Tema 6. El sistema muscular (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Regulación del metabolismo
Año del apunte 2015
Páginas 26
Fecha de subida 16/03/2016
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TEMA 6: EL SISTEMA MUSCULAR -LA MÁQUINA QUE CONVIERTE ENERGÍA QUÍMICA EN MECÁNICAHay diferentes tipos de músculo. Nos ocuparemos en mayor medida del músculo esquelético. Importancia: tejido más abundante de nuestro cuerpo. Representa el 40 % de la masa corporal. Por otra parte, es el gran reservorio de proteínas. Es el gran consumidor de oxígeno. En una situación de reposo, el músculo esquelético consume un 50 % del oxígeno. Con una actividad física intensa puede llegar a consumir el 90 %. Una de las funciones del músculo es la termogénesis (mantiene la temperatura corporal constante. Dentro termogenina).
Uno de los tejidos termogénicos es el tejido adiposo marrón y el músculo también (cuando tiritamos). Otra función del músculo es el reservorio de aminoácidos. Nos vamos a centrar en la contracción muscular en la actividad física. Un músculo cualquiera está formado por fibras musculares llamadas miofibrillas y formadas por asociaciones de miofilamentos, las dos mayoritaria son la actina y la miosina asociadas en los sarcómeros.
Se ven bandas con diferentes actividades ópticas, y nos interesa que cuando se contrae va asociado a un consumo energético. La miosina presenta un lugar donde el ATP es hidrolizado y es la que gastará energía.
VÍAS METABÓLICAS EN EL MÚSCULO ESQUELÉTICO El ATP lo podemos obtener a través de la degradación de diferentes combustibles. Hay algunos endógenos (acumulados por el músculo) y exógenos (los que vienen de fuera). Dentro de los combustibles endógenos son: glucógeno, triacilglicéridos y fosfocreatina. Los combustibles exógenos son: glucosa, ácidos grasos libres, los triacilglicéridos como quilomicrones o VLDL y cuerpos cetónicos. Dependiendo del músculo, el tipo de actividad que desarrolle puede condicionar que utilice uno u otro combustible y en el caso de los combustibles exógenos un aspecto fundamental es el contexto metabólico en el que se encuentra el músculo. La utilización de una de estas sustancias puede desarrollarse en situaciones aeróbicas o anaeróbicas. La glucosa y el glucógeno son más versátiles, sin embargo utilizar TAG, AC y CC implica la utilización de oxígeno. Depende del aporte de estos combustibles al músculo, y de la cantidad de oxígeno que necesitará el músculo.
Dentro de este contexto debemos tener en cuenta el papel que tendrán las hormonas que vamos a estudiar.
Hormonas como la insulina y la adrenalina estarán siempre presentes.
1 TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES Hay de tres tipos. Tipo uno, dos (blancas) con dos subtipos. En un músculo rojo predominan las fibras de tipo I, y en un músculo blanco predominan las de tipo II. La cadena pesada de la miosina se contrae. Estas fibras no son metabólicamente iguales. Lo que distingue a las primeras, es que se contraen lentamente, las de tipo II de forma rápida. Pero el precio es que la duración del proceso es larga en el primer caso y una mayor resistencia, sin embargo, las de tipo II son de vida corta y menos resistente. Esta diferencia es debido a la densidad de capilares. Las de tipo I están más vascularizadas, las de tipo II están menos vascularizadas, la densidad mitocondrial. Mayor contenido de mioglobinas en las de tipo I. El contenido de glucógeno es mayor en las fibras de tipo II. Las de tipo I están más preparadas para realizar una actividad aeróbica. Las de tipo II serán más dependientes de procesos anaeróbicos (glucógeno y glucosa). Las fibras de tipo I tienen mayor cantidad de triacilglicéridos que una fibra de tipo II a y más aún de tipo II b. Cada una de ellas tiene el combustible almacenado que mejor se adapte al tipo de metabolismo. Actividad ATPásica miofibrilar mayor en las fibras de tipo II permitiendo llevar a actividades más intensas. Podrá contraer el músculo más rápidamente, pero esto va ligado a una mayor gasto energético, solo se podrá prolongar en el tiempo menos tiempo que la de tipo I porque tienen procesos anaeróbicos. Las fibras de tipo I podrán prolongar más la actividad debido a los procesos aeróbicos. La capacidad glucogenolítica es mayor en las de tipo II, y al contrario la actividad LPL es mayor en las de tipo I. Forma más rentable desde el punto de vista energético las fibras de tipo I. Las de tipo II b con un rendimiento mucho menor pero con mucha más rapidez. Las de tipo II a son intermedias.
