A. Modelo Estructural y Funcional de la Membrana Celular

A este modelo se le denomina Modelo de Mosaico Fluido está constituido básicamente por:- Dos capas lípidicas (fosfolípidos) son responsables de la permeabilidad pasiva de la membrana, las cabezas polares hacia el LEC y las cadenas acílicas hidrfóbicas hacia el LIC. Los fosfolípidos más abundantes son los que contienen colina como las lecitinas (fosfatidilcolinas) y las esfingomielinas, además de las colinas están los aminofosfolípidos: Fosfatidilserina y Fosfatidiletanolamina. Determinan la asimetría de la membrana son predominantes en la cara interna de la membrana.- El fosfatidilinositol (PIP2) precursor de trifosfatidilinositol (IP3), este actúa como mensajero intracelular y promueve la liberación de Ca++.- El Colesterol da estabilidad estructural a la membrana, ayuda a la fluidez de la capa lípidica. Cobra importancia cuando las células son sometidas a alcoholes y anestésicos.- Los Glucolípidos formados por glicanos se proyectan hacia el exterior y funcionan como receptores en las reacciones antígeno anticuerpo- Las Proteínas pueden ser: - Periférica: Se encuentra hacia LEC o LIC. Hacia el LEC funciona como receptores - Integrales: funcionan como canales iónicos.el ácido siálico de las glucoproteínas contribuyen a los fenómenos de carga de la membrana, pueden ser transportadoras, enzimas y receptores.

B. Transporte a través de la Membrana

La membrana actúa como barrera que separa 2 medios acuosos, tiene una permeabilidad selectiva y consta de 2 modalidades:- Pasiva (Sin gasto de energía): Se produce a favor del gradiente (químico, eléctrico y electroquímico) de donde hay más a donde hay menos. - Difusión Simple: paso de pequeñas moléculas a favor del gradiente a través de la bicapa o canales proteicos. 1. A través de la bicapa: entran moléculas lípidicas como homonas esteroideas, anestésicos y fármacos liposolubles, también sustancias apolares (oxígeno, nitrógeno atmosférico) y polares (agua, glicerina, etanol, CO2) 2. A través de canales: se realiza mediante proteínas de canal con un poro o canal interno, cuya apertura es regulada por ligandos, el receptor de la proteína de canal sufre una transformación estructural que induce la apertura del canal. 3. Ósmosis: Movimiento de agua a través de la membrana mediante canales de agua (aquaporinas)

- Difusión facilitada: transporte de pequeñas moléculas polares que requieren que proteínas transmembranales faciliten su paso (Proteinas transportadoras, permeasas, carrier, Traslocador, Acarreadoras) al unirse sufren un cambio en su estructura que arrastra a la molécula hacia el interior de la célula. Tipos: 1. Uniportador: lleva un soluto por vez. 2. Simportador: lleva un soluto y co-transporta otro en la misma dirección. 3. Antiportador: lleva un soluto y co-transporta otro en diferente dirección.

- Activa (Con gasto de energía) auì intervienen permeasas pero requieren ATP ya que el transporte se realiza en contra del gradiente. Ejemplo: Las Bombas. - Bomba de Na+/ K+ ATPasa: Requiere una proteína transmembranal que bombea 3 Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el interior. Cambia la polaridad (Afuera más +, Dentro más -).

- Transporte que no ocurre a través de la membrana: Entra de de sustancias al citoplasma sin que las moléculas atraviesen la bicapa. - Endocitosis (entrada): Este Transporte es activo. Requiere de una proteína (CLATRINA) que promueve el plegamiento formando una depresión que “engloba” a la partícula (fagocitosis) o permite la entrada de LEC (pinocitosis), se transforma en vesícula una sección de la membrana de esta manera penetran los receptores. - Exocitosis (salida): Responsable de la liberación de enzimas, hormonas y neurotransmisores. Proceso bajo control de mecanismos ficológicos precisos. Se lleva acabo mediante estimulación: 1. Eléctrica: por potenciales de acción 2. Química: o primer mensajero se une a su receptor, activa una cascada de señales y se transducen de manera que lla célula responde.

C. Canales IónicosComopuestos de polipéptidos que atraviesan la membrana y permiten el paso de manera selectiva.

Todos los canales iónicos poseen: S5 y S6: Poro Acuoso / S4: Sensor de Voltaje.- Compuerta- Poro Acuoso (por este fluyen los iones) - Filtro de Selectividad

Son activados por:- Voltaje (Voltaje dependientes) (Na, K, Ca y Cl)- Ligandos (Ligando dependientes) (NT, Hormonas, Drogas)- Temperatura- Estímulos Mecánicos y Polimodales (canales tipo TRP)

Poseen 3 estadios: - Abiertos- Cerrados - Inactivos

1. CANALES DE SODIOEstán formados por tetrámeros que poseen 6 unidades transmembranales, las subunidades del canal se conocen como α, β1 y β2. A través de este canal se generan los potenciales de acción y se propaga a través del axón. Hay mas concentración de sodio fuera, por tanto, entra y hace el interior menos negativo. Genera corriente que sobrepasa la capacitancia y resistencia de la membrana. Este canal se localiza en el segmento inicial del axón, Nodos de Ranvier y Placa Motora Terminal. Proteínas asociadas: AnkirinaG y Neurofascina.

SUBTIPO SCN1A (α1;I) SCN2A1 (α2; II) SCN4A (µ1) SCN5A SCN1B (β1)

FUNCIÓNBloqueadores: Tetrodotoxina

Saxitoxina

Bloqueadores:Tetrodotoxina

Saxitoxina

Bloqueadores:Tetrodotoxina

Conotoxina GIII A, B, C

Resistente a Tetrodotoxina y

Saxitoxina I

Provee la cinética de inactivación

2. CANALES DE POTASIOEstos canales REGULAN LA EXITABILIDAD CELULAR. Mantienen el ES cercano al potencial de Equilibrio del K+. Se localizan en el corazón, encéfalo, musculo esquelético. Controlan la secreción de hormonas y NT. Vuelve la polaridad a su estado original (Repolarización después del Potencial de Acción). Hay mas concentración dentro, por tanto, sale y el interior se hace más negativo. Bloqueados por: Tetra-etil-amonio (TEA), 4-aminopiridina, Dendrotoxinas y Fenciclidina (PCP).Posee 3 familias principales:

- Familia 2TM: Rectificadores de corriente interior (Kir). Son activados por Proteína G (Kir3.x) y ATP, Son Bloqueados por la sulfonilurea. Posee 2 Dominios TM (M1 yM2). Tiene una región P que separa a M1 y M2. No Conduce cuando el ES es

1. Na+ : generación del potencial de acción en las células animales

2. K+ : repolarización de la membrana celular

3. Ca++: generación del potencial de acción y contracción muscular.

4. Cl: estabiliza el Vm

positivo.

