RESUMEN: JOSÉ FRANCISCO CASTILLO DE LA CRUZ. 1o B.
CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO LISO.
El musculo liso, que esta formado por fibras mucho menores, habitualmente de 1 a 5 micrómetros de diámetro y de solo 20 a 500 micrómetros de longitud. Por el contrario, las fibras musculares esqueléticas tienen un diámetro hasta 30 veces mayor y una longitud cientos de veces mayor. Lo que es mas importante, esencialmente las mismas fuerzas de atracción entre los filamentos de miosina y actina producen la contracción en el músculo esquelético, pero la disposición física interna de las fibras musculares lisas es diferente.
TIPOS DE MÚSCULO LISO.
El músculo liso de los distintos órganos es distinto del de la mayor parte de los demás en varios sentidos: 1) dimensiones físicas; 2) organización en fascículos o láminas; 3) respuesta a diferentes tipos de estímulos; 4) características de la inervación, y 5) función.
Sin embargo, hablando de forma simple, el músculo liso en general se puede dividir en dos tipos principales, el músculo liso multiunitario y músculo liso unitario (o monounitario).
MÚSCULO LISO MULTIUNITARIO.
Este tipo de músculo liso esta formado por fibras musculares lisas separadas y discretas. Cada una de las fibras actúa independientemente de los demás y con frecuencia esta inervada por una única terminación nerviosa. Además, la superficie externa de estas fibras, esta cubierta por una capa delgada de sustancia similar a una membrana basal, una mezcla de colágeno fino y glucoproteínas que aísla las fibras separadas entre sí.
MÚSCULO LISO UNITARIO.
Este tipo de denomina musculo liso sincitialo musculo liso visceral. El término <<unitario>> es confuso porque no se refiere a fibras musculares únicas. Por el contrario, se refiere a una masa de cientos a miles de fibras lisas que se contraen juntas como una única unidad. Las fibras habitualmente están dispuestas en laminas o fascículos, y sus membranas celulares están adheridas entre sí en múltiples puntos, de modo que la fuerza que se genera en una fibra muscular se puede transmitir a la siguiente. Este tipo de músculo liso también se conoce como músculo liso sincitial debido a sus interacciones sincitiales entre las fibras. Y visceral, porque se encuentra en la pared de la mayor parte de las vísceras del cuerpo, por ejemplo el aparato digestivo, las vías biliares, los uréteres, el útero y muchos vasos sanguíneos.
MECANISMO CONTRÁCTIL EN EL MÚSCULO LISO.
BASE QUÍMICA DE LA CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO LISO.
El músculo liso contiene filamentos tanto de actina como de miosina, que tienen características químicas similares a los filamentos de actina y miosina del musculo esquelético. No contiene el complejo de troponina necesario para el control de la contracción del músculo esquelético, de modo que el mecanismo de control de la contracción es diferente.
BASE FÍSICA DE LA CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO LISO.
El músculo liso no tiene la misma disposición estriada de los filamentos de actina y miosina que se encuentra en el músculo esquelético. Por el contrario, las técnicas de microfotografía electrónica indican la organización física que muestra grandes números de filamentos de actina unidos a los cuerpos densos. Algunos de estos cuerpos densos de la membrana de células adyacentes están unidos entre sí por puentes proteicos intercelulares. La fuerza de contracción se transmite de unas células a otras principalmente a través de estos enlaces.
COMPARACIÓN DE LA CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO LISO CON LA CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO ESTRIADO.
Aunque la mayoría de los músculos esqueléticos se contraen y relajan rápidamente, muchas de las contracciones del músculo liso son contracciones tónicas prolongadas, que a veces duran horas o incluso días. Por tanto, cabe esperar que las características físicas y químicas de la contracción del músculo esquelético.
CICLADO LENTO DE LOS PUENTES CRUZADOS DE MIOSINA.
La rapidez del ciclado de los puentes transversos de miosina en el musculo liso (es decir, su unión a la actina, su posterior liberación de la actina y su nueva unión para el siguiente ciclo) es mucho más lenta que en el músculo esquelético; de hecho, la frecuencia es tan baja como 1/10 a 1/300 de la del músculo esquelético. A pesar de todo se piensa que la fracción de tiempo de los puentes cruzados permanecen unidos a los filamentos de actina, que es un factor importante que determina la fuerza de la contracción, esta muy aumentada en el músculo liso.
