tejido excitables

UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD
ESCUELA DE MEDICINA "WITREMUNDO TORREALBA"
DEPARTAMENTO DE FISIOLOGIA Y BIOQUIMICA
U-2
T-2
FISIOLOGIA CURSO 2022
UNIDAD 2: TEJIDOS EXCITABLES
MUSCULO Y SINAPSIS
Objetivos:
-
Estudiar las propiedades de un musculo esquelético.
Determinar su respuesta frente a estímulos umbrales y Supraumbrales.
Explicar el concepto de reclutamiento.
Explicar el concepto de sumación y tétanos.
Identificar las estructuras que componen la sinapsis.
Comprender el funcionamiento de la sinapsis y sus mecanismos de regulación.
Identificar los distintos tipos de Neurotransmisores y sus receptores.
Analizar el funcionamiento de la sinapsis a través del uso de agonistas y antagonistas.
Para lograr los objetivos propuestos el estudiante deberá concurrir a la reunión habiendo estudiado, EN LOS
LIBROS recomendados, los siguientes puntos:
-
-
Conceptos de Unidad Motora, placa motora, Tipos de contracción: Isotónica e Isométrica.
Sacudida simple, sumación y tétanos. Tipos de transductores y de estímulos necesarios para
registrar y provocar cada tipo de contracción.
El tendón y los otros componentes elásticos del musculo. Su papel en las contracciones
sostenidas.
Regulación de la fuerza muscular a través del reclutamiento y la sumación.
Sinapsis: estructura y función.
Sinapsis neuronal y sinapsis neuromuscular.
Síntesis liberación, recaptación y destrucción de Neurotransmisores.
Tipos de Receptores: muscarinicos, nicotínicos, adrenérgicos (α y β)
Sustancias agonistas y antagonistas
Acciones del curare, organofosforados, toxina botulínica, atropina, propranolol, alfalatrotoxina, ISRS.
PRIMERA PARTE: MUSCULO
1.- Equipos que se utilizan:
a) Un transductor isométrico. Es un equipo que, tal como lo indica su nombre, puede transformar la
tensión desarrollada por el musculo al contraerse en una diferencia de potencial.
b) Un polígrafo. Es un instrumento capaz de amplificar electrónicamente la diferencia de potencial
originada en el transductor y hacer un registro sobre papel con inscripción a tinta.
c) Un estimulador. Cuya descripción ha sido hecha en la práctica anterior.
2.- Disección y montaje del musculo gastrocnemio de sapo.
La figura representa el montaje experimental:
Fíjese en el dibujo la ubicación de los electrodos de estimulación conectados al nervio ciático: ¿Por qué razón el
electrodo negativo se ubica proximal al musculo gastrocnemio?
El transductor se atará al tendón de Aquiles por medio de un hilo fuerte. El musculo gastrocnemio al contraerse,
genera tensión en el hilo y el gancho del transductor (ver dibujo). El transductor censara esta tensión la cual
generara una diferencia de potencial que es llevada al polígrafo para ser amplificada y registrada.
El musculo está firmemente atado a la mesa de disección y al transductor.
Preguntas:
a) En vista a lo último señalado, podemos decir que la contracción estudiada es isométrica – isotónica
(subraye lo conveniente) y explique.
b) En la contracción isométrica no se realiza trabajo externo: ¿Entonces en que se traduce la energía
generada por la formación de puentes de actinomiosina?
3.- Determinación del umbral en el musculo ciático. Se producirá, mediante la estimulación eléctrica del nervio
ciático del sapo, potenciales de acción que viajaran al musculo gastrocnemio para inducir su contracción. En ese
experimento se va determinar las características del estimulo que permitirán la producción de una sacudida en
el musculo, capaz de ser registrada en el polígrafo.
Procedimiento.
Las condiciones iniciales de estimulación son:
Duración del estímulo: 0,2 ms
Voltaje del estímulo 0,1 voltios
La idea es, manteniendo la duración constante, ir aumentando el voltaje del estímulo cuadrado hasta obtener
una respuesta visible en el polígrafo. Una vez obtenida una respuesta, esta se repetirá cada vez que se dispara
un estímulo con igual carga. Como ha habido un estímulo y una respuesta, se trata de una contracción conocida
como SACUDIDA SIMPLE.
