Unidad II Muscular

La unidad motora es la que emite el impulso que en último término hace que la fibra muscular se contraiga lo que quiere decir que conduce los impulsos del cerebro y la médula espinal hacia los efectores (músculos). La neurona motora y el conjunto de todas las fibras musculares a las que estimula constituyen una unidad motora.

Contracción Muscular

Una contracción muscular es un proceso fisiológico desarrollado por los músculos cuando, según la tensión, se estiran o se acortan. Este proceso está controlado por el sistema nervioso central y permite producir fuerza motora.

Gracias a esta fuerza motora, los músculos superiores pueden desplazar el contenido de una cavidad a la que recubren (lo que hacen los músculos lisos), mover el organismo a través del medio o movilizar otros objetos (músculos estriados).

Además de todo lo expuesto, es importante que sepamos que existen situaciones que generan modificaciones o alteraciones en lo que es la contracción muscular. En concreto, entre las más significativas situaciones de ese tipo se encuentran las siguientes:
• Rigor mortis. Este término es el que se emplea para referirse a la rigidez que experimentan los músculos de una persona que ha fallecido. En concreto, aquellos se volverán absolutamente rígidos entre las tres y cuatros horas después de que el individuo haya muerto y se mantendrán así durante un día entero.
• Atrofia muscular. El no ejercitar los músculos, como le ocurre por ejemplo a los enfermos que pasan mucho tiempo en cama, es el principal motivo que genera esta mencionada situación que consiste básicamente en que el músculo no sólo disminuye su tamaño sino también su fuerza.

Es posible distinguir entre las contracciones voluntarias (controladas por el cerebro) y los reflejos involuntarios (que dependen de la médula espinal). Los músculos estriados se contraen de manera voluntaria a partir de un esfuerzo conciente originado en el cerebro. Las señales cerebrales se dirigen por los nervios hasta la neurona motora que estimula la fibra muscular. Las contracciones musculares involuntarias, por otra parte, se originan en la médula espinal mediante un circuito con la materia gris.

Otra clasificación de las contracciones musculares nos permite referirnos a las contracciones isotónicas (cuando las fibras musculares se contraen y modifican su longitud), las contracciones concéntricas (el músculo se acorta y movilizan una parte del cuerpo para superar la resistencia) y las contracciones isométricas (el músculo permanece estático pero genera tensión), entre otras.

Concretamente, tendríamos que establecer que dentro de las contracciones isotónicas, de igual tensión, existen dos tipos claramente diferenciados: las concéntricas, que ya hemos explicado, y luego están las excéntricas, que se definen por el hecho de que en ellas lo que hace el músculo es alargarse. Esta situación última se produce porque la resistencia es mayor que la tensión que es ejercida por el propio músculo.

Relajación Muscular

Se conoce como relajación muscular a lo que ocurre cuando la contracción de un músculo finaliza. De este modo, la relajación implica que las fibras regresan a su lugar original como consecuencia del término de un impulso nervioso.

Para comprender este concepto, hay que conocer cómo funciona el proceso de contracción muscular. Los músculos, a partir de un estímulo, adquieren una cierta tensión que los lleva a estirarse o a acortarse y que permiten generar una fuerza motora. También existen las contracciones involuntarias

sarcomero

El sarcómero es la unidad anatómica y funcional del músculo estriado. Se encuentra limitado por dos líneas Z con una zona A (anisótropa) y dos semizonas I (isótropas).

Está formado por actina y miosina. La contracción del músculo consiste en el deslizamiento de los miofilamentos finos de actina sobre los miofilamentos de miosina (miofilamentos gruesos), todo esto regulado por la intervención nerviosa y la participación del calcio.

En la banda I del sarcómero pueden distinguirse los filamentos de actina (filamento fino) que nacen de los discos Z, donde existe la alfa actinina, que es la proteína que une la actina y la titina. Esta última es una proteína elástica (la más grande del organismo), y posee dos funciones:

• Mantiene a la miosina en su posición.
• Debido a que tiene una parte elástica, actúa como resorte recuperando la longitud de la miofibrilla después de la contracción muscular.