BAJA NECESIDAD DE ENERGÍA PARA MANTENER LA CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO LISO.
Para mantener la misma tensión de contracción en el músculo liso que en músculo esquelético solo es necesario de 1/10 a 1/300 de energía. También se piensa que esto se debe al lento ciclado de unión y separación de los puentes cruzados y a que solo es necesaria una molécula de ATP para cada ciclo, independientemente de su duración.
LENTITUD DEL INICIO DE LA CONRACCIÓN Y RELAJACIÓN DEL TEJIDO MUSCULAR LISO TOTAL.
Un tejido muscular liso típico comienza a contraerse de 50 a 100 ms después de ser excitado, alcanza la contracción completa aproximadamente 0.5 s después, y después la fuerza contráctil disminuye en 1 a 2 s más, dando un tiempo total de contracción de 1 a 3 s. Este tiempo es aproximadamente 30 veces mas prolongado que una contracción única de una fibra muscular esquelética media. Sin embargo, como hay tantos tipos de músculo liso, la contracción de algunos tipos puede ser tan corta como 0.2 s o tan larga como 30 s.
LA FUERZA MÁXIMA DE CONTRACCIÓN MUSCULAR ES A MENUDO MAYOR EN EL MÚSCULO LISO QUE EN EL MÚSCULO ESQUELÉTICO.
A pesar de la escasez relativa de filamentos de miosina en el músculo liso, y a pesar del tiempo lento de ciclado de los puentes cruzados, la fuerza máxima de contracción del músculo liso es con frecuencia mayor que la del músculo esquelético, hasta 4 a 6 kg/cm2 de área transversal para el músculo liso, en comparación con 3 a 4 kg para el músculo esquelético. Esta gran fuerza de la contracción del músculo liso se debe al periodo prolongado de unión de los puentes cruzados de miosina a los filamentos de actina.
EL MECANISMO DE <<CERROJO>> FACILITA EL MANTENIMIENTO PROLONGADO DE LAS CONTRACCIONES DEL MÚSCULO.
Una vez que el músculo liso ha generado la contracción máxima, la magnitud de la excitación continuada habitualmente se puede reducir a mucho menos del nivel inicial, a pesar de la cual el músculo mantiene su fuerza de contracción completa. Además, la energía que se consume para mantener la contracción con frecuencia es minúscula, a veces tan solo 1/300 de la energía necesaria para una contracción sostenida y comparable del músculo esquelético. Este efecto se denomina mecanismo de <<cerrojo>>.
TENSIÓN-RELAJACIÓN DEL MÚSCULO LISO.
Otra característica importante del músculo liso, especialmente del tipo unitario visceral del músculo liso de muchos órganos huecos, es su capacidad de recuperar casi su fuerza de contracción original segundos a minutos después de que haya sido alargado o acortado. Por el contrario, cuando se produce una reducción súbita de volumen, la presión disminuye drásticamente al principio, aunque después aumenta en un plazo de otros pocos segundos o minutos hasta o casi hasta el nivel original. Estos fenómenos se denominan tensión-relajacióny tensión-relajación inversa.Su importancia radica en que, excepto durante breves periodos, permiten que un órgano hueco mantenga aproximadamente la misma presión en el interior de su luz a pesar de grandes cambios de volumen sostenidos.
REGULACIÓN DE LA CONTRACCIÓN POR LOS IONES CALCIO.
Al igual que en el caso del músculo esquelético, el estímulo que inicia la mayoría de las contracciones del músculo liso es un aumento de los iones calcio en el medio intracelular. Este aumento puede estar producido en diferentes tipos de músculo liso por la estimulación nerviosa de las fibras de músculo liso, por estimulación hormonal, por distensión de las fibras de músculo liso, por estimulación hormonal, por distensión de la fibra o incluso por cambios del ambiente químico de la fibra.
LOS IONES CALCIO SE COMBINAN CON LA CALMODULINA PARA PROVOCAR LA ACTIVACIÓN DE LA MIOSINA CINASA Y LA FOSFORILACIÓN DE LA CABEZA DE MIOSINA.
En lugar de la troponina, las células musculares lisas contienen una gran cantidad de otra proteína reguladora denominada calmodulina. Aunque esta proteína es similar a la troponina, inicia la contracción de una manera diferente. La calmodulina inicia la contracción al activar los puentes cruzados de miosina.
FUENTES DE IONES CALCIO QUE PROVOCAN LA CONTRACCIÓN.
