Las Neuronas y la Transmisión del Impulso Nervioso

Las neuronas son la unidad estructural básica del sistema nervioso (SN) y son las fibras nerviosas individuales. Están compuestas por:

• Cuerpo (Soma): Alberga el núcleo de la neurona. El diámetro influye en la propagación del impulso eléctrico; a mayor tamaño, mayor velocidad de traslación del impulso. Esto es una condición genética que determinará el rendimiento en disciplinas de velocidad.
• Dendritas: Estructura ramificada que se ocupa de la recepción de estímulos enviados desde neuronas adyacentes. Recoge información que proviene de las terminaciones del axón de otra neurona.
• Axón: Es el transmisor, ya que se encarga de enviar el impulso nervioso. Para facilitar esta transmisión, el axón está recubierto por vaina de mielina. La mielinización del axón se produce de forma discontinua, por lo que la vaina presenta diferentes aperturas, a modo de sucesivos nódulos por los que el potencial de acción discurrirá rápidamente. Estos nódulos se denominan: nódulos de Ranvier. Además, el axón está compuesto por numerosas fibrillas terminales que se dilatan formando diminutos bulbos llamados protuberancias sinápticas.

Neurotransmisores

Son las sustancias químicas que transmiten el impulso nervioso a través de la sinapsis.

• Neurotransmisores de moléculas pequeñas: Acción rápida.
  • Clase I: Acetilcolina: Liberado por muchas neuronas del SNP y algunas del SNC. Es el principal neurotransmisor en la inervación de los músculos esqueléticos.
  • Clase II Aminas: Noradrenalina / Adrenalina: Neurotransmisor para algunas neuronas simpáticas.
  • Clase III: Aminoácidos.
  • Clase IV: Óxido nítrico.
• Neurotransmisores neuropéptidos: Acción lenta.
  • Hormonas liberadoras hipotalámicas.
  • Péptidos de la pituitaria.
  • Péptidos que actúan sobre el intestino y el cerebro.
  • Péptidos que actúan sobre otros tejidos.

Control Cortical del Movimiento

Las áreas corticales motoras son aquellas cuya estimulación eléctrica provoca movimientos:

• Corteza Motora Primaria:
  • Se localiza en el área 4 de Brodmann.
  • Es el área de menos umbral a la estimulación eléctrica.
  • Provoca contracciones en los músculos del lado contralateral del cuerpo.
  • La zona de la corteza que ocupa cada zona corporal no es proporcional a su tamaño, sino a la cantidad de movimientos a realizar.
• Área 6:
  • Dividida en: Región Lateral, Corteza Premotora y Área Motora Suplementaria.
  • Su estimulación provoca movimientos complejos contralaterales y bilaterales que involucran a varias articulaciones.
• Corteza Somatosensorial: Provoca movimientos al ser estimulada, pero necesita mayor intensidad.
• Corteza Parietal Posterior: Integra información motora y sensorial.

Estructura del Sarcómero

• Línea Z: Es la línea que delimita a cada sarcómero. Desde ella se extienden los miofilamentos delgados para intercalarse con los gruesos. La fuerza generada por la contracción es transmitida desde los discos Z a la matriz extracelular.
• Banda A: Segmento del sarcómero que recorre toda la longitud de los miofilamentos de miosina (los gruesos).
• Banda H: Región media de los miofilamentos gruesos donde no se superponen finos.
• Banda I: Parte compuesta por miofilamentos de actina (delgados).
• Línea M: Localización de enzimas como la creatinkinasa.

Miofilamento Delgado

(de 5 a 8 nm de diámetro). Está compuesto por actina y dos proteínas reguladoras (troponina y tropomiosina).

• Actina: Es una proteína globular que se encuentra organizada a través de cadenas largas dispuestas en una doble hélice retorcida, que presenta zonas de adherencia con la cabeza de miosina. Para regular la conexión entre la actina y las cabezas de miosina, que provocaría una situación de rigidez muscular permanente, las proteínas reguladoras comparten espacio junto a la actina en el miofilamento delgado de la miofibrilla.
• Tropomiosina: Es una especie de cintilla, con forma de tubo, que se va enrollando en espiral a la estructura que forman las moléculas de actina. Cuando el músculo está relajado, cubre los puntos de unión que la actina tiene a disposición de las cabezas de miosina.
• Troponina: Es una molécula que se inserta a intervalos regulares sobre el filamento formado por la actina y la tropomiosina. Esta proteína está constituida a su vez por 3 subunidades: Troponina T, Troponina I y Troponina C.
• Titina: Su principal función es conferir estabilidad al sistema de los filamentos gruesos durante la contracción o el estiramiento y recuperar la longitud de los músculos durante la relajación. Se extiende desde un disco Z hasta la línea M.
• Nebulina: Se extiende a lo largo de los filamentos Z, contribuyendo a la estabilidad de los filamentos delgados. Regulador de la producción de fuerza, con 3 unidades en el surco de cada filamento de actina. Parece cumplir una función reguladora al participar en las interacciones entre la actina y la miosina.