En la banda A del sarcómero se encuentran los filamentos de miosina, responsables de la contracción muscular.

Funciones del Hueso El tejido óseo constituyen aproximadamente el 18% del peso corporal y desempeña seis funciones básicas: Sostén: El esqueleto es la estructura del organismo que da sostén a los tejidos blandos y brinda los puntos de inserción para los tendones de la mayoría de los músculos esqueléticos. Protección: El esqueleto protege de lesiones a los órganos internos más importantes. Por ejemplo los huesos del cráneo, protegen el cerebro; las vertebras, la médula espinal, y la caja torácica, el corazón y los pulmones. Asistencia en el Movimiento: La mayoría de los músculos esqueléticos se fijan a los huesos, se contraen, traccionan de ellos para producir movimiento. Homeostasis Mineral ( almacenamiento y liberación): El tejido óseo almacena diversos minerales, especialmente calcio y fósforo, lo que contribuye a la resistencia del hueso. Según los requerimientos el hueso libera minerales a la circulación para mantener el equilibrio de algunos componentes esenciales de la sangre (homeostasis) y para distribuir esos minerales en otros sectores del organismo. Producción de Células Sanguíneas: Dentro de algunos huesos, un tejido conectivo denominado Médula Ósea Roja produce glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. Este proceso se denomina Hemopoyesis. La médula ósea roja consta de células sanguíneas en desarrollo, adipocitos, fibroplastos y macrófagos que estan inmersos en un tejido de sostén (estroma) formado por fibras reticulares. Se encuentra en los huesos fetales en desarrollo y en algunos huesos del adulto, como la pelvis, las costillas, el esternón, las vertebras del cráneo y los extremos proximales de los huesos largos del brazo (húmero) y del muslo (fémur), En el recién nacido, toda la médula ósea es roja y participa en la hemopoyesis. Con el paso del tiempo, gran parte de la médula ósea roja se convierte en médula ósea amarilla. Almacenamiento de Triglicéridos: La médula ósea amarilla esta constituida principalmente por adipocitos, en los que se almacenan triglicéridos. Dichos adipocitos constituyen una posible fuente de energía química.

Funciones del Hueso

El tejido óseo constituyen aproximadamente el 18% del peso corporal y desempeña seis funciones básicas:

Sostén:  El esqueleto es la estructura del organismo que da sostén a los tejidos blandos y brinda los puntos de inserción para los tendones de la mayoría de los músculos esqueléticos.

Protección: El esqueleto protege de lesiones a los órganos internos más importantes. Por ejemplo los huesos del cráneo, protegen el cerebro; las vertebras, la médula espinal, y la caja torácica, el corazón y los pulmones.

Asistencia en el Movimiento: La mayoría de los músculos esqueléticos se fijan a los huesos, se contraen, traccionan de ellos para producir movimiento.

Homeostasis Mineral ( almacenamiento y liberación): El tejido óseo almacena diversos minerales, especialmente calcio y fósforo, lo que contribuye a la resistencia del hueso. Según los requerimientos el hueso libera minerales a la circulación para mantener el equilibrio de algunos componentes esenciales de la sangre (homeostasis) y para distribuir esos minerales en otros sectores del organismo.

Producción de Células Sanguíneas: Dentro de algunos huesos, un tejido conectivo denominado Médula Ósea Roja produce glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. Este proceso se denomina Hemopoyesis. La médula   ósea roja consta de células sanguíneas en desarrollo, adipocitos, fibroplastos y macrófagos que estan inmersos en un tejido de sostén (estroma) formado por fibras reticulares. Se encuentra en los huesos fetales en desarrollo y en algunos huesos del adulto, como la pelvis, las costillas, el esternón, las vertebras del cráneo y los extremos proximales de los huesos largos del brazo (húmero) y del muslo (fémur), En el recién nacido, toda la médula ósea es roja y  participa en la hemopoyesis. Con el paso del tiempo, gran parte de la médula ósea roja se convierte en médula ósea amarilla.

