso.

    Glosario

    esqueleto apendicular
    el esqueleto compuesto por los huesos de los miembros superiores, que funcionan para agarrar y manipular objetos, y los miembros inferiores, que permiten la locomoción
    huesecillos auditivos
    (también, huesos del oído medio) los huesos que transducen sonidos del aire en vibraciones en la cóclea llena de líquido
    esqueleto axial
    esqueleto que forma el eje central del cuerpo e incluye los huesos del cráneo, los huesecillos del oído medio, el hueso hioides de la garganta, la columna vertebral y la jaula torácica (caja torácica)
    tejido del músculo cardíaco
    el tejido muscular que se encuentra solo en el corazón; las contracciones cardíacas bombean sangre por todo el cuerpo y mantienen la presión arterial
    articulación cartilaginosa
    una articulación en la que los huesos están conectados por cartílago
    articulación fibrosa
    una articulación unida por tejido conectivo fibroso
    Hueso hioides
    el hueso que se encuentra debajo de la mandíbula en la parte frontal del cuello
    conjunta
    el punto en el que dos o más huesos se encuentran
    miofibrillas
    las estructuras cilíndricas largas que se encuentran paralelas a la fibra muscular
    miofilamento
    las pequeñas estructuras que componen las miofibrillas
    faja pectoral
    los huesos que transmiten la fuerza generada por los miembros superiores al esqueleto axial
    faja pélvica
    los huesos que transmiten la fuerza generada por los miembros inferiores al esqueleto axial
    sarcolemma
    la membrana plasmática de una fibra muscular esquelética
    sarcómero
    la unidad funcional del músculo esquelético
    tejido muscular esquelético
    forma músculos esqueléticos, que se adhieren a los huesos y controlan la locomoción y cualquier movimiento que pueda controlarse conscientemente
    cráneo
    el hueso que soporta las estructuras de la cara y protege el cerebro
    tejido muscular liso
    el músculo que se encuentra en las paredes de órganos huecos como los intestinos, el estómago y la vejiga urinaria, y alrededor de pasajes como las vías respiratorias y los vasos sanguíneos
    articulaciones sinoviales
    las únicas articulaciones que tienen un espacio entre los huesos contiguos
    jaula torácica
    (también, caja torácica) el esqueleto del tórax, que consiste en las costillas, vértebras torácicas, esternón y cartílagos costales
    columna vertebral
    (también, columna vertebral) la columna que rodea y protege la médula espinal, sostiene la cabeza y actúa como punto de unión para costillas y músculos de la espalda y el cuello

    Colaboradores y Atribuciones


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