Inervación del músculo esquelético
El músculo esquelético está inervado por uno o más nervios. En las extremidades y en la cabeza y el cuello, la inervación suele ser única, pero en los grandes músculos de la pared abdominal, la inervación es múltiple, ya que estos músculos han conservado su inervación segmentaria embrionaria.
La inervación y la irrigación musculares adoptan una configuración más o menos constante denominada hilio neurovascular. El nervio que va a un músculo contiene fibras motoras y sensitivas. Las fibras motoras son de tres tipos: a) fibras grandes mielínicas α, b) fibras pequeñas mielínicas γ y c) fibras finas C amielínicas. Los grandes axones mielínicos de las células α de las astas anteriores inervan las fibras extrafusales que forman la masa principal del músculo. Las pequeñas fibras amielínicas γ inervan las fibras intrafusales de los husos neuromusculares. Las fibras amielínicas finas son eferencias autónomas posganglionares que inervan el músculo liso de las paredes de los vasos sanguíneos.
Las fibras sensitivas son de tres tipos principales: a) fibras mielínicas que se originan en las terminaciones anuloespirales y en ramillete de los husos neuromusculares, b) fibras mielínicas que se originan en los husos neurotendinosos y c) fibras mielínicas y amielínicas que se originan de di versas terminaciones sensitivas en el tejido conectivo del músculo.
Unidad motora
Puede definirse la unidad motora como la motoneurona α y las fibras musculares por ella inervadas. Las fibras musculares de una única motoneurona se hallan ampliamente dispersas por todo el músculo. Allí donde se requiere un control muscular fino y preciso, como en los músculos extraoculares o en los pequeños músculos de la mano, las unidades motoras poseen sólo unas pocas fibras musculares. Sin embargo, donde no se requiere un control preciso, como en un gran músculo de una extremidad, como el glúteo mayor, un único nervio motor puede inervar cientos de fibras musculares.
Uniones neuromusculares en el músculo esquelético
Las fibras musculares esqueléticas están inervadas por fibras nerviosas mielínicas α de gran tamaño, derivadas de grandes motoneuronas en las astas grises anteriores de la médula espinal o de los núcleos motores de los nervios craneales. Cuando cada fibra mielínica se introduce en un músculo esquelético se ramifica muchas veces. El número de ramas depende del tamaño de la unidad motora. Una única rama termina entonces en una fibra muscular en un sitio que recibe la denominación de unión neuromuscular o placa terminal motora.
La gran mayoría de las fibras musculares están inervadas por sólo una placa terminal motora. Al alcanzar la fibra muscular, el nervio pierde su vaina de mielina y se desdobla en varias ramas finas. Cada rama termina como un axón desnudo y forma el elemento nervioso de la placa terminal motora. El axón se expande ligeramente y contiene muchas mitocondrias y vesículas (aproximadamente de 45 nm de diámetro). En el sitio de la placa terminal motora, la superficie de la fibra muscular se eleva ligeramente para formar el elemento muscular de la placa, a la que con frecuencia se denomina placa basal. La elevación se debe a la acumulación local de sarcoplasma granular por debajo del sarcolema y a la presencia de numerosos núcleos y mitocondrias; éstas proporcionan ATP, que es la fuente de energía para la síntesis del transmisor acetilcolina (ACh).
El axón desnudo expandido se halla situado en un surco de la superficie de la fibra muscular, fuera de la membrana plasmática (sarcolema). Cada surco está formado por el repliegue de la membrana plasmática. El surco puede ramificarse muchas veces y cada rama contiene una división del axón. Es importante destacar que los axones están realmente desnudos; las células de Schwann sirven meramente como casquete o techo para el surco, y nunca se proyectan en él. El suelo del surco está formado por membrana plasmática, que está moldeada en numerosos pliegues pequeños, denominados pliegues de la unión; éstos sirven para aumentar la superficie de la membrana plasmática situada próxima al axón desnudo.
La membrana plasmática del axón (axolema o membrana presináptica) está separada por un espacio de aproximadamente 30 a 50 nm de anchura, de la membrana plasmática de la fibra muscular (el sarcolema o membrana postsináptica). Este espacio constituye la hendidura sináptica. La hendidura sináptica está llena de membranas basales del axón y de la fibra muscular. La placa terminal motora está reforzada por la vaina de tejido conectivo de la fibra nerviosa (endoneuro), que se continúa con la vaina de tejido conectivo de la fibra muscular (endomisio).
Un impulso nervioso (potencial de acción), al alcanzar la membrana presináptica de la placa terminal motora, causa la abertura de los canales de Ca2+dependientes del voltaje que permiten que los iones de Ca2+ penetren en el axón. Esto estimula la fusión de algunas de las vesículas sinápticas con la membrana presináptica, y causa la liberación de acetilcolina a la hendidura sináptica. La acetilcolina es liberada así en la hendidura por un proceso de exocitosis, y difunde rápidamente a través de la hendidura para alcanzar receptores nicotínicos de ACh en la membrana postsináptica de los pliegues de la unión. La membrana postsináptica posee grandes cantidades de canales dependientes de la ACh.