Almacenamiento de Triglicéridos: La médula ósea amarilla esta constituida principalmente por adipocitos, en los que se almacenan triglicéridos. Dichos adipocitos constituyen una posible fuente de energía química.

Estructura histológica del hueso

La estructura histológica del tejido óseo maduro es igual tanto en la sustancia compacta como en la sustancia esponjosa y se designa con el nombre de hueso laminillar. Durante el desarrollo se forma hueso entretejido o inmaduro que luego se transforma en hueso laminillar.

Las unidades estructurales del tejido óseo maduro son laminillas óseas de 3 a 7 µm de espesor (especiales o concéntricas) que sobre todo en las regiones de sustancia compacta forman sistemas tubulares finos, las osteonas. El hueso laminillar puede estudiarse con la ayuda de dos técnicas de preparación diferentes:

1. Método de desgaste: A partir del hueso macerado limpio, en los que se puede ver sobre todo la distribución y la organización del material inorgánico con calcio abundante.
2. Corte de espécimen descalcificado: Muestra el material orgánico (colágeno, células y vasos).

Células osteoprogenitoras

• El tejido óseo se origina a partir de células de origen mesenquimal (como todos los tejidos conectivos). A partir de las células mesenquimales que se comprometen hacia una diferenciación en células formadoras de hueso se forma una colonia celular con potencial más limitado para proliferar y diferenciarse, estas son las células osteoprogenitoras.
• Las células osteoprogenitoras cuentan con potencial para diferenciarse hacia condroblastos u osteoblastos.
• Las células osteoprogenitoras persisten hasta la vida postnatal y se hallan en casi todas las superficies libres de los huesos (endostio, capa interna del periostio, trabéculas de cartílago calcificado).
• Durante la fase de crecimiento de los huesos, las células osteoprogenitoras son más activas; aunque también aumenta su actividad ante el fenómeno de reparación de lesiones óseas.
• Como se supone que los osteoblastos y los osteocitos carecen de capacidad mitótica, parece evidente que a medida que disminuye la población de osteoblastos durante los procesos de remodelación contínua del hueso, las células osteoprogenitoras que proliferan y se diferencian proveen de nuevos osteoblastos para el tejido.

Osteoblastos Son células osteoformadoras que se encargan del mantenimiento, el crecimiento y la reparación del hueso.

Osteocitos Son las células del hueso maduro y ya formado y se presentan bajo tres estados funcionales: osteocitos latentes,osteocitos formativos y osteocitos resortivos

Osteoclasto El osteoclasto es una célula multinucleada que degrada y reabsorbe huesos. Al igual que el osteoblasto, está implicado en la remodelación de hueso natural. Deriva de células hematológicas.

La resorción ósea

Es la disolución o desintegración del tejido óseo y la absorción del mismo por la sangre en forma de calcio y otros minerales. Este proceso es llevado a cabo por los osteoclastos, una célula gigante multinucleada. Una de las formas de resorción ósea es el atrofiamiento del hueso por falta de estímulo muscular. Ejemplo de ello es el adelgazamiento de la masa ósea que sufrieron los cosmonautas que fueron sometidos a una larga estadía en la estación espacial rusa, ya que, ante la ausencia de la fuerza de gravedad, la musculatura esquelética deja de contraerse lo suficientemente para realizar los movimientos normales del cuerpo que éste ejecuta cuando está sometido a la fuerza de gravedad en la superficie de la tierra. El otro ejemplo es la resorción ósea de los maxilares, cuando éstos pierden las piezas dentales. Este proceso de pérdida de tejido óseo se produce también en la mujer luego de la menospausa, ante la ausencia de las hormonas que normalmente su organismo segregaba ante de ella, pero la cual se puede revertir con ejercicios físicos y consumo de productos lácteos. También es un proceso que se da en enfermedades como la osteoporosis.

