Músculos o Sistema muscular

El sistema muscular es responsable del movimiento del cuerpo humano. Unidos a los huesos del sistema esquelético son unos 700 llamados músculos que constituyen aproximadamente la mitad del peso corporal de una persona. Cada uno de estos músculos es un órgano discreto construido con tejido muscular esquelético, vasos sanguíneos, tendones y nervios.

El tejido muscular también se encuentra dentro del corazón, los órganos digestivos y los vasos sanguíneos. En estos órganos, los músculos sirven para mover sustancias en todo el cuerpo.

Músculos de la cabeza y cuello

Anatomía del sistema muscular

Tipos de músculo

Existen tres tipos de tejido muscular: visceral, cardíaco y esquelético.

Músculo visceral

El músculo visceral se encuentra dentro de órganos como el estómago, los intestinos y los vasos sanguíneos. El músculo visceral más débil de todos los tejidos musculares hace que los órganos se contraigan para mover sustancias a través del órgano. Debido a que el músculo visceral es controlado por la parte inconsciente del cerebro, se le conoce como músculo involuntario, no puede ser controlado directamente por la mente consciente.

El término «músculo liso» se utiliza a menudo para describir el músculo visceral porque tiene un aspecto muy liso, uniforme cuando está visto debajo de un microscopio. Este aspecto liso contrasta crudamente con el aspecto congregado de músculos cardíacos y esqueléticos.

Músculo cardíaco

Se encuentra sólo en el corazón, el músculo cardíaco es responsable de bombear sangre por todo el cuerpo. El tejido muscular cardíaco no se puede controlar conscientemente, por lo que es un músculo involuntario. Mientras que las hormonas y las señales del cerebro ajustan la tasa de contracción, el músculo cardíaco se estimula a contraerse.

El marcapasos natural del corazón se hace del tejido del músculo cardiaco que estimula otras células del músculo cardiaco para contraerse. Debido a su autoestimulación, el músculo cardíaco se considera ser autónomo o intrínsecamente controlado.

Las células del tejido muscular cardíaco están estriadas, es decir, parecen tener franjas claras y oscuras cuando se las ve bajo un microscopio de luz. El arreglo de las fibras de la proteína dentro de las células causa estas vendas claras y oscuras. Las estrías indican que una célula muscular es muy fuerte, a diferencia de los músculos viscerales.

Las células del músculo cardíaco son células con forma de X o Y ramificadas estrechamente conectadas juntas por uniones especiales llamadas discos intercalares. Los discos intercalados están constituidos por proyecciones como un dedo a partir de dos células vecinas que se entrelazan y proporcionan un fuerte vínculo entre las células.

La estructura ramificada y los discos intercalados permiten a las células musculares resistir altas presiones sanguíneas y la tensión de bombear sangre durante toda la vida. Estas características también ayudan a difundir las señales electroquímicas rápidamente de la célula a la célula de modo que el corazón pueda batir como unidad.

Músculo esquelético

El músculo esquelético es el único tejido muscular voluntario en el cuerpo humano que se controla conscientemente. Cada acción física que una persona realiza conscientemente (por ejemplo, hablar, caminar o escribir) requiere músculo esquelético.

La función del músculo esquelético es contraerse para mover las partes del cuerpo más cerca del hueso que el músculo está atado a. La mayoría de los músculos esqueléticos se unen a dos huesos a través de una articulación, por lo que el músculo sirve para mover partes de esos huesos más cerca el uno del otro.

Las células del músculo esquelético se forman cuando muchas células progenitoras más pequeñas se agrupan para formar fibras largas, rectas y multinucleares. Estriado al igual que el músculo cardíaco, estas fibras musculares esqueléticas son muy fuertes. El músculo esquelético deriva su nombre del hecho de que estos músculos siempre conectan con el esqueleto en por lo menos un lugar.

