Por el Dr. Gianfranco De Angelis
Es desalentador ver a los instructores y entrenadores personales dar explicaciones "empíricas" sobre los diversos temas: masa muscular (hipertrofia), aumentos de fuerza, resistencia, etc., sin tener siquiera un gran conocimiento de la estructura histológica y la fisiología de los músculos.
Pocos tienen un conocimiento más o menos profundo de la anatomía macroscópica, como si fuera suficiente para saber dónde se encuentran los bíceps o pectorales, sin tener en cuenta la estructura histológica y menos aún la bioquímica y la fisiología de los músculos. Intentaré, en la medida de lo posible, hacer una breve y sencilla discusión del tema, también accesible para el lego de las ciencias biológicas.
Estructura histológica
El tejido muscular difiere de otros tejidos (nervioso, óseo, conectivo), debido a una característica obvia: la contractilidad, es decir, el tejido muscular es capaz de contraerse o acortar su longitud. Antes de ver cómo se acorta y para qué mecanismos, hablemos de su estructura. Tenemos tres tipos de tejido muscular, tanto histológicamente como funcionalmente diferentes: tejido muscular esquelético estriado, tejido muscular liso y tejido muscular cardíaco. La principal diferencia funcional entre el primero y los otros dos es que mientras que el primero se rige por la voluntad, los otros dos son independientes de la voluntad. El primero son los músculos que mueven los huesos, los músculos que entrenamos con pesas, mancuernas y máquinas. El segundo tipo está dado por los músculos de las vísceras, como los músculos del estómago, los intestinos, etc. que, como vemos cada día, no están controlados por la voluntad. El tercer tipo es el cardíaco: el corazón también está hecho de músculos, de hecho, es capaz de contraerse; en particular, también el músculo cardíaco es estriado, por lo tanto similar al esquelético, sin embargo, una diferencia importante, su contracción rítmica es independiente de la voluntad.
El músculo esquelético estriado es responsable de las actividades motoras voluntarias y, por lo tanto, de las actividades deportivas. El músculo estriado está formado por células, como todas las otras estructuras y sistemas del organismo; La célula es la unidad más pequeña capaz de vida autónoma. En el organismo humano hay miles de millones de células y casi todas tienen una parte central llamada núcleo, rodeada por una sustancia gelatinosa llamada citoplasma. Las células que forman el músculo se llaman fibras musculares : son elementos alargados, dispuestos longitudinalmente al eje del músculo y recogidos en bandas. Las principales características de la fibra muscular estriada son tres:
- Es muy grande, la longitud puede alcanzar unos pocos centímetros, el diámetro es de 10 a 100 micrones (1 micrómetro = 1/1000 de mm). Las otras células del organismo son, con algunas excepciones, de tamaño microscópico.
- Tiene muchos núcleos (casi todas las células tienen solo uno) y, por esta razón, se define un "sincitial polinuclear".
- Aparece transversalmente estriado, es decir, presenta una alternancia de bandas oscuras y bandas claras. La fibra muscular se presenta en su citoplasma, formaciones alargadas, dispuestas longitudinalmente al eje de la fibra y, por lo tanto, también al músculo, llamadas miofibrillas, podemos considerarlas como cuerdas alargadas colocadas dentro de la célula. Las miofibrillas también están estriadas transversalmente y son responsables de las estrías de toda la fibra.
Toma una miofibrilla y estudíala: tiene bandas oscuras, llamadas bandas A, y de las bandas claras llamadas I, en el centro de la banda I hay una línea oscura llamada línea Z. El espacio entre una línea Z y la otra se llama sarcómero, que representa el elemento contráctil y la unidad funcional más pequeña del músculo; En la práctica, la fibra se acorta porque sus sarcómeros se acortan.
Ahora veamos cómo se hace la miofibrilla, que es lo que se llama la ultraestructura del músculo. Se fabrica a partir de filamentos, algunos de ellos grandes, tales como filamentos de miosina, otros filamentos delgados de actina. Las grandes encajan juntas con las delgadas, de modo que la banda A está formada por el filamento grueso (por lo que es más oscura), la banda I está formada por la parte del filamento delgado que no está pegada al filamento pesado (está formada por el filamento delgado es más ligero).
Mecanismo de contracción.