2 METABOLISMO DE LAS FIBRAS MUSCULARES Las más próximas al metabolismo anaeróbico estricto son las fibras de tipo II b. Las de tipo I pueden utilizar más cosas: glucosa, ácidos grasos, cuerpos cetónicos si los hay. Las de tipo II a están en situación intermedia y pueden utilizar glucosa de forma aeróbica. Los cardiomiocitos utilizan sobre todo ácidos grasos y son los más cercanos al metabolismo aeróbico estricto.
TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES Corte teñido histoquímicamente. Para revelar la actividad ATPasa miofibrilar. Las fibras de tipo I las más claras, con una actividad menor, las de tipo II b con una actividad muy elevada y de color más oscuro. Las intermedias las II a. Es una manera de ver la heterogeneidad de las fibras en el músculo esquelético.
Podemos clasificarlas según la cadena pesada de la miosina que presentan. Para ellos utilizan anticuerpo que no distingue entre tipo II a y b. Dos ejemplos de músculos un tanto extremas. Las dos tinciones son complementarias.
En el músculo soleus predominan las de tipo I, por ello decimos que es un ejemplo de músculo de tipo rojo. El EDL presenta un panorama compuesto. Predominan las fibras de tipo II, será un músculo blanco. El metabolismo del músculo soleus no será muy parecido al de EDL.
En la mayor parte de músculos de nuestro cuerpo está más equilibrado entre fibras, las proporciones no son tan diferentes.
3 Cuando lo trasladamos al ser humano, hay mayor heterogeneidad y la composición del músculo tiene un gran componente genético, lo que hace que haya grandes diferencias entre personas. En el músculo de un saltador de altura hay una mayor actividad ATPásica por lo que son fibras de tipo II en la mayoría. Es una actividad corta pero muy intensa, necesita músculos explosivos. En cambio un corredor de maratones, que realiza una actividad menos intensa pero más prolongada en el tiempo y está formado mayormente por fibras de tipo I y con una actividad menor.
Son dos humanos con un mismo músculo pero con características muy diferentes. Las personas sedentarias tienen unas características más similares a los velocistas. Podemos pasar de una fibra a otra, pero lo que no se puede hacer es pasar de fibras I a las fibras II b. De poco en poco si se puede. De tipo cualitativo puede haber un cambio en la composición química, y puede haber cambios cuantitativos, puede aumentarse la masa muscular como consecuencia muscular y esto se llama hipertrofia.
Si un músculo no se ejercita (papa con escayola) se produce una hipotrofia porque se hacen las fibras más pequeñas. Hay un proceso de desuso del músculo. O lo que les pasa a los astronautas, porque el hecho de no estar sometidos a gravedad, hace que no tengan una actividad muscular.
TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES Enzimas. Sería un esquema donde tenemos un proceso importante: glucólisis, ciclo de Krebs, la creatina quinasa relacionada con la obtención de energía a partir de fosfocreatina y la CPT1 que permite el paso de los ácidos grasos al interior de la mitocondria para que sean oxidados. Las fibras II b tienen una mayor capacidad de sintetizar creatina o fosfocreatina. La fosfofructoquinasa es un enzima glucolítico, y su actividad es mucho más elevada en las fibras de tipo II b. En el caso de la hexoquinasa sucede al contrario, es más presente en las fibras de tipo I. Cada tipo de fibra está preparada para realizar determinados procesos metabólicos.
