15.7: Conclusión del estudio de caso: Necesidad de relajarse y resumen del capítulo

Conclusión del estudio de caso: Necesidad de relajarse

Como aprendiste al comienzo de este capítulo, la toxina botulínica, una forma que se vende bajo la marca Botox, hace mucho más que suavizar las arrugas. Se puede utilizar para tratar varios trastornos que involucran contracción muscular excesiva, incluida la distonía cervical. También aprendiste que la distonía cervical, de la que sufre Nasir, provoca contracciones musculares anormales, involuntarias del cuello. Esto da como resultado movimientos espasmódicos de la cabeza y el cuello y/o una inclinación anormal sostenida hacia la cabeza. A menudo es doloroso y puede interferir significativamente con la vida de una persona.

Figura\(\PageIndex{1}\): Botox, susurró.

¿Cómo podría una toxina realmente ayudar a tratar un trastorno muscular? La bacteria del suelo Clostridium botulinum produce la toxina botulínica, y es la causa de la enfermedad potencialmente mortal llamada botulismo. El botulismo suele ser una enfermedad transmitida por los alimentos, comúnmente causada por alimentos enlatados incorrectamente. Otras formas de botulismo son causadas por infecciones de heridas o ocurren cuando los bebés consumen las esporas de la bacteria del suelo o la miel.

El botulismo puede poner en peligro la vida porque paraliza los músculos de todo el cuerpo, incluidos los involucrados en la respiración. Sin embargo, cuando un profesional médico capacitado inyecta cuidadosamente una cantidad mínima de toxina botulínica en músculos específicos, puede inhibir las contracciones musculares no deseadas.

Figura\(\PageIndex{2}\): Estos pepinillos están etiquetados en broma como “botulismo”, pero el botulismo real realmente no es una broma.

Con fines cosméticos, la toxina botulínica inyectada en los músculos faciales los relaja para reducir la apariencia de las arrugas. Cuando se usa para tratar la distonía cervical, se inyecta en los músculos del cuello para inhibir las contracciones musculares excesivas. Para muchos pacientes, esto ayuda a aliviar el posicionamiento anormal, los movimientos y el dolor asociados con el trastorno. El efecto es temporal, por lo que las inyecciones deben repetirse cada tres o cuatro meses para mantener los síntomas bajo control.

¿Cómo inhibe la toxina botulínica la contracción muscular? Primero, recordemos cómo funciona la contracción del músculo esquelético. Una neurona motora instruye a las fibras del músculo esquelético a contraerse en una sinapsis entre ellas llamada unión neuromuscular. Un impulso nervioso llamado potencial de acción viaja hasta el axón terminal de la neurona motora, donde provoca la liberación del neurotransmisor acetilcolina (ACh) de las vesículas sinápticas. La ACh viaja a través de la hendidura sináptica y se une a los receptores ACh en la fibra muscular, lo que indica que la fibra muscular se contraiga. Según la teoría de los filamentos deslizantes, la contracción de las fibras musculares se produce debido al deslizamiento de los filamentos de miosina y actina entre sí. Esto hace que los discos Z de los sarcómeros se cierren entre sí, acortando los sarcómeros y haciendo que la fibra muscular se contraiga.

Figura\(\PageIndex{3}\): Las toxinas botulínicas escinden (descomponen) proteínas (representadas aquí como líneas rojas, azules y verdes) que normalmente permiten que las vesículas sinápticas se unan a la membrana del axón terminal de la neurona motora para liberar el neurotransmisor ACh. La escisión de estas proteínas evita que las vesículas sinápticas se fusionen a la membrana y, por lo tanto, se inhibe la liberación de ACh. En esta ilustración, BTX A-G se refiere a diferentes subtipos de toxinas botulínicas.

Si quisieras inhibir la contracción muscular, ¿en qué puntos teóricamente podrías interferir con este proceso? Inhibir el potencial de acción en la neurona motora, la liberación de ACh, la actividad de los receptores de ACh o el proceso de filamento deslizante en la fibra muscular, todos perjudicarían teóricamente este proceso e inhibirían la contracción muscular. Por ejemplo, en la enfermedad miastenia gravis, la función de los receptores de ACh se ve alterada, provocando una falta de suficiente contracción muscular. Como has aprendido, esto da como resultado debilidad muscular que eventualmente puede llegar a ser potencialmente mortal. La toxina botulínica actúa inhibiendo la liberación de ACh de las neuronas motoras, eliminando así la señal que instruye a los músculos a contraerse (Figura\(\PageIndex{3}\)).

