Curs 2 Fiziologia Aparatului Neuromuscular

13/10/10

Fiziologia aparatului neuromuscular Dr. Radu Braga [email protected] http://www.fiziologie.ro

Tipuri de muşchi

aspecte comp aspecte comparati comparative arative ve ale ţesutului muscular scheletic, cardiac şi neted Proprietate

m. scheletic

m. cardiac

m. neted

Dimensiuni musculare (Øxlungime)

100µm x până la 30 cm

10-20 µm x 50-100 µm

5-10 µm x 30-200 µm

Nuclei

Multipli, lângă sarcolemă

În În gen gener eral al unic unic,, sit situa uatt cen centr tral al

Unic, nic, situ situat at cent centra rall

Organizare miofilamente

În sa sarcomere, ca ca mi miof ib ibrile

În sa sarco me mere, ca ca mi miof ib ibrile

Împr ăş citoplasmă ăştiate prin citoplasm

Reticul sarcoplasmic

Cisterne terminale în triade, suprapuse

Tubulii Tubulii RS conectate cu tubulii T la liniile Z

Dispersate prin citoplasmă, f ăr ă tubuli T

Mec. control

Nervos, Nervos, prin joncţiuni neuromusculare

Automa Automatis tism m (cel. (cel. pacemak pacemaker) er)

Automa Automatis tism m (cel. (cel. Pacese Pacesette tter), r), nervos sau hormonal

Sursa Ca2++

Eliberare din RS

Eliberare din spaţiul extracelular şi RS

Eliberare din spaţiul extracelular şi RS

Contra Contracc ie

Debut ra id, oate te ta taniza, oboseală rapidă

Debut lent, nu tetanizează, rezistente la efort

Debut le lent, ot te t etaniza, rezistente la efort

Metabolism Metabolism aerob aerob la nivele de efort moderat, glicoliză

Metabolism aerob, substrat substrat lipidic sau glucidic

Metabolism principal aerob (anaerob la suprastimulare)

Sursă energie

2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti

1

13/10/10

Structura muşchiului


Structura muşchiului Fibr Fi Fibra bra a muscular musc mu scul ula ar ă


2

13/10/10

Sarcomerul –– Unitate funcţională




3

13/10/10



Structura muşchiului Miofibrilă

I

Miofibrilă


4

13/10/10

Proprietăţile muşchiului • Excitabilitate • Conductibilitate • Contractilitate • Tonicitate (+elasticitate) • Extensibilitate 2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti


Excitabilitate, Conductibilitate mV +30

Potenţial de ac ţiune al motoneuronului α

-70 mV +30

-90

Timp 2 msec Potenţial de ac ţiune muscular Timp

e n u i s n e T

PA muşchi scheletic PA muşchi cardiac Fază de Fază de contracţieFază de relaxare 0 latenţă 10 50

100 mse


5

13/10/10

Unitatea motorie Unitate motorie 1

Unitate motorie 2 Termina ţii axonale la nivelul pl ăcii motorii

erv Corp motoneuron alfa Axon neuron motor

Muschi

re muscu are

Fibre musculare

Ramificaţie axonală către unitatea motorie (b)

(a) Human Anatomy and Physiology, 7e

Copyright © 2007 Pearson Education, Inc., 2010/2011 Dr. Radu Braga publishing as Benjamin Cummings. Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti

by Elaine Marieb & Katja Hoehn

Axon mielinizat neuron motor Potenţial de acţiune Terminaţie axonală la nivelul plăcii motorii

Jonc iunea neuromuscular ă (placa motorie)

Sarcolema Nucleu (a) Buton terminal Buton terminal al neuronului motor Mitocondrie Cheie sinaptică Tubul T Falduri joncţionale sarcolemale la nivelul plăcii motorii Parte de miofibrilă (b)

Receptor nicotinic de acetilcolină

Human Anatomy and Physiology, 7e


Ca2+

Veziculă sinaptică fuzionând Molecule de ACh Acid acetic

Veziculă sinaptică

Colină

Cheie sinaptică

K+ (c)

Acetilcolinesterază Na+

Legarea Ach la receptor deschide canalul Na+ /K+


6

13/10/10

Joncţiunea neuromuscular ă

Receptor nicotinic de acetilcolină 2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti

Joncţiunea neuromuscular ă Excitabilitate


7

13/10/10

Joncţiunea neuromuscular ă Cuplarea excitaţieie-contracţie


Tubulii T


8

13/10/10

Contractilitate mV +30 -70 mV +30

-90

Timp 2 msec Potenţial de ac ţiune muscular Timp

e n u i s n e T

Fază de

Fază de contracţieFază de relaxare

0 latenţă 10

50

100 mse c 2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti

Troponina - Tropomiozina


9

13/10/10

Contracţia muscular ă




10

13/10/10

Contracţia muscular ă n energ a consuma a = con rac e. 75% reprezintă căldur ă degajată


This animation by Mike Geeves, Laboratory of Molecular Biology in the UK and the Cambridge Institute for Medical Research


11

13/10/10



Curba lungimelungime-tensiune


12

13/10/10

Metabolism muscular Consum energetic în condi ţii bazale 1. Ficat – 27% 2. Creier – 19% ÎN REPAUS! 3. Muşchi – 18% - 54.4 kJ/Kg (13 kcal/kg) în fiecare zi

Substratul energetic • Activitate Aerobă – Oxi en – Glucoză – Acizi graşi

Ce este datoria de oxigen?

