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LA
CONTRACCIÓN MUSCULAR.
Existen dos tipos de músculos: el
estriado y el
liso.
El músculo estriado es aquel que se contrae de forma
voluntaria, y constituye todos los músculos esqueléticos del organismo. La
musculatura lisa es la propia de las vísceras, vasos sanguíneos, etc. El
miocardio es una forma especial de músculo estriado.
Aproximadamente el 40 % del cuerpo humano esta formado
por músculos esqueléticos y otro 5 a 10 % por músculo liso y cardíaco. El músculo
esquelético (objeto del tema) está formado por numerosas fibras, que varían
de 10 a 80 micras de diámetro. A su vez, cada una de estas fibras esta
integrada por centenares o millares de miofibrillas, que contienen cada una 1500
filamentos de miosina y 3000 filamentos de actina. En estos filamentos radica el
proceso de la contracción muscular, y son moléculas de proteínas
polimerizadas, que se interdigitan. La estriación del músculo esquelético
viene determinada por la alternancia de las bandas de miosina (bandas A) y las
de actina (bandas I). Los filamentos de actina están unidos a las líneas Z.
La porción entre dos líneas Z se denomina sarcómero.
La longitud de esta cuando la fibra esta en reposo es de
dos micras aproximadamente. Cuando una fibra se estira mas allá de esta, los
filamentos de actina se separan, dejando una zona clara en el centro de la banda
a que se llama zona H.
Mecanismo molecular de la contracción:
Cuando ocurre la contracción muscular, los filamentos de
actina se aproximan por sus extremos hasta llegar a superponerse ambos. Las
membranas z se aproximan unas a otras, disminuyendo así la longitud del sarcómero.
El estimulo nervioso viaja hasta llegar a la membrana de
la fibra muscular, provocando la liberación de grandes cantidades de iones
calcio hacia el sarcoplasma que libera las miofibrillas. El calcio activa las
fuerzas de cohesión molecular puenteando las cadenas de actina y miosina de
esta manera:
La miosina presenta sus "puentes" (constituido
por cadenas polipeptídicas) en condiciones de "reposo", es decir, en
un estado de distensión, a causa de la repulsión de las cargas negativas(-)
presentes en las extremidades; el ADP presente en la superficie de la actina, y
el atp presente en la extremidad del puente de la miosina, dotados de una carga
negativa, son unidos por iones calcio dotados de dos cargas positivas (++).
Tales iones están disponibles para la actinia y la miosina, las dos
proteínas que intervienen en el fenómeno de la contracción cuando llega el
impulso nervioso que la estimula; este, de hecho, modifica la membrana que
envuelve la miofibrilla, de manera que la hace permeable a los iones calcio. El
puente, que en condiciones de reposo de puede comparar a un muelle distendido,
se reduce a causa de la neutralización de las cargas (de hecho, las dos cargas
positivas se neutralizan con las negativas) y así acerca también la actinia a
la miosina: la miofibrilla se contrae.
Una enzima especial presente en la miosina, la
adenisintrifosfatasa (ATPasa), separa el ATP en ADP y fosfato; el ion
calcio se separa, mientras la actinia y la miosina se alejan entre ellas. El ADP
y el puente vuelve nuevamente a su condición primitiva de distensión.
Los distintos procesos indicados anteriormente ocurren a lo largo de los
mismos filamentos, en tiempos sucesivos.
Este mecanismo de la contracción seguirá ocurriendo
mientras haya iones calcio en el ambiente circundante.
El "rigor mortis", se debería al
establecimiento de enlaces permanentes entre actinia y miosina, es decir, al
hecho de que no existiría ya la posibilidad de descomponer el ATP.
Relación tensión
- longitud muscular:
Si el músculo se estira mas de su longitud normal antes
de la contracción, se desarrolla gran tensión de reposo (antes de la contracción),
pero el aumento de tensión durante la contracción disminuye a medida que el músculo
es estirado mas allá de su longitud normal. Cuando el músculo en reposo se
acorta hasta menos de su longitud normal, la tensión máxima de contracción
disminuye hasta alcanzar un valor de cero cuando el músculo se ha acortado a la
mitad de su longitud normal de reposo.
Relación velocidad de
contracción - carga:
El músculo se contrae muy rápidamente cuando lo hace
sin carga.
Cuando se aplican cargas la velocidad disminuye tanto mas
cuando mayores son aquellas. Al llegar la carga a igualar la fuerza máxima que
puede ejercer el músculo, la velocidad de contracción se reduce a cero, esto
es así porque la carga actúa como una fuerza inversa, opuesta a la fuerza
contráctil.