Aunque el proceso contráctil en el músculo liso, como en el músculo esquelético, es activado por los iones calcio, el origen de estos iones de diferente. Una distinción importante es que el retículo sarcoplásmico, que proporciona prácticamente todos los iones calcio para la contracción musculoesquelética, esta desarrollado solo ligaremente en la mayor parte del músculo liso. En su lugar, la mayoría de los iones calcio que provocan la contracción entran en la celula muscular desde el líquido extracelular en el momento del potencial de acción u otro estimulo.
PAPEL DEL RETÍCULO SARCOPLÁSMICO DEL MÚSCULO LISO.
Pequeñas invaginaciones de la membrana celular, denominadas cavéolas, terminan en las superficies de estos túbulos. Las cavéolas sugieren una rudimentaria analogía del sistema de túbulos transversos del músculo esquelético. Cuando se transmite un potencial de acción a la cavéolas, según se cree estimula la liberación de iones calcio desde los túbulos sarcoplásmicos contiguos de la misma forma que los potenciales de acción en los túbulos transversos del músculo esquelético provocan la liberación de iones calcio desde los tubulos sarcoplásmicos transversos. En general, cuanto más extenso es el retículo sarcoplásmico en la fibra de músculo liso más rápidamente se contrae.
LA CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO LISO DEPENDE DE LA CONCENTRACIÓN EXTRACELULAR DE IONES CALCIO.
Cuando la concentración extracelular de iones calcio disminuye a aproximadamente entre 1/3 y 1/10 de la normal, la contracción del músculo liso suele cesar. Por tanto, la fuerza de la contracción del músculo liso suele ser muy dependiente de la concentración de los iones calcio en el líquido extracelular.
SE NECESITA UNA BOMBA DE CALCIO PARA INDUCIR LA RELAJACIÓN DEL MÚSCULO LISO.
Para provocar la relajación del músculo liso después de que se haya contraído es preciso extraes los iones calcio de los líquidos intracelulares. Esta extracción se consigue mediante una bomba de calcio que bombea los iones calcio fuera de la fibra de musculo liso de nuevo al liquido extracelular, o al retículo sarcoplásmico, si estuviera presente.
LA MIOSINA FOSFATASA ES IMPORTANTE EN LA INTERRUPCIÓN DE LA CONTRACCIÓN.
La relajación del músculo liso tiene lugar cuando los canales de calcio se cierran y la bonba de calcio transporta iones calcio fuera del líquido citosílico de la celula. Cuando la con concentración de iones calcio disminuye por debajo de un nivel critico, los procesos que se acaban de señalar se invierten automáticamente, excepto la fosforilación de la cabeza de miosina. La inversión de esta reacción precisa otra enzima, la miosina fosfatasa, que esta localizada en el citosol de la célula muscular lisa y escinde el fosfato de la cadena ligera reguladora.
POSIBLE MECANISMO DE REGULACIÓN DEL FENÓMENO DE CERROJO.
Debido a la importancia del fenómeno de cerrojo en el musculo liso, y como este fenómenos permite el mantenimiento a largo plazo del tono en muchos órganos que tienen músculo liso sin un gran gasto de energía, se han hecho muchos intentos de explicarlo.
CONTROL NERVIOSO Y HORMONAL DE LA CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO LISO.
Aunque las fibras musculares esqueléticas son estimuladas exclusivamente por el sistema nervioso, la contracción del músculo liso puede ser estimulada por señales nerviosas, estimulación hormonal, distensión del músculo y otros diversos estimulos. El principal motivo de esta diferencia es que la membrana del músculo liso contiene muchos tipos de proteínas receptoras que pueden iniciar el proceso contráctil. Además, otras proteínas receptoras inhiben la contracción del músculo liso, que es otra diferencia respecto al músculo esquelético.
ANATOMÍA FISIOLÓGICA DE LAS UNIONES NEUROMUSCULARES DEL MÚSCULO LISO.
Las uniones neuromusculares del tipo muy estructurado que se encuentran en las fibras del músculo esquelético, no aparecen en el musculo liso. Por el contrario, las fibras nerviosas autónomas que inervan el musculo liso generalmente se ramifican de manera difusa encima de una lamina de fibras musculares. En la mayoría de los casos estas fibras no establecen contacto directo con la membrana de las células de las fibras musculares lisas, sino que forman las uniones difusas que secretan su sustancia transmisora hacia el recubrimiento de matriz del músculo liso, con frecuencia a una distancia de varios nanómetros a varios micrómetros de las células musculares; después la sustancia transmisora difunde hacia las células.
