informe. pract nº1. - BioPreparadurias UCV

Universidad Central de Venezuela
Facultad de Medicina - Escuela de Medicina “Luis Razetti”
Departamento de Ciencias Fisiológicas
Cátedra de Fisiología Normal
GRUPO # 16 EQUIPO 1
Integrantes: Matos Alejandra, Matos Francisco, Medina Adiari Gisela, Melo Menali, Rodríguez Jose Javier,
Santana Tamara
EXPERIMENTO N°1.- GRADACIÓN DE LA RESPUESTA MUSCULAR. Resultados:
Características experimentales: Intensidad: Creciente a partir de 0mV. Duración: 0,2 ms de duración.
Velocidad de registro: 25 mm/min.
Al inicio se observo que entre 0.1mV y 0.5mV no hubo respuesta mecánica, debido a que los estímulos eran
subumbrales (menor intensidad que el nivel umbral), “ausencia de contracción”. Se obtuvo la respuesta
mecánica primaria a 1mV, estímulo Umbral (voltaje mínimo necesario para producir potencial de acción que
genere la contracción). Los estímulos que superan el nivel umbral son denominados Supraumbrales (en este
caso son mayores a 1mV, es decir, 1,2mV-1,4mV-1,6mV). Al aumentar gradualmente la magnitud del
estimulo, aumenta la intensidad de la respuesta reclutando mas unidades motoras, siendo directamente
proporcional la contracción muscular a el reclutamiento de unidades motoras. La respuesta Máxima se
produjo al aplicar un estímulo de 1,4mV (se activan todas las unidades motoras del músculo en estudio)
haciendo que se produzca una mayor magnitud de la contracción. Estímulos mayores a dicho voltaje son
denominados Supramáximos (1,6mV), carece de más unidades motoras para reclutar.
Una gradación muscular consiste en la aplicación de estímulos de intensidad creciente durante un tiempo
determinado sobre las fibras musculares para determinar la magnitud de contracción desde niveles más bajos
hasta el máximo.
Factores como la tensión muscular, la frecuencia de estimulación de la fibra, la intensidad de los estímulos
nerviosos, el número de unidades motoras y la variación de la frecuencia regulan la magnitud de la
contracción voluntaria.
EXPERIMENTO N°2.- SACUDIDA SIMPLE. Resultados:
Características experimentales: Duración del estímulo: 0,2ms. Intensidad: Supramáxima. Velocidad del
registrador: 50 mm/s
GRAFICO #1
La aplicación de un estímulo Supramáximo provoca una sacudida simple en
CUADRO #1
respuesta a la excitación de la
Período de
Período de
placa motora, y la generación
Contracción (seg)
Relajación (seg)
de un potencial de acción.
1
1,3
Dicha sacudida consta de tres
periodos: Un periodo de latencia, que es el tiempo en el cual se lleva a cabo
el proceso de acoplamiento exitación-contracción, en el cual el potencial de
acción es transmitido hacia los túbulos T, despolarizando su membrana y
activando al retículo sarcoplásmico (RS) mediante los receptores para
Dihidropirina (DHPR), que actúa como sensor de voltaje. Cuando se activa,
induce la activación de los receptores de Rianodina (RyR1) ubicados en la
membrana del RS, provocando el aumento de las concentraciones de Ca2+ citosólico, el cual se activa el
complejo actina-miosina y además se une a la troponina C de los miofilamentos finos provocando la
contracción. A este último se le suma el periodo de relajación, que ocurre por acción de la bomba Ca2+
ATP-asa sarcoplasmática o del retículo endoplásmico (SERCA). La bomba SERCA utiliza ATP para regresar
Ca2+al RS. Una vez que la concentración de Ca2+ ha disminuido lo suficiente cesa la interacción entre la
miosina-actina.