Ahora que conocemos la estructura histológica y la ultraestructura, podemos mencionar el mecanismo de contracción. En la contracción, los filamentos ligeros se extienden entre los filamentos pesados, de modo que las bandas disminuyen en longitud; por lo tanto, el sarcómero también disminuye en longitud, es decir, la distancia entre una banda Z y la otra: por lo tanto, la contracción se produce no porque los filamentos se hayan acortado, sino porque han disminuido la longitud del sarcómero. La disminución de la longitud del sarcómero disminuye la longitud de las miofibrillas, por lo que dado que las miofibrillas constituyen la fibra, la longitud de la fibra disminuye, por lo tanto el músculo, que está hecho de fibras, se acorta. Obviamente, para que estos filamentos fluyan se necesita energía y esto está dado por una sustancia: el ATP (trifosfato de adenosina), que es la moneda de energía del organismo. El ATP se forma por la oxidación de los alimentos: la energía que tiene el alimento pasa al ATP que luego los da a los filamentos para hacerlos fluir. Para que se produzca la contracción, se necesita otro elemento, el ion Ca ++ (calcio). La célula muscular contiene grandes reservas y la pone a disposición del sarcómero cuando debe realizarse la contracción.
La contracción muscular desde un punto de vista macroscópico.
Hemos visto que el elemento contráctil es el sarcómero, ahora examinamos todo el músculo y lo estudiamos desde el punto de vista fisiológico, pero macroscópicamente. Para que un músculo se contraiga, es necesario que llegue a un estímulo eléctrico : este estímulo proviene del nervio motor, a partir de la médula espinal (como ocurre naturalmente); o puede provenir de un nervio motor estimulado y resecado eléctricamente, o directamente estimular el músculo eléctricamente. Imagine tomar un músculo: una extremidad atada a un punto fijo, la otra extremidad colgando de un peso; En este punto lo estimulamos eléctricamente; el músculo se contraerá, es decir, se acortará al levantar el peso; esta contracción se llama contracción isotónica. Si, en cambio, atamos el músculo con ambos extremos a dos soportes rígidos, cuando lo estimulamos, el músculo aumentará la tensión sin acortarse: esto se llama contracción isométrica. En la práctica, si levantamos la barra del suelo y la levantamos, será una contracción isotónica; Si lo cargamos con un peso muy pesado y, mientras intentamos levantarlo, aunque contraemos los músculos al máximo, no lo movemos, esto se llamará contracción isométrica. En la contracción isotónica, realizamos un trabajo mecánico (trabajo = fuerza x desplazamiento); en la contracción isométrica el trabajo mecánico es cero, ya que: trabajo = fuerza x desplazamiento = 0, desplazamiento = 0, trabajo = fuerza x 0 = 0
Si estimulamos el músculo con una frecuencia muy alta (es decir, numerosos impulsos por segundo), desarrollará una fuerza muy alta y se mantendrá contraída al máximo: se dice que el músculo en esta condición es tétanos, por lo que la contracción tetánica significa contracción máxima y continua. Un músculo puede contraerse poco o mucho, a voluntad; esto es posible a través de dos mecanismos: 1) Cuando un músculo se contrae poco, solo algunas fibras se contraen; Aumentando la intensidad de la contracción, se agregan otras fibras. 2) Una fibra puede contraerse con una fuerza mayor o menor dependiendo de la frecuencia de descarga, es decir, la cantidad de impulsos eléctricos que llegan a los músculos en la unidad de tiempo. Al modular estas dos variables, el sistema nervioso central controla qué fuerza del músculo debe contraerse. Cuando una contracción fuerte ordena, casi todas las fibras del músculo se acortan, no solo, sino que todas se triturarán con gran fuerza: cuando una contracción débil ordena solo unas pocas fibras se acortan y con una fuerza menor.
Veamos ahora otro aspecto importante de la fisiología muscular: el tono muscular. El tono muscular se puede definir como un estado continuo de ligera contracción de los músculos, que es independiente de la voluntad. ¿Qué factor causa este estado de contracción? Antes del nacimiento, los músculos tienen la misma longitud que los huesos, luego, con el desarrollo, los huesos se estiran más que los músculos, de modo que estos últimos se estiran. Cuando un músculo se estira, por un reflejo espinal (reflejo miotático) se contrae, por lo tanto, el estiramiento continuo al que está sujeto el músculo determina un estado continuo de contracción ligera pero persistente. La causa es un reflejo y, como la característica principal de los reflejos es la no voluntariedad, el tono no se rige por la voluntad. El tono es un fenómeno basado en un reflejo nervioso, por lo que si corto el nervio que va del sistema nervioso central al músculo, se vuelve flácido y pierde el tono por completo.
La fuerza de contracción de un músculo depende de su sección transversal y es igual a 4-6 kg.cm2. Pero el principio es válido en principio, no hay una proporción específica de proporcionalidad directa: en un atleta, un músculo ligeramente más pequeño que el de otro atleta puede ser más fuerte. Un músculo aumenta su volumen si está entrenado para aumentar la resistencia (es el principio en el que se basa la gimnasia con pesas); es importante subrayar el hecho de que el volumen de cada fibra muscular aumenta, mientras que el número de fibras musculares permanece constante. Este fenómeno se llama hipertrofia muscular.