SUSTANCIAS TRANSMISORAS EXCITADORAS E INHIBIDORAS SECRETADAS EN LA UNIÓN NEUROMUSCULAR DEL MÚSCULO LISO.
Las sustancias transmisoras mas importantes que secretan los nervios autónomos que inervan el músculo liso son acetilcolina y noradrenalina, aunque nunca son secretadas por las mismas fibras nerviosas. La acetilcolina es una sustancia transmisora excitadora de las fibras musculares lisas en algunos órganos y un transmisor inhibidor en el músculo liso de otros órganos. Cuando la acetilcolina excita una fibra, la noradrenalina habitualmente la inhibe. Por el contrario, cuando la acetilcolina inhibe una fibra, la noradrenalina habitualmente la excita.
POTENCIALES DE MEMBRANA Y POTENCIALES DE ACCIÓN EN EL MÚSCULO LISO.
El voltaje cuantitativo del potencial de membrana del musculo liso depende de la situación momentánea del musculo. En el estado de reposo normal el potencial intracelular es de aproximadamente -50 a -60 mV, alrededor de 30 mV menos negativo que en el musculo esquelético.
Los potenciales de acción se producen en el musculo liso unitario de la misma forma que en el musculo esquelético. Normalmente no se producen en la mayoría de los tipos multinunitarios de musculo liso. Se producen en: potenciales en espiga, o potenciales de acción con meseta.
POTENCIALES EN ESPIGA
Los potenciales de acción en espiga típicos, como los que se ven en el músculo esquelético, aparecen en la mayoría de los tipos de musculo liso unitario. La duración de este tipo de potencial de acción es de 10 a 50 ms. Se pueden generar de muchas maneras, por ejemplo mediante estimulación eléctrica, por la acción de hormonas sobre el músculo liso, por la acción de sustancias transmisoras procedentes de las fibras nerviosas, por distensión o como consecuencia de su generación espontánea en la propia fibra muscular.
POTENCIALES DE ACCIÓN CON MESETA.
El inicio de este potencial de acción es similar al del potencial en espiga típico. Sin embargo, en lugar de la repolarización rápida de la membrana de la fibra muscular, la repolarización se retrasa durante varios cientos hasta 1000 ms (1 s). La importancia de esta meseta es que puede ser responsable de la contracción prolongada que se produce en algunos tipos de musculo liso, como el uréter, el útero en algunas situaciones y ciertos tipos de músculo liso vascular.
LOS CANALES DE CALCIO SON IMPORTANTES EN LA GENERACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN DEL MÚSCULO LISO
La membrana de la célula muscular lisa tiene muchos mas canales de calcio activados por el voltaje que el músculo esquelético, aunque tiene pocos canales de sodio activados por el voltaje. Por tanto el sodio participa poco en la generación del potencial de acción en la mayor parte del músculo liso. Por el contrario, el flujo de iones calcio hacia el interior de la fibra es el principal responsable del potencial de acción. Este flujo ocurre de la misma manera autorregenerativa que se produce en los canales de sodio de las fibras nerviosas y de las fibras musculares esqueléticas. Estas características explican en gran medida los prolongados potenciales de acción en meseta de algunas fibras musculares lisas. Otra característica importante de la entrada de los iones calcio en las células durante el potencial de acción es que los iones calcio actúan directamente sobre el mecanismo contráctil del músculo liso para producir la contracción, así el calcio realiza dos tareas a la vez.
LOS POTENCIALES DE ONDA LENTA EN EL MÚSCULO LISO UNITARIO PUEDEN PRODUCIR A LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA DE POTENCIALES DE ACCIÓN
Algunas células musculares lisas son autoexcitadoras. Es decir, los potenciales de acción se originan en las propias células musculares lisas sin ningún estimulo extrínseco. Esta actividad con frecuencia se asocia a un ritmo de ondas lentasbásico del potencial de membrana. La propia onda lenta no es el potencial de acción. Es decir, no es un proceso autorregenerativo que se propaga progresivamente a lo largo de las membranas de las fibras musculares, sino que es una propiedad local de las fibras musculares lisas que forman la masa muscular.