- Familia 4TM: Están abiertos en todos los voltajes. Son responsables de la corriente de fuga (leak). Son regulados por NT y Segundos Mensajeros. Son Activados o Inhibidos por cambios de pH.

- Familia 6TM: Comprenden 2 subfamilias: 1- Voltaje Dependiente (Kv) y 2- Activados por Calcio.

3. CANALES DE CALCIOEstos canales se abren con la despolarización y regulan procesos como: Contracción Muscular, Expresión de Gene y Secreción de Hormonas y Neurotransmisores. Interactúan con proteínas reguladoras como las kinasas y las fosfatasas.

- VOCC: El Verapamilo y la Nifedipina se unen a las regiones 5 y 6 del dominio III Bloqueando el canal tipo L.

TIPO ACTIVACION / INACTIVACION / FUNCION

L (Long lasting o DHP) ACTIVACION: Fuerte despolarización, Alto Umbral. INACTIVACIÒN: Lenta. Sensible a DHP. FUNCION: Acople Excitación-Contracción, Plasticidad Neuronal, Visión, Audición, Control EA

T (Transient)ACTIVACION: Despolarización cercana al ES; Bajo Umbral. INACTIVACION: Rápida. REACTIVACION: Requiere fuerte Hiperpolarización. CONDUCTANCIA: Baja. FUNCION: Marcapasos

N (Neural type) ACTIVACION: Fuerte despolarización, Alto Umbral. INACTIVACION: Lenta. FUNCION: Liberación de NT

P/Q (Purkinje Cells) ACTIVACION: Fuerte despolarización, Alto Umbral. INACTIVACION: Lenta. FUNCION: Liberación de Ach

R (Resistant) Liberación de NT

- CANALES DE CALCIO TRP: Estos Canales Controlan la Migración Celular, El progreso del ciclo celular y la apoptosis. Están Acoplados a Proteína G vía Fosfolipasa C (PLC). Son Canales de Calcio y Sodio. Seis Miembros: TRPV (Vaniloide), TRPC (Clásico o Canónico), TRPM (Melastatina), TRPP (Policistina), TRPML (Mucolipina), TRPA1 (Ankirina). Responden a: temperatura, tacto, dolor, osmolaridad, feromonas, gusto y potencialmente a olfato y sonidos.

- CANALES LIGANDO DEPENDIENTES: Es activado por el IP3, Abre el canal de calcio de la membrana del RS y permite la salida de este hacia el citosol. EL receptor P2X (purinoreceptor) es un receptor-canal es activado por su ligando ATP y deja pasar tanto calcio como sodio.

- SOCC: Se Abren cuando disminuye el calcio depositado en el RS. Ora1 y STIM1 son las mediadoras en la activación.

4. CANALES DE CLORODifusión pasiva de aniones siguiendo el gradiente electroquímico. Su función es transportar cargas. En el Musculo contribuye a la conductancia de reposo, estabiliza el VM y su perdida produce miotonía. En el Musculo Liso la apertura de este canal causa Hiperpolarización.La Apertura del Canal depende de:

1. Aumento del volumen celular2. Fosforilación por kinasas3. Unión del ATP4. Ligando dependientes De Tipo Post sináptico (Receptores GABA y Glicina) CFTR: Regulador de la conductancia transmembranal de la Fibrosis Quística.5. Voltajes Dependientes: Son dímeros.

TIPO FUNCIONCLC-1 Voltaje de EstabilizaciónCLC-2 Regulación del Volumen Celular. Activado por Hiperpolarización , Aumento de Volumen Celular y pH ácidoCLC-5 Se Presume: Endocitosis renal reabsoción de Cl.CLC-K Transporte de Cloro en el Asa de Henle en la médula renal. Concentración de Orina. Síndrome de BartterCLCA1

Conductacia al Cloro dependiente de Calcio

CLCA2

Conductacia al Cloro dependiente de Calcio. Inhibido por: Tamoxifén.

A. EQUILIBRIO IONICO- Potencial de Equilibrio: La cantidad de enrgía requerida para que haya un balance entre el interior y el exterior.- Potencial de Electroneutralidad: Establece que en estado de reposo la distribución de las cargas es igual a ambos lados de la membrana, La sumatoria de las cargas totales es equitativa en ambos lados.- Potencial Electroquímico: Es la fuente de energía que permite el movimiento de los iones a través de la membrana.

B. ECUACION DE NERNSTEs una ecuación que calcula el potencial eléctrico que debe haber a través de la membrana para que el ión esté en equilibrio, asumiendo que la membrana es permeable al ion.

EK+= (58mV)(log10 [X]ext / [X]int)

C. BIOPOTENCIALES- Patch Clamp: Permite el estudio individual o múltiple de canales iónicos. Los resultados se dan en una grafica corriente Vs. Tiempo, que al unirlas se completa la grafica de Corriente – Voltaje.

cur

rent

(pA

)

- Potencial de Membrana en Reposo o de Estado estacionario (Es o Vm): Diferencia de voltaje entre el LIC y el LECestando en reposo (sin estimulación). Motoneuronas= -70mV; Músculo Estriado= -90mV; Músculo Liso= -30 a -70mV.¿Qué determina el Es?R/. Se asume que el K+ es el principal causante del estado estacionario (según la Ec. de Nernst) junto a los siguientes factores: 1- La actividad de la Bomba Na+/K+ ATPasa 2- Permeabilidad Selectiva de la Membrana. 3- Equilibrio de Gibbs – Donnan

- Potencial Local o Potencial Generador o de Receptor: Este potencial se qenera en los receptores sensoriales, Este potencial se suma, su magnitud depende de la magnitud del estimulo y se conduce con decremento (Tiende a desaparecer a lo largo del axón). 1- Potencial Local de Hipopolarización: ↑GNa+ ó ↑GCa++ (entran) 2- Potencial Local de Hiperpolarización: Sale mucho K+ o entra mucho Cl-

- Potencial Umbral (Eu): Potencial propio de cada célula que una vez se alcanza genera un potencial de acción. El Ca++ afecta este potencial.