Bioquímica muscular
Enfrentemos ahora el problema de las reacciones que ocurren en los músculos. Ya hemos dicho que para que ocurra la contracción de la energía ; esta energía conserva la célula en el llamado ATP (trifosfato de adenosina), que, cuando le da energía al músculo, se convierte en ADP (difosfato de adenosina) + Pi (fosfato inorgánico): la reacción consiste en eliminar un fosfato. Así que la reacción que tiene lugar en el músculo es ATP → ADP + Pi + energy. Sin embargo, las acciones de ATP son pocas y necesitamos volver a sintetizar este elemento. Entonces, para que el músculo se contraiga, también debe ocurrir la reacción inversa (ADP + Pi + energía> ATP), para que el músculo siempre tenga ATP disponible. La energía para hacer que la resíntesis de ATP tenga lugar viene dada por los alimentos: estos, después de ser digeridos y absorbidos, a través de la sangre llegan al músculo, donde renuncian a su energía, solo para producir el ATP.
La sustancia energética por excelencia está dada por los azúcares, especialmente la glucosa. La glucosa se puede descomponer en presencia de oxígeno (en una atmósfera aeróbica) y, como se dice incorrectamente, se "quema"; La energía que se deshace de ella toma el ATP, mientras que la glucosa no queda más que agua y dióxido de carbono. 36 moléculas de ATP se obtienen de una molécula de glucosa. Pero la glucosa también puede ser atacada en ausencia de oxígeno, en cuyo caso se convierte en ácido láctico y solo se forman dos moléculas de ATP; Luego, el ácido láctico, que pasa a la sangre, va al hígado, donde se transforma nuevamente en glucosa. Este ciclo del ácido láctico se llama el ciclo de Cori. ¿Qué ocurre prácticamente cuando el músculo se contrae? Al principio, cuando el músculo comienza a contraerse, el ATP se agota de inmediato y, como no ha habido adaptaciones respiratorias y cardiocirculatorias que se producirán más tarde, el oxígeno que llega al músculo es insuficiente, por lo que la glucosa se descompone en Ausencia de oxigeno formando ácido láctico. En una segunda vez, podemos tener dos situaciones: 1) Si el esfuerzo continúa ligeramente, el oxígeno es suficiente, entonces la glucosa se oxidará en agua y anhidrita de carbono: no se acumulará ácido láctico y el ejercicio puede continuar durante horas ( este tipo de esfuerzo se llama, por lo tanto, aeróbico, por ejemplo, la carrera de fondo). 2) Si el esfuerzo continúa siendo intenso, a pesar de la gran cantidad de oxígeno del músculo, la glucosa se dividirá en ausencia de oxígeno; por lo tanto, se formará una gran cantidad de ácido láctico, lo que causará fatiga (se llama estrés anaeróbico, por ejemplo, una carrera rápida, como 100 metros). Durante el reposo, el ácido láctico, en presencia de oxígeno, se convertirá nuevamente en glucosa. Al principio, incluso en el esfuerzo aeróbico, falta oxígeno: hablamos de deuda de oxígeno, que se pagará cuando descansemos; dicho oxígeno se utilizará para volver a sintetizar la glucosa del ácido láctico; de hecho, inmediatamente después del esfuerzo, consumimos más oxígeno de lo normal: estamos pagando la deuda. Como puede ver, citamos la glucosa como un ejemplo de combustible, porque es el combustible más importante en el músculo; de hecho, incluso si las grasas tienen una mayor cantidad de energía, para oxidarlas, siempre es necesario tener una cierta cantidad de glicidos y mucho más oxígeno. En ausencia de estos hay trastornos significativos (cetosis y acidosis). Sin embargo, las proteínas se pueden usar como combustible, ya que son las únicas que se usan para entrenar los músculos, la función plástica prevalece en ellos. Los lípidos tienen la característica de que, con el mismo peso, tienen más energía que los azúcares y las proteínas: idealmente se utilizan como almacenamiento. Así que los glicidos son el combustible, las proteínas son las materias primas, los lípidos son las reservas.
Intenté en este artículo de fisiología muscular lo más claro posible, sin dejar de lado el rigor científico: creo que habré logrado un resultado excelente si he estimulado a los operadores de la aptitud física a que se interesen más seriamente en la fisiología, porque creo que Las nociones fundamentales de fisiología y anatomía deben ser un bien cultural esencial para tratar de entender de alguna manera este maravilloso cuerpo humano.