Músculos del miembro superior

Anatomía gruesa de un músculo esquelético

La mayoría de los músculos esqueléticos se unen a dos huesos a través de tendones. Los tendones son bandas duras de tejido conectivo regular denso cuyas fibras fuertes de colágeno unen firmemente los músculos a los huesos. Los tendones están bajo estrés extremo cuando los músculos se tiran de ellos, por lo que son muy fuertes y se tejen en las cubiertas de los músculos y los huesos.

Los músculos se mueven acortando su longitud, tirando de los tendones y moviendo los huesos más cerca el uno del otro. Uno de los huesos se tira hacia el otro hueso, que permanece inmóvil.

El lugar en el hueso estacionario que se conecta a través de tendones al músculo se llama el origen. El lugar en el hueso móvil que está conectado con el músculo a través de los tendones se llama la inserción. El vientre del músculo es la parte carnosa del músculo entre los tendones que hace la contracción real.

Músculos del tronco

Nombres de los músculos esqueléticos

Los músculos esqueléticos se nombran basados en muchos diversos factores, incluyendo su localización, origen e inserción, número de orígenes, forma, tamaño, dirección, y función.

• Ubicación. Muchos músculos derivan sus nombres de su región anatómica. El recto abdominal y el transverso del abdomen, por ejemplo, se encuentran en la región abdominal. Algunos músculos, como el tibial anterior, se denominan después de la parte del hueso (la porción anterior de la tibia) a la que se unen. Otros músculos utilizan un híbrido de estos dos, como el Braquiradial, que se nombra después de una región (braquial) y de un hueso (radio).
• Origen e inserción. Algunos músculos se denominan basándose en su conexión con un hueso estacionario (origen) y un hueso en movimiento (inserción). Estos músculos se vuelven muy fáciles de identificar una vez que se conocen los nombres de los huesos a los que están adheridos. Los ejemplos de este tipo de músculo incluyen el esternocleidomastoideo (que conecta el esternón y la clavícula al proceso mastoideo del cráneo) y el Occipitofrontal (que conecta el hueso occipital al hueso frontal).
• Número de orígenes. Algunos músculos se conectan a más de un hueso o a más de un lugar en un hueso, y por lo tanto tienen más de un origen. Un músculo con dos orígenes se llama bíceps. Un músculo con tres orígenes es un músculo de tríceps. Finalmente, un músculo con cuatro orígenes es un músculo cuádriceps.
• Forma, tamaño y dirección. También clasificamos los músculos por sus formas. Por ejemplo, los deltoides tienen una forma Delta o triangular. Los músculos serratos presentan una forma serrada o de sierra. El romboide Mayor es un rombo o forma de diamante. El tamaño del músculo se puede utilizar para distinguir entre dos músculos encontrados en la misma región. La región glútea contiene tres músculos diferenciados por el tamaño — el glúteo mayor (grande), el medio glúteo (mediano) y el glúteo Menor (el más pequeño). Finalmente, la dirección en la que se ejecutan las fibras musculares puede ser utilizada para identificar un músculo. En la región abdominal, hay varios grupos de músculos anchos y planos. Los músculos cuyas fibras corren hacia arriba y hacia abajo son los abdominales rectos, los que se ejecutan transversalmente (de izquierda a derecha) son los transversos abdominal, y los que se ejecutan en un ángulo son los oblicuos.
• Función. Los músculos a veces se clasifican por el tipo de función que realizan. La mayoría de los músculos de los antebrazos son nombrados basándose en su función porque están ubicados en la misma región y tienen formas y tamaños similares. Por ejemplo, el grupo flexor del antebrazo flexiona la muñeca y los dedos. El supinador es un músculo que supina la muñeca enrollándola para mirar hacia arriba. En la pierna, hay músculos llamados adductores cuyo papel es el de la aducción (tirar juntos) de las piernas.

Músculos del miembro inferior

Grupos de acción en el músculo esquelético

Los músculos esqueléticos raramente trabajan por sí mismos para lograr movimientos en el cuerpo. Más a menudo trabajan en grupos para producir movimientos precisos. El músculo que produce cualquier movimiento particular del cuerpo se conoce como un agonista o motor de primera.