- Potencial de Acción: Una vez la membrana se despolariza lo suficiente, o sea se alcanza un grado de despolarización tal que, el Es evoluciona hasta alcanzar al Eu. La polaridad de la membrana se invierte. Cumple la Ley del Todo o Nada.

Se conduce si decremento y de manera independiente de la magnitud del estimulo. Cada potencial de acción consta de dos fases: 1- Despolarización 2- RepolarizaciónExisten dos grandes Periodos: 1- Periodo Refractario Absoluto (PRA): Desde el inicio de la despolarización hasta cierta parte de la repolarización. En este periodo la excitabilidad de la célula es NULA porque los canales de sodio ya están abiertos. Al inicio de repolarización tampoco ya que los canales de sodio están inactivos. (SISTOLE) 2- Periodo Refractario Relativo (PRR): Cuando ha avanzado algo de la repolarización, los canales de sodio han pasado al estado de cierre. La membrana podrá responder nuevamente a otros estímulos.

- Cambios de la excitabilidad como consecuencia de cambios en la concentración iónica en el LEC (Plasma)

Iones Concentración Concentración (mmol/L)

Sodio 135-145 mEq/L 135-145

Calcio 8.4-10.6 mg/dL 2.1–2.7

Potasio 3.5-5.5 mEq/L 3.5-5.5

Cloro 110 mEq/L 95-110

Magnesio 1.5–2.2 mEq/L 0.75–1.1

- Cambios con alteraciones del K+ sanguíneo (kalemia): afecta al Es:

0

Eu

Es

0

Eu

Es Es’

Es’

A. Hiperkalemia (>5.5 mEq/l) B. Hipokalemia (<3.5 mEq/l) Eu = Eu = Es ↓ Es ↑ UE ↓ UE ↑ EC ↑ EC ↓

- Cambios con alteraciones del Ca++ en sangre (calcemia): afecta al Eu

A. Hipercalcemia (>10,6 mEq/l) B. Hipocalcemia (<8.4 mEq/l) Eu ↓ Eu ↑ Es = Es = UE ↑ UE ↓ EC ↓ EC ↑

A B

BA

Hiperkalemia:

Disminuye FC Paro Diastólico (Flácido) Más Excitable = Potencial Umbral ↓ Estado Estacionario

Hipercalcemia:

Aumenta FC Paro Sistólico (Contraído) Menos Excitable ↓Potencial Umbral = Estado Estacionario

- Potencial de Acción Cardiaco: Existen 2 variantes fundamentales. A. La Respuesta Lenta o Potencial del Tejido Nodal: - Es de -40 a -60 - Su base iónica: +Fase 0: Despolarización; ↑GCa++

+Fase 3: Repolarización; ↑ Gradual GK+

+Fase 4: Despolarización gradual (POTENCIAL DE MARCAPASO)

PRE PRRPRE PRR

Fase 0: Despolarización rápida debido a la entrada de Na+-Ca++ a través de canales de calcio.

Fase 3: Repolarización. Se debe a que la salida de K+ excede la entrada de Na+-Ca++

Fase 4: Lenta Despolarización. En el NSA la despolarización lenta se debe a 3 corrientes iónicas: - Entrada de Ca++ por canales tipo T - Entrada de Na+ inducida por Hiperpolarización (If) - Salida de K+ If → Funny Currents: Entrada de Na+ lenta que al mover el Es hacia el Eu activa los canales de Ca++ tipo L y luego los de tipo T.

B. La Respuesta Rápida o Potencial Ventricular o de Fibras de Purkinje: - Es de -90mV

Fase 0: Despolarización. Debido a la entrada de Na+ por canales rápidos.

Fase 1: Repolarización Temprana debido a la salida transitoria de K+ (desarrollada en fibras de Purkinje y fibras epicárdicas) a través de canales ito. La salida de K+ es breve.

Fase 2: (FASE DE MESETA) El Ca++ y algo de Na+ entran a medida que el potencial de membrana se hace menos negativo. El Ca++ que entra en esta etapa está involucrado en el acople excitación-contracción. (La entrada de estos iones es balanceada por la salida de K+

Fase 3: Repolarización Final. La salida de potasio excede la entrada de Na+ y Ca++

Fase 4: (PREPOTENCIAL) Se encuentra entre la repolarización final y el inicio de un nuevo potencial de acción. Se alcanza el Es.

- Cambios de Excitabilidad del Músculo Cardiaco: + A medida que aumenta la concentración de potasio extracelular se exhiben 3 cambios: 1. Fase 0 menor pendiente 2. Magnitud del propio potencial será menor 3. Duración del potencial es menorEl Es se hace menos negativo. Los potenciales de membrana en reposo y el de umbral se acercan tanto que el umbral de excitabilidad se anula. + El Aumento de Calcio aumenta la pendiente de la Fase 4 acelera la despolarización diastólica y aumenta la amplitud del potencial. + Efectos de la acción autonómica: 1. La Ach se une a receptores M2 y promueve la Hiperpolarización por medio de la salida de potasio, disminuye la pendiente de la fase 4, aumenta el valor del Es y disminuye el del Eu. Descenso de la FC. 2. Las Catecolaminas efecto totalmente opuesto al de la Ach. Aumenta la FC.

Descenso de la frecuencia cardiaca pasa de a → b

Aumento de la frecuencia cardiaca pasa de b → a

- Potenciales del Músculo Liso; Compone estructuras como las vísceras y las paredes de los vasos sanguíneos. + Potencial de Membrana: Es entre -40 a -60 mV. Son muy sensibles a los cambios de la concentración de calcio extracelular + Ritmo Eléctrico Básico (REB): Puede generar o no potenciales en espiga. Estas ondas lentas generan potenciales de acción espontáneamente. La cadena de electrones de la mitocondria genera un potencial negativo que lleva calcio hacia el interior de la mitocondria, la entrada de calcio activa canales catiónicos que resulta en corriente de marcapaso hacia el interior. + Potencial de Acción: Ocurre en el músculo liso unitario o visceral. El proceso de acople excitación-contracción es muy lento. La actividad marcapasos es muy importante en el músculo liso y existe en el tracto gastrointestinal en las células intersticiales de Cajal bajo la influencia de la motilina. *Ocurre en dos formas: 1) Potenciales en espiga, 2) Potenciales en Meseta. *Potenciales en espiga: Pueden ser generados por estimulación eléctrica, por acción de hormonas o de NT y por stress mecánico. *Potenciales en meseta: El proceso de repolarización es más lento. Constituyen la base para la generación de una respuesta contráctil de larga duración. *Origen: El sodio participa poco en la génesis del potencial comparado con el calcio. El calcio que ingresa a las células también participa en la contracción del músculo.