En este caso la SACUDIDA SIMPLE se logro con un pulso cuadrado de _____ms y ______mv
Duración (ms)
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
Voltaje (mv)
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Respuesta observada en el papel
polígrafo
En este momento usted debe comparar el valor del umbral necesario para generar un potencial en el nervio
aislado y el necesario para provocar una contracción en el musculo. (tutorial pasada de nervio)
Duración (ms)
Voltaje (voltios)
Nervio
0,2
0,1
Musculo
0,2
1,0
Pregunta:
Si en ambos casos, se estimuló al nervio ciático. Discuta: ¿Cómo podría explicarse la diferencia observada?
4.- Relación entre la intensidad del estímulo y la fuerza de contracción: Reclutamiento.
Una vez que se ha encontrado la respuesta umbral del musculo, todo estimulo de mayor voltaje (a duración
constante) será supraumbral y, como se vio en la práctica de Nervio, determinara la excitación de un mayor
número de fibras nerviosas y, por lo tanto, de un mayor número de unidades motoras.
Aumentar o disminuir el número de fibras que se contraen en un momento dado es una manera fisiológica de
modificar la fuerza muscular.
Si bien al principio hay una proporcionalidad entre el voltaje del estímulo y la fuerza de la respuesta,
progresivamente se llegará a un máximo, cuando todas las unidades motoras hayan sido activadas.
Procedimiento. Para observar este fenómeno debe aumentar por pasos el voltaje a partir del valor umbral.
Duración (ms)
Voltaje (voltios)
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
Respuesta en el
papel del
Polígrafo (mm)
2
4
16
25
29
29
Tensión
desarrollada (g)
Complete la tabla llenando la cuarta columna, para ello use la calibración siguiente: 25 g de tensión producen
un desplazamiento de 5 cm en el papel del polígrafo.
Preguntas:
a) ¿Cuál es la conclusión más importante del experimento?
b) Discuta la relación entre el número de fibras musculares por unidad motora y el tipo de movimiento en
que está involucrada la unidad motora.
c) ¿Podría dar un ejemplo de una situación fisiológica en la cual se manifieste el fenómeno de
reclutamiento?
5.- Análisis de la Curva Contracción – Relajación.
Como es sabido, durante la contracción hay acercamiento de las bandas Z y una interdigitacion de los filamentos
de actina y miosina. Este fenómeno es mucho más rápido que el acortamiento del musculo entero.
Procedimiento.
Para estudiar este fenómeno se elige un voltaje de estimulación que proporcione una buena respuesta y se
coloca en el polígrafo una velocidad del papel de 100 mm/s. se registra una sacudida simple y se obtiene el
grafico siguiente, donde es posible observar una fase inicial rápida de contracción y una segunda fase lenta de
relajación.
Como en esta práctica se utilizan contracciones
isométricas el grafico nos da la variación de la
tensión desarrollada en la sacudida simple (eje
Y) en función del tiempo (eje X).
Preguntas:
a) En base a esto podemos calcular:
Tiempo de contracción: ………. ms
Tiempo de relajación: ……… ms.
5 mm
b) Discuta porque son diferentes el tiempo de contracción y el tiempo de relajación de una
sacudida simple.
6.- Variación de la fuerza muscular por estímulos sucesivos: Sumación.
Dado que las fases de contracción y relajación de una sacudida no son fenómenos instantáneos, es posible que
una segunda estimulación encuentre el musculo en fase de contracción o parcialmente relajado. Se observará
que la segunda contracción “cabalga” sobre la primera y la fuerza total aumenta. Esto constituye el fenómeno
de sumación y aparte del reclutamiento, es otro de los mecanismos fisiológicos que permiten regular la fuerza
muscular.
Procedimiento.
Se coloca el estimulador en “twin pulses” (estímulos idénticos) y se coloca el delay (diferencia en tiempo entre
el par de estímulos) en su valor máximo 200 ms.
Se ajusta el voltaje de estimulación para obtener una respuesta adecuada. Velocidad del papel 25 mm/s.
200 ms
150 ms
100 ms
80 ms 60 ms
40 ms
10 ms
5 ms
1 ms
Delay (ms)
200
150
100
80
60
40
10
5
1
Respuesta
Contráctil (mm)
1ra
2da
Respuesta
Respuesta
15
15
15
16
15
19
15
22
28
30
32
31
15
-
Se presentan los gráficos obtenidos en un experimento anterior, para ayudar al estudiante a comprender
como se construyo la tabla anterior y como se visualiza el fenómeno de sumación en el papel del polígrafo.