El agonista siempre se aparea con un músculo antagonista que produce el efecto contrario en los mismos huesos. Por ejemplo, el músculo bíceps braquial flexiona el brazo en el codo. Como el antagonista de este movimiento, el músculo tríceps braquial extiende el brazo en el codo. Cuando el tríceps está extendiendo el brazo, el bíceps sería considerado el antagonista.

Además del apareamiento del agonista/antagonista, otros músculos trabajan para apoyar los movimientos del agonista. Los sinérgicos son músculos que ayudan a estabilizar un movimiento y a reducir movimientos extraños. Generalmente se encuentran en regiones cercanas al agonista y a menudo se conectan a los mismos huesos.

Debido a que los músculos esqueléticos mueven la inserción más cerca del origen inmóvil, los músculos fijadores ayudan en el movimiento sosteniendo el origen estable. Si usted levanta algo pesado con sus brazos, los fijadores en la región del tronco sostienen su cuerpo vertical e inmóvil de modo que usted mantenga su equilibrio mientras que levanta.

Histología del músculo esquelético

Las fibras del músculo esquelético difieren dramáticamente de otros tejidos del cuerpo debido a sus funciones altamente especializadas. Muchos de los organelos que componen fibras musculares son exclusivos de este tipo de células.

El sarcolema es la membrana celular de las fibras musculares. El sarcolema actúa como conductor de señales electroquímicas que estimulan las células musculares. Conectados a la sarcolema se encuentran túbulos transversales (túbulos T) que ayudan a transportar estas señales electroquímicas a la mitad de la fibra muscular.

El retículo Sarco sirve como una instalación de almacenamiento para los iones de calcio (Ca2 +) que son vitales para la contracción muscular.

Las mitocondrias, las «casas de poder» de la célula, son abundantes en las células musculares para descomponer los azúcares y proporcionar energía en forma de ATP a los músculos activos. La mayor parte de la estructura de la fibra muscular está formada por las fibrillas, que son las estructuras contráctil de la célula. Las fibrillas están constituidas por muchas fibras proteicas dispuestas en subunidades repetitivas llamadas sarcómeros. El sarcómero es la unidad funcional de las fibras musculares.

Estructura sarcómero

Sarcómeros se hacen de dos tipos de fibras de la proteína: filamentos gruesos y filamentos finos.

Filamentos gruesos. Los filamentos gruesos se hacen de muchas unidades consolidadas de la proteína miosina. La miosina es la proteína que hace que los músculos se contraigan.

Filamentos finos. Los filamentos finos se hacen de tres proteínas:

1. Actina. La actina forma una estructura helicoidal que conforma el grueso de la masa delgada del filamento. La actina contiene sitios de unión de miosina que permiten a la miosina conectarse y mover la actina durante la contracción muscular.
2. Tropomiosina. Tropomiosina es una fibra larga de la proteína que envuelve alrededor de la actinia y cubre los sitios obligatorios de la miosina en la actinia.
3. Troponina. Atado muy firmemente a tropomiosina, la troponina mueve tropomiosina lejos de los sitios obligatorios de la miosina durante la contracción del músculo.

Fisiología del sistema muscular

Función del tejido muscular

La función principal del sistema muscular es el movimiento. Los músculos son el único tejido en el cuerpo que tiene la capacidad de contraer y, por lo tanto, mover las otras partes del cuerpo.

Relacionada con la función del movimiento es la segunda función del sistema muscular: el mantenimiento de la postura y la posición corporal. Los músculos a menudo se contraen para mantener el cuerpo quieto o en una posición particular en lugar de causar movimiento. Los músculos responsables de la postura del cuerpo tienen la mayor resistencia de todos los músculos en el cuerpo que sostienen el cuerpo durante todo el día sin llegar a ser cansados.