Hay dos variedades de tejido óseo. Esponjoso: la sustancia intercelular forma tabiques que se entrecruzan como en una esponja. Presente en el extremo de los huesos largos y el interior de los huesos planos y cortos, alberga a la médula ósea roja. Compacto: la sustancia intercelular se dispone alrededor de unos canales (Conductos de Havers, por donde se extienden los vasos sanguíneos y los nervios en el hueso) formando una serie de capas concéntricas. Este tipo de tejido óseo se encuentra en la parte central de los huesos largos y en la parte externa de los huesos cortos y planos.

Cuál es la función del calcio?

El calcio está presente en un 99 % en el esqueleto (huesos y dientes) en forma de cristales de hidroxiapatito. El 1 % restante tiene un papel de cofactor como activador de la coagulación sanguina, la excitabilidad neuromuscular y los fenómenos de secreción. 

El calcio entra en el organismo absorbido por el intestino y va hacia los órganos que tienen necesidad de éste gracias a la sangre. 

Calcemia

El nivel de calcio en la sangre, calcemia, permite seguir o detectar disfunciones de la función renal, pero también síndromes de malabsorción. El análisis de calcemia es a menudo prescrito para seguir la evolución de la metástasis en un cáncer conocido. 

Nivel normal de calcio en la sangre

Cualquiera que sea la edad y el sexo, el valor normal de la calcemia total es de 2,2-2,5 mmol/l. el nivel de calcio ionizado es de 1,10-1,20 mmol/l. 

Bajo nivel de calcio en la sangre

Cuando el nivel de calcio es inferior a 2,75 mmol/l, hablamos de hipocalcemia. Las crisis detetania (temblores y contracciones de los músculos) son las primeros síntomas. 

Un bajo nivel de calcio en la sangre puede ser debido a:

·         Un defecto de absorción del intestino.

·         Un déficit en vitamina D.

·         Raquitismo.

·         Hipoparatiroidismo.

·         Un embarazo.

Nivel de calcio elevado en la sangre

Cuando el nivel de calcio es superior a 2,75 mmol/l, hablamos de hipercalcemia, que tiene a menudo dos causas principales:

·         El hiperparatiroidismo primario es a menudo asintomático, pero puede complicarse produciéndose litiasis urinaria, osteoporosis o incluso úlceras.

·         La hipercalcemia paraneoplásica es, generalmente, la complicación de un cáncer conocido, ocasionando frecuentemente una hipercalcemia aguda.

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Densitometría ósea

En qué consiste una densitometría ósea (DXA)

El examen de densidad ósea, también llamada absorciometría de rayos X de energía dual (DXA) odensitometría ósea, es una forma mejorada de tecnología de rayos X que se utiliza para medir la pérdida ósea. DXA es el estándar actual establecido para medir la densidad mineral ósea (BMD, por sus siglas en inglés).

Un rayos X (radiografía) es un examen médico no invasivo que ayuda a los médicos a diagnosticar y tratar las condiciones médicas. La toma de imágenes con rayos X supone la exposición de una parte del cuerpo a una pequeña dosis de radiación ionizante para producir imágenes del interior del cuerpo. Los rayos X son la forma más antigua y de uso más frecuente para producir imágenes médicas.

Por lo general, la DXA se realiza en las caderas y la zona inferior de la columna vertebral. En los niños y algunos adultos, por lo general se explora la totalidad del cuerpo. Los dispositivos periféricos que utilizan rayos X o ultrasonido se usan en ocasiones para explorar la masa ósea baja. En algunas comunidades, también se pueden utilizar las TAC con un software especial para diagnosticar o monitorear la masa ósea reducida (TCC). Este examen es preciso pero su uso es menos común que la exploración por DXA.

Algunos de los usos comunes del procedimiento

La DXA mayormente se utiliza para diagnosticar la osteoporosis, una enfermedad que frecuentemente afecta a las mujeres después de la menopausia, pero que también puede afectar a los hombres y muy raramente a los niños. La osteoporosis incluye una pérdida gradual de calcio, así como cambios estructurales, provocando que los huesos pierdan grosor, se vuelvan más frágiles y con mayor probabilidad de quebrarse.

