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AUTOR: J. Antonio Hernández
Las células musculares están especializadas para contraerse. Todas las funciones de los músculos -desde correr, saltar, sonreír y respirar hasta propulsar la sangre por el cuerpo y expulsar el feto del útero- se cumplen mediante la contracción coordinada de célular musculares.
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Morfología del Músculo Esquelético.
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Existen dos tipos generales de tejido muscular, el músculo estriado, que tiene un aspecto franjeado, y el músculo liso (sin franjas). El músculo liso rodea a las paredes de los órganos internos como los digestivos y el útero; en ocasiones se le llama músculo involuntario por que no se halla bajo control consciente. Los músculos que mueven el esqueleto son estriados y a veces se les llama músculo voluntario porque se halla bajo control consciente. Existe un tipo especial de músculo estriado, el músculo cardíaco, que constituye la pared del corazón y es involuntario
Con el termino "músculo" nos referimos a un conjunto de células musculares organizadas y unidas por tejido conectivo. Cada célula muscular se denomina fibra muscular.
Los músculos constituyen el 43 % del peso corporal y están formados en un 80 % por tejido conjuntivo, y el otro 20 % es la propia fibra muscular que le da la función contráctil. Su estructura es semejante a la de un manojo de cables recubierto cada uno por tejido conjuntivo que los enrolla, hasta formar la cobertura global del músculo que cierra con un tendón en cada uno de sus extremos. El tejido conjuntivo, está formado por fibras colágenas (de varios tipos) y fibras elásticas. La diferencia entre esas dos, le otorga más o menos elasticidad al tejido.
Casi la mitad del peso del cuerpo humano está constituida por músculo. El 40 % de toda esta cantidad es músculo estriado (el otro 10% serán cardíaco y liso). Es el músculo estriado el que comúnmente conocemos como responsable del movimiento y de la fuerza. Será este tipo de músculo, con los huesos y articulaciones, el que configura el aparato locomotor.
El aparato locomotor mantiene su función en base a la contracción de los músculos sobre los huesos y articulaciones. La principal función del aparato locomotor es por lo tanto el desplazamiento y la realización de un trabajo físico. Sin embargo, el músculo estriado no sólo asiste a la función principal del aparto locomotor, sino que en ocasiones toma un papel relevante en la producción de calor por el cuerpo humano.
En los vertebrados, se distinguen 3 tipos de músculo:
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Estriado, esquelético o voluntario |
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Liso o involuntario |
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Cardíaco |
Cada tipo de músculo tiene células de estructura distinta, adaptadas a su función específica, pero en todos ellos la maquinaria intracelular contráctil está formada por filamentos que se orientan paralelos a la dirección del movimiento. Todas las variedades de células musculares aprovechan la energía química almacenada en el ATP y la transforman en energía mecánica.
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MÚSCULO ESQUELÉTICO
Son los músculos que mueven el esqueleto, por eso al conjunto de ambos se le llama sistema musculoesquelético.
Los músculos esqueléticos nos permiten caminar, reírnos, saltar, correr... Son llamados músculos voluntarios porque podemos moverlos voluntariamente. También se los llama estriados porque sus células se ven estriadas o rayadas al microscopio, al igual que el músculo cardíaco.
Las células del músculo esquelético son cilíndricas, filiformes. Un fibra muscular ordinaria mide aproximadamente 2,5 cm de longitud y su ancho es menor de 1 décimo de milímetro. Las fibras musculares se agrupan en haces. Cada músculo se compone de muchos haces de fibras musculares.
Es rojizo, de contracción brusca y sus movimientos dependen de la voluntad de los individuos. Constituye el tejido más abundante del organismo y representa del 40 al 45% del peso corporal total.
La carne que reviste los huesos es tejido muscular. Estos se encuentran unidos a los huesos del cuerpo y su contracción es la que origina los movimientos de las distintas partes del esqueleto, aunque también participa en otras actividades como la eliminación de la orina y de las heces. La actividad del músculo esquelético está bajo el control del sistema nervioso central y los movimientos que produce se relacionan principalmente con interacciones entre el organismo y el medio externo.
Se llama estriado porque sus células se ven estriadas o rayadas al microscopio, al igual que el músculo cardíaco.
Cada fibra muscular se comporta como una unidad. Un músculo esquelético tiene tantas unidades como fibras, por ello se define como multiunitario.
El movimiento se logra por contracción de la fibra muscular.
No todas las fibras del músculo esquelético son exactamente iguales. Las hay de contracción rápida y de contracción lenta.
- Fibras de Contracción Rápida: Son más importantes en la actividades que requieren contracciones musculares breves y poderosas. Ej.: saltos, levantamiento de pesas, carreras de velocidad, movimientos rápidos en fútbol u otros deportes, etc.
