El acoplamiento excitación-contracción en el músculo esquelético: preguntas por responder a pesar de 50 años de estudio

Abstract

El mecanismo de acoplamiento excitación-contracción fue definido en el músculo esquelético como la secuencia de eventos que ocurre desde la generación del potencial de acción en la fibra muscular hasta que se inicia la generación de tensión. La regulación e interacción de dichos eventos entre sí ha sido estudiada durante los últimos 50 años utilizando diferentes técnicas, con las cuales se estableció la importancia y origen del ion calcio como activador contráctil, se conocen las principales proteínas involucradas y se inició el estudio de la base ultraestructural y de la regulación farmacológica; además, hay evidencias de que el acoplamiento excitación-contracción se altera en diferentes situaciones como en el envejecimiento, en la fatiga muscular y en algunas enfermedades musculares. Sin embargo, aún hay varias preguntas por responder: ¿cómo es el desarrollo y envejecimiento del mecanismo de acoplamiento excitación-contracción?, ¿cuál es su papel en la fatiga muscular y en algunas enfermedades musculares?, ¿cuál es la naturaleza de la interacción entre diferentes proteínas involucradas en el acoplamiento excitación-contracción? La presente revisión describe el acoplamiento excitación-contracción en el músculo esquelético y las técnicas utilizadas para su estudio como introducción para discutir algunas de las preguntas que aún falta por responder al respecto.Palabras clave: músculo esquelético, contracción muscular, relajación muscular, calcio, canal liberador de calcio, canales de calcio tipo L, receptor de rianodina, fatiga muscular. Excitation-contraction coupling in skeletal muscle: questions remaining after 50 years of researchThe excitation-contraction coupling mechanism was defined as the entire sequence of reactions linking excitation of plasma membrane to activation of contraction in skeletal muscle. By using different techniques, their regulation and interactions have been studied during the last 50 years, defining until now the importance and origin of the calcium ion as a contractile activator and the main proteins involved in the whole mechanism. Furthermore, the study of the ultrastructural basis and pharmacological regulation of the excitation-contraction coupling phenomenon has begun. The excitation-contraction coupling is thought to be altered in situations as ageing, muscle fatigue and some muscle diseases. However, many questions remain to be answered. For example, (1) How excitation-contraction coupling develops and ages? (2) What role does it play in muscle fatigue and other diseases? (3) What is the nature of the interaction between the proteins believed to be involved? The present review describes excitation-contraction coupling in skeletal muscle and techniques used to better understand it as an introduction for discussing unanswered questions regarding excitation-contraction coupling.

Mitochondrial and sarcoplasmic reticulum abnormalities in cancer cachexia: Altered energetic efficiency?

“…EC uncoupling is a term used to describe a highly reproducible and specific phenomenon, in which the normal EC process in a skeletal muscle fiber is disrupted [52]. This phenomenon is thought to be implicated in situations such as ageing, muscle fatigue and some muscle diseases [52,53]. Altogether, the present data suggests that EC uncoupling could be an event previous to activation of proteolytic processes in catabolic conditions.…”

Kinetic changes in tetanic Ca2+ transients in enzymatically dissociated muscle fibres under repetitive stimulation

“…2005; Allen et al . 2008; Calderón‐Vélez & Figueroa‐Gordon, 2009). Fatigue can be defined as the transient and progressive decrease in muscle performance during continuous stimulation, and is a complex process with central and peripheral components.…”

“…1998; Lamb, 2002; Tupling, 2004; Allen et al . 2008; Calderón‐Vélez & Figueroa‐Gordon, 2009). Other phenomena, such as a decrease in the intra‐SR Ca 2+ content, the inactivation of the Ca 2+ release mechanism and muscle damage may also be involved (Caputo, 1983; Takehura et al .…”

Quantitative Muscle Fatigue Estimation with High SNR Flexible Skin Electrode

“…Adicionalmente, se tiene en cuenta la deshidratación, el incremento gradual del consumo de glucosa en sangre producidas por el vaciamiento de las reservas del glucógeno en los músculos activos, la acumulación de fosfato inorgánico (Pi) que reduce la regeneración de las enzimas que hidrolizan el adenosín trifosfato, el incremento del y 𝐾 + 𝑀𝑔 + ya que es un inhibidor fisiológico de la liberación de Ca+ desde el retículo sarcoplasmático (Cárdenas et al, 2017)(Diéguez Cid, 2018. De otra parte, se encontró que el puede ser un 𝑀𝑔 + factor que favorece el desarrollo de fatiga, sin embargo, para que su efecto sea importante se necesitan altas concentraciones, las cuales no se alcanzan en una fibra muscular fatigada (Calderón-Vélez & Figueroa-Gordon, 2009). Otro factor importante que se debe tener en cuenta es la creatina quinasa(CK), en donde se ha evidenciado a través de diferentes estudios, su influencia en este fenómeno, tal como resultó en un estudio experimental con jugadores de fútbol durante un campeonato, allí se hicieron mediciones de las concentraciones de CK, cada mes durante un semestre, en donde se observa que hay una reducción de la concentración de CK, posiblemente causado por una adaptabilidad del músculo, adicionalmente se evidencia que los que pasaron el umbral de concentración sufrieron algunas lesiones musculares (Alves et al, 2015).…”

“…Este fenómeno si no se detecta y trata a tiempo, puede desencadenar en daños musculares severos y con ello generar una demanda importantísima de recursos, al punto que, se estima que cada año los estadounidenses gastan alrededor de $30 mil millones en tratamientos herbales y $ 50 mil millones en terapias alternativas para tratar los síntomas que incluyen dolor muscular y fatiga generalizada (Kruger & Light, 2009, p. 274). Es por esto que se ha despertado el interés investigativo de este fenómeno en los últimos 50 años con la finalidad de encontrar tratamientos adecuados, programas de rehabilitación e incluso desarrollar métodos más eficaces que ayuden a mitigar los factores desencadenantes de la fatiga (Calderón-Vélez & Figueroa-Gordon, 2009).…”