La DXA es también efectiva en el seguimiento de los efectos del tratamiento para la osteoporosis y otras enfermedades que generan pérdida ósea.

El examen de DXA también puede evaluar un riesgo que tiene una persona para desarrollar fracturas. El riesgo de sufrir fracturas se ve afectado por la edad, el peso corporal, los antecedentes de una fractura anterior, antecedentes familiares de fracturas osteoporóticas y cuestiones relativas al estilo de vida tales como fumar cigarrillos y consumir alcohol en exceso. Se consideran estos factores a la hora de decidir si un paciente necesita tratamiento.

El examen de densidad ósea es altamente recomendado si usted:

• es una mujer post-menopáusica y no ingiere estrógeno.
• tiene antecedentes maternales o personales de tabaquismo o de fractura de cadera.
• es una mujer post-menopáusica que es alta (más de 5 pies y 7 pulgadas) o delgada (menos de 125 libras).
• es un hombre con enfermedades clínicas asociadas a la pérdida ósea.
• utiliza medicamentos que se conocen que generan pérdida ósea, incluyendo corticoides como Prednisona, diferentes medicamentos anticonvulsivos como Dilantin y determinados barbitúricos, o drogas de reemplazo de la tiroides en dosis altas.
• tiene diabetes del tipo 1 (anteriormente llamada juvenil o insulino-dependiente), enfermedad hepática, renal o antecedentes familiares de osteoporosis.
• tiene un alto recambio óseo, que se muestra en la forma de colágeno excesivo en las muestras de orina.
• sufre de una enfermedad en la tiroides, como hipertiroidismo.
• sufre de una enfermedad en la paratiroides, como hiperparatiroidismo.
• ha experimentado una fractura después de un traumatismo leve.
• tiene rayos X que evidencian fractura vertebral u otros signos de osteoporosis.

La evaluación vertebral lateral (LVA, por sus siglas en inglés), un examen de dosis baja de rayos X de la columna para detectar fracturas vertebrales que se realiza con la máquina de DXA, puede recomendarse para pacientes mayores, especialmente si:

• han perdido más de una pulgada de altura
• tienen dolor de espalda sin motivo
• una DXA arroja resultados límites

Quién interpreta los resultados y cómo los obtengo

Un radiólogo, un médico específicamente capacitado para supervisar e interpretar los exámenes de radiología, analizará las imágenes y enviará un informe firmado a su médico remitente o de atención primaria, quien compartirá con usted los resultados.

Los exámenes de DXA también son interpretados por otros médicos, por ejemplo reumatólogos y endocrinólogos. Un médico clínico debe revisar su DXA mientras evalúa la presencia de riesgos clínicos tales como:

• artritis reumatoidea
• enfermedad crónica del hígado y los riñones
• enfermedad respiratoria
• enfermedad inflamatoria del intestino

Los resultados de sus exámenes se darán bajo dos puntajes:

Puntuación T: este número muestra la cantidad ósea que tiene en comparación con un adulto joven del mismo género con masa ósea máxima. Una puntuación superior a -1 se considera normal. Una puntuación entre -1 y –2,5 se clasifica como osteopenia (masa ósea baja). Una puntuación inferior a –2,5 se define como osteoporosis. La puntuación T se utiliza para calcular el riesgo que tiene de desarrollar una fractura.

Puntuación Z: este número refleja la cantidad ósea que tiene en comparación con otras personas de su grupo etario y del mismo tamaño y género. Si esta puntuación es excepcionalmente baja o alta, puede indicar la necesidad de exámenes médicos adicionales.