Estas fibras requieren niveles altos de ATP, que es la sustancia responsable de liberar energía durante el deslizamiento de los filamentos de actina sobre la miosina. Tienen mayor facilidad para contraerse en condiciones anaeróbicas.
- Fibras de Contracción Lenta: Estas se encuentran más adaptadas para las pruebas de resistencia, que requieren contracciones repetidas en un período prolongado de tiempo. Ej.: carreras de fondo, remo, ciclismo, etc. Estas fibras deben trabajar en condiciones aeróbicas (poseen una red de capilares que facilitan la provisión de oxígeno, glucosa y ácidos grasos a las fibras), tienen mayor depósito de grasa, la cual pueden utilizar durante el ejercicio.
La fuerza muscular depende de factores que tienen que ver con el músculo en si y con la regulación nerviosa de la contracción muscular.
La fuerza de la contracción la proporciona el ATP (adenosin-trifosfato). Pero a su vez el músculo fabrica ATP a partir de 2 sustancias: la creatina y la glucosa.
La creatina está almacenada en el músculo en forma de fosfato de creatina y no requiere oxígeno para su utilización, la cual combinada con ADP (adenosinfosfato) forma ATP.
La glucosa sanguínea es aprovechada por el músculo en presencia de oxígeno. Este sistema lo utilizan las fibras de contracción lenta. En condiciones anaeróbicas la glucosa, para ser utilizada, se transforma en ácido láctico. Este mecanismo lo usan las fibras de contracción rápida.
| Músculo esquelético |
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| Fibra muscular esquelética |
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| Este tejido está formado por manojos de células cilíndricas (10-100 mm), muy largas (de hasta 30 cm), multinucleadas y estriadas transversalmente, llamadas también fibras musculares esqueléticas |
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MÚSCULO LISO O INVOLUNTARIO:
Estos músculos forman las paredes de órganos internos. En el estómago y el intestino se encargan de impulsar el alimento y en los vasos sanguíneos movilizan la sangre a través de las arterias.
Las células del músculo liso son siempre fusiformes y alargadas. Su tamaño varía mucho según su origen. Las células más pequeñas se encuentran en las arteriolas y las de mayor tamaño en el útero grávido.
Sus fibras no presentan estriaciones por eso se lo denomina liso. Suele ser de color pálido, tiene contracción lenta y sostenida, y no está sujeto a la voluntad del hombre, de ahí su nombre de involuntario.
Este músculo reviste o forma parte de las paredes de órganos huecos tales como la tráquea, el estómago, el tracto intestinal, la vejiga, el útero y los vasos sanguíneos.
Como un ejemplo de su función podemos decir que los músculos lisos comprimen el contenido de estas cavidades, interviniendo de esta manera en procesos tales como la regulación de la presión arterial, la digestión, etc.
Además de estos conjuntos organizados también se encuentran células de músculo liso en el músculo erector del pelo, músculos intrínsecos del ojo, etc.
La regulación de su actividad la realiza el sistema nervioso autónomo y hormonas circulantes. Las fibras del músculo liso son más pequeñas y delicadas que las del músculo esquelético. No se insertan en el hueso, sino que se hallan como paredes de órganos huecos.
Alrededor de los tubos , por lo general se disponen en 2 capas, una interna circular y una externa longitudinal. La musculatura circular constriñe el tubo; la longitudinal acorta el tubo y tiende a ampliar la luz. En el tubo digestivo, el esfuerzo conjunto de la musculatura circular y la longitudinal impulsa el contenido del tubo produciendo unas ondas de constricción llamadas movimientos peristálticos.
Se describen 2 tipos de músculo liso:
- Multiunitario: cada fibra se comporta como una unidad independiente, comportamiento semejante al músculo esquelético. Ej.: músculo erector del pelo, músculos intrínsecos del ojo, etc.
No se contraen espontáneamente. La estimulación nerviosa autónoma es la que desencadena su contracción.
- Unitarios simples: las células se comportan al igual que en el músculo cardíaco, como si fuesen una estructura única. El impulso se transmite de célula a célula. Se puede decir que el músculo en su totalidad funciona como una unidad. Ej.: músculo intestinal, del útero, uréter, etc.
| Músculo liso |
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| Fibra muscular lisa |
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| El músculo liso está formado por fibras musculares lisas que corresponden a células uninucleadas, delgadas y aguzadas en los extremos, cuya longitud varía entre 20 y 500 mm. Este tipo de músculo forma la porción contráctil de la pared de diversos órganos tales como tubo digestivo y vasos sanguíneos, que requieren de una contracción lenta y sostenida. Las células se organizan en grupos, formando haces, rodeados de tejido conjuntivo fibroso que contiene vasos sanguíneos. |
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Músculo cardíaco (miocardio):
Forma las paredes del corazón, no está bajo el control de la voluntad, tiene aspecto estriado.