D. Conducción del Potencial de Acción.Es conducido por el tejido nervioso, por el músculo esquelético, por el tejido especializado de conducción del corazón y por “gap junction” del músculo liso.

- Conducción en el Axón + Es conducido en ambas direcciones (conducción bidireccional) + No requiere energía + Posee 2 modalidades: - Conducción por circuitos locales: ocurren axones amielínicos. Es más lenta. El impulso se conduce, con una onda continua de inversión de voltaje hasta los botones terminales de los axones. - Conducción Saltatoria: ocurren en fibras mielinizadas, Axones de gran diámetro y de alta velocidad de conducción . Es más rápida debido a que el axón esta cubierto por una vaina de mielina de manera que el potencial de acción “salta” hasta el nodo de Ranvier (Sector amielínico).

A Mayor Diámetro, Mayor Velocidad

TIPO VELOCIDAD (m/seg) DIÁMETRO (m)

Mielínicas

A- Alfa 70-120 12-20

A- Beta 30-70 5-12

A- Gamma 15-30 3-6

B 3-15 <3

C (Amielínicas) 0.5-2 0.4-1.2

SINAPSIS

A. EstructuraComprende el punto de unión entre 2 neuronas considerando una pre-sináptica y otra post-sináptica. Esta unión puede ser:+ Axodendrítica → Axón + Dendritas+ Axoaxónica → Axón + Axón + Axosomática → Axón + Soma+ Dendrodentríticas → Dendritas + Dendritas

**Fibra Nerviosa y Muscular = Unión Mioneural.

B. TransmisiónPuede ser:+ Eléctrica: La energía eléctrica pasa directamente dela pre a la post-sináptica a través de unas estructuras (“gap junction”) facilitan el paso de iones o de cambio de voltaje de manera directa. Esta está presente en el corazón ya que todas las células se comportan como si fuera una sola (Sincitio) y ocurre por Conexones.+ Química: Se sintetiza y libera un NT pre-sinápticamente, cruza el espacio sináptico y se une a un receptor en la membrana post-sináptica. - Liberación del NT: Cambio de voltaje por la llegada del potencial de acción, este potencial aumenta la entrada de Ca++, Se fosforila la sinapsina vía activación de de proteína cinasa C dependiente de Calmodulina esto hace que las vesículas se unan a la membrana pre-sináptica. - Unión al Receptor. → Receptor Post-sináptico: Receptor ubicado en la membrana post-sináptica

1. Canal de calcio tipo L; 2. Cuerpos densos; 3. Membrana presináptica; 4. Membrana postsináptica; 5. Vesícula con neurotransmisor; 6. Liberación de

neurotransmisor; 7. Hendidura sináptica; 8.Terminal axónica; 9. Sinapsis axo- axónica; 10. Sinapsis axo-somática

→ Autorrecptor: Se ubica en la membrana pre-sináptica y regula el “feedback” de la síntesis o liberación del NT → Heterorreceptor: Receptor que fija un NT diferente al liberado cuya acción es regular o moduladora de la síntesis o liberación de NT. → Receptores Intracelulares: Se ubican en el interior de la célula y su activación lleva a un aumento de mRNA específicos y sus correspondientes proteínas. - Receptores Fisiológicos y Farmacológicos. → Receptores-Canales; Ionotrópicos; Canales Iónicos Regulados por Ligando: Son proteínas que tienen un sitio de unión a un ligando específico y tienen un poro o canal en su estructura.

→ Receptores con actividad enzimática: Son proteínas que tienen un sitio de unión a un ligando específico en su dominio extracelular y hacia el citoplasma tienen actividad enzimática. → Receptores acoplados a Proteína G

C. Potenciales Post-SinápticosPueden ser+ Excitador: El NT se une al receptor y ↑GNa+ y Ca++, la célula se hace más excitable. Estos potenciales se suman y si llegan al umbral generan un potencial de acción.+ Inhibidor: El NT se une al receptor y ↑GK+ y Cl-, la célula se hace menos excitable.

D. Neurotransmisores+ De acuerdo con su naturaleza química: Aminoácidos, Péptidos, Catecolaminas y Indoletilamina.+ De acuerdo con su Función: Excitadores o Inhibidores.+ Clasificación estructural en: Biosíntesis, Receptores y Función.

NEUROTRANSMISORES:

1. Acetilcolina (Ach)a. Biosíntesis:

Colina + AcetilCoA → ACETILCOLINA → Colina + Acetato ↑ ↑ Colinacetiltransferasa AchE

b. Sitios de Producción:Es liberada por las motoneuronas que salen de la medula espinal, se encuentra en todas las uniones neuromusculares actuando como un excitador; es liberado en todas las terminales preganglionares del sistema nervioso autónomo y en las postgaglionares del sistema parasimpático ; también es liberado en muchas sinapsis de los ganglios basales, la corteza cerebral y el sistema nervioso entérico (en éste se estimula la contracción del músculo liso visceral)

c. Receptores (Colinoceptores):

i. Nicotínicos: Son estimulados por el alcaloide nicotina, tiene efecto estimulador en músculo esquelético y ganglios autonómicos. Al receptor nicotínico muscular se le une la toxina alfa bungarotoxina (veneno de serpiente).

ii. Muscarínicos: Son estimulados por la muscarina. La aplicación de esta sustancia a ganglios y tejidos efectores demostró que la acción parasimpatomimética era debido a la presencia de los receptores en los tejidos y no en los ganglios. M1, M3, M5 Son excitadores. M2, M4 Son inhibidores.

d. Mecanismo de transducción: Ach se une a cada subunidad alfa del receptor y aumenta la conductancia del sodio y potasio y genera un potencial despolarizante. Los receptores Muscarínicos están acoplados a la activación de la adenilciclasa por medio de Proteína G.