Otra función relacionada con el movimiento es el movimiento de sustancias dentro del cuerpo. Los músculos cardíacos y viscerales son los principales responsables de transportar sustancias como la sangre o los alimentos de una parte del cuerpo a otra.

La función final del tejido muscular es la generación de calor corporal. Como resultado de la alta tasa metabólica de contracción muscular, nuestro sistema muscular produce una gran cantidad de calor residual. Muchas contracciones musculares pequeñas dentro del cuerpo producen nuestro calor natural del cuerpo. Cuando nos esforzamos más de lo normal, las contracciones adicionales del músculo conducen a un aumento en temperatura del cuerpo y eventual a sudar.

Músculos esqueléticos como palancas

Los músculos esqueléticos trabajan junto con los huesos y las articulaciones para formar sistemas de palanca. El músculo actúa como la fuerza del esfuerzo; la articulación actúa como el fulcro; el hueso que el músculo mueve actúa como la palanca; y el objeto que se mueve actúa como la carga.

Hay tres clases de palancas, pero la gran mayoría de las palancas en el cuerpo son palancas de la tercera clase. Una palanca de la tercera clase es un sistema en el cual el fulcro está en el extremo de la palanca y el esfuerzo está entre el fulcro y la carga en el otro extremo de la palanca. Las palancas de la tercera clase en el cuerpo sirven para aumentar la distancia movida por la carga comparada a la distancia que el músculo contrata.

La compensación por este aumento en la distancia es que la fuerza requerida para mover la carga debe ser mayor que la masa de la carga. Por ejemplo, el bíceps braquial del brazo tira en el radio del antebrazo, causando la flexión en la articulación del codo en un sistema de la palanca de la tercera clase. Un cambio muy leve en la longitud del bíceps causa un movimiento mucho más grande del antebrazo y de la mano, pero la fuerza aplicada por el bíceps debe ser más alta que la carga movida por el músculo.

Unidades motoras del sistema muscular

Las células nerviosas llamadas neuronas motoras controlan los músculos esqueléticos. Cada neurona motora controla varias células musculares en un grupo conocido como unidad motora. Cuando una neurona motora recibe una señal del cerebro, estimula todas las células musculares de su unidad motora al mismo tiempo.

El tamaño de las unidades de motor varía en todo el cuerpo, dependiendo de la función de un músculo. Los músculos que realizan movimientos finos como los de los ojos o los dedos tienen muy pocas fibras musculares en cada unidad motora para mejorar la precisión del control del cerebro sobre estas estructuras.

Los músculos que necesitan mucha fuerza para realizar su función como los músculos de la pierna o del brazo tienen muchas células musculares en cada unidad motora. Una de las maneras que el cuerpo puede controlar la fuerza de cada músculo es determinando cuántas unidades del motor a activar para una función dada. Esto explica por qué los mismos músculos que se utilizan para recoger un lápiz también se utilizan para recoger una bola de bolos.

Ciclo de contracción del sistema muscular

Los músculos se contraen cuando son estimulados por señales de sus neuronas motoras. Las neuronas motoras entran en contacto con las células musculares en un punto llamado Unión neuromuscular (NMJ). Las neuronas motoras liberan químicos neurotransmisores en el NMJ que se unen a una parte especial del sarcolema conocido como la placa de extremo del motor.

La placa de extremo del motor contiene muchos canales del ion que se abren en respuesta a los neurotransmisores y permiten que los iones positivos entren en la fibra del músculo. Los iones positivos forman un gradiente electroquímico para formar el interior de la célula, que se propaga a través del sarcolema y los túbulos T abriendo aún más canales iónicos.

Cuando los iones positivos alcanzan el retículo sarcoplásmico, los iones Ca2 + se liberan y se dejan fluir hacia las miofibrillas. Los iones Ca2 + se unen a la troponina, lo que hace que la molécula de troponina cambie de forma y mueva las moléculas cercanas de tropomiosina. La tropomiosina se aleja de los sitios de unión a la miosina en las moléculas de actina, lo que permite que la actina y la miosina se unan.