La eficacia de un motor se calcula por el porcentaje de
energía absorbida que convierte en trabajo.
En el músculo ocurre igual. El porcentaje de energía
absorbida por un músculo (energía química de los alimentos) que puede
convertirse en trabajo es menor del 20 al 25 por 100, el resto se transforma en
calor. La eficacia máxima solo puede lograrse cuando
el músculo se contrae con velocidad moderada. Si la contracción es muy
lenta se liberan grandes cantidades de calor de mantenimiento. Si es demasiado rápida,
gran parte de la energía se desarrolla en combatir la fricción viscosa dentro
del propio músculo. Por norma general, la eficacia máxima se obtiene cuando la
velocidad de contracción es de aproximadamente el 30 % de la máxima.
Cuando el músculo empieza a contraerse después de un
largo período de reposo, su fuerza inicial de contracción puede ser tan poca
como la mitad de su fuerza después de 30 o 40 contracciones musculares.
Esto quiere decir que la fuerza de contracción aumenta
hasta una meseta, fenómeno denominado efecto de escalera. Esto se debe a un
aumento progresivo de concentración de ion cálcico en el sarcoplasma, causado
directamente o como consecuencia de desplazamiento de sodio y potasio.
Fatiga muscular:
La contracción enérgica y prolongada de un músculo
origina el estado bien conocido de fatiga muscular. Resulta de una incapacidad
de los procesos contráctiles y metabólicos de las fibras musculares para
seguir ejecutando el mismo trabajo. El nervio continúa funcionando
adecuadamente, los impulsos nerviosos atraviesan normalmente la unión
neuromuscular hacia la fibra del músculo, e incluso potenciales normales
difunden por las fibras musculares, pero la contracción se debilita cada vez
mas por depleccion de ATP en las propias fibras musculares.
La capacidad de las fibras musculares para mantener una
alta tensión y la sensación subjetiva de fatiga del individuo dependen en alto
grado del flujo sanguíneo a través del músculo. Al comienzo del ejercicio,
existe un desfasage entre la demanda de sangre y la irrigación sanguínea. En ráfagas
muy cortas de contracción isométrica, el ATP y la fosfocreatina pueden
producir energía, y el oxígeno presente en el músculo(ligado a la mioglobina)
torna posible así mismo una entrega de energía proveniente de procesos
aerobios.
Sin embargo, una contracción máxima solo se puede
sostener durante pocos segundos. En las contracciones isométricas son menos de
un 15 % de tensión máxima o a tensiones mas elevadas con pausas espaciales en
forma apropiada, el flujo sanguíneo puede asegurar la provisión de oxígeno y
de compuestos ricos en energía y eliminar los metabolitos formados, y es
posible realizar el trabajo en forma aerobia durante períodos prolongados. A
mayores cargas se produce un deterioro del flujo sanguíneo, a causa de una
mayor o menor oclusión de los vasos sanguíneos. Por consiguiente la necesidad
de oxígeno requerirá su provisión, y los procesos anaerobios deben contribuir
en forma marcada a la producción de energía. El deterioro del flujo sanguíneo
limita no solo la provisión de oxígeno sino también la eliminación de
metabolitos y el calor. No se
conocen con exactitud los factores que limitan el desempeño. Uno de ellos podría
ser una "fatiga" en la unión neuromuscular, en los esfuerzos máximos
que duran menos de un minuto. A una tensión de alrededor del 50 % (que se puede
sostener por espacio de un minuto), la acumulación de ácido láctico y/o ion
hidrógeno (H+) puede interferir negativamente con los elementos contráctiles. En las contracciones isométricas
que requieren mas del 15 % y menos del 50 % no se dispone de conocimientos con
respecto a los factores que pueden limitar el desempeño.
Se debe destacar que distintos grupos musculares se
comportan de modo diferente por causas mecánicas vinculadas con la estructura y
disposición de los vasos sanguíneos, así como en cuanto a la composición con
respecto a los tipos de fibras.
La relación de la fuerza desarrollada a la contracción
voluntaria máxima de todo el músculo puede introducir conclusiones erróneas a
ceras de la tensión relativa de las pocas fibras musculares estudiadas mediante
el electromiografo, o a partir de una muestra dada mediante una aguja de
biopsia. Es posible someterlo a una tensión diferente; el flujo sanguíneo
local puede variar en distintas partes del grupo muscular afectado.
Por ultimo, se debe tener presente que una contracción
muscular prolongada y puramente isométrica representa, primordialmente, un
ejercicio artificial de laboratorio que no se presenta, por lo general, en la
vida cotidiana. Sin embargo, esos experimentos artificiales resultan especiales
para comprender la función neuromuscular.