2. Aminas Biógenas:

Epinefrina y Norepinefrina (Adrenalina y Noradrenalina) a. Biosíntesis:

Deriva de la tirosina. Son degradas por las enzimas MAO (Monoaminooxidasa) y COMT (Catecol O-metiltransferasa), La primera se encuentra en las terminaciones nerviosas (pre sinápticamente en la mitocondria) y la segunda en el hígado, músculo liso y riñón (Se encuentra transmembranalmente en la parte post sináptica).

b. Sitios de Producción: En la mayoría de las terminaciones postgaglionares simpáticas incluyendo a la médula suprarrenal. Y se libera por exocitosis.

c. Receptores: se dividen en alfa y beta; Los alfa 1 son excitadores, los alfa 2 son inhibidores y los beta son excitadores.

Dopamina

a. Biosíntesis: Deriva de la tirosina. Se produce en partes del encéfalo, también en las células pequeñas intensamente fluorescentes de los ganglios autonómicos. Es degradada por la MAO y COMT

b. Sitios de Producción: Células de la sustancia negra y del tegmento del mesencéfalo; en el hipotálamo; terminales nerviosas periféricas del sistema nervioso autónomo.

c. Receptores:D1 a D5 acoplados todos a Proteína G. D1 y D5 son excitadores; D1, D2 y D3 son Inhibidores.

3. GABA (ácido gama amino butírico):a. Biosíntesis: Es sintetizado a partir de la descarboxilación del Glutamato por la enzima descarboxilasa del ácido

glutámico (La piridoxina, funciona como cofactor para esta enzima). Se metaboliza hasta succinato.

b. Sitios de Producción:En todo el sistema nervioso.

c. Receptores:Glucoproteínas hetero-oligoméricas formada por subunidades α, β, γ. Las unidades α y γ son requeridas para la acción de las benzodiacepinas. GABAA (Ionotrópico) y GABAB (metabotrópico) ambos son inhibidores

Biofísica del Músculo

El tejido muscular representa el 40% del peso corporal. Existen dos tipos de tejido muscular: Estriado y liso. El Estriado se divide en: esquelético o voluntario y cardiaco involuntario. El Esquelético mueve los huesos El cardiaco es controlado por el SNA y las hormonas El músculo liso compone las vísceras.

A. Músculo Esqueléticoa. Organización Macroscópica:

Fibras extrafusales (son las que se pueden ver a simple vista), se organizan en fascículos musculares formados por fibras musculares que son del mismo largo del músculo.

b. Organización Microscópica: La célula muscular es conocida como fibra muscular o miofibrilla, dentro se encuentran las proteínas contráctiles en forma de filamentos.

MIOFILAMENTOS DELGADOS:Actina: Proteína globular. Se une a la miosina en sus sitios activos, estos se encuentran bloqueados o cubiertos por la tropomiosina.

Tropomiosina: Se mantiene en su sitio por acción de la troponina y previene que la miosina interactúe con la actina.

Fibras Extrafusales

Troponina: Proteína que consta de 3 subunidades: C: Se une el calcio T: Se fija a la tropomiosina I: Inhibe la interacción actina – miosina

MIOFILAMENTO GRUESO:Miosina: Tiene 2 cadenas pesadas y 4 ligeras. Tiene una cabeza con actividad ATPasa y una cola.

MEMBRANA:Se llama sarcolema y presenta hendiduras que se conocen como Túbulos T o transversos.

RETÍCULO SARCOPLÁSMICO:Depósito de calcio. Sus prolongaciones se denominan cisternas terminales, éstas terminan cerca del túbulo T formando las tríadas.

SARCÓMERA:Unidad anatómica y funcional del músculo. Se encuentra limitada por la línea Z (punto de anclaje de las proteínas).

- Banda A: Área donde hay superposición de los filamentos delgados y de los gruesos.

- Línea M: Sólo hay filamentos de miosina.

- Zona H: Banda clara en el centro de la banda A.

- Banda I: Banda más clara, sólo hay filamentos de actina.

- Línea Z: Límite entre las sarcómeras, divide 2 bandas I de dos sarcómeras adyacentes.

c. Unión Mioneural o Neuromuscular:

d. Acople excitación – contracción:

Se da el estimulo eléctrico, éste genera un potencial de acción y abre los canales de Ca++ de la membrana pre sináptica, éste Ca++ activa la cinasa C dependiente de Calmodulina fosforilando la sinapsina (la sinapsina, previene la fusión de las vesículas con la membrana pre sináptica), además el Ca++ se une a la sinaptotagmina, que sirve como un detector de Ca++ y forma el complejo sinaptotagmina- Ca++, éstas promueven la fusión entre la membrana de la vesícula y la membrana plasmática, se forma un ”poro” que permite la liberación del neurotransmisor(Ach); Se libera el neurotransmisor y llega a los receptores nicotínicos en el sarcolema, el receptor nicotínico aumente la permeabilidad al Na+ y K+ (Na+ difunde hacia dentro y el K+ difunde hacia fuere en el mismo canal), se genera el potencial de acción y éste viaja por el túbulo T, alterando la conformación del receptor de DHP(receptor que está ligado mecánicamente al receptor de rianodina) genera una corriente de Ca++ del tipo L y de Na+ en menor grado y hace que el receptor de rianodina en la membrana de la cisterna terminal

libere el Ca++ del retículo sarcoplásmico, éste se difunde hacia el sarcoplasma (El Ca++ almacenado allí se mueve a favor de su gradiente electroquímico) para unirse a la unidad C de la troponina y estimular la contracción. La fijación del calcio a la unidad C de la troponina promueve el movimiento del complejo troponina-tropomiosina, lo que expone sitios de unión activos en la actina para actuar con la miosina, se libera Pi desde la cabeza de miosina y se une a la actina, Se libera ADP y los filamentos se deslizan, produciendo la contracción (disminuye la distancia entre las líneas Z). A medida que terminan las descargas de la motoneurona menos Ach excita al musculo y menos calcio se libera, a la vez, una bomba de calcio del retículo sarcoplásmico se pone en acción y recaptura el calcio. De esta manera, menos calcio se une a la troponina lo cual hace que ésta se mueva hacia su lugar original llevando a la tropomiosina hacia su lugar de bloqueo de los sitios activos de la actina. Ahora la distancia entre las líneas Z aumenta.