Preguntas.
a) ¿Por qué con un delay de 200 ms se observa dos sacudidas simples de igual tensión?
b) ¿Por qué con un delay de 80 ms, la segunda respuesta contráctil es mayor que la primera?
c) ¿Por qué con delays entre 60 ms y 5 ms se observa una sola respuesta contráctil?
d) ¿Por qué con un delay de 1 ms se observa una sola respuesta, con la misma amplitud que la de una
sacudida simple?
Podríamos explicar:
e) ¿Por qué se produce el fenómeno de sumación?
f) ¿En qué momento debe suministrarse estímulo para producir una sumación completa?
7.- Variación de la Fuerza Muscular por estímulos sucesivos: Tétanos.
Si se aplica una estimulación sostenida con una determinada frecuencia, podrá verse a frecuencias bajas de
estimulación sacudidas simples. Al aumentar la frecuencia de estimulación se observara primeramente
sumación y a frecuencias de estimulación, aun mayores: contracción tetánica.
Procedimiento.
Se ajusta el voltaje de estimulación para producir una sacudida simple adecuada, aproximadamente en 1/3 de
la máxima obtenida. Se produce a estimular en forma sostenida, aumentando la frecuencia en forma progresiva,
comenzando con 1 estimulo por segundo (EPS o PPS).
El grafico mostrado es un
resumen idealizado de nuestra
experiencia, ya que es muy
difícil reducir los registros
obtenidos en la producción del
tétanos a una página.
Observamos:
a)
Sacudida simple: desde
………. EPS hasta ………… EPS
b) Sumación: desde … … EPS hasta ……. EPS
c) Tétanos incompleto …….. EPS hasta …….. EPS
d) Tétano completo …….. EPS hasta ………. EPS
Preguntas:
Discuta:
a) La participación del elemento elástico en el desarrollo de la contracción tetánica.
b) El papel del Ca++ en el desarrollo de la contracción tetánica.
SEGUNDA PARTE: SINAPSIS
A. GENERALIDADES DE LA SINAPSIS
1. A continuación se encuentra un esquema de la sinapsis, usted debe señalar cada una de las estructuras que
correspondan:
2. El funcionamiento de todas las sinapsis depende de unos procesos básicos, a continuación describa y enumere
cada uno de los pasos que conllevan a la transmisión de la señal de una neurona a otra.
3. La sinapsis tiene unos mecanismos de regulación para evitar la sobre-estimulación sobre los receptores
postsinapticos. En el esquema a continuación identifique los mismos.
4. En el caso de la sinapsis neuromuscular, ¿puede usted indicar que la diferencia de la sinapsis neuronal?
Identifique en el siguiente esquema sus características
B. FISIOLOGIA APLICADA
Para el desarrollo de esta parte cada grupo de tutorial será dividido en 6 subgrupos, donde cada uno tendrá asignado
un caso. Cada grupo debe exponer sus respuestas utilizando la pizarra o material de apoyo (infografía/mapa mental u
otro en papel bond o cartulina). (Exposición: 5 minutos para cada grupo)
A continuación, se describe unos casos clínicos en los cuales usted debe analizar y realizar un esquema o dibujo de lo que
está sucediendo en la sinapsis que explique la situación y resolver las interrogantes que se plantean para cada caso. Para
esta sección debe apoyarse en libros de fisiología, fisiopatología y farmacología.
Caso 1: Se trata de Rolando paciente masculino de 16 años de edad que realiza viaje al Amazonas y en una visita a la
comunidad indígena de la zona, accidentalmente se pincha en la pierna con una lanza con curare, empezando a presentar
debilidad, perdida de la fuerza muscular y finalmente parálisis, inicialmente en la pierna y luego en el resto del cuerpo.
Esquema o dibujo: (sinapsis)
•
¿Qué es el curare?
•
¿Porque cree usted que rolando presenta esta
sintomatología?
•
¿Considera usted que administrarle a rolando un
inhibidor de la acetilcolinesterasa podría ayudar en este
caso?
