Fisiología de la contracción muscular durante el ejercicio. Parte I

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1. GENERALIDADES

- A la fuerza, la física la define como el producto entre la masa y la aceleración. La fisiología describe a la fuerza motriz, como a la capacidad del sistema neuromuscular de oponerse a una resistencia, venciéndola (contracción concéntrica), manteniéndola (contracción isométrica) o cediendo (contracción excéntrica) ante ella.

- Al deportista debe interesarle la mayor fuerza (y aún mejor, la mayor potencia) con el minino de desarrollo muscular. Con más frecuencia se ven deportistas con menos masa muscular pero más fuertes y potentes que otros con más masa.

- La fuerza muscular es importante para:

la actividad y rendimiento deportivo.

la ejecución de actividades cotidianas.

impedir dolores relacionados con lo postural.

razón estética (autoconfianza, personalidad).

- Tipos de contracción muscular:

- ISOMETRICA (estática)

- AUXOTONICA

- ISOTONICA (la resistencia debe variar adaptándose a la fuerza ejercida sobre ella, para que se produzca una misma tensión muscular en todo el recorrido articular a velocidad constante). Puede se excéntrica o concéntrica.

- EXCENTRICA (el músculo se alarga mientras se desarrolla la tensión).

- CONCENTRICA (el músculo se acorta mientras se desarrolla la tensión)

- Hay dos formas de graduar o variar la fuerza:

- variando el Nro total de unidades motoras reclutadas.

- variando  la frecuencia con la cual un Nro dado de unidades motoras son activadas (o sea variando la frecuencia de contracción de cada unidad motora).

La resistencia de un músculo depende directamente de:

- Su contenido de mitocondrias

- Su concentración de glucógeno

- Su vascularidad

- Su concentración de mioglobina

2.  RELACION ENTRE EL TIPO DE FIBRA MUSCULAR Y EL EJERCICIO

- El significado funcional de las diferentes características bioquímicas y funcionales de las FCL y FCR durante el ejercicio, es indicado por el hecho de que las FCR son reclutadas preferentemente parar  la realización de trabajos de corta duración y alta intensidad y las FCL son reclutadas preferentemente durante actividades de larga duración y resistencia.

- Las FCR son capaces de producir mayor tensión muscular máxima y en un ritmo más rápido de desarrollo de tensión que las FCL. Las propiedades bioquímicas y fisiológicas relacionadas con esa dinámica contráctil, son las actividades de la miosina ATPasa y su velocidad de liberación  y captación del Ca++ a partir del retículo sarcoplasmático. Estas dos propiedades son más nítidas dentro de las FCR que en las FCL.

3.  FUNCIONES DEL COMPONENTE CONJUNTIVO MUSCULAR

- Tanto desde el punto de vista estructural como funcional, debe considerarse al músculo como un sistema integrado por dos  elementos  con  propiedades  muy  distintas: el componente contráctil y el conjuntivo. Ambos actúan conjuntamente y de forma coordinada, con el objeto de asegurar la máxima eficacia funcional. La activación del componente contráctil produce la disminución de la longitud del sistema, mientras que el comportamiento mecánico (elasticidad, resistencia a la tracción, flexibilidad, etc.) es atribuible principalmente al componente conjuntivo.

- Cuando el sistema muscular esquelético es sometido a un efecto de estiramiento activo (por contracción de los antagonistas), o pasivo (como consecuencia de la acción de la gravedad o por el efecto de fuerzas externas que actúan sobre él, traccionándolo), manifiesta una respuesta elástica dependiente del componente conjuntivo y que se expresa como fenómeno mecánico de rebote elástico.

- Como cualquier otro cuerpo elástico, cuando el músculo esquelético es distendido, acumula energía potencial que podrá manifestarse en forma de energía mecánica al cesar las fuerzas que actúan sobre él. Este tipo de efecto se hallan bajo la influencia de factores temporales, de manera que si transcurre un período de tiempo excesivo entre el final del estiramiento y la posibilidad de que se manifieste la respuesta elástica, la energía potencial acumulada se disipa en forma de calor sin que se produzca la respuesta del acortamiento de

forma espontánea. Además de la respuesta mecánica, el músculo estirado puede evidenciar también una respuesta refleja de naturaleza totalmente distinta a la anterior, producida por la estimulación de los propioceptores musculares de estiramiento (husos musculares y órganos tendinosos de Golgi). Se desencadenan reflejos medulares miotáticos, cuya expresión puede verse modificada por el tono muscular y otros factores moduladores adquiridos (por ejemplo, mediante el entrenamiento).

4.  PARTICIPACIÓN DE LOS EFECTOS ELÁSTICOS EN EL DESARROLLO DE LA FUERZA DE CONTRACCIÓN

- La energía almacenada en el componente elástico muscular depende de la cuantía de la elongación a la que se vea sometido.

- La energía almacenada en el componente elástico durante la elongación depende de la longitud alcanzada de estiramiento, así como de las características de elasticidad propias.

- Debe tenerse en cuenta, que la energía potencial acumulada en el componente elástico debe ser utilizada en forma de rebote, es decir, sin que transcurra un período de tiempo excesivo entre su manifestación y su almacenamiento. Este tipo de efectos es ejercido tanto

por los tendones y elementos de inserción como por el conjunto de cubiertas  conjuntivas.

En  lo  relativo  a  los  tendones  y  otros elementos conjuntivos de inserción, existen muchas diferencias en lo que concierne al comportamiento mecánico, por las diferencias que se registran en su constitución y estructura. Por ejemplo, el efecto elástico atribuible al tendón de Aquiles es remarcable y adquiere un protagonismo e importancia notables en el transcurso de la deambulación, el salto o la carrera.