Afortunadamente, las contracciones musculares excesivas de Nasir y el dolor asociado mejoraron significativamente, gracias a las inyecciones de toxina botulínica. Aunque la distonía cervical no se puede curar actualmente, las inyecciones de toxina botulínica han mejorado la calidad de vida de muchos pacientes con este y otros trastornos que involucran contracciones musculares involuntarias excesivas.

Como has aprendido en este capítulo, nuestro sistema muscular nos permite hacer movimientos voluntarios, digerir nuestros alimentos y bombear sangre a través de nuestros cuerpos. Ya sea en su brazo, corazón, estómago o vasos sanguíneos, el tejido muscular funciona al contraerse. Pero como has visto aquí, demasiada contracción puede ser algo terrible. Afortunadamente, científicos y médicos han encontrado una manera de poner una toxina potencialmente mortal, y un tratamiento reductor de arrugas, a un excelente uso como tratamiento médico para algunos trastornos del sistema muscular.

Resumen del Capítulo

En este capítulo, aprendiste sobre el sistema muscular. Específicamente, aprendiste que:

• El sistema muscular consiste en todos los músculos del cuerpo. Hay tres tipos de músculo: el músculo esquelético (que está unido a los huesos por los tendones y permite movimientos corporales voluntarios), músculo cardíaco (que forma las paredes del corazón y lo hace latir) y músculo liso (que se encuentra en las paredes de los órganos internos y otras estructuras y controles internos sus movimientos).
• Los músculos son órganos compuestos principalmente por células musculares, que también pueden denominarse fibras musculares o miocitos. Las células musculares están especializadas para contraerse, lo que ocurre cuando los filamentos de proteínas dentro de las células se deslizan unos sobre otros usando energía del ATP. El tejido muscular es el único tipo de tejido que tiene células con capacidad de contraerse.
• Los músculos pueden crecer más grandes o hipertrofia. Esto generalmente ocurre a través de un mayor uso, aunque también pueden desempeñar un papel las influencias hormonales u otras influencias. Los músculos también pueden hacerse más pequeños o atrofiarse. Esto puede ocurrir por falta de uso, inanición, ciertas enfermedades o envejecimiento. Tanto en la hipertrofia como en la atrofia, el tamaño —pero no el número— de las fibras musculares cambia. El tamaño de los músculos es el principal determinante de la fuerza muscular.
• Los músculos esqueléticos necesitan el estímulo de las neuronas motoras para contraerse y mover el cuerpo; necesitan el sistema esquelético para actuar sobre ellos.
• El músculo esquelético es el tipo de tejido muscular más común en el cuerpo humano. Para mover los huesos en direcciones opuestas, los músculos esqueléticos suelen consistir en pares de músculos que trabajan en oposición para mover los huesos en diferentes direcciones en las articulaciones.
• Las fibras musculares esqueléticas se agrupan en los fascículos musculares, que se agrupan para formar músculos esqueléticos individuales. Los músculos esqueléticos también tienen tejido conectivo que sostiene y protege el tejido muscular.
  • Cada fibra del músculo esquelético consiste en un haz de miofibrillas, que son haces de filamentos proteicos. Los filamentos están dispuestos en unidades repetitivas llamadas sarcómeros, que son las unidades funcionales básicas de los músculos esqueléticos. El tejido muscular esquelético está estriado debido al patrón de sarcómeros en sus fibras.
  • Las fibras del músculo esquelético se pueden dividir en dos tipos, llamadas fibras de contracción lenta y contracción rápida. Las fibras de contracción lenta se utilizan principalmente en actividades de resistencia aeróbica (como correr de larga distancia). Las fibras de contracción rápida se utilizan principalmente para actividades no aeróbicas y extenuantes (como el esprinting). Las proporciones de los dos tipos de fibras varían de músculo a músculo y de persona a persona.
• El tejido muscular liso se encuentra en las paredes de los órganos y vasos internos. Cuando los músculos lisos se contraen, ayudan a que los órganos y vasos lleven a cabo sus funciones. Las contracciones de los músculos lisos son involuntarias y controladas por el sistema nervioso autónomo, las hormonas y otras sustancias.
