Contracción Muscular

Importancia de la mioglobina en la contracción muscular

La mioglobina es una proteína roja estructuralmente similar a una única subunidad de la hemoglobina.

Aunque tanto la mioglobina como la hemoglobina son moléculas que almacenan oxígeno, la mioglobina tiene mayor afinidad por el oxígeno que la hemoglobina (Figura 2). En consecuencia, la hemoglobina cede oxígeno a la mioglobina, sobre todo a pH bajo.

Este comportamiento es especialmente importante durante una actividad muscular intensa, en la que habrá escasez de oxígeno y los músculos sufrirán una respiración anaeróbica.

Un subproducto producido durante la respiración anaeróbica es el ácido láctico, que reduce el pH de los músculos. Por tanto, durante la actividad muscular intensa, la hemoglobina cede más fácilmente el oxígeno de los músculos a la mioglobina. Este oxígeno se utiliza en la respiración aeróbica para generar el ATP necesario para la contracción muscular.

Curva de disociación de equilibrio

El nivel de afinidad de una molécula se refiere a lo bien que puede interactuar y unirse a otra. Se indica mediante la constante de disociación de equilibrio (${\mathrm{K}}_{\mathrm{d}}$).

La figura 2 muestra la capacidad de la mioglobina y la hemoglobina para unirse al oxígeno. "${\mathrm{P}}_{{\mathrm{O}}_2}$"se refiere a la presión parcial de oxígeno, y "${\mathrm{O}}_2$ saturación" se refiere al grado de saturación de la mioglobina y la hemoglobina con el oxígeno. A medida que aumenta la presión parcial del gas oxígeno, también aumenta la saturación de oxígeno hasta que la hemoglobina/mioglobina se saturan. La mioglobina tiene mayor afinidad por el oxígeno y, por tanto, se saturará de oxígeno a presiones más bajas.

Fig. 2 - Curva de disociación de oxígeno de la hemoglobina frente a la mioglobina

Tipos de contracción muscular

Las contracciones del músculo esquelético se clasifican en dos tipos en función de la longitud del músculo durante la contracción. Estos dos tipos son la isométrica y la isotónica.

Contracción muscular isométrica

Las contracciones isométricas generan fuerza y tensión mientras la longitud del músculo permanece relativamente constante.

Por ejemplo, los músculos de la mano y el antebrazo sufren una contracción isométrica cuando realizas un agarre fuerte. Otro ejemplo sería durante un curl de bíceps, cuando sostienes una mancuerna en posición estática en lugar de subirla o bajarla activamente (Figura 3).

Contracción muscular isotónica

A diferencia de las contracciones isométricas, la tensión permanece constante durante las contracciones isotónicas mientras cambia la longitud del músculo. En función del cambio en la longitud del músculo, las contracciones isotónicas pueden ser concéntricas o excéntricas.

Contracción muscular isotónica concéntrica

La contracción concéntrica es un tipo de actividad muscular que genera tensión y fuerza para mover un objeto a medida que el músculo se acorta. En la contracción concéntrica se producen ciclos de puentes cruzados entre los miofilamentos de actina y miosina y el acortamiento de los sarcómeros.

Es el tipo de contracción muscular más frecuente en nuestro cuerpo.

Por ejemplo, al levantar una mancuerna durante un curl de bíceps, una contracción concéntrica hace que el brazo se doble por el codo y levante el peso hacia el hombro (Figura 4).

Contracción muscular isotónica excéntrica

Durante una contracción excéntrica, el músculo se alarga sin dejar de generar fuerza. En otras palabras, la resistencia contra el músculo es mayor que la fuerza generada, lo que provoca el alargamiento muscular. La contracción excéntrica es el tipo de contracción más fuerte, que se utiliza principalmente para movimientos controlados con pesas.