• Activitate Anaerobă

– Rapidă = for ţă (…dar)

• Creatinfosfat (CrP)

ATP 2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti

13

13/10/10

Substratul energetic Glucoză Anaerob Produs Net 2 ATP

Aerob Produs 2x17 ATP Net 34 ATP

Total 36 ATP

Acizi graşi – fosforilare oxidativă - Pt. fiecare 2 at. C → 5 ATP + AcCoA - Oxidare AcCoA → 12 ATP

Total 17 ATP /2C


Sistemul fosfagen


14

13/10/10

Rezerve energetice musculare


Metabolism muscular


15

13/10/10

Utilizarea substratului energetic functie de durata şi intensitatea exerci ţiului fizic


Consumul de oxigen

Creşte consumul de O2 de 23x!


16

13/10/10

Circulaţia muscular ă


Circulaţia muscular ă • Repaus cca. 1-4 ml/min per 100g (15-20% din DC) • - • Creşte de 20 pân ă la 50 de ori în vasodilata ţie maximă (hiperemie activă) • Perfuzia ↑ în relaxarea muscular ă • Reglare nervoasă autonomă şi locală • Importanţă în menţinerea TA


17

13/10/10

Tipuri de fibre musculare


Tipuri de fibre musculare Fibre roşii – Tip I

Oxidative lente

•Celule mici •Multe mitocondrii •RS redus •Multe capilare •Rata aerobă crescută • ve e m og o n •Rata glicolitică ↓ •Sistem tampon ↓ •Rezerve ↓ de glicogen •ATPază miozinică lentă •Contracţie lentă

1/4 - 1/3 din dimensiunea fibrelor albe; efort uşor spre moderat pe perioade prelungite de timp


18

13/10/10

Tipuri de fibre musculare • Fibre intermediare– intermediare –Tip Tip IIa, Oxidative rapide •

re a e ––

p

• • • • • • • • • • •

Celule f. mari Puţine mitocondrii RS slab dezvoltat Puţine capilare Nivele ↓ de mioglobin ă Rată glicolitică crescută Sistem tampon ↑ Rezerve de glicogen ↑ ATPază miozinică rapidă Viteză de contracţie ↑

co

ce rap e

• Obosesc rapid • 2-4 X mai multă for ţă! • Efort intens de scurtă durată cu perioade prelungite de recuperare.

Remodelare! 2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti


19

13/10/10

Tipuri de contracţii musculare • • • •

Secusa Tetanosul incomplet şi complet Contracţia sincronă / asincronă Contracţia izotonică • Concentrică

• Contracţia izometrică • Contracţia tonică de repaus 2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti

Secusa muscular ă Latent Period of

Latent period

Period of

Single 0 stimulus (a)

Gastrocnemius

n o i f s o n e e t g m a t u n m e i c r x e a P m

n o i f s o n e e t g m a t u n m e i c r x e a P m

20

40



60 80 Time (ms)

100

120

140

Single 0 stimulus (b)

Soleus

40

80

120 Time (ms)

160

200


20

13/10/10

Secusă > Tetanos Fenomenul Treppe Creşterea în trepte a tensiunii dezvoltate de secuse

Fenomenul de sumare al secuselor

Tetanosul incomplet

Tetanosul complet Human Anatomy and Physiology, 7e



Contracţii sincrone - asincrone




21

13/10/10

Contracţii izotonice & izometrice e t a t i c i t s a l e / e t a t i c i n o T

Contracţia tonică de repaus 2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti

Recrutare neuroni motori


22

13/10/10

Activitatea reflexă spinală •Reflexul osteotendinos (miotatic) •Reflexul de tendon •Reflexul de flexie •Reflexe osturale i de locomo ie


Clasificarea tipurilor de neuroni Erlanger şi Gasser

Lloyd şi Hunt

Ø fibrei (µm)

Viteza (m/s)

Rol Motor: motoneuronul somatic alfa

Aα

Ia

10-20

50-120

Senzitiv: aferenţe primare de la fusul neuromuscular

Aα

Ib

10-20

50-120

Senzitiv: organe tendinoase Golgi, tact şi presiune

Aβ

Aδ

II

III

B

4-12

25-70

-

-

1-5

3-30

1-3

3-15

<1

<2

Motor: motoneuroni mici pentru fibre intra şi extra fusale Senzitiv: aferenţe fusale secundare, tact epicirtic, presiune şi vibraţie Motor: motoneuronul gamma Senzitiv: tact protopatic, durere, temperatur ă Motor: fibre vegetative preganglionare Motor: fibre vegetative postganglionare