Metabolismo de las Proteínas y su Impacto en el Ejercicio

• Alanina: Es un aminoácido que participa en el proceso gluconeogénico.
• Leucina, Isoleucina y Valina: Son aminoácidos ramificados que pueden ser degradados para obtener energía.

El aporte energético de las proteínas (3-10%) se consigue en función de la duración e intensidad del ejercicio. A partir de los 60 minutos aproximadamente, las proteínas aportan energía, ya que es necesario agotar el carbohidrato para que las proteínas comiencen a tener presencia en el organismo.

• Aportación energética de la oxidación de las proteínas cuando no hay carbohidratos: 10.4%.
• Aportación energética de la oxidación de las proteínas cuando sí hay carbohidratos: 4.4%.

Los aminoácidos pueden clasificarse en esenciales y no esenciales, según puedan ser sintetizados o no sintetizados por el organismo.

• Los aminoácidos esenciales, al no ser sintetizados por el organismo, deben ser aportados por la dieta.

La combustión de los aminoácidos ramificados supone la fragmentación de este compuesto en 2 partes:

• Grupo amino: El radical amino debe eliminarse, quedando un nuevo elemento: ácido cetónico, que entra en el ciclo de Krebs para generar energía. El ácido cetónico se convierte en ácido pirúvico y luego en acetil-CoA para que siga el mismo proceso que la glucólisis de los HC y la B-oxidación de las grasas.
• Conjunto de átomos de carbono.

Durante la combustión, el radical amino que se pierde se une al ácido pirúvico para conseguir neo-alanina y fabricar glucosa a partir de la gluconeogénesis.

En el hígado, la neo-alanina vuelve a liberar el radical amino para transformarse en amoniaco, el cual se convertirá en urea para poder ser vertido a la circulación sanguínea y poder ser expulsado a través de la orina o el sudor. Gracias a este comportamiento se puede calcular la contribución energética de las proteínas al ejercicio físico.

Niveles de Amonio Según el Entrenamiento

• Intensidad del ejercicio: El nivel de amonio (NH4) aumenta exponencialmente en cargas superiores al 60-70% del VO2máx.
• Duración del ejercicio: Los niveles de NH4 aumentan paralelamente con la duración del ejercicio. Dependiendo del tiempo de esfuerzo, el amonio se origina:
  • Actividades breves e intensas: De la desaminación de AMP en IMP (inosinmonosfosfato).
  • Actividades de larga duración: De los aminoácidos ramificados.
• Tipo de fibra muscular:
  • Fibras tipo I: Son la fuente de NH4 en los ejercicios de resistencia.
  • Fibras tipo II: Son la fuente de NH4 en las cargas breves e intensas.
• Tipo de entrenamiento:
  • Una de las adaptaciones derivadas del entrenamiento es la capacidad del músculo para reciclar ADP libre.
  • Si soy capaz de reciclar mucho ADP libre, disminuye la tasa de empleo de ATP, disminuyendo IMP y NH4 durante el ejercicio intenso.
  • El ejercicio anaeróbico mejora el equilibrio entre la hidrólisis y la resíntesis del ATP y reduce, por tanto, la acumulación de IMP y NH4.
• Disponibilidad de sustrato: La cantidad de glucógeno muscular es determinante para la aparición de NH3 (Nitrógeno), por lo que cuanto menor sean las reservas de glucógeno, mayor será la contribución de las proteínas.

Regulación de la Respuesta Cardiovascular Durante el Ejercicio

Respuesta regulada por mecanismos nerviosos.

El Centro Vasomotor

Es un grupo de cuerpos celulares localizado en el bulbo raquídeo del encéfalo que regula o modula la presión arterial y la función cardíaca. A través del SNA recibe información (vía aferente) de la corteza cerebral, de los quimiorreceptores y barorreceptores carotídeos y aórticos, de vías nociceptivas y de los pulmones, siendo el propio vasomotor sensible a cambios en la presión parcial de oxígeno y de CO2. Dirigiendo la respuesta eferente al corazón, vasos sanguíneos y médula suprarrenal donde estimula la liberación de catecolaminas (adrenalina y noradrenalina) que actúan sobre receptores cardíacos y vasculares.