4 REGULACIÓN DEL CICLO DE KREBS EN EL MÚSCULO Las diferentes vías del catabolismo acaban convergiendo en el ciclo de Krebs. Las fibras de tipo I tienen enzimas del ciclo de Krebs, la CPT1 por ejemplo. Como es la vía donde convergen muchas vías, hablamos de este ciclo.
El ciclo de Krebs es una vía amfibólica. En el caso del músculo este ciclo no es tanto amfibólica, sino que es una vía degradativa. Debe ser capaz de modular su actividad sean cuales sean los requerimientos energéticos.
Tenemos 3 enzimas principales, el primero es la CS (citrato sintasa), la ICDH (isocitrato DH) y la alfa-KGDH (alfacetoglutarato DH).
CITRATO SINTASA (CS)  regulado de manera alostérica. Se activa por acetato y se inhibe por citrato. Un músculo para contraerse necesita ATP, este ATP se obtiene por diferentes vías. Si el ciclo de Krebs está funcionando, si los otros dos enzimas también se activan, los niveles de citrato caerían, ya que el citrato isomerizaría (reversible) pero las siguientes son irreversibles. Por tanto, la activación de CS hace que disminuyan los niveles de citrato. Los niveles de OAA pueden ser limitantes ya que los niveles de estos están por debajo de la Km. Si los niveles de OAA suben, el enzima tendrá más actividad. Para que el músculo aumente los niveles de OAA lo puede hacer a partir de reacciones anapleróticas, en los músculos aeróbicos, catalizada por la piruvato carboxilasa en estos. Este enzima piruvato carboxilasa, cuando los niveles de piruvato aumentan y los de CO2 también, puede fabricar OAA, por tanto, es un enzima que permite regular los niveles de OAA dentro de la mitocondria. Si aumentan los niveles de OAA, se activará el enzima CS.
ISOCITRATO DH y ALFA – KGDF  presentan efectos alostéricos que son la activación por ATP y por calcio. Si el ATP se va gastando, estamos generando ADP, por tanto, un primer indicador de la necesidad energética de un músculo vendrá dado por los niveles de ATP y ADP. Simultáneamente a la hidrólisis del ATP se dan procesos de regeneración de este ATP, por eso, la caída de ATP la podemos ver pero no es muy fuerte. Con el ADP esperaríamos el efecto opuesto, pero tampoco es muy fuerte. Sea como sea, se dan cambios, no muy fuertes pero existen. En un situación de ejercicio, los niveles de calcio aumentan, ya que en reposo el calcio está en el retículo sarcoplasmático, por tanto, en el citosol hay poco calcio y a la mitocondria también. El calcio tiene un efecto comparable al ATP, ya que activa las dos enzimas. Las reacciones son de descarboxilación oxidativa pero a la vez se da una oxidación. Es decir, el NAD+ pasará de forma oxidada a reducida NADH. Este poder reductor es cosubstrato de los procesos. De la misma manera que los niveles de ATP / ADP son importantes, también lo son los niveles de NAD+/NADH, ya que regulan los dos enzimas. De forma indirecta también lo son el enzima CS, ya que los tres están relacionados dentro del ciclo.
5 En el ciclo de Krebs a cada vuelta se necesita acetil – CoA. ¿Cómo consigue la mitocondria este acetil – CoA? ¿Cuáles son estas fuentes de acetil – CoA? ORIGEN DE LOS ÁCIDOS GRASOS OXIDADOS POR EL MÚSCULO ÁCIDOS GRASOS Los podemos obtener a partir de las propias reservas endógenas, los músculos pueden tener TAG. ¿Qué diferencia hay entre las fibras de tipo I (rojas) y las de tipo II (blancas)? Las rojas tienen muchas mitocondrias y las blancas también tienen pero muchas menos. Esto tiene dos consecuencias. La primera es que desde el punto de vista metabólico, las rojas tienen más capacidad de metabolismo aeróbico. A las blancas les costará más. En segundo lugar, el volumen que ocupan las mitocondrias puede ser de un 4% de la musculatura de un individuo sedentario, si el individuo hace deporte puede ser de un 6% aproximadamente y si el individuo hace deporte de élite, los valores pueden llegar al 8%. Esto quiere decir que si hay más mitocondrias el individuo tiene más capacidad de llevar a cabo un ejercicio. Por tanto, las fibras de tipo II (blancas) pueden llevar a cabo un ejercicio más violento que las de tipo I (rojas). Ligado a esto, podemos ver que hay otra diferencia y es que en las fibras rojas hay muchas más vacuolas que contienen ácidos grasos que no las fibras blancas. Esto quiere decir que la cantidad de TAG endógenos en fibras rojas es más grande que en las blancas, por eso son una fuente de ácidos grasos.