C

IV

Senzitiv: durere temperatur ă 2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti

23

13/10/10

ROT –– Fusul neuromuscular Motor

Buton terminal motoneuron α

Senzitiv

Terminaţie primar ă Terminaţie Fluid ă secundar cavitar

Teacă

Buton terminal motoneuron γ Fibre eferente motorii γ dinamice

Motor

Fibre eferente motorii γ statice

Terminaţie în plac ă

Fibre extrafusale Fibre intrafusale

Fibre tip Ia Aferenţă primar ă Fibre tip II Aferenţă secundar ă Fibre cu sac nuclear (intrafusale)

Terminaţie în bandă

Fibre cu lanţ nuclear (intrafusale) 2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti

ROT –– Fusul neuromuscular Neuronul senzitiv este stimulat tonic Fibre musculare extrafusale a ung me e repaus Centru reflex spinal Terminaţii neuronale senzitive Fibre intrafusale ale fusului neuromuscular

Creşte tonusul muscular în fibrele extrafusale Neuronii motori alfa pentru fibrele extrafusale sunt stimula ţi tonic 2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti

24

13/10/10

ROT – Fusul neuromuscular Adaptarea la contracţia voluntar ă

Reflex de întindere

Coactivarea alfa-gama la stimularea activităţii motorii gama Contracţie muşchi

1. Stimulare concomitentă a motoneuronilor alfa şi gama

2. Capetele fibrelor intrafusale se contractă şi se scurtează

Întindere muşchi

Creşte stimularea eferentă a motoneuronilor alfa

Creşte stimularea aferentă spinală

3. Este întinsă zona centrală a fusului, astfel încât rata de descărcare pe aferenţa sezitivă nu se modifică

2. Contracţie muşchi

Scade rata de desc ărcare pe aferen ţa neuronului senzitiv

1. Stimulare motoneuron gama Lungime muşchi

Potenţial membranaral neuronului senzitiv

Muşchiul se contractă dar fibrele intrafusale se alungesc

Lungime muşchi

Contracţie muşchi

Întindere muşchi Rata de descărcare r ămâne constantă Contracţie muşchi

Potenţial membranaral neuronului senzitiv

Timp

Timp 2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti

Bucla gama Motoneuron alfa

Motoneuron gama fibrele musculare intrafusale (prin gama dinamic sau static)

Celulă Renshaw fibre musculare extrafusale

terminaţiile anulospirale ale fusului

Tonus motor

aferenţele senzitive ale fusului, fibre Ia

- Repaus - Postural - Acţiune

neuroni intercalari medulari


25

13/10/10

Facilitarea reflexă medular ă


Reflexul de tendon Organul tendinos Golgi


26

13/10/10

Reflexul de tendon Organul tendinos Golgi


Reflexul de flexor •Reflexul de flexor •Reflexul de extensor încrucişat •Legile iradierii (Eduard Pflüger,1851) • Localizării • Unilateralităţii • Simetriei • • Generalizării


27

13/10/10

Reflexe posturale şi de locomoţie • R. statice locale – . – – R. de sus ţinere pozitiv ă – proprioceptori plantă, centru lombosacrat – R. de sus ţinere negativ ă (magnet/suplimentar de extensie) – împreună cu RSP în mers

• R. de redresare (echilibrare) • R. supraspinale – R. tonice ale gâtului – R. oculocefalogire

• R. Statokinetice 2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti

Oboseala muscular ă


28

13/10/10

Oboseala muscular ă Surse ale oboselii musculare

Centrale Feedback aferent

Periferice

Motivaţie psihologică

Transmisie nervoasă

Transmisie muscular ă

Pro a are PA

Placă motorie

Contracţie muscular ă Mecanism Ca/Pi

Ischemic

Epuizare metabolică 2010/2011 Dr. Radu Braga Cat. Fiziologie, UMF Bucure şti

Mesaje de luat acasă • Înţelegerea structurii mu şchiului, a fibrei musculare şi a sarcomerului din punct de vedere func ţional • Care sunt proprietăţile funcţioale ale muşchiului? • Ce este unitatea motorie? • • • • • • • • • • • •

Cuplarea excitaţiei cu contracţia Ciclul contractil Importanţa curbei lungime-tensiune Metabolism muscular (aerob, anaerob, sistem fosfagen) Particularităţi ale circulaţiei musculare Ti uri de fibre musculare Tipuri de contracţii ale fibrei musculare Fenomenul de recrutare motorie Reflexul osteotendinos, bucla gama Reflexul de tendon (organ tendinos Golgi) Alte tipuri de reflexe (generalităţi) Oboseala muscular ă


29

Curs 2 Fiziologia Aparatului Neuromuscular

Recommend Documents