La Respuesta Simpática Actúa por 2 Vías

1. Vía neuronal (actúa inmediatamente).
2. Vía humoral (tiene una acción más lenta y sostenida).

Control Cardíaco

1. Control Central: Está relacionado con la información eferente enviada hacia el área cardiovascular desde la corteza motora. Comienza simultáneamente con el inicio del ejercicio y es lo que explica la respuesta anticipatoria cardiovascular.
2. Control Reflejo: Comienza una vez que el ejercicio (contracción muscular) ya ha comenzado. Los impulsos se originan en los receptores musculares y articulares: mecanorreceptores (sensible a los efectos mecánicos de la contracción muscular) y metabolorreceptores (evalúan flujo sanguíneo en función a la demanda metabólica).

La respuesta simpática activa el eje hipotalámico-hipofisario, iniciando la respuesta endocrina al ejercicio mediante el sistema renina-angiotensina-aldosterona y la hormona antidiurética (ADH).

Volumen Plasmático y su Regulación

El 70% del cuerpo humano es agua, y en mujeres y personas obesas, un poco menos.

Del 30% de masa magra (libre de grasa) aproximadamente, en un adulto de 70kg:

• El 72% (de ese 30%) es:
  • 55%  líquido intracelular.
  • 45%  líquido extracelular.
    • 28%  líquido intersticial.
    • 10%  plasma (líquido intravascular).
    • 7%  líquido transcelular.

Plasma y Hematocrito

• Plasma: El plasma = 91% es H2O + 9% de coloides y cristaloides.
• Hematocrito:
  • Hombres: 42-49%
  • Mujeres: 39-46%
  • Niños entre 6-12 años: 35-40%

Hematíes y Eritropoyesis

• Hematíes: Son células carentes de núcleo.
  • Son bicóncavas.
  • Suponen un ahorro energético para el transporte de O2.
  • Hombres: 4,5 – 5,5 millones
  • Mujeres: 4,5 millones
  • Niños: 4,2 – 5,5 millones
• Eritropoyesis: Proceso secuencial a partir del cual una célula madre hematopoyética ubicada en la médula ósea da lugar a la producción de las células precursoras de los eritrocitos, en respuesta a un equilibrio entre factores estimulantes e inhibidores.

Efectos Agudos del Ejercicio en el Volumen Plasmático

Respuestas a ejercicios moderados/intensos:

• Disminución del volumen plasmático.
• El H2O va desde el plasma al compartimento intersticial e intracelular del músculo esquelético  Hemoconcentración:
  • La magnitud en los cambios en el volumen plasmático, influenciada por la TA.
  • Los gradientes osmóticos por los que viene determinado el volumen plasmático.

Tras el ejercicio: el plasma abandona la sangre por el aumento de presión sanguínea en los capilares de los músculos activos, pasando el agua a los espacios intersticiales  Hemoconcentración: presión hidrostática capilar + presión osmótica intramuscular.

Las respuestas en el volumen plasmático atienden a un modelo trifásico.

Efectos Crónicos del Entrenamiento en el Volumen Plasmático

Adaptaciones como consecuencia de entrenamiento de larga duración e intensos:

• Aumento del volumen plasmático de entre un 15-30%.
• Como el aumento de masa globular no se produce de la misma forma, los corredores de fondo tienen bajos niveles de hematocritos (39%) = Pseudoanemia del deportista:
  • No significa disminución de hemoglobina.
  • Es debido a la existencia de un aumento de hemodilución.

La pseudoanemia: la concentración de Hb es baja, porque el aumento del volumen plasmático es mayor que el aumento de células rojas. Esto es beneficioso ya que, al haber disponible ese aumento de volumen plasmático, se puede incrementar la capacidad de ejercicio gracias a:

• Incremento del rendimiento cardíaco: +plasma = +VS
• Reducción de la viscosidad: mejor reparto de O2, mejor termorregulación, mejor capilarización (microcirculación).
• La mayor adaptación es: Intercambio entre los diferentes compartimentos intracelular y extracelular.

Efectos Crónicos Específicos en el Volumen Plasmático

• Incremento de aldosterona.
• Disminución de potasio.
• Retiene líquido.
• Aumento en el volumen plasmático.
• Disminución al 39% de hematocrito.

Volúmenes Pulmonares

• VT o VC: Volumen corriente o tidal: cantidad que se expulsa normalmente después de una inspiración.
• VRE: Reserva espiratoria: después de espirar, aire máximo que se puede forzar después del volumen corriente.
• VRI: Reserva inspiratoria: de manera forzada tras una inspiración normal.
• VR: Residual: siempre queda algo de aire atrapado en los alveolos.
• CV: Capacidad vital: CV= VRI+VT+VRE mayor volumen de aire que puede movilizar dentro y fuera de los pulmones.
• CI: Inspiratoria: máxima cantidad de aire que puede inspirar después de una espiración normal CI=VT+VRI
• CRF: Residual funcional: aire que se retiene en los pulmones después de una espiración normal. CRF=VRE+VR.
• CPT: Pulmonar total: aire que un pulmón puede contener y es el resultado de la suma de los cuatro volúmenes.