Las moléculas de ATP potencian las proteínas de miosina en los filamentos gruesos para doblar y tirar de las moléculas de actina en los filamentos delgados. Las proteínas de miosina actúan como remos en un barco, tirando de los filamentos finos más cerca al centro de un sarcómero.

Mientras que los filamentos finos se tiran juntos, el sarcómero se acorta y los contratos. Las fibrillas de las fibras musculares se hacen de muchos sarcómeros en una fila, de modo que cuando todo el contrato del sarcómeros, las células del músculo se acorta con una gran fuerza concerniente a su tamaño.

Los músculos continúan contrayéndose siempre y cuando sean estimulados por un neurotransmisor. Cuando una neurona motora detiene la liberación del neurotransmisor, el proceso de contracción se invierte.

El calcio retorna al retículo Sarco; la troponina y la tropomiosina vuelven a sus posiciones de reposo; y la actina y la miosina se evitan Atar. Sarcómeros volver a su estado de reposo alargado una vez que la fuerza de la miosina tirando de la actina se ha detenido.

Ciertas afecciones o trastornos, como mioclonos, pueden afectar la contracción normal de los músculos. Usted puede aprender sobre problemas de salud musculoesquelética en nuestra sección dedicada a enfermedades y afecciones. También, Aprenda más acerca de los avances en las pruebas de la salud del ADN que nos ayudan a entender el riesgo genético de desarrollar distonía primaria de inicio temprano.

Tipos de contracción muscular

La fuerza de la contracción de un músculo puede ser controlada por dos factores: el número de unidades motoras involucradas en la contracción y la cantidad de estímulo del sistema nervioso. Un solo impulso nervioso de una neurona motora causará que una unidad motora se contraiga brevemente antes de relajarse.

Esta pequeña contracción se conoce como contracción de espasmos. Si la neurona motora proporciona varias señales en un corto período de tiempo, la fuerza y la duración de la contracción muscular aumentan.

Este fenómeno se conoce como suma temporal. Si la neurona motora proporciona muchos impulsos nerviosos en rápida sucesión, el músculo puede entrar en el estado del tétanos, o una contracción completa y duradera. Un músculo permanecerá en el tétanos hasta que la velocidad de la señal nerviosa disminuya o hasta que el músculo se canse demasiado para mantener el tétanos.

No todas las contracciones musculares producen movimiento. Las contracciones isométricas son contracciones ligeras que aumentan la tensión en el músculo sin ejercer la fuerza suficiente para mover una parte del cuerpo. Cuando las personas tensan sus cuerpos debido al estrés, están realizando una contracción isométrica.

Sostener un objeto quieto y mantener la postura son también el resultado de contracciones isométricas. Una contracción que produce movimiento es una contracción isotónica. Se requieren contracciones isotónicas para desarrollar la masa muscular a través del levantamiento de pesas.

El tono muscular es una condición natural en la cual un músculo esquelético permanece parcialmente contraído en todo momento. El tono muscular proporciona una ligera tensión en el músculo para prevenir el daño al músculo y las articulaciones de los movimientos repentinos, y también ayuda a mantener la postura del cuerpo.

Todos los músculos mantienen cierta cantidad de tono muscular en todo momento, a menos que el músculo haya sido desconectado del sistema nervioso central debido a daño a los nervios.

Tipos funcionales de fibras musculares esqueléticas

Las fibras del músculo esquelético se pueden dividir en dos tipos basados en cómo producen y utilizan energía: tipo I y tipo II.

• Estas fibras tipo I son muy lentas y deliberadas en sus contracciones. Son muy resistentes a la fatiga porque utilizan la respiración aeróbica para producir energía del azúcar. Encontramos fibras de tipo I en los músculos de todo el cuerpo para la resistencia y la postura. Cerca de las regiones de la columna vertebral y el cuello, las concentraciones muy altas de fibras tipo I sostienen el cuerpo durante todo el día.
• Las fibras tipo II se dividen en dos subgrupos: tipo II A y tipo II B.