  • Las células del tejido del músculo liso no están estriadas porque carecen de sarcómeros, sino que las células se contraen de la misma manera básica que las células musculares estriadas. A diferencia del músculo estriado, el músculo liso puede sostener contracciones a muy largo plazo y mantener su función contráctil, incluso cuando se estira.
• El tejido del músculo cardíaco se encuentra solo en la pared del corazón. Cuando el músculo cardíaco se contrae, el corazón late y bombea sangre. Las contracciones del músculo cardíaco son involuntarias, como las de los músculos lisos. Los impulsos eléctricos de células cardíacas especializadas los controlan.
  • Al igual que el músculo esquelético, el músculo cardíaco está estriado porque sus filamentos están dispuestos en sarcómeros. Sin embargo, la disposición exacta difiere, haciendo que los tejidos del músculo cardíaco y esquelético se vean diferentes entre sí.
  • El corazón es el músculo que realiza la mayor cantidad de trabajo físico en toda la vida. Sus células contienen muchas mitocondrias para producir ATP para obtener energía y ayudar al corazón a resistir la fatiga.
• Una contracción muscular es un aumento de la tensión o una disminución en la longitud de un músculo. Una contracción muscular es isométrica si cambia la tensión muscular, pero la longitud muscular sigue siendo la misma. Es isotónico si cambia la longitud muscular, pero la tensión muscular sigue siendo la misma.
  • Una contracción del músculo esquelético comienza con la estimulación electroquímica de una fibra muscular por una neurona motora. Esto ocurre en una sinapsis química llamada unión neuromuscular. El neurotransmisor acetilcolina se difunde a través de la hendidura sináptica y se une a los receptores en la fibra muscular. Esto inicia una contracción muscular.
  • Una vez estimulados, los filamentos proteicos de las fibras del músculo esquelético se deslizan uno junto al otro para producir una contracción. La teoría de los filamentos deslizantes es la explicación más aceptada de cómo ocurre esto. Según esta teoría, los filamentos gruesos de miosina se adhieren repetidamente a los filamentos finos de actina y tiran de ellos, acortando así los sarcómeros.
  • El ciclo Crossbridge es un ciclo de eventos moleculares que subyace a la teoría de los filamentos deslizantes. Usando energía en ATP, las cabezas de miosina se unen repetidamente y tiran de filamentos de actina. Esto mueve los filamentos de actina hacia el centro de un sarcómero, acortando el sarcómero y provocando una contracción muscular.
  • El ATP necesario para una contracción muscular viene primero del ATP ya disponible en la célula, y se genera más a partir del fosfato de creatina. Estas fuentes se agotan rápidamente. La glucosa y el glucógeno se pueden descomponer para formar ATP y piruvato. El piruvato se puede usar para producir ATP en la respiración aeróbica si hay oxígeno disponible o usarse en la respiración anaeróbica si no hay oxígeno disponible.
• El ejercicio físico se define como cualquier actividad corporal que mejore o mantenga la forma física y la salud en general. ¡Actividades como las tareas del hogar pueden incluso contar como ejercicio físico! Las recomendaciones actuales para adultos son 30 minutos de ejercicio moderado al día.
• El ejercicio aeróbico es cualquier actividad física que utiliza los músculos a menos de su fuerza máxima de contracción pero por largos periodos de tiempo. Este tipo de ejercicio utiliza un porcentaje relativamente alto de fibras musculares de contracción lenta que consumen grandes cantidades de oxígeno. Los ejercicios aeróbicos aumentan la resistencia cardiovascular e incluyen andar en bicicleta y caminar a paso ligero.
• El ejercicio anaeróbico es cualquier actividad física que utiliza los músculos cerca de su máxima fuerza de contracción, pero por cortos periodos de tiempo. Este tipo de ejercicio utiliza un porcentaje relativamente alto de fibras musculares de contracción rápida que consumen pequeñas cantidades de oxígeno. Los ejercicios anaeróbicos aumentan la masa muscular y ósea y la fuerza, e incluyen flexiones y carreras de velocidad.
• El ejercicio de flexibilidad es cualquier actividad física que estira y alarga los músculos, mejorando así el rango de movimiento y reduciendo el riesgo de lesiones. Los ejemplos incluyen estiramientos y yoga.
• Muchos estudios han demostrado que el ejercicio físico se correlaciona positivamente con una diversidad de beneficios para la salud física, mental y emocional. El ejercicio físico también aumenta la calidad de vida y la esperanza de vida.