Contracciones explosivas:
Muchos entrenadores creen que se debe levantar el peso
con la máxima rapidez posible, en todos los movimientos. Aseguran que es la única
manera de obtener mayor fuerza y tamaño muscular debido a que se efectúa una
contracción explosiva. Apoyan esta versión afirmando que el equipo deportivo
soviético entrena de esta manera la fuerza.
Evidentemente, los soviéticos hacen algún entrenamiento
de este tipo, pero solo durante períodos breves y nada mas que en relación con
el deporte que están practicando. Por lo general, únicamente la utilizan si el
deporte requiere movimientos semejantes en contra de una resistencia pesada. De
otra forma, los levantamientos rápidos se hacen únicamente para proporcionar
alguna variedad respecto a las formas habituales de ejecución y siempre solo en
ciertas ocasiones.
Cuando practican el entrenamiento de fuerza, los soviéticos
han determinado que lo mejor es una velocidad moderada de ejecución del
ejercicio. Sin embargo, los aumentos de fuerza son superiores cuando, se combina
la practica habitual de la velocidad moderada con levantamientos ocasionales
lentos y rápidos.
La velocidad, los pesos moderados y la emisión de la
hormona del crecimiento:
En sus investigaciones, los soviéticos han descubierto
que cuando levantamos un peso a velocidad moderada y usamos una carga moderada
(entre el 75 y el 80 por 100 del máximo), se produce la emisión máxima de la
hormona del crecimiento. Debido a
esto somos capaces de conseguir progresos mayores.
Trabajar a velocidades más lentas o mas rápidas no produce la misma
emisión de la hormona.
Los soviéticos creen que la clave de la explosividad es
ser capaces de mover un peso con la máxima velocidad posible, para soltarlo
luego, como en un salto o en un lanzamiento. Por ejemplo, en la sentadillas, en
vez de ponerse erguido en la posición final, con los pies apoyados sobre el
suelo, nos elevamos de el saltando, claro esta que con la correspondiente
disminución del peso.
Respecto a los movimientos efectuados con los miembros,
los soviéticos usan pesas campanas o sacos de arena, que se arrojan al final
del movimiento. Esta expulsión es una salida de la inercia desarrollada por el
peso, y permite también que el movimiento concluya sin una detención súbita
final.
Se debe tener en cuenta que las detenciones súbitas,
cuando debemos seguir manteniendo el peso, engendran tanta fuerza que pueden
resultar muy peligrosas para las articulaciones.
Debido a ese riesgo, es necesario que disminuyamos la
velocidad de todos nuestros movimientos rápidos antes de que lleguen al final,
para poder evitar el exceso de tensiones que acompañaría el la terminación
del movimiento.
En el trabajo explosivo, una contracción muscular
inicial suele comenzar el movimiento, y el resto del recorrido continúa por su
propia inercia. Sin embargo es posible modificar los movimientos explosivos
efectuando una contracción rápida al comienzo de un esfuerzo para llegar solo
a la mitad del recorrido. Este acortamiento del alcance del movimiento, deja
posibilidad para que el peso baya disminuyendo su velocidad y se detenga por si
mismo. Entonces solo es necesario sostenerlo para que regrese a su punto de
partida antes de que se inicie otra repetición.
La influencia de los
genes:
El músculo es un tejido donde la base genética se
expresa en gran medida como respuesta a señales mecánicas (contracción). Como
resultado de sobrecargar el músculo, la hipertrofia suele asociarse con un
incremento del ARN (ácido ribonucleico) del músculo y un cambio en el tipo de
ARN (mensajero). Sin embargo, el crecimiento muscular se regula en gran parte
por la velocidad de "traslación" del mensaje genético (ADN) en ARN
y, finalmente, en proteínas contráctiles. El entrenamiento pesado de fuerza
incorpora una sobrecarga neuromuscular que suele ser adecuada para hacer que el
ADN produzca preferentemente proteínas contráctiles que son responsables de la
fuerza muscular y la hipertrofia. El ejercicio hace que los genes ingresen en
los núcleos de las fibras musculares entrenadas informando específicamente
(con las proteínas adecuadas) de que manera debe adaptarse la miofibrilla al
trabajo impuesto. Tanto la tasa como la duración a las que se "enciende y
se apaga" el ADN les dicta la cantidad de sobrecarga sobre el sistema
neuromuscular. En resumen, levantar pesos más grandes suele producir más estímulo
para incrementar la síntesis de proteínas contráctiles que lo haría utilizar
pesos más ligeros.
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