Sus fibras se disponen juntas para formar una red continua y ramificada. Por lo tanto el miocardio puede contraerse en masa y así lo hace.
El corazón responde a un estímulo de una forma "todo o nada", de allí que se lo clasifique como unitario simple. El músculo cardíaco se contrae rítmicamente 60 a 80 veces por minuto.
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| ¿Cómo funcionan los músculos? |
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Cada músculo posee un nervio motor (grupo de fibras nerviosas) que entra en él.
Cada fibra nerviosa se divide en ramas terminales llegando cada rama a una fibra muscular.
En consecuencia, la unidad motora esta formada por una sola neurona y el grupo de células musculares que inerva.
El músculo posee muchas unidades motoras. Éste responde en forma graduada según el número de unidades motoras que se activen.
La maquinaria contráctil de la fibra muscular esta formada por cadenas proteínicas que se deslizan para acortar la fibra muscular. Entre ellas la miosina y la actina, que constituyen los filamentos gruesos y delgados respectivamente.
Cuando un impulso llega a través de una fibra nerviosa, el músculo se contrae. Cuando una fibra muscular se contrae, se acorta y ensancha. Su longitud disminuye a 2/3 o a la mitad. Se deduce que la amplitud del movimiento depende de la longitud de las fibras musculares. El periodo de recuperación del músculo esquelético es tan corto que el músculo puede responder a un segundo estímulo cuando todavía perdura la contracción correspondiente al primero. La superposición provoca un efecto de agotamiento superior al normal.
Después de la contracción el músculo se recupera, consume oxígeno y elimina dióxido de carbono y calor en proporción superior a la registrada durante el reposo, determinando el período de recuperación.
El hecho de que se consuma oxígeno y libere dióxido de carbono, sugiere que la contracción es un proceso de oxidación pero aparentemente no es esencial, ya que el músculo puede contraerse en ausencia de oxígeno, como en periodos de acción violenta; pero se fatiga más rápido y pueden aparecer los calambres.
El cuerpo puede moverse porque los huesos y los músculos trabajan en conjunto. Los músculos esqueléticos están fuertemente unidos a los huesos mediante los tendones. Los músculos son muy elásticos: pueden contraerse y relajarse sin romperse. Los dos extremos de casi todos los músculos están unidos a dos huesos distintos. Para realizar un movimiento, los músculos suelen trabajar a pares: cuando un músculo se contrae, el opuesto se relaja. Por ejemplo: cuando el biceps se contrae el tríceps se relaja y viceversa, cuando el bíceps se relaja el tríceps se contrae.
| El músculo ante el ejercicio: |
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La inmensa mayoría de los deportes conllevan la realización de un esfuerzo físico importante que obliga al organismo a poner en marcha diversos mecanismos de adaptación. Para que el sistema muscular pueda trabajar al ritmo que se le impone, las fibras musculares necesitan recibir un aporte de oxígeno adecuado, mucho mayor que el que requieren en reposo. El organismo soluciona este problema gracias a una serie de cambios en el sistema circulatorio que vamos a describir a continuación.
Un ejercicio muy intenso es el estado de tensión mayor que puede sufrir el sistema circulatorio normal. En reposo, el flujo de sangre a través de los músculos esqueléticos varía entre 4 y 7 mililitros por cada 100 gramos de músculo. En cambio, durante un ejercicio muscular intensísimo este flujo sanguíneo puede aumentar de 12 a 18 veces, elevándose hasta 50 ó 75 ml por 100 g de músculo. Sin embargo, hay que tener en cuenta que el flujo de sangre en el músculo no es constante durante el tiempo que dura el ejercicio. Así, durante una contracción muscular el flujo sanguíneo disminuye, volviendo a aumentar cuando la contracción termina. Después de varias contraccciones rítmicas el flujo sanguíneo se mantiene muy elevado durante un minuto aproximadamente y luego va disminuyendo poco a poco hasta el valor normal.
La causa de la disminución del flujo durante la contracción muscular sostenida es la compresión de los vasos sanguíneos por el músculo contraído.
Durante el reposo sólo están abiertos de un 12 a un 20 % de los vasos capilares que irrigan los músculos. En cambio, durante un ejercicio agotador se abren todos los capilares que permanecían inactivos, produciendo así un aumento en el flujo sanguíneo. Este aumento del riego sanguíneo probablemente dependa de varios factores que operan todos al mismo tiempo. Uno de los más importantes es la reducción del oxígeno disuelto en los tejidos musculares. Durante la actividad física, el músculo consume rápidamente el oxígeno, lo que provoca una vasodilatación.