Los pequeños cambios normalmente pueden ser observados entre exámenes debido a las diferencias en la posición, y por lo general no son significativo

 RESUMEN DE LAS UNIDADES

MITOSIS BIOLOGIA CELULAR 2014.II

ADN, estructura, genética y evolución

EL ADN

El ADN es el Ácido DesoxirriboNucleico. Es el tipo de molécula más compleja que se conoce. Su secuencia de nucleótidos contiene la información necesaria para poder controlar el metabolismo un ser vivo. El ADN es el lugar donde reside lainformación genética de un ser vivo.

El estudio de su estructura se puede hacer a varios niveles, apareciendo estructuras, primaria, secundaria, terciaria,cuaternaria y niveles de empaquetamiento superiores.

Estructura primaria El ADN está compuesto por una secuencia de nucleótidos formados por desoxirribosa. Las bases nitrogenadas que se hallan formando los nucleótidos de ADN son Adenina, Guanina, Citosina y Timina. No aparece Uracilo. Los nucleótidos se unen entre sí mediante el grupo fosfato del segundo nucleótido, que sirve de puente de unión entre el carbono 5' delprimer nucleótido y el carbono 3' de siguientenucleótido. Como el primer nucleótido tiene libre el carbono 5' y el siguiente nucleótido tiene libre el carbono 3', se dice que la secuencia de nucleótidos se ordena desde 5' a 3' (5' → 3'). Estructura secundaria La estructura secundaria del ADN fue propuesta por James Watson y Francis Crick, y la llamaron elmodelo de doble hélice de ADN.   Este modelo está formado por dos hebras de nucleótidos. Estas dos hebras se sitúan de forma antiparalela, es decir, una orientada en sentido 5' → 3' y la otra de 3' → 5'. Las dos están paralelas, formando puentes de Hidrógeno entre las bases nitrogenadas enfrentadas. Cuando en una hebra encontramos Adenina, en la otra hebra hallamosTimina. Cuando en una hebra encontramos Guanina, en la otra hallamosCitosina. Estas bases enfrentadas son las que constituyen los puentes de Hidrógeno. Adenina forma dos puentes de Hidrógeno con Timina. Guanina forma tres puentes de Hidrógeno con la Citosina. Las dos hebras están enrolladas en torno a un eje imaginario, que gira en contra del sentido de las agujas de un reloj. Las vueltas de estas hélices se estabilizan mediante puentes de Hidrógeno. Esta estructura permite que las hebras que se formen por duplicación de ADN sean copia complementaria de cada una de las hebras existentes.   Estructura terciaria El ADN es una molécula muy larga en algunas especies y, sin embargo, en las células eucariotas se encuentra alojado dentro del minúsculo núcleo. Cuando el ADN se une a proteínas básicas, la estructura se compacta mucho. Las proteínas básicas son Histonas o Protaminas. La unión con Histonas genera la estructura denominadanucleosoma. Cada nucleosoma está compuesto por una estructura voluminosa, denominada core, seguida por un eslabón o "Linker". El core está compuesto por un octámero de proteínas, Histonas, denominadas H2A, H2B, H3 y H4. Cada tipo de histona se presenta en número par. Esta estructura está rodeada por un tramo de ADN que da una vuelta y 3/4 en torno al octámero. El Linker está formado por un tramo de ADN que une un nucleosoma con otro y una histona H1. El conjunto de la estructura se denomina fibra de cromatina de 100Å. Tiene un aspecto repetitivo en forma de collar de perlas, donde las perlas serían los nucleosomas, unidos por los linker. El ADN debe encontrarse más compacto en el núcleo de losespermatozoides. En este caso, el ADN se une a proteínas de carácter más básico, denominadas Protaminas. El ADN se enrolla sobre estas proteínas, formando una estructura muy compacta, denominada estructura cristalina del ADN.   Estructura cuaternaria La cromatina en el núcleo tiene un grosor de 300Å. La fibra de cromatina de 100Å se empaqueta formando una fibra de cromatina de 300Å. El enrolamiento que sufre el conjunto de nucleosomas recibe el nombre de solenoide. Los solenoides se enrollan formando lacromatina del núcleo interfásico de la célula eucariota. Cuando la célula entra en división, el ADN se compacta más, formando loscromosomas.