5. MODELO MECÁNICO DEL MÚSCULO

- Las propiedades y características elásticas del músculo son absolutamente imprescindibles para que el movimiento ocurra correctamente y presentan una gran importancia en lo que concierne a las habilidades manuales y deportivas. La elasticidad permite conservar la energía potencial acumulada en el proceso de elongación o estiramiento, provocada  por la contracción de la musculatura antagonista, la fuerza de la gravedad, momento de fuerza del movimiento, resistencia ofrecida por otras partes del cuerpo, tracción ejercida por otra u

otras personas o dispositivos  mecánicos  de entrenamiento  o de rehabilitación,  etc., que se expresará como energía mecánica cuando las condiciones lo permitan, al cesar la tracción sobre el correspondiente músculo.

Modelo mecánico del músculo: CC es el componente contráctil, SEC el componente

elástico en serie y PEC el componente elástico en paralelo. El total de tensión activa que el sistema puede generar equivale a la suma de tensión ejercida por el conjunto de sus componentes.

- Por su estructura y sus características funcionales, debe considerarse al músculo esquelético como un sistema integrado por tres elementos constituyentes:

a) El componente contráctil (CC), constituido por los miofilamentos acto-miosínicos que presenta un doble comportamiento: una parte es capaz de manifestar efectos contráctiles debidos las

interacciones acto-miosínicas, y otra parte evidencia un comportamiento elástico. Cuando actúa acortando la longitud del sarcómero, causa una distensión de igual magnitud del componente elástico en serie, hasta lograr vencer la resistencia que se ofrece al movimiento. Presenta también comportamiento elástico de manera que, cuando es alongado por un sistema de fuerzas externo, evidencia una notable tendencia a recuperar su longitud inicial (de reposo). Esta propiedad, que es independiente de los componentes conjuntivos elásticos del sistema, se explica por efectos de interacción de índole molecular no conocidos en detalle, ejercidos tanto por el sistema actomiosínico como atribuibles al conjunto de elementos de estabilización que cumplen funciones decisivas en el mantenimiento de la estructura en trama reticular de los miofilamentos gruesos y delgados.

b) El componente conjuntivo dispuesto en paralelo respecto al  CC (PEC) está formado  por el epimisio, perimisio, endomisio y la propia membrana plástica de la fibra muscular. Estas estructuras presentan una elevada tendencia elástica y son las responsables primarias de la capacidad  de  generar la tensión que el músculo soporta después de ser sometido a un efecto de estiramiento.

c) El componente conjuntivo situado en serie respecto al CC  (SEC)  está formado por el tendón y otros elementos de inserción ósea, caracterizados por su comportamiento elástico limitado, dado el gran predominio de tejido fibroso, y cuyas funciones se desarrollan esencialmente con el mantenimiento de la necesaria solidez, tolerando fuerzas elevadas de tracción sin romperse, capacidad  de  transmisión  de  la  fuerza,  etc.

- En el transcurso de la contracción, el comportamiento del conjunto de estos componentes puede esquematizarse así:

a)  Durante la contracción muscular se produce el acortamiento del sarcómero, con disminución de la longitud total del sistema (en el caso de las contracciones concéntricas) o sin que éste se vea modificado (como ocurre en las isotérmicas).  La disminución de longitud del CC, actúa distendiendo el SEC, en grado variable, en función de la intensidad de la contracción y de la magnitud de la resistencia a vencer.

b) En el curso de la relajación muscular, una vez cesado el efecto contráctil, el músculo recupera su longitud inicial, siempre que no existan fuerzas externas que lo impidan, por ejemplo, las contracción de los antagonistas o el propio peso corporal. Interviene en ello la elasticidad del sistema muscular, representado por el moderado efecto de rebote elástico debido al estiramiento

del tendón, junto a la influencia que pueda asimismo desempeñar la propia tendencia elástica atribuible al CC, y  la  dependiente de la compresión que se registre en el PEC cuya importancia y participación en el proceso es poco conocida.

c) Cuando el sistema muscular es estirado,  se  produce la elongación del conjunto de elementos que lo integran, tanto los situados en serie como los que se disponen en paralelo. Esta acción es especialmente significativa para el PEC por presentar una alta capacidad de almacenamiento, de energía potencial, dada la destacada presencia de fibras elásticas. El  PEC no es el exclusivo responsable de la elasticidad muscular y, por tanto, de la capacidad de rebote elástico frente al estiramiento del sistema muscular, aunque juegue un importante papel y, en algunos movimientos, pueda ser el responsable principal. El músculo, en estas condiciones, tenderá a recuperar la longitud de reposo y, por tanto, "contraerse" (disminución de la longitud del sistema cuando las circunstancias  lo permitan, esto es, cuando cese la acción elongante. Este efecto es muy variable respecto del tiempo, si transcurre un período temporal excesivo entre la producción del efecto de estiramiento y la posibilidad de que se manifieste el efecto elástico de rebote, la energía potencial almacenada en el curso  de la elongación no llega a manifestarse cinéticamente y se pierde como calor.

d) En el transcurso de una contracción  muscular excéntrica en la que coexisten el efecto de interacciones acto-miosínicas con los derivados de la acción de estiramiento del componente elástico muscular, se adicionan ambos efectos y, por ello, en las contracciones de este tipo, la fuerza alcanzable máxima (tal como más adelante se comenta) deberá ser sensiblemente superior. Dado que, por este motivo, es posible alcanzar mayores niveles de generación de fuerza, la inmensa mayoría de movimientos fisiológicos en los que sea necesario alcanzar una fuerza de impulsión grande se ven precedidos por un efecto de estiramiento muscular previo, buscando el "rebote" para poder, de esta manera, alcanzar los máximos niveles de generación de tensión.

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