Una vez se han abierto los canales dependientes de la ACh, la membrana postsináptica se vuelve más permeable a los iones de Na+, que fluyen al interior de la célula muscular y se crea un potencial local denominado potencial de la placa terminal. (Los canales dependientes de la ACh también son permeables a los iones de K+, que salen de la célula, pero en menor medida.) Si el potencial de la placa terminal es lo suficientemente grande, se abren los canales de Na+dependientes del voltaje, y comienza un potencial de acción que se extenderá a lo largo de la superficie de la membrana plasmática (sarcolema). La onda de despolarización es llevada al interior de la fibra muscular a las miofibrillas contráctiles por el sistema de túbulos T. Ello lleva a la liberación de iones de Ca2+desde el retículo sarcoplásmico, que, a su vez, hace que el músculo se contraiga.
La cantidad de acetilcolina liberada en la placa terminal motora depende del número de impulsos nerviosos que llegan a la terminación nerviosa. Una vez que la acetilcolina cruza la hendidura sináptica y dispara los canales iónicos en la membrana postsináptica, sufre inmediatamente hidrólisis debido a la presencia de la enzima acetilcolinesterasa (AChE). La enzima se adhiere a las finas fibrillas de colágeno de la membrana basal en la hendidura; parte de la acetilcolina difunde alejándose de la hendidura. La acetilcolina permanece durante 1 ms en contacto con la membrana postsináptica, y es rápidamente destruida para prevenir la reexcitación de la fibra muscular. Después de la caída de la concentración de la ACh en la hendidura, se cierran los canales iónicos y permanecen cerrados hasta la llegada de más ACh.
La contracción de la fibra muscular esquelética está controlada de este modo por la frecuencia de impulsos nerviosos que llegan a la placa terminal motora. Unas fibras musculares en reposo muestran pequeñas despolarizaciones ocasionales (potenciales de la placa terminal) en la placa terminal motora, pero son insuficientes para causar un potencial de acción y conseguir que la fibra se contraiga. Se cree que se debe a la liberación esporádica de acetilcolina en la hendidura sináptica a partir de una única vesícula presináptica. La secuencia de acontecimientos que tienen lugar en una placa terminal motora en la estimulación de un nervio motor puede resumirse brevemente como sigue:
ACh → Receptor nicotínico de ACh, apertura de los canales dependientes de la ACh → Entrada de Na+→ Generación de un potencial de placa terminal.
Potencial de placa terminal (si es suficientemente grande) → Se abren los canales dependientes del Na+→ Entrada de Na+→Generación de un potencial de acción.
Potencial de acción → Aumento en la liberación de Ca2+ → Contracción de la fibra muscular.
Hidrólisis inmediata de la ACh por la AChE → Se cierran los canales dependientes de la ACh → Repolarización de la fibra muscular.
En el caso de que llegasen fármacos con estructura química similar a la de la acetilcolina al sitio receptor de una placa terminal motora, podrían producir los mismos cambios que la acetilcolina y simular su acción. Dos ejemplos de tales fármacos son la nicotina y la carbamilcolina. Si, por otra parte, fármacos con una estructura química similar a la acetilcolina llegasen al sitio receptor de una placa terminal motora y fueran incapaces de llevar a cabo la secuencia de cambios inducidos habitualmente por la acetilcolina, ocuparían el sitio receptor y bloquearían el acceso de la acetilcolina. Estos fármacos competirían con la acetilcolina, y se denominan agentes bloqueadores competitivos. Un ejemplo de tal fármaco es la d-tubocurarina, que hace que se relaje el músculo esquelético y no se contraiga al impedir la acción local de la acetilcolina.
Uniones neuromusculares en el músculo liso
En el músculo liso, donde la acción es lenta y difusa, como en la pared del intestino, las fibras nerviosas neurovegetativas se ramifican extensamente; así, una única neurona ejerce control sobre un gran número de fibras musculares. En algunas áreas (p. ej., capa longitudinal de músculo liso en el intestino), sólo algunas fibras musculares se asocian con terminaciones neurovegetativas, y la onda de contracción pasa de una célula muscular a otra por medio de las uniones en hendidura.
En el músculo liso, en que la acción es rápida y se requiere precisión, como en el iris, la ramificación de las fibras nerviosas es menos extensa; así, una única neurona ejerce control sobre sólo unas pocas fibras musculares.
Las fibras nerviosas neurovegetativas, que son posganglionares, son amielínicas y terminan en una serie de ramas varicosas. Puede existir un intervalo de 10 a 100 nm entre el axón y la fibra muscular. En el sitio en el que se produce la transmisión, la célula de Schwann se retrae de tal modo que el axón está situado en el interior de un surco poco profundo en su superficie. Por consiguiente, parte del axón está desnudo, permitiendo la libre difusión de la sustancia transmisora desde el axón a la célula muscular. Aquí el axoplasma contiene numerosas vesículas similares a las que se observan en la placa terminal motora del músculo esquelético.