1. Estas fibras de tipo II A son más rápidas y más fuertes que las fibras de tipo I, pero no tienen tanta resistencia. Las fibras tipo II a se encuentran en todo el cuerpo, pero especialmente en las piernas donde trabajan para apoyar su cuerpo durante un largo día de caminar y de pie.
2. Las fibras tipo II B son aún más rápidas y más fuertes que el tipo II A, pero tienen aún menos resistencia. Los tipo de fibras II B también son mucho más claras en color que el tipo I y el tipo II a debido a su falta de mioglobina, un pigmento que almacena oxígeno. Encontramos fibras tipo II B en todo el cuerpo, pero particularmente en la parte superior del cuerpo donde dan velocidad y fuerza a los brazos y el pecho a expensas de la resistencia.

Metabolismo muscular y fatiga

Los músculos consiguen su energía de diversas fuentes dependiendo de la situación que el músculo está trabajando adentro. Los músculos usan la respiración aeróbica cuando los llamamos para producir un nivel de fuerza bajo a moderado. La respiración aeróbica requiere oxígeno para producir alrededor de 36-38 moléculas de ATP a partir de una molécula de glucosa.

La respiración aeróbica es muy eficiente, y puede continuar mientras un músculo reciba cantidades adecuadas de oxígeno y glucosa para mantener la contracción. Cuando usamos los músculos para producir un alto nivel de fuerza, se contraen tan estrechamente que el oxígeno que transporta la sangre no puede entrar en el músculo. Esta afección hace que el músculo genere energía mediante la fermentación del ácido láctico, una forma de respiración anaerobia.

La respiración anaerobia es mucho menos eficiente que la respiración aeróbica sólo se producen 2 ATP para cada molécula de glucosa. Los músculos se cansan rápidamente mientras se queman a través de sus reservas de energía bajo respiración anaerobia.

Para mantener los músculos trabajando durante un período de tiempo más largo, las fibras musculares contienen varias moléculas importantes de energía. La mioglobina, un pigmento rojo que se encuentra en los músculos, contiene hierro y almacena el oxígeno de una manera similar a la hemoglobina en la sangre. El oxígeno de la mioglobina permite que los músculos continúen la respiración aeróbica en ausencia de oxígeno.

Función del ATP en el sistema muscular

Otro químico que ayuda a mantener los músculos en funcionamiento es el fosfato de creatina. Los músculos usan energía en forma de ATP, convirtiendo ATP a ADP para liberar su energía. El fosfato de la creatina dona su grupo del fosfato al ADP para volverlo de nuevo en ATP para proporcionar energía adicional al músculo.

Finalmente, las fibras musculares contienen glucógeno que almacena energía, una macromolécula grande hecha de muchas glucosas ligadas. Los músculos activos rompen las glucosas de las moléculas de glucógeno para proporcionar un suministro interno de combustible.

Cuando los músculos se agotan de energía durante la respiración aeróbica o anaeróbica, el músculo se cansa rápidamente y pierde su capacidad de contraer. Esta afección se conoce como fatiga muscular. Un músculo fatigado contiene muy poco o nada de oxígeno, glucosa o ATP, pero en su lugar tiene muchos productos de desecho de la respiración, como el ácido láctico y ADP.

El cuerpo debe tomar oxígeno adicional después del esfuerzo para reemplazar el oxígeno que se almacenó en la mioglobina en la fibra muscular, así como para alimentar la respiración aeróbica que reconstruirá los suministros de energía dentro de la célula.

La deuda de oxígeno (o la recuperación de oxígeno) es el nombre del oxígeno adicional que el cuerpo debe tomar para restaurar las células musculares a su estado de reposo. Esto explica por qué se siente sin aliento durante unos minutos después de una actividad vigorosa su cuerpo está tratando de restaurarse a su estado normal.