e. Unidad Motora: Conjunto de fibras musculares inervadas por el mismo axón UMP: Inervan muy pocas fibras musculares, se excitan con estímulos de baja intensidad. UMG: Son menos excitables y la motoneurona inervan cientos de fibras musculares. Las fibras musculares de una misma unidad motora tienen el mismo umbral y responden a la LEY DEL TODO O NADA. El movimiento graduado se logra por reclutamiento de unidades motoras

B. Biofísica del Músculoa. Sacudida Simple: Es la generación de tensión muscular y trabajo. Se trata de una respuesta a un solo estímulo eléctrico

y se contraen todas las UM que alcancen el Umbral a la vez.

b. Tétano Incompleto: La frecuencia de estimulación no es tan alta que aún permite cierta relajación.

c. Clonus (Fenómeno de Escalera) Se estimula antes de que se relajen las fibras musculares y se da un aumento progresivo de la fuerza contráctil.

d. Tétano Completo: Contracción sostenida del músculo, no hay relajación

e. Reclutamiento de UM: Aumento de la fuerza contráctil por incremento del voltaje de estimulación.

f. Fatiga: Se refiere a la desaparición de las contracciones debido a una estimulación de alta intensidad y frecuencia. En el organismos se puede dar por acumulación de ácido láctico, perfusión insuficiente o aporte disminuido de oxígeno y nutrientes.

Sacudida Simple Sumación (Clonus) y Tétano

Fatiga: ante el aumento de la intensidad de estimulación manteniendo la frecuencia constante, a través del tiempo la tensión muscular va disminuyendo evidenciando la fatiga del músculo

TENS – Estimulación Eléctrica Transcutánea

AUMENTA:

El Tamaño de fibra muscular La masa nuclear y contenido de DNA La biogénesis mitocondrial El efecto en fibras tipo II HSP70 (mioblastos[2]) APC /Ag El Calcio La excitabilidad Los trenes de potenciales La fuerza

TENS + Ejercicio = á actividad muscular

APLICACIÓN

MIASTENIA GRAVIS

Los anticuerpos (IgG dependientes de linfocitos T) bloquean, alteran, o destruyen los receptores de Acetilcolina en la unión neuromuscular, lo cual evita que ocurra la contracción muscular. Estos anticuerpos son producidos por el propio sistema inmunitario del cuerpo. Por ende, la miastenia gravis es una enfermedad autoinmune. Además, se ha demostrado que los pliegues post-sinápticos están aplanados o "simplificados", disminuyendo la eficacia de la transmisión. La Acetilcolina es liberada normalmente, pero los potenciales generados son de intensidad inferior a la necesaria.

SINDROME MIASTÉNICO DE LAMBERT - EATON

Se debe a una respuesta autoinmune contra canales de calcio pre sinápticos.

MIASTENIA GRAVIS SINDROME DE LAMBERT- EATON

PATOFISIOLOGICO El Anticuerpo IgG se une a los receptores de Ach en la membrana Post-Sináptica

El anticuerpo se une a los canales de calcio de la membrana Pre-Sináptica

SINTOMAS OCULARES Ptosis y Diplopía Usualmente no hay ni Ptosis ni DiplopíaASOCIACION Timoma (Neoplasia del Timo) Cáncer del pulmón de células pequeñasREFLEJOS Normales DisminuidosMOMENTOS REPETITIVOS Los síntomas empeoran Los síntomas mejoran

C. Músculo Cardiaco

Características estructurales:a. Organización macroscópica: Se localiza en la caja torácica entre

los pulmones y detrás del esternón hacia la izquierda.

El corazón está rodeado por el pericardio y entre el corazón y el pericardio hay un fluido llamado Líquido Pericárdico.

Se divide en cuatro cámaras: 2 aurículas y 2 ventrículos.

El corazón se divide en derecho e izquierdo por una estructura llamada tabique. Válvulas cardiacas: comunican las cámaras cardiacas (aurículo- ventriculares) y comunican los ventrículos con las

arterias (semilunares).1. Válvula Tricúspide: entre la aurícula y ventrículo Derecho 2. Válvula Bicúspide o Mitral: entre la aurícula y ventrículo Izquierdo3. Válvula Aórtica: Comunica al ventrículo izquierdo con la arteria aorta4. Válvula Pulmonar: Comunica el ventrículo derecho con la arteria pulmonar

b. Organización microscópica:

Tipos de células 1. Células nodales: Nodo Sinoatrial (NSA) y Nodo Atrioventricular (NAV). Generan su propio potencial de acción de manera automática Tiene un Es inestable, se despolarizan cada cierto tiempo. Las del NSA se despolarizan mas rápido, por eso constituyen el marcapasos.

2. Células de conducción: Haz de His y sus ramas y fibras de Purkinje, No son contráctiles

3. Células miocárdicas: atriales y ventriculares, son contráctiles.

Canales y Receptores: Hay diversos canales pero el principales son los canales de calcio

1. Tipo L: Encontrado en el corazón y neuronas periféricas. Bloqueado por DHP y Verapamil, Controla la liberación de NT y Hormona y la contracción cardiaca.

2. Tipo T: Actividad de marcapaso y junto con los canales de K, Ca, permite las oscilaciones del Es. Es Bloqueado por Ni2+

Discos Intercalares: Comunican una célula con la otra y facilitan el paso de energía de forma expedita, esto ocasiona que las células cardiacas se contraigan como una especie de Sincitio (como un todo). Gracias a la presencia de estas uniones (Gap junction) se logra el efecto de bomba durante la sístole.

Tejido especializado de conducción: Células especializadas en la conducción del potencial de acción. Éste tejido esta compuesto por: NSA, NAV, Haz de His y Fibras de Purkinje.

D. Biofísica del Corazón: a. Ondas e Intervalos del EKG: El Registro electrocardiográfico está

compuesto por: Segmentos: Las líneas isoeléctricas. Ondas: Las deflexiones Intervalos: Conjunto de ondas y segmentos.

1. Intervalo PR: Inicio de la Onda P hasta la Onda Q del complejo QRS2. Intervalo QT: Desde la onda Q hasta el final de la Onda T.

b. Significado de las ondas y segmentos: Onda P: Despolarización de las aurículas (Ritmo sinusal) Complejo QRS: Despolarización Ventricular Ondas T U: Repolarización Ventricular Segmento PR: Impulso a través del NAV Segmento ST: Tiempo entre la despolarización y repolarización ventricular.