Los ácidos grasos pueden provenir del exterior, los NEFA.
Los ácidos grasos pueden venir de las lipoproteínas, QM y VLDL. La lipoproteína lipasa (LPL) no está asociada a la membrana (ojo!). La actividad lipoproteína lipasa dependerá de unos músculos u otros. En el TAB la actividad será muy alta, el corazón presenta una actividad similar al TAB ya que depende de los TAG para su funcionamiento, otros músculos no cardíacos como el soleus (fibras rojas), capta TAG exógenos, o como el pectoralis. Por tanto, la actividad del enzima viene determinada con lo que se podrá hacer con estos ácidos grasos según el músculo donde estemos.
6 REGULACIÓN DE LA LPL EN EL MÚSCULO En ayuno la actividad de esta en el TAB disminuye, no hace falta que actúe. En cambio, en el músculo, la actividad LPL aumenta, ya que así hace que este obtenga sustratos. En el músculo, los glucocorticoides como la dexamitrasona (artificial), cuando esta aumenta en el músculo los niveles de LPL aumentan también. De noche los niveles de glucocorticoides son bajos, en cambio, cuando nos despertamos aumentan. Mientras en el TAB la actividad LPL es baja durante la noche, ya que no son momentos donde segregamos insulina, en el momento que empezamos a comer porque nos hemos despertado, la insulina sube y la actividad LPL aumenta.
En el músculo, los niveles de actividad LPL son muy altos durante las horas donde los niveles de insulina son bajos y por tanto, esto hace que sea complementario al esquema TAB.
BETA-OXIDACIÓN MITOCONDRIAL Vengan de donde vengan los ácidos grasos, han de entrar al tejido. Para hacer esto han de atravesar la membrana, así, necesitamos sistemas de transporte: FAT / CD36 y FABPpm. La actividad transportadora a los músculos rojos es mucho más grande que a los blancos, ya que la actividad para internalizar estas moléculas es más grande a las rojas que a las blancas. La FABPc (citosólica). La última barrera es la mmi, donde podemos encontrar diferencias según el ácido graso del que estemos hablando, los de cadena corta o media no tienen problemas, en cambio los de cadena larga necesitan un tipo de transporte especial. Los ácidos grasos se ha de activar para poder entrar. Los acil CoA ligasa, tenemos las de cadena corta llamadas SC (acetil – CoA ligasa, short chain), las HC y las LC (long chain, para 12 C o más). De acetil – CoA ligasas LC hay dos de importantes.
7 REGULACIÓN DE LA BETA – OXIDACIÓN EN EL MÚSCULO ESQUELÉTICO Otra cosa importante es el sistema de la carnitina, las CPT1 y CPT2 y un transportador T de acil – carnitina.
Estos dos transportadores permiten entrar el acil – CoA dentro de la mitocondria. Así, el ácido graso será oxidado por beta – oxidación y obtendremos energía y poder reductor. La beta – oxidación, una molécula de ácido graso será oxidado por beta – oxidación y obtendremos energía y poder reductor. La beta – oxidación, una molécula de acil – CoA se reducirá en dos unidades, que darán lugar a dos acil – CoA. En esta reacción ha de haber un suministramiento de CoA y de poder reductor NAD / NADH. La cantidad de CoA y de NAD que pueda haber en la mitocondria no se puede regular. Si utilizamos el CoA, para regenerarlo, descarboxilamos el acetil – CoA y volvemos a obtener acil – CoA. Para volver a obtener NAD este se ha de oxidar a través de la cadena respiratoria.
