Neuromuscular Engineering 1 Neuromuscular Engineering & Technology IsoCOG.
La Unidad Neuromuscular
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LA UNIDAD NEUROMUSCULAR • UNIÓN NEUROMUSCULAR o PLACA MOTORA : es la si na psis entre axon es de mot one uronas y fibras musculares esqueléticas . * El cuerpo celular de las motoneuronas está dentro del asta ventral de la médula espinal y en el t ronco del e ncéfalo (SNC). * Los nervios que t ransmiten las señales desde el SNC a los músculos esqueléticos se llaman nervios motores * El axon de un a n eurona motor a se ramifica inervando varias fibras musculares: Unidad motora • La transmisión de una s eñal desde un nervio motor hasta el músculo esquelético induciendo la contracción se llama transmisión neuromuscular. Unidad motora pequeña Unidad motora grande •El número de fibras musculares por unidad motora puede llegar hasta varios cientos ; los músculos que controlan los movimientos finos (dedos, ojos) tienen unidades mo toras pequeña s •Las fibras musculares de una unidad motora están ampliamente repartidas por todo el músculo, por tanto la estimulación de una única unidad motora origina una débil contracción de t odo el músculo unidad motora 1 unidad motora 2 Médula espinal cuerpo de la motoneurona Unión neuromuscular axón de la motoneurona músculo Fibras musculares
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LA UNIDAD NEUROMUSCULAR• UNIÓN NEUROMUSCULAR o PLACA
MOTORA : es la sinapsis entreaxones de motoneuronas y fibrasmusculares esqueléticas.
* El cuerpo celular de las
motoneuronas está dentro del astaventral de la médula espinal y en eltronco del encéfalo (SNC).
* Los nervios que transmiten lasseñales desde el SNC a los músculosesqueléticos se llaman nerviosmotores
* El axon de una neurona motorase ramifica inervando varias fibrasmusculares: Unidad motora
• La transmisión de una señal desde unnervio motor hasta el músculo
esquelético induciendo la contracciónse llama transmisión neuromuscular.
Unidad motorapequeña
Unidad motoragrande
•El número de fibras musculares por unidad motora puede llegar hastavarios cientos; los músculos que controlan los movimientos finos (dedos,ojos) tienen unidades motoras pequeñas•Las fibras musculares de una unidad motora están ampliamente repartidaspor todo el músculo, por tanto la estimulación de una única unidad motoraorigina una débil contracción de todo el músculo
unidadmotora
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unidadmotora
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Médulaespinal
cuerpo de lamotoneurona
Uniónneuromuscular
axón de lamotoneurona
músculo Fibrasmusculares
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La unión neuromuscular
Cerca de la unión neuro-muscular, el nervio pierde su vaina de
mielina y se ramifica en finas ramas terminales ensanchadas en elextremo: botón terminal, que se extienden sobre la superficie de lamembrana muscular por los surcos o fosas sinápticas. Cada botónterminal hace sinapsis con una célula (fibra) muscular.
soma de unamotoneurona
axonmielinizado
placa motora
fibras muscularesinervadas
Miofibrillasramasterminalesdel axon
fibra muscular
boton terminal
fosas sinápticas
La unión neuromuscularLa llegada de un potencial de
acción al botón terminal axónicode la motoneurona induce la
entrada de Ca+2 y liberación porexocitosis del contenido de las
vesículas sinápticas, el NT:
acetilcolina
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La membrana de la fibramuscular que da a la fosasináptica posee unospliegues donde se sitúan
los receptoresnicotínicosa los que se une la
acetilcolina en estasinapsis neuromuscular.
Las neuronasmotoras usan elNT:Acetilcolina
(Ach)para comunicarsecon la fibra(célula) nuscular
UNION NEUROMUSCULAR O PLACA MOTORA
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• Como en una sinapsis neuronal, la llegada de un potencialde acción al terminal axónico origina la apertura decanales de Ca2+ activados por voltaje en la terminaciónnerviosa.
• Entrada de Ca2+ a favor de gradiente electroquímico
• Fusión de las vesículas de acetilcolina con la membrana dela terminación nerviosa
• Liberación de la acetilcolina a la hendidura sináptica(exocitosis)
AcoplamientoAcoplamiento ExcitaciónExcitación--ContracciónContracciónexplica el mcs por el que tras la generación de un PA en el axón deuna motoneurona se obtiene como respuesta la contracción delsarcómero (de la fibra muscular)
Tras la liberación de ACh por la neurona motora
se termina generando un PA en la fibra muscular
que conduce a la Contracción
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Acoplamiento: Excitación-Contracción… detalles
Llega un Potencial de accióna la terminal axónica
• Los cambios en la polaridad de la membranaabren los canales de Ca++ operados por voltaje
Entrada de Ca++
En el terminal axónico2
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• Ach spills into the synapse
• (just like the pre-synaptic neurons discussed earlier)
Las vesículas sinápticasliberan acetilcolina (Ach)
• El Ca++ que entra en la neurona hace que las vesículassinápticas se fusionen con la membrana celular liberandosu contenido, el NT Acetilcolina (Ach)
Botón sináptico
Vesículas sinápticas
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sinapsis
sarcolema
La acetilcolina (Ach) se une a susreceptores nicotínicos en el sarcolema
Acetilcolina
Canal iónico Sitio de unión
Citoplasma
Membranacelular
LEC
Se puede bloquear la transmisiónneuromuscular usando fármacos que se
unen a los receptores y no provocanapertura de canales o sea BLOQUEANa los receptores. Estos fármacos seusaban junto con los anestésicos:CURARE
La apertura de canales operados
químicamente por Ach produce cambiosen el potencial de membrana:
potencial acción???