Además del mecanismo descrito, el riego de sangre a través de los músculos está controlado por el sistema nervioso. En efecto, los músculos esqueléticos están provistos de unas fibras nerviosas que dilatan los vasos sanguíneos y otras que los contraen. La estimulación máxima de las fibras vasodilatadoras en los músculos esqueléticos puede aumentar su riego sanguíneo en un 400 por 100. Estas fibras vasodilatadoras son activadas por una vía nerviosa especial que comienza en el cerebro. Cuando la corteza cerebral inicia la actividad muscular, simultáneamente excita las fibras vasodilatadoras de los músculos activos, y se produce inmediatamente vasodilatación.
Durante el ejercicio tienen lugar tres cambios esenciales que proporcionan el enorme riego sanguíneo necesario para los músculos. Es lo que se denomina reajuste circulatorio durante el ejercicio y son los siguientes:
- La descarga masiva del sistema nervioso simpático en todo el cuerpo.
- El aumento del volumen de sangre que el corazón expulsa por cada minuto (volumen minuto).
- El aumento de la presión arterial.
El incremento del volumen sangre que expulsa el corazón se debe principalmente a la intensa vasodilatación local que ocurre en los músculos activos. Cuando desde las venas fluyen grandes cantidades de sangre hacia el corazón, las cavidades de éste se dilatan, y el músculo cardíaco se contrae con mayor fuerza, con lo que aumenta su capacidad de bombear sangre al torrente circulatorio. Este interesante efecto del aumento de la contractilidad del corazón provocado por un aumento de retorno venoso se conoce como "Ley de Frank-Starling" y es uno de los conceptos fundamentales de la fisiología humana.
En condiciones normales de reposo, el volumen de sangre que llega al corazón procedente de la circulación periférica es de unos cinco litros por minuto, y estos cinco litros son los que el corazón debe expulsar hacia los distintos órganos y tejidos. Pues bien; el corazón de un atleta bien entrenado, mientras realiza un ejercicio físico intenso, es capaz de bombear hasta 35 litros de sangre por minuto. Esto es debido también a que el entrenamiento atlético continuado provoca un agrandamiento del corazón, que puede llegar a aumentar su volumen en un 50%.
Hemos repasado someramente algunas de las modificaciones fisiológicas que acontecen durante el esfuerzo físico. Quedan todavía otros mecanismos y situaciones más complejas cuya explicación escapa del objetivo de este artículo. De algunos de ellos y de otros de distinta índole nos iremos ocupando en sucesivos números.
| Factores que influyen sobre la fuerza muscular |
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La fuerza muscular está regulada por mecanismos nerviosos pero además depende de diversos factores como el grosor y la longitud del músculo y el ángulo de la articulación.
- Grosor del Músculo: La fuerza aumenta con el aumento de masa muscular, es decir el área de su sección transversal. Hay métodos que permiten precisar un área muscular determinada, descontando la parte correspondiente a la grasa y los huesos. Naturalmente la predicción de fuerza muscular a partir de la masa ha de ponderarse con otros factores como la edad, entrenamiento y el sexo.
- Longitud del Músculo: Los músculos se contraen con más fuerza cuando antes de la contracción se hallan a la máxima tensión, que es la que adquieren cuando están ligeramente mas extendidos que en su posición de reposo.
- Ángulo de la Articulación: Cuando se realiza un movimiento muscular es muy importante el ángulo de partida para el mismo. Cada articulación tiene un ángulo idóneo, en el que la tracción del músculo sobre el hueso donde se inserta es mas efectiva.
- Velocidad de la Contracción: La fuerza de la contracción y la velocidad a la que se produce son inversamente proporcionales entre sí, es decir, cuanto mas rápida sea la contracción menos fuerza ejercerá el músculo.
- Precalentamiento: El calor aumenta no sólo la velocidad sino también la fuerza de la contracción. El calentamiento puede ser pasivo (masajes, ultrasonido, etc.) o activo mediante ejercicios precompetitivos.
Bibliografía:
- "Enciclopedia general del ejercicio". Michael J. Alter, Roger Apolinaire y otros; Editorial Paidotribo. 1990.
- "Habilidad atlética y anatomía del movimiento"; Rolf Wirhed.
- "Invitación a la biología"; Helana Curtis, N. Sue Barnes; Edit. Panamericana; 1994
- "Enciclopedia del Cuerpo Humano"; Edit. Espasa; 2002
- "Fisiología del Ejercicio"; J. López Chicharro, A. Fernández Vaquero; Edit. Panamericana; 2001
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