EXPERIMENTO N°3.- SUMA DE ONDAS. Resultados:
Características experimentales: Duración del estímulo: 0,2ms. Intensidad: Supramáxima. Frecuencia: 6
REGISTRO #1
pulsos/s Velocidad del registrador: 50 mm/s
El registro #1 nos permite observar cómo, al aplicar
estímulos repetidos, se produce una mayor activación de
los mecanismos contráctiles globales y por tanto
aumenta la generación de tensión. Cuando los intervalos
de tiempo entre cada contracción son muy pequeños, el
sarcoplasma se ve imposibilitado a recaptar todo el Ca2+y
por tanto la segunda potenciación se lleva a cabo antes de que se dé el primer proceso de relajación. De tal
manera, que ésta contracción se suma parcialmente a la anterior (primera).
La diferencia fundamental entre el fenómeno de suma de ondas y el fenómeno de escalera consiste en que en
éste último, a pesar de que la frecuencia aplicada siempre es la misma, se observa un aumento paulatino de
la tensión generada por el músculo; mientras que en el fenómeno de suma de ondas la frecuencia si varia
(aumenta), pero la tensión generada por el musculo siempre es la misma.
EXPERIMENTO Nº 4.- TÉTANOS. Resultados:
Características experimentales: Duración: 0,2 ms, Intensidad: 1,6 V (Supramáxima), Frecuencia: Creciente a
partir de 10 pulsos/s. Velocidad del registrador: 50 mm/s
REGISTRO #2
Los potenciales de acción en el músculo esquelético son muy
uniformes y producen una liberación de un pulso Ca2+del Retículo
Sarcoplásmico (RS) que es reproducible. Un potencial de acción
individual puede producir una liberación suficiente de Ca2+como para
producir una contracción en sacudida, que es muy corta porque el
Ca2+entra rápidamente de nuevo al RS gracias a una bomba llamada
SERCA (ATPasa de calcio ligada al retículo sarcoplásmicoREGISTRO #3
endoplásmico). Cuando se repite el estímulo en el músculo antes de
que éste se haya relajado totalmente la tensión que se produce es
mayor, y si aumenta la frecuencia del estímulo aumenta igualmente la
tensión producida, dado que se incrementa la [Ca2+] intracelular
durante todo el período que dure la estimulación (ver imagen de
registro 4).
Se denomina tetania al aumento progresivo de la fuerza de contracción producida por el aumento de la
frecuencia de estimulación. La tetania imperfecta o incompleta consiste en la fusión de sacudidas o suma de
ondas, en las que dado que la frecuencia del estímulo es intermedia la [Ca2+] se normaliza justo antes del
siguiente estímulo, aunque se produce un aumento gradual de la fuerza. La tetania perfecta o completa
consiste en la expresión de toda la fuerza contráctil de las interacciones entre actina y miosina (tensión
máxima) (registro 5); se plantea que existe un componente elástico en serie en el músculo (cuya ubicación se
desconoce), que se distiende con el aumento de la duración de la [Ca2+] intracelular transitorio, de tal manera
que cuando se mantienen altas concentraciones transitorias, como ocurre en la tetania, éste se contrae al
máximo, y el músculo expresa entonces la tensión máxima.
EXPERIMENTO Nº5.- EFECTO DEL CURARE (EXPERIMENTO DE CLAUDE BERNARD). Resultados:
CUADRO #2
Tiempo de
Reposo
(min)
CONTRACCIÓN MUSCULAR OBSERVADA
PATA LIGADA
PATA NO LIGADA
Estimulación del
Estimulación
Estimulación del
Estimulación
nervio
muscular directa
nervio
muscular directa
(0,6mV)
(2mV)
(0,6mV)
(2mV)
0
Hubo contracción
Hubo contracción
Hubo contracción
Hubo contracción
20
Hubo contracción
Hubo contracción
No hubo contracción
Hubo contracción
40
Hubo contracción
Hubo contracción
No hubo contracción
Hubo contracción
Luego de inyectar una dosis de 0,2 cc de Prorelax (Bromuro de Vencuronio) en cada saco linfático dorsal del
sapo, se procedió a estimular tanto el nervio cómo el músculo de ambas extremidades posteriores
obteniéndose respuesta muscular en ambos casos, lo cual demostró la integridad neuro-muscular del
preparado. Pasados 20 minutos de la inyección del fármaco, se repitió la aplicación de estímulos con iguales
resultados. Ante la aplicación de los mismos estímulos pasados 40 minutos, algunos resultados se
mantuvieron en el tiempo, sin embargo no se presentó respuesta muscular en la pata no ligada al ser
estimulada en el nervio. Todos los resultados fueron los esperados. El hecho de que en ambas extremidades
siempre hubo contracción ante estímulos directos al músculo, mientras que los estímulos aplicados al nervio
de la extremidad no ligada no produjeron contracción, nos permite inferir que el fármaco actúa a nivel
postsináptico de la unión neuro-muscular interrumpiendo el fenómeno de acoplamiento excitación-contracción.