  • Muchos de los beneficios del ejercicio pueden producirse porque los músculos contraídos liberan hormonas llamadas mioquinas, que promueven la reparación y el crecimiento de los tejidos y tienen efectos antiinflamatorios.
  • El ejercicio físico puede reducir los factores de riesgo de enfermedades cardiovasculares, incluyendo hipertensión y exceso de peso corporal. El ejercicio físico también puede aumentar los factores de salud cardiovascular, como la eficiencia mecánica del corazón.
  • Se ha demostrado que el ejercicio físico ofrece protección contra la demencia y otros problemas cognitivos, tal vez porque aumenta el flujo sanguíneo o neurotransmisores en el cerebro, entre otros efectos potenciales.
  • Numerosos estudios sugieren que el ejercicio aeróbico regular funciona y los antidepresivos farmacéuticos en el tratamiento de la depresión leve a moderada, posiblemente porque aumenta la síntesis de euforantes naturales en el cerebro.
  • Las investigaciones muestran que el ejercicio físico generalmente mejora el sueño para la mayoría de las personas y ayuda a trastornos del sueño, como el insomnio. Otros beneficios para la salud del ejercicio físico incluyen una mejor función del sistema inmunológico y un menor riesgo de diabetes tipo 2 y obesidad.
• Existe una gran variación en las respuestas individuales al ejercicio, en parte debido a las diferencias genéticas en las proporciones de las fibras musculares de contracción lenta y contracción rápida. Las personas con más fibras de contracción lenta pueden desarrollar una mayor resistencia a partir del ejercicio aeróbico. En contraste, las personas con más fibras de contracción rápida pueden desarrollar mayor tamaño muscular y fuerza a partir del ejercicio anaeróbico.
• Algunos efectos adversos pueden ocurrir si el ejercicio es extremadamente intenso, y no se le da al cuerpo un descanso adecuado entre sesiones de ejercicio. Muchas personas que trabajan demasiado sus músculos desarrollan dolor muscular de inicio retardado (DOMS), causado por pequeños desgarros en las fibras musculares.
• Los trastornos musculoesqueléticos son lesiones en los músculos o tejidos asociados (como los tendones) debido a tensiones biomecánicas. Los trastornos pueden ser causados por esfuerzo repentino, sobreesfuerzo, movimientos repetitivos y tensiones similares.
  • Una distensión muscular es una lesión en la que las fibras musculares se desgarran como resultado del sobreestiramiento. Los primeros auxilios para una distensión muscular incluyen los cinco pasos representados por el acrónimo PRICE (protección, descanso, hielo, compresión y elevación). También se pueden usar medicamentos para la inflamación y el dolor (como los AINE).
  • La tendinitis es la inflamación de un tendón que ocurre cuando está sobreextendido o se trabaja demasiado duro sin descanso. La tendinitis también se puede tratar con PRICE y AINE.
  • El síndrome del túnel carpiano es un problema biomecánico en la muñeca cuando el nervio mediano se comprime entre los huesos carpianos. Puede ocurrir con el uso repetitivo, un tumor o un traumatismo en la muñeca. Puede causar dolor, entumecimiento y eventualmente, si no se trata, desgaste muscular en el pulgar y los dos primeros dedos de la mano.
• Los trastornos neuromusculares son trastornos sistémicos que ocurren por problemas con el control nervioso de las contracciones musculares o las propias células musculares.
  • La distrofia muscular es un trastorno genético causado por proteínas defectuosas en las células musculares. Se caracteriza por debilidad progresiva del músculo esquelético y muerte de los tejidos musculares.
  • La miastenia grave es un trastorno neuromuscular genético caracterizado por debilidad muscular fluctuante y fatiga. Más músculos se ven afectados, y los músculos se debilitan cada vez más, a medida que avanza el trastorno. La miastenia grave ocurre con mayor frecuencia porque los anticuerpos del sistema inmunitario bloquean los receptores de acetilcolina en las células musculares debido a la pérdida real de los receptores de acetilcolina.
  • La enfermedad de Parkinson es un trastorno degenerativo del sistema nervioso central que afecta principalmente al sistema muscular y al movimiento. Ocurre por la muerte de neuronas en el mesencéfalo. Los signos característicos del trastorno son temblor muscular, rigidez muscular, lentitud de movimiento e inestabilidad postural. La demencia y la depresión también suelen caracterizar los estadios avanzados de la enfermedad.