Receptor Nicotínico de ACh
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Los canales iónicos en los receptores de Ach se abren:entra Na+ y sale K+ creando el Potencial de Placa Motora: ppm
El ppm es un potencial graduadosu magnitud depende dela cantidad de acetilcolina liberada.
En la unión neuromuscular no sedesencadena un potencial de acción sinoque las corrientes locales despolarizan lamembrana muscular a cada lado de launión neuromuscular, abriendo canalesde Na+ dependientes de voltaje ADYACENTES.
LOS PPM SÓN COMO PPS!
Las proteínas receptoras están muy concentradas en la membranapostsináptica mientras que en cualquier otra zona de la membranaplasmática del músculo hay muy pocos receptores para acetilcolina.
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El ppm abre los canales de Na+ y K+ operados por voltaje situadosen regiones adyacentes del sarcolema
iniciando el Potencial de Acción en la fibra muscular
La apertura de los canales de voltaje
individuales para el Na+ y el K+(adyacentes al R nicotínico de ACh)
dispara el PA en ambas direccionesa lo largo de la membrana de la fibra
muscular
para provocar su contracción.
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LA FIBRA MUSCULAR
Retículo Sarcoplasmático (RE)
Sarcoplasma (citop)
Filamento grueso
Filamentodelgado
Túbulos T
Nucleo
Sarcolema (mp) Mitocondria
Miofibrilla
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Túbulos T: invaginaciones de la memb plasmática
flanqueados por cisternas terminales del RE(retículo sarcoplasmático) que almacena Ca+2.
La llegada del PA a Túbulos T dispara la liberación de Ca+2desde las cisternas terminales del RS
Mcs: interaccion directa deReceptores de voltaje de Tubulos T con canales de Ca+2 en cisternas terminales
RESULTADO: SALIDA MASIVA DE Ca+2 AL CITOSOL
El PA se propaga a través de los túbulos Tal interior de la fibra muscular
8 Las señales de lamotoneurona cesany cesa la liberación de Ach
La ACh se pega y despega rapidamentede sus receptores, al despegarse (haactivado los receptores nicotínicos),es rápidamente degradada por la
Acetil-colin-esterasalocalizada en la membranade la placa motora:
Acetil-colinesterasa
ACh colina + acetato
La destrucción total de la ACh por la ACh-Esterasa TERMINA el ppm,permitiendo que la membrana de la célula muscular recobre su potencialde reposo y pueda volver a ESTIMULARSEMuchas drogas/fármacos inhiben a la ACh-Esterasa: Organo-fosfatos, Neostigmina…
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La ACh se disocia del R. Nicotínico en el sarcolema9
Si la ACh continuara
los canales segurian abiertos
el ppm continuaría
el musculo seguiría contraído
FATIGA
No se podría CONTROLAR la actividad muscular
* veneno de viuda negra:liberación masiva de ACh
* Toxina botulínica:impide liberación ACh
* Curare: compite por el R
El acetato y la colina pueden serrecaptadas en la motoneurona yresintetizadas en Acetil-colina
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ACh unida a R: una billonésima de sg
y en mili-sg desaparece por completode la hendidura
para que la fibra muscular
pueda volver a excitarse
Si se inhibe la AchE,
La ACh permanece estimulando a sus R
El ppm continúa
la membrana muscular se despolariza y
el músculo seguiría contraído: FATIGA
se bloquea la transmisión neuromuscular
No habría CONTROL de la actividad
La Ach libre se degrada por la Acetil-colinesterasa (AchE)
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• Se cierran los canales deCa++ en el RetículoSarcoplásmico (RS)
• El Ca++ se bombea(transporte activo) otra vezdentro del RS:
[Bomba de Ca+2/ATPasa]
• Bajan los niveles de Ca++ enel sarcoplasma.
Termina el ppm, el Ca+2 se recoge y la fibra se relaja11
RESUMEN
• Un nervio motor individual inerva una serie de fibras muscularesformando una unidad motora.
• Los nervios motores liberan Ach
• activación de receptores colinergicos nicotínicos
• Despolarización del sarcolema: ppm
• El efecto termina por la acetilcolinesterasa
• El ppm desencadena un Potencial de acción en el sarcolema
• Contracción muscular
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Receptores Nicotínicos colinérgicosal final de la placa motora = canales Na+ /K+
⇒ La entrada neta de Na+ crea un PPSE
⇒ PA a los túbulos T
⇒ Los receptors en los túbulos T “registran ladespolarización
Detalles del Acoplamiento E/C
Los receptores de los túbulos T abren los canales deCa2+ en . . .?
[Ca2+] intracelular
Re-captura Ca2+
ContracciónContracción
RelajaciónRelajación
Sarcoplasma
Miofibrillas
SarcolemaMitocondrias
Cisternaterminal
Filamento FilamentoDelgado Grueso
Ret. Sarcop.
TúbulosT.triada
La Tropomiosinaexpone el sitio
de unión La cabeza demiosina ejecuta
el golpe de
potencia
El filamento de Actina semueve hacia la línea M
El [Ca 2+] se unea la troponina
Línea M
liberado
Distancia recorrida por la actina
Miosina-filamento grueso
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Una fibra muscular sencilla responde a la ley del todo-o-nada
Ley del todo-o-nada=la célula responde al
máximo o no
responde.
CONTRACCIÓN MUSCULAR
Fase de
contracción
Periodo delatencia
Fase de relajación
Estimulación
C o n t r a c c i ó n m u s c
u l a r
Tiempo