La pata sin ligadura no presenta respuesta muscular, ya que el fármaco compite con la ACh inhibiendo su
interacción con los receptores colinérgicos nicotínicos de la fibra muscular, impidiendo de esta manera el
aumento suficiente de la permeabilidad de los canales catiónicos de la membrana muscular para iniciar un
potencial de placa motora. La pata ligada responde a todos los estímulos debido a que la ligadura interrumpe
el flujo sanguíneo hacia la extremidad, razón por la cual el fármaco no bloquea la acción activadora de la ACh,
al no alcanzar la correspondiente unión neuro-muscular en estudio.
EXPERIMENTO Nº 6: CURVA DE TENSIÓN VS LONGITUD. Resultados:
CUADRO #3
Se debe colocar el preparado neuromuscular ciático-gastrocnemio
en condiciones isométricas, para proceder al análisis de la
tensión-longitud del músculo. Luego se aplicaron una serie de
estímulos de intensidad supramáxima y se midió, a diferentes
longitudes, la tensión ejercida antes y durante la estimulación.
El transductor de tensión registra la tensión total, la cual
representa la tensión ejercida cuando el músculo se contrae de
manera isométrica como resultado de la estimulación y que deriva
de la sumatoria de la tensiones pasiva y activa. La curva de
tensión pasiva (capacidad elástica) representa la tensión del
músculo al ser estirado a diferentes longitudes sin estimulación y
la de tensión activa (interacción actina-miosina) representa la
diferencia entre ambas.
En el grafico podemos apreciar que la tensión máxima (1,83
gm/s2) se logra a una longitud muscular óptima (75mm), donde
GRAFICO #2
hay mayor interacción entre los puentes cruzados y los filamentos
de actina; dicha longitud es proporcional a la longitud muscular en
reposo. A mayor longitud tanto la interacción actina-miosina como
la cantidad de puentes cruzados disminuyen, por lo que el
aumento de longitud depende del componente elástico. A menor
longitud, hay un acortamiento excesivo del sarcómero, debido a la
interdigitación de los filamentos de actina, con la consecuente
disminución de la interacción actina-miosina.
Lo anterior explica el comportamiento del gráfico, en el cual se
aprecia una disminución de la tensión activa, mientras que la
tensión total no disminuye, ya es mantenida por el aumento de la
tensión pasiva.
DEMOSTRACIÓN Nº1: EFECTO DE LA TEMPERATURA. Resultados:
Características del estímulo: Intensidad: Supramáxima. Ringer de sapo fría (0ºC – 4ºC). Velocidad del
REGISTRO #4
registrador: 50 mm/s.
En el registro #4 podemos observar que al aplicar un baño de Ringer de sapo fría al músculo disminuye su
fuerza contráctil y aumenta la duración de la contracción y relajación, a diferencia de lo ocurrido en la
sacudida simple sin haber aplicado dicha solución; esto se debe a que el descenso de la temperatura produce
una disminución de la cinética enzimática involucrada en la contracción muscular. El aumento de la duración
de contracción refleja una disminución de dicha actividad enzimática, es decir, disminuye la cinética de la
miosina-ATPasa; igualmente, el incremento de la duración de la relajación se debe a una reducción de la
actividad de la SERCA. Esto se traduce en que la maquinaria contráctil se vuelve menos eficiente,
disminuyendo entonces la tensión generada.