Como viste en este capítulo, los músculos necesitan oxígeno para proporcionar suficiente ATP para la mayoría de sus actividades. De hecho, todos los sistemas del cuerpo requieren oxígeno y eliminan los productos de desecho, como el dióxido de carbono. En el siguiente capítulo, aprenderás sobre cómo el sistema respiratorio obtiene y distribuye oxígeno por todo el cuerpo y cómo elimina desechos, como el dióxido de carbono.

Revisión de resumen del capítulo

1. Verdadero o Falso. Cada neurona motora controla una fibra muscular.
2. Verdadero o Falso. La peristalsis es un patrón de contracción muscular en el tejido muscular liso.
3. Cuando los músculos se atrofian:
   1. las fibras musculares se vuelven más estrechas
   2. las fibras musculares se convierten en células grasas
   3. las fibras musculares se pierden
   4. las fibras musculares se vuelven más cortas
4. ¿Qué son los tendones?
5. ¿Qué es un trastorno del sistema muscular que involucra tendones?
6. ¿Cuál de los principales tipos de tejido muscular se utiliza cuando haces un movimiento voluntario de una de tus extremidades?
7. ¿Qué tipos principales de tejido muscular funcionan independientemente del control consciente por parte del cerebro?
8. Describir la relación entre músculos, fibras musculares y fascículos.
9. Elige uno. El sistema nervioso (autonómico; somático) controla los músculos esqueléticos.
10. Verdadero o Falso. Los sarcómeros son las células del sistema muscular.
11. Verdadero o Falso. Los músculos contienen tejido conectivo así como tejido muscular.
12. Los músculos bíceps y tríceps se muestran en la Figura\(\PageIndex{4}\). Responde las siguientes preguntas sobre estos músculos del brazo.
    1. Cuando los bíceps se contraen y se acortan, como en la ilustración, ¿qué tipo de movimiento produce esto en el brazo?
    2. ¿La situación descrita en parte es más probable que sea una contracción isométrica o isotónica? Explique su respuesta.
    3. Si los tríceps se contrajeran entonces, ¿qué camino ayudaría a que se mueva el brazo?

       

       Figura\(\PageIndex{4}\): bíceps

13. Ponga los siguientes eventos en orden de cuando ocurran durante el proceso de contracción del músculo esquelético, de la más temprana a la última:
    1. La acetilcolina se une a los receptores de la fibra muscular
    2. Los filamentos de actina se deslizan, acortando el sarcómero
    3. Se inicia un potencial de acción en una neurona motora
    4. La acetilcolina se libera de las vesículas sinápticas
14. ¿Qué son los discos Z y qué les sucede durante la contracción muscular?
15. Verdadero o Falso. Las sinapsis solo existen entre neuronas.
16. Verdadero o Falso. Los músculos pueden producir hormonas.
17. ¿Cuáles se han llamado los músculos más fuertes del cuerpo humano, en relación con su trabajo?
    1. Los músculos del corazón
    2. Los músculos isquiotibiales
    3. Los músculos externos del ojo
    4. Los músculos del estómago
18. ¿Cuál es la función de las mitocondrias en las células musculares? ¿Qué tipo de fibra muscular tiene más mitocondrias, contracción lenta o contracción rápida?
19. ¿La contracción rápida y la contracción lenta son tipos de qué tipo de fibras musculares?
    1. esquelético
    2. liso
    3. cardiaco
    4. B y C
20. Mioglobina:
    1. Almacena oxígeno para respiración anaeróbica
    2. Almacena oxígeno para la respiración aeróbica
    3. Está presente en mayores cantidades en las fibras de contracción rápida que en las fibras de contracción lenta
    4. Es donde se produce ATP
21. Verdadero o Falso. Todas las personas tienen la misma proporción de fibras musculares de contracción lenta a contracción rápida.
22. Verdadero o Falso. Un esguince es un desgarro en las fibras musculares.
23. ¿Qué condición daña directamente a las neuronas, no a los músculos?
    1. Miastenia grave
    2. Distrofia muscular
    3. Trastorno musculoesquelético
    4. Enfermedad de Parkinson
24. ¿Cuál es la diferencia entre la enfermedad de Parkinson primaria y secundaria?
25. ¿Por qué el síndrome del túnel carpiano puede causar debilidad muscular en las manos?
26. Verdadero o Falso. El corazón consiste en tejido muscular liso.
27. Verdadero o Falso. El esprint se considera un ejercicio anaeróbico

Atribución

1. Cómic de Botox de Michael Reuter, CC BY 2.0 vía Flickr
2. Botulismo por Jason Wilson, CC BY 2.0 vía Flickr
3. Mecanismo de Toxina Botulínica por Rysin, dominio público vía Wikimedia Commons
4. Bíceps de Pearson Scott Foresman, dominio público vía Wikimedia Commons
5. Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0