BIOMECÁNICA

A. CONCEPTOEs la ciencia que estudia el movimiento humano. El resultado de la acción muscular es el movimiento, se logra gracias a que se convierte energía química en energía mecánica.

a. La Kinesiología: Es la especialidad que estudia el movimiento del cuerpo humano, mediante un conjunto de procedimientos encaminados a restablecer la normalidad de los movimientos del cuerpo humano.

B. POSICIÓN ANATÓMICA ESTÁNDAR Y PLANOS ANATÓMICOS

Bilateral

Unilateral

Ipsilateral Colateral

C. ANATOMÍA BÁSICA

Sistema Nerviosoa. Organización Estructural

i. Sistema Nervioso Central (SNC)

ii. Sistema Nervioso Periférico (SNP)1. Porción Sensorial2. Porción Motora3. Porción Autonómica

b. Sistema Nervioso Central:i. Medula espinal ii. Encéfalo

1. Tallo Cerebral Mesencéfalo Puente de Varolio Bulbo Raquídeo

2. Proencéfalo Telencéfalo

(Cerebro) Diencéfalo

c. Sistema Nervioso Periférico

i. Nervios Espinales 1. Fibras Aferentes (Sensoriales)2. Fibras Eferentes (Motores) (Inervan músculo esquelético)

ii. Pares Craneales (origen en el tallo cerebral)

PAR NOMBRE FUNCION

I Olfatorio Sensibilidad especial: olfacción

II Óptico Sensibilidad especial: visión

III Motor Ocular Común Motor: músculos del ojo

IV Patético Motor: m. oblicuo del ojo

V Trigémino Mixto: sensibilidad facial y movimiento de masticación

VI Abducens Motor: m. recto del ojo

VII Facial Mixto: m. faciales; sensibilidad especial: sabor

VIII Vestíbulococlear Sensorial: equilibrio y audición

IX Glosofaríngeo Mixto: sensibilidad especial: sabor; motor: deglución

X VagoMixto: motor visceral; sensibilidad especial: quimio-

recepción

XI Espinal Motor: m. cuello y cabeza

XII Hipogloso Motor: movimiento de la lengua

Esqueleto

El colágeno tipo I es el mayor componente de la materia orgánica y la base de la flexibilidad.

Está constituido por el conjunto de huesos y cartílagos

a. Funciones:I. Soporte

II. LocomociónIII. ProtecciónIV. Metabolismo del CalcioV. Conduce el sonido

b. Células:I. Osteocitos:1) Osteoblastos (Crean matriz Ósea): Participan en la calcificación ósea y sintetizan proteínas del hueso, luego se transforma

en Osteocitos que son relativamente inactivos2) Osteoclastos (Destruyen Matriz Ósea): Tienen enzimas lisosómicas que facilitan la resorción ósea. De esta manera

participan en la remodelación del hueso.

c. Tejidos:I. Blando esponjoso trabecular: le permite la absorción de energía. Se encuentra hacia los extremos (epífisis óseas)

II. Duro o compacto o cortical: Confiere a la estructura resistencia con menor espesor que es el caso de la diáfisis ósea. Se encuentra en la parte externa y la sección central .

d. Organización Estructural:I. Cabeza: 1) 8 huesos en el cráneo2) 14 huesos en la cara

Juntos forman una bóveda que protege el cerebro.

II. Tronco: 1) 24 costillas: Se unen por cartílagos a la columna vertebral (posteriormente) y al esternón (anteriormente)

1-7 verdaderas (esternales)

8-10 falsas (asternales) 11-12 flotantes

2) Superior a la caja torácica están: Las clavículas (unidas al esternón) y la escapula u omoplato y Juntas forman la cintura pectoral o escapular

3) La columna vertebral (eje del esqueleto): recorre el tórax posteriormente desde la base del cráneo hasta la región sacra. 7 cervicales 12 torácica 5 lumbares 5 sacras 4 coccígeas

III. Extremidades superiores: 1) Antebrazo

Cúbito Radio

2) Brazo Húmero (se une al omoplato y forma la articulación del codo)

3) Mano Muñeca o Carpo 8 huesos: escafoides, semilunar, piramidal, pisiforme, trapecio, trapezoide, grande y ganchoso.

metacarpo Falanges

IV. Extremidad inferior1) El fémur (se une a la pelvis formando la cintura pélvica)2) Articulación de la rodilla. (rotula, tibia y fémur)3) Pierna: estos se unen al tarso

Tibia Peroné

4) Pie Tarso 7 huesos: Calcáneo, Astrágalo, Cuboides, Cuneiformes (3), Navicular.

Metatarso Falanges

Sistema muscular

Comprende la masa de músculos estriados esqueléticos que están inervados por fibras nerviosas (motoneuronas o motoneuronas inferiores)

Permite el movimiento del cuerpo a través de su acción sobre los huesos.Principales acciones:

- Movimiento del cuerpo- Expresión facial- Control de la postura- Genera energía en forma de calor

Control voluntario

a) Función:I. Agonista: Realiza la acción

II. Antagonista: Se opone a la acciónIII. Sinergistas: Trabajan conjuntamente haciendo una acción

b) Morfología:I. Planos: Protegen órganos vitales

II. Fusiformes: Gruesos en la parte central, delgado a los extremosIII. Abanicoide: en forma de abanico (pectorales)IV. Orbiculares: Parecidos a los fusiformes pero en forma circular.

D. Propiedades del Hueso:a. Elasticidad: Capacidad de ser estirada y regresar a su posición original. (se debe al colágeno) b. Resistencia: La tensión necesaria para causar fractura del hueso (se debe al calcio, hidroxiapatita y la forma del hueso)c. Tenacidad: Resistencia del hueso a la disgregación de sus moléculas.