La importancia de las ondas lentas es que, cuando son lo suficientemente intensas, pueden iniciar potenciales de acción. Las ondas lentas en sí mismas no pueden producir la contracción muscular. No obstante, cuando el máximo del potencial de la onda lenta negativa en el interior de la membrana celular aumenta en dirección positiva desde -60 hasta aproximadamente -35 mV (el umbral aproximado para generar potenciales de acción en la mayor parte del músculo liso visceral), se produce un potencial de acción que se propaga a lo largo de la masa muscular y se produce la contracción. Las secuencias repetitivas de potenciales de acción desencadenan una contracción rítmica de la masa del músculo liso. Por tanto las ondas lentas se denominan ondas marcapasos.
EXCITACIÓN DEL MÚSCULO LISO VISCERAL POR DISTENSIÓN MUSCULAR.
Cuando el músculo liso visceral (unitario) es distendido lo suficiente, habitualmente se generan potenciales de acción espontáneos, que se deben a una combinación de: 1) los potenciales de onda lenta normales, y 2) la disminución de la negatividad global del potencial de membrana que produce la distensión. Esta respuesta a la distensión permite que la pared del tubo digestivo, cuando se distiende excesivamente, se contraiga automática y rítmicamente.
DESPOLARIZACIÓN DEL MÚSCULO LISO MULTIUNITARIO SIN POTENCIALES DE ACCIÓN.
Las fibras musculares lisas del músculo liso multiunitario (iris del ojo) normalmente se contraen sobre todo en respuesta a estímulos nerviosos. Las terminaciones nerviosas secretan acetilcolina en el caso de algunos músculos lisos multiunitarios y noradrenalina en el caso de otros. En ambos casos, las sustancias transmisoras producen despolarización de la membrana del músculo liso, y esto a su vez produce la contracción.
LOS EFECTOS DE LOS FACTORES TISULARES LOCALES Y LAS HORMONAS DETERMINAN LA CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO LISO SIN POTENCIALES DE ACCIÓN.
Aproximadamente la mitad de las contracciones del músculo liso se inician probablemente por factores estimuladores que actúan directamente sobre la maquinaria contráctil del músculo liso y sin potenciales de acción.
CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO LISO EN RESPUESTA A FACTORES QUÍMICOS TISULARES LOCALES.
El músculo liso es contráctil y responde rápidamente a los cambios de las condiciones químicas locales del líquido intersticial circundante y a la distensión originada por cambios en la presión arterial.
En el estado normal de reposo muchos de los vasos sanguíneos pequeños permanecen contraídos. Sin embargo, cuando es necesario un flujo sanguíneo tisular adicional múltiples factores pueden relajar la pared vascular, permitiendo de esta manera el aumento del flujo. Así, un potente sistema de control de retroalimentación local controla el flujo sanguíneo a la zona tisular local.
EFECTOS DE LAS HORMONAS SOBRE LA CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO LISO.
Muchas de las hormonas circulantes en la sangre afectan en cierto grado a la contracción del músculo liso, y algunas tienen efectos profundos. Entre las más importantes se encuentran la noradrenalina, la adrenalina, la angiotensina II, la endotelina, la vasopresina, la oxcitocina, la serotonina, y la histamina. Una hormona produce contracción del músculo liso cuando la membrana de la célula muscular contiene receptores excitadores activados por hormonas para esa hormona.
MECANISMO DE LA EXCITACIÓN O LA INHIBICIÓN DEL MÚSCULO LISO POR HORMONAS O POR FACTORES TISULARES LOCALES.
Algunos receptores hormonales de la membrana del músculo liso abren canales iónicos de sodio o de calcio y despolarizan la membrana, al igual que ocurre después de la estimulación nerviosa. A veces se producen potenciales de acción, o potenciales de acción que ya se están produciendo pueden potenciarse. En otros casos se produce despolarización sin potenciales de acción y esta despolarización permite la entrada de iones calcio en la célula, lo que facilita la contracción. Por el contrario, se produce inhibición cuando la hormona (u otro factor tisular) cierra los canales de sodio y calcio para impedir la entrada de estos iones positivos; también se produce inhibición si los canales de potasio, que normalmente están cerrados, se abren, lo que permite que iones potasio positivos difundan hacia el exterior de la célula. Estas dos acciones aumentan el grado de negatividad en el interior de la célula muscular, un estado que se denomina hiperpolarización y que inhibe intensamente la contracción muscular.
FRANCISCO CASTILLO -UNACH 