DEMOSTRACIÓN #2: CONTRACTURA. Resultados:
CUADRO #4
Para comprender las siguientes demostraciones, debemos
AGENTES PERIODO
DE PERIODO DE
saber que una contractura se refiere la contracción
CONTRACCIÓN RELAJACIÓN
sostenida del músculo sin la presencia de un potencial de
KCl
40 mseg
250 mseg
acción, en respuesta a la elevada concentración de calcio,
CAFEINA 80 mseg
320 mseg
que no permiten que la célula muscular se relaje. Es estas
demostraciones aplicamos dos compuesto (KCl y Cafeína)
que de una u otra forma afectan el proceso normal de
contracción muscular.
En un primer momento con la aplicación de KCl (4%) en el
preparado muscular, se observa una contracción y
relajación muscular. Esto se lleva a cabo, ya que las
concentraciones del ión K+ (proveniente de la disociación
REGISTRO #6
REGISTRO #5
del KCl) aumenten a nivel extracelular, lo que
ocasionará que la bomba Na+/K+ATPasalo incorpore
al interior, con la finalidad de tratar de mantener el
gradiente. Esto trae como consecuencia que las
concentraciones de K+ intracelular le confieran a la
célula carga positiva (interna) y por tanto se lleve a
cabo
una
despolarización
espontánea
y
consiguientemente la contracción muscular a causa
de la liberación de Ca2+ por parte del retículo
sarcoplásmico.
En el caso de la aplicación de la solución de cafeína (10nM), se notó la contracción del músculo sin la
intervención de una estimulación eléctrica; con una relajación más lenta que la vista en el proceso de
sacudida simple. La cafeína actúa en los receptores de rianodina en el retículo sarcoplásmico del sarcolema,
activándolos y permitiendo la salida de Ca2+ por estos canales y evitando su recaptación.
DEMOSTRACIÓN Nº3: FENÓMENO DE LA ESCALERA. Resultados:
Características de estimulación: Repetitiva. Frecuencia: 3 a 7 estímulos/s. Intensidad: Supramáxima.
Velocidad: 25mm/s.
El fenómeno de la escalera consiste en un aumento
progresivo de la amplitud de la contracción conforme se
aumenta la frecuencia del estímulo, con una relajación
normal. Si se compara la amplitud de la tensión
desarrollada ante los sucesivos estímulos con los
resultados obtenidos en el experimento Nº2 de sacudida
simple, se aprecia como el primer estímulo produce una
contracción de igual magnitud, mientras que la misma
aumenta con cada estímulo repetido. Se cree que este
es producido principalmente por la cinética del ión
Ca2+en el retículo sarcoplásmico, desde el cual se libera
cada vez más, con cada potencial de acción muscular
sucesivo y por la incapacidad del sarcoplasma de
recapturar inmediatamente los iones.
CONCLUSIONES
1.- La tensión, o fuerza contráctil del músculo puede incrementarse mediante dos mecanismos básicos: el
aumento de la frecuencia de la estimulación y el reclutamiento de más unidades motoras.
2.- Diferentes condiciones fisiológicas modifican la fuerza de la contracción muscular, siendo ejemplo de ello
es la disminución de la fuerza de contracción con la disminución de la temperatura y la inducción de
contracción
por
una
elevación
de
los
niveles
de
K+
extracelulares.
3.- La contracción muscular puede ser modificada e influenciada por agentes farmacológicos que actúan
sobre el sistema acoplamiento excitación contracción, como la cafeína, y la placa motora, como el curare.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
KOEPPEN, Bruce M. y STANTON, Bruce A., Berne y Levy Fisiología, 6ta Edición, Barcelona, España:
Elsevier Saunders, 2009.
RACINAIS S. et al., Temperature and neuromuscular function, Scand J Med Sci Sports, 20: 1–18. 2010.
ECO, Humberto, Cómo se hace una tesis: técnicas y procedimientos de estudio, investigación y escritura,
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BARRET, Kim, Ganong’s Review of Medical Physiology, 23rd Edition, McGraw Hill Companies, 2010.
GUYTON, Arthur C., y HALL, John E., Textbook of Medical Physiology, 11th Edition, Elsevier Saunders, 2006.