E. Eje mecánico y diafisarioa. Eje mecánico: El peso corporal se transmite al miembro inferior. (Alteraciones: Genu Varum, Genu Valgum)

b. Eje diafisario: Pasa por el centro de la diáfisis (Alteraciones: Coxa Valga, Coxa Vara)

F. Desarrollo y Crecimientoa. El hueso contiene el 99% del calcio y el 90% del fosfato del cuerpob. 65% del peso del hueso es por la hidroxiapatita y el 35% es el colágeno c. Resorción: Lisis de la matriz ósea d. Acreción: Formación del huesoe. Remodelación: resulta del balance entre acreción y resorción.f. Leyes de Crecimiento:

i. Ley del potencial de crecimiento (Bassen-Hagen): La longitud y el ancho del hueso tienen influencia genética.ii. Ley de la arquitectura ósea (Wolf): Cambios de función del hueso cambian su arquitectura interna, la inmovilización

obligada aumenta mucho la resorción, se reduce el contenido mineral (0,1% por semana) disminuyendo la resistencia y rigidez.

iii. Ley del periostio: Cuando hay aumento en la tracción y compresión sobre el hueso se genera tejido óseo y deformaciones. (Osgood-Schlatter)

iv. Ley de Godín: El crecimiento del hueso se da a partir de cartílago por medio de, Osificación Endocondral.1. Ley de asimetría: La extremidad que más se usa se desarrolla más.2. Ley de la alteración: Primero crece en longitud y luego en ancho

G. Principios Mecánicosa. Fuerza

i. Elementos:

1. Intensidad o valor absoluto: medida de su eficacia (N; Kgf; dyn) 2. El sentido: uno de los dos puntos posibles de seguir en la misma dirección. Flecha 3. Punto de aplicación: lugar donde se aplica la fuerza. 4. La dirección: recta según la cual la fuerza traslada su punto de aplicación.

ii. Centro de Gravedad: Está situado en la pelvis menor por encima de la línea que une las dos cabezas femorales y a la misma altura que el borde superior de la tercera vértebra sacra. (66% de su talla) El centro de gravedad cambia cuando inclinamos el cuerpo. Podemos evaluar el CG con una plomada y colocar al sujeto contra el hilo.

iii. Tensión: Hacia afueraiv. Compresión: Hacia dentrov. Torsión: Fuerzas opuestas en sentidos diferentesvi. Cupla: acción simultanea de 2 momentos iguales producidos por F paralelas que tienen igual magnitud y diferente

sentido.vii. Curva Tensión – Deformación: A mayor módulo E, más rigidez y el hueso se rompe con mayor facilidad. Las fuerzas de

compresión y torsión combinadas son responsables de la ruptura. La tibia es la más vulnerable tras una caída, cuando la fuerza aplicada supera los 50000 N (x pie) el hueso se fractura (los 2 huesos combinados aguantan hasta 100000N)

F=m×g×Hh

b. Energía

E1

E2

deformación

tens

ión

F= Fuerza ejercida H= Altura de donde caem= masa del sujeto h= amortiguaciónG= gravedad

i. Energía Potencial: Está almacenada en los músculos. Proviene de los alimentos y es convertida en ATP. La capacidad aeróbica se alcanza cuando la demanda de energía supera el metabolismo oxidativo del sujeto.

ii. Energía Cinética: El movimiento se realiza por una secuencia perfecta de contracción muscular y relajación. El movimiento resulta de la suma de la acción combinada de músculos y huesos en las articulaciones formando la cadena cinética

c. Biomecánica de la marcha (tercera ley de Newton)i. Ciclo de la marcha: Se extiende desde el momento en que un pie contacta el suelo hasta que vuelve a hacerlo.

1. Fase de apoyo 60%2. Fase de balanceo 40%

ii. Evolución de la marcha: La marcha normal se alcanza a los 5 años de edad; en ancianos tienen menos energía, disminuye el contrabalanceo, disminuye el apoyo monopodal y la amplitud de las articulaciones de los miembros inferiores.

iii. Tipo de movimientos: 1. Rotacional o versiones: Movimientos de giro.2. Balanceo: Movimiento pendular en el plano sagital.3. Traslaciones o pulsiones: Suma de dos rotaciones en sentido contrario.

iv. Ventajas mecánicas del diseño óseo: Anisotropía, capacidad de tener diferentes propiedades mecánicas según las fuerzas que se ejerzan desde diferentes direcciones.

v. Sistemas de palancas: Barra homogénea que se mueve sobre un punto de apoyo (fulcro) y está sometida a la acción de dos fuerzas opuestas: potencia y resistencia.1. Primer Género: RAP 2. Segundo Género: PRA3. Tercer Género: APR

A: La articulación es el pto. de apoyoP: La inserción del músculo es el pto. de aplicación de la potenciaR: Centro de gravedad, pto de aplicación de la resistencia

vi. Articulaciones:1. No sinoviales

Sinartrosis: Huesos firmemente unidos por tejido fibroso (huesos del cráneo)

Anfiartrosis: Semi-móviles. (Sínfisis Pélvica, Sínfisis Mandibular)2. Sinoviales

Diartrosis: Móviles. (Articulación del hombre, cadera, brazo, etc)

vii. Calidad de movimiento articular1. Posiciones de la articulación

Cero: Posición anatómica De reposo: Posición de máx. capacidad con juego articular mayor y

la menos fricción Bloqueo: Hay máximo contacto Movimiento articular está limitado por los ligamentos, los músculos

y la cápsula2. Movimientos articulares

Pasivo: Es producido por una fuerza externa Activo: Incluye una variedad de movimientos Accesorio: Es un movimiento para el cual el arreglo muscular no

es el adecuado.

H. Biomecánica del músculoa. Tipos de movimiento

i. Isométrica: NO se produce un acortamiento apreciable en la longitud del músculo.

ii. Isotónica: Produce un acortamiento en la longitud del músculo1. Contracción Concéntrica: Va en contra de la gravedad2. Contracción excéntrica: Va a favor de la fuerza de gravedad

iii. Torsión: Fuerza de tracción por la distancia (son proporcionales)iv. Flexión: Acerca dos partes del cuerpo.

b. Trabajo musculari. Estático: No se produce movimiento y el músculo permanece contraído isométricamente.ii. Dinámico:

1. Concéntrico2. Excéntrico

c. PotenciaCantidad de trabajo que realiza el músculo en la unidad de tiempoLa habilidad para producir o generar fuerza rápidamente

i. Medida de la potencia: Medir la potencia anaeróbica máxima a partir de la potencia producida al subir escalones a la máxima velocidad.

P=mx dt

d. Punto de equilibrio (segunda Ley de Newton)

m = masa del sujetod = distancia del 3ro al 9no x 6t = tiempo transcurrido

Masa requerida para mantener el sistema en equilibrio:

F1d1=F2d2m1gd1=m2gd2m2=m1gd1

gd2m2=

(20kg )(35cm)(85cm)

m2=8.2kg

m1 = masa de la pierna + yesod1 = Centro de gravedadm2 = peso requerido para el equilibriod2 = distancia entre el cabestrillo y la articulación