La cantidad de CoA y de NAD que pueda haber en la mitocondria no se puede regular. Si utilizamos el CoA, podemos regenerarlo, descarboxilamos el acetil – CoA y volvemos a obtener acil – CoA. Para volver a obtener NAD este se ha de oxidar a través de la cadena respiratoria. Malonil – CoA inhibe la entrada de ácidos grasos en la mitocondria, de manera que no se dará la beta – oxidación. ¿Cómo podemos generar el Malonil – CoA? Este se genera por una reacción catalizada por el actil – CoA carboxilasa (ACC), de esta hay dos isoformas, la alfa y la beta. La alfa participa en la lipogénesis, la beta es la que encontramos en el músculo (en el músculo no hay lipogénesis). Si el músculo no puede sintetizar ácidos grasos porque tiene un enzima que participa en la lipogénesis o beta oxidación ¿? Lo tiene porque la isoforma beta tiene una función reguladora, lo que hace es sintetizar el Malonil que inhibirá la beta – oxidación al músculo. ACC mecanismos alostéricos, implican la actuación de reguladores alostéricos positivos (citrato) y negativos (palmitoil – CoA). Cuando en el citosol se acumula palmitoil – CoA quiere decir que la lipogénesis se ha dado excesivamente, ya que se está sintetizando un producto que nos lo indica.
Otro mecanismo es la fosforilación y desfosforilación. Cuando se fosforile el ACC, este se inhibirá, de manera que aumentará la beta – oxidación. La AMPK se activa en presencia de AMP y la PKC se activa en presencia de calcio. Así con la activación de AMPK o de PKC aumentarán los niveles de beta – oxidación. La desfosforilación de este enzima, provocará lo contrario. Si ACC no está fosforilada, habrá insulina de manera que la beta – oxidación disminuirá.
Cuando ACC se fosforile, aumentarán los niveles de MCD y la beta oxidación disminuirá; cuando ACC se fosforile, esta se inhibirá y aumentarán los niveles de beta – oxidación.
8 CONTROL DE LA BETA – OXIDACIÓN POR AMPquinasa AMP y ATP compiten por el lugar de unión. Si los niveles de AMP suben (porque se está haciendo un gran ejercicio), AMP desplaza ATP. Thr 172 es fosforilado, de manera que con el AMP unido y fosforilado, el enzima presentará su máxima actividad. Cuando AMPK este fosforilado, inhibirá la ACC y estimulará la MCD.
REGULACIÓN DEL TRANSPORTE DE GLUCOSA AL MÚSCULO Cuando hablamos de metabolismo de la glucosa al músculo, hemos de diferenciar la utilización de la glucosa exógena y la utilización de la glucosa endógena.
Utilización de la glucosa exógena: ha de atravesar la membrana a través de transportadores a GLUT1 y GLUT4.
En reposo, GLUT4 no se encuentra en la superficie de manera que hace falta que las subunidades de GLUT4 en forma de vesículas se habrán de reclutar hacia la membrana plasmática. Esto pasa cuando hay insulina activa PIK3 y esto estimula el reclutamiento de las subunidades de los transportadores GLUT4. Los niveles de esta glucosa exógena son bajos ya que siempre está utilizada.
La insulina promueve un aumento en el transporte de glucosa. A diferencia del TAB, en el músculo este proceso también puede llevarse a cabo por otras señales, como por ejemplo, la contracción. La contracción puede actuar a través de dos vías: PKC / calcio y AMPK. Por tanto, al músculo hay dos estímulos, la insulina y la contracción. Los efectos son aditivos, es decir, que haya mucha insulina y que se dé la contracción de manera que así se reclutarán muchas más vesículas con transportadores GLUT4, GLUT1 garantiza que siempre entre glucosa, ya que siempre está presente en la superficie de la membrana.