Las contracciones excéntricas pueden ser voluntarias o involuntarias. Por ejemplo, la contracción excéntrica voluntaria permite el descenso controlado de un objeto pesado levantado por una contracción concéntrica. Un ejemplo de contracción excéntrica involuntaria sería el descenso involuntario de un objeto demasiado pesado que baja lentamente bajo tensión.

Los ciclos de puentes cruzados entre los filamentos de actina y miosina siguen produciéndose en la contracción excéntrica, pero el sarcómero y la longitud del músculo se alargan.

Mecanismo de contracción muscular

Las células musculares (miofibras) contienen proteínas contráctiles como los filamentos de actina y miosina, denominados colectivamente miofilamentos.

En los músculos esqueléticos, estos miofilamentos se disponen en grupos denominados sarcómeros, que hacen que las miofibras tengan un aspecto estriado (Figura 6).

Tras la estimulación nerviosa y la liberación de iones de calcio en el citoplasma de la fibra muscular, los filamentos finos de actina y gruesos de miosina se deslizan unos sobre otros en un proceso denominado teoría del filamento deslizante. En pocas palabras, este proceso es impulsado por puentes cruzados que se extienden desde los filamentos de miosina e interactúan de forma recurrente con los filamentos de actina (Figura 7).

La contracción muscular es una actividad que requiere mucha energía. Esta energía se suministra mediante la hidrólisis de ATP en las cabezas de miosina. Como resultado del deslizamiento de estas fibras unas sobre otras, los sarcómeros y las fibras musculares se acortan, lo que provoca la contracción muscular.

¿Cómo producen movimiento los músculos esqueléticos?

Los músculos sólo producen tensión, que no da lugar a un movimiento eficaz a menos que se actúe sobre una estructura que no cambia de forma, es decir, el hueso. Por tanto, el movimiento de las extremidades requiere tanto músculos como un esqueleto firme.

Los músculos esqueléticos son el tipo más común de músculos del cuerpo humano, con más de 600 que se cruzan entre sí en múltiples direcciones.

Los músculos suelen estar unidos a los huesos mediante longitudes de tejido conjuntivo muy resistente denominadas tendones. Una de las muchas propiedades importantes de los tendones es que, a pesar de su gran flexibilidad, no se estiran cuando el músculo se contrae y tira de ellos. Por tanto, transmiten toda la fuerza generada al hueso. Algunos músculos tienen tendones muy largos, y otros se unen directamente a los huesos.

Acción antagonista de los músculos

Los músculos sólo son capaces de producir tensión tirando o contrayéndose. Por tanto, son incapaces de empujar o comprimir. Debido a esta limitación, los músculos tienen que trabajar por parejas para generar movimientos en distintas direcciones.

Cuando dos músculos diferentes tiran de una articulación en direcciones opuestas, están actuando de forma antagónica entre sí. Un ejemplo de acción muscular antagonista puede verse en los músculos cuádriceps e isquiotibiales del muslo cuando flexionamos y extendemos la pierna en la articulación de la rodilla (Figura 8).

• Para extender la rodilla: los músculos cuádriceps se contraen y los isquiotibiales se relajan.

• Para flexionar la rodilla: los músculos isquiotibiales se contraen y los cuádriceps se relajan.

Una vez más, es importante señalar que esta acción antagónica da lugar al movimiento debido a la incompresibilidad de los huesos.

Una de las principales funciones de los músculos es mantener la postura. Esto se consigue cuando pares de músculos antagonistas se contraen isométricamente en las articulaciones para mantener constante el ángulo articular.

Acción sinérgica de los músculos

En la mayoría de los casos, levantar objetos pesados requiere un proceso de contracción más complicado con más músculos implicados. Por ejemplo, los músculos bíceps braquiales son los principales flexores del codo. Además del bíceps braquial, los músculos braquial y braquiorradial también flexionan el codo cuando se contraen (Figura 9). Por tanto, se dice que estos músculos actúan de forma sinérgica, lo que significa que se ayudan mutuamente durante la contracción.