Caso 2: Jimena es una paciente femenina de 38 años quien desde hace 4 años nota que empieza a tener pequeñas arrugas
en su rostro y decide consultar con la “esteticista” de su salón de belleza quien le dice que tiene una amiga que coloca
Botox®, Jimena en su afán por mantener su belleza y ahorrar algo de dinero acude donde le indicaron y a pesar de
evidenciar que esta persona no tenía ninguna experiencia médica, decide dejarse inyectar Botox® en su cara. Los días
siguientes a la aplicación, efectivamente Jimena nota que ya no tiene arrugas, pero también se da cuenta que ya no tiene
la capacidad de tener ninguna expresión facial en su cara como sonreír, le cuesta mover sus labios para hablar y su frente
y cejas quedaron totalmente inmóviles.
Esquema o dibujo: (sinapsis)
•
¿Qué es el Botox?
•
¿Qué efecto tiene el Botox sobre la placa motora?
•
¿Porque cree usted que Jimena presento estos
efectos secundarios?
•
¿Si Jimena le consultara a usted con este
problema, que haría?
Caso 3: Miguel es un niño de 10 años que estando de vacaciones donde sus abuelos en México, tratando de subir un árbol, es mordido
en su mano por una araña Viuda negra (veneno: alfa-latrotoxina), inicialmente solo siente un pequeño pinchazo, pero al cabo de unos
minutos presenta dolor muscular generalizado, ansiedad y calambres musculares muy dolorosos, aumento de la salivación, aumento
de la sudoración y dificultad respiratoria.
Esquema o dibujo: (sinapsis)
•
¿Qué es la alfa-latrotoxina?
•
¿Qué efecto tiene este veneno sobre la placa
motora?
•
¿Porque cree usted que Miguel aparte de los
síntomas musculares presenta también sudoración y
salivación?
•
¿Luego de un periodo de tiempo en donde no se
coloque ningún tratamiento, es posible que en Miguel se
produzca una parálisis muscular generalizada?
Caso 4: Vicente es un chico de 18 años quien por presión de sus “amigos”, empieza a consumir cocaína, la primera vez que inhalo esta
droga Vicente experimento una sensación de euforia, aumento de temperatura, taquicardia y sudoración que duro algunos minutos,
luego de ese día Vicente empezó a inhalar con mayor frecuencia; después de un tiempo Vicente sentía que no lograba el mismo efecto
eufórico de la primera vez, hasta que llegó un momento en que debía inhalar mínimo 6 veces al día para poder realizar sus actividades
diarias y poderse sentir medianamente bien.
Esquema o dibujo: (sinapsis)
•
¿Qué es la cocaína?
•
¿Qué efecto tiene esta droga sobre las sinapsis
del SNC?
•
¿Porque cree usted que Vicente debía inhalar
cada vez más cocina para lograr el efecto eufórico de la
primera vez?
Caso 5: María es una paciente con depresión que, en su fase depresiva más fuerte, pensó en quitarse la vida tomando un veneno para
Roedores que vendían barato en el terminal de pasajeros de Maracay (llamado comúnmente Campeón y se comercializa de forma
ilegal) este veneno tiene un compuesto llamado carbamato que se comporta de forma muy parecida a los organofosforados. María
gracias a la rápida intervención de sus familiares no llego a consumirlo. Ahora, ¿qué hubiese pasado si lo tomara?
Esquema o dibujo: (sinapsis)
•
¿Qué síntomas tendría?
•
¿La activación de que receptores, serían los
desencadenantes de esos síntomas?
•
¿En este caso el medicamento Atropina pudiese
ser útil? Justifique su respuesta.
Caso 6: Carolina es una paciente de 35 años que empieza a notar que a medida que pasa el día sus parpados se ponen cada vez más
pesados, hasta el punto que le dificulta abrir los ojos, también presenta mucha debilidad muscular que le impide hacer actividad física
como siempre lo había hecho. En vista de estos síntomas decide consultar con su médico, quien después de evaluarla le indica que
posiblemente está presentando una enfermedad conocida como Miastenia Gravis.
Esquema o dibujo: (sinapsis)
•
¿Qué alteración en la transmisión neuromuscular
genera la Miastenia Gravis?
•
¿sobre qué mecanismos fisiológicos de la sinapsis
se podría intervenir para mejorar esta situación? Puede
dar un ejemplo.