Worthannina es un inhibidor de los componentes de la cascada de señalización de la insulina, de manera que volveremos a la situación basal. Si a las células las sometemos a un tipo de ejercicio, por ejemplo, por electroestimulación, no tendremos insulina pero se dará una activación del transporte.
Si a la misma situación le añadimos Worthannina, por mucho inhibamos la vía PI3K, no pasará nada porque las otras vías continuarán funcionando.
9 PAPEL DE LA AMPK EN LA REGULACIÓN DEL METABOLISMO MUSCULAR La AMP quinasa juega un papel importante en la regulación del metabolismo en cuanto a la energía. La AMPK también está implicada en la biogénesis mitocondrial. En el músculo está implicada en procesos rel con la obtención de combustible, la utilización del combustible y la degradación del combustible.
REGULACIÓN DE LA GLUCÓLISIS EN EL MÚSCULO En el músculo la glucosa tiene dos destinos: hacer glucógeno o ser degradada por glucólisis. Glucólisis en el músculo: 3 puntos de control (regulación) a hexoquinasa, PKF – 1 y PK – M. Hexoquinasa: es inhibida por la glucosa – 6P (la glucosa no se podrá fosforilar de manera que se frenará la entrada de nueva glucosa). PFK – 1: principal punto de control. Regula por fosforilación / desfosforilación, alosterismo, polimerización /despolimerización, etc… El inhibidor alostérico principal que tiene es el ATP. Cuando los niveles de ATP son bajos, PFK – 1 actúa como sustrato. Cuando niveles de ATP son más altos se solapan la actividad sustrato con la actividad inhibidor de PFK – 1. El ATP facilita que el enzima se encuentre en forma T. El citrato potencia el efecto inhibidor del ATP, pero el citrato también puede estimular la despolimerización del enzima PFK – 1. La fructosa – 2,6 – bisP es activadora de PFK – 1, pero en menor importancia. PKM: piruvato quinasa muscular.
10 Regulación más sencilla que la PFK – 1 pero en la misma dirección. Es inhibida alostéricamente por ATP y fosfocreatina. Y es activada por el ADP.
La glucólisis es una vía esencialmente catabólica. Tiene un significado degradativo, energético, catabólico. El ATP, fosfocreatina, citrato son inhibidores de los enzimas de la vía.
Situación: el músculo está hidrolizando ATP. Cuando el músculo se contrae, sale calcio hacia el citosol, a favor de gradiente de concentración ya que el retículo sarcoplasmático está más concentrado que el citosol. Pero después, la entrada de calcio hacia el retículo sarcoplasmático gastará energía porque serán en contra de gradiente, hará falta la bomba de calcio.
Adenilato quinasa: están en lata concentración al músculo. Lo que hace es coger dos moléculas de ATP. Los niveles de ADP serán un buen reflejo de lo que está pasando con el ATP. Con la concentración del músculo hay cambios en los niveles de ADP (suben un poco), los niveles de AMP se duplican (pasan de 0.1 a 0.2). Por tanto, el AMP es un indicador mucho más sensible de lo que está pasando en el músculo. El AMP a parte de indicador, también puede pasar a ser otras cosas, como por ejemplo, AMP desaminasa. Este saca un grupo amino al AMP y genera otro nucleótido, el IMP. El grupo amino (que lo ha sacado del AMP) se libera y forma amoniaco.
El amoniaco que nos aparecía en la PDF – 1 viene de aquí!!! También puede pasar que el AMP por acción de la 5’ nucleotidasa pasan a un nucleótido, la adenosina. Ésta a través de adenosina desaminasa, se desamina y pasa a inosina, que nos genera una segunda molécula de amonio. Así estas reacciones nos indican el origen del AMP, la generación del fosfato y el origen del amoniaco.
El amonio tiene varias funciones: - Efector alostérico.
Actúa como un elemento tamponador.
También se genera adenosina, esta es importante porque no solo es un intermediario de estas reacciones sino que es una molécula señalizadora que en estos momentos es importantes en el músculo, es decir, facilita la vasodilatación de los capilares. La adenosina se une a los receptores colinérgicos del músculo y está unión hará que haya esta vasodilatación.
11 ¿De dónde salen los mediadores? Mediadores de la hidrólisis de ATP. En estas reacciones también tenemos la adenosina que facilita una mayor llegada de sangre, y el amonio que aparte de su efector alostérico positivo también tiene acción tamponadora. Tabla donde podemos comparar los mediadores alostéricos. Llama la atención el fosfato. No nos explican el aumento importante de los niveles de fosfato. El fosfato sale de otra reacción que está ligada a esta secuencia: es la fosfocreatina que se encuentra en concentraciones muy altas en el músculo. La creatina quinasa cataliza esta reacción. La fosfocreatina actúa como un reservorio de fósforo.
Es una reacción reversible. Es una reacción desplazada hacia arriba. Sobre todo en músculos con fibras de tipo II. La cretina y el ATP van en la misma dirección.
La fosfocreatina es un efector alostérico negativo. Esquema regulación de la glucólisis. En el músculo esquelético tenemos otros de los enzimas gluconeogénicos, la fructosa 1,6 bisfosfatasa, pero el músculo no puede hacerla. Solo falta una pieza. Entonces, ¿para qué tiene la fructosa bisfosfatasa? En realidad esta vía glucolítica es la misma tanto si el músculo trabaja en condiciones aeróbicas o anaeróbicas. Está claro que el nivel energético será importante. Dependiendo del tipo de músculo, ¿qué pasa con el piruvato? En condiciones aeróbicas, el pyr  acetilCoA  CK  oxígeno. Fibras de tipo I. En cambio en condiciones anaeróbicas, el pyr  lactato.
12 Desde el punto de vista energético, en condiciones aeróbicas obtenemos 32 ATP a través de la glucólisis, en cambio en condiciones anaeróbicas obtenemos 2 ATP. El rendimiento energético es muy distinto en ambas condiciones. Para que la glucólisis aeróbica tenga lugar necesitamos la glucosa, y oxígeno que llegue por la sangre. Por tanto, la glucólisis aeróbica está condicionada por esto. La glucosa anaeróbica tiene inmediatez es independiente del riego sanguíneo, y de la cantidad de glucosa.
Gacela en reposo. Mucha energía no gasta. Puede que esta energía la esté obteniendo de la glucosa y que tenga un flujo glucolítico basal. Tenemos un ciclo de sustrato, y estamos gastando un poco de energía. De pronto, oye un ruido, y esto en el contexto humano, imaginamos carrera de 100 m lisos. Es una condición anaeróbica, pasa a estar una musculatura de no reposo, es una situación muy rápida. Hay dos etapas: una primera es la preparación: la gacela está quieta, está observando, hay una descarga de adrenalina. Anticipan un posible peligro. En esta fase, el centro de sustrato se activa, en el que la adrenalina tiene un papel importante y se activan ambas partes del centro de sustrato. Vemos que el flujo glucolítico no se ha alterado, no ha aumentado, no gasta más glucosa. El único gasto es de un poco de ATP. Es un proceso corto.
¿Qué pasa si el peligro es real? El animal sale a la carrera. Empieza a gastar ATP, y empiezan a producirse los mediadores que resultan de la hidrólisis del ATP. Ahora sí, sobre una enzima que estaba activado, ahora estos efectores pueden hacer que la actividad del proceso aumente mucho más. El flujo glucolítico, ha aumentado 1000 veces.
Volvemos a diapositiva de glucosa. Una diferencia importante entre glucólisis aeróbica y anaeróbica, es que en condiciones aeróbicas llega oxígeno, glucosa, este proceso supone una adaptación más lenta. En el tiempo se puede retrasar. En el caso de condiciones anaeróbicas, obtiene la glucosa a partir del glucógeno.
La hexoquinasa es un enzima de la glucólisis. Una fibra II b no necesita que llegue glucosa de fuera. Tenemos un combustible que es el glucógeno, si lo utilizamos la hexoquinasa no la necesitamos.
La F-2,6-bisP, es uno más de los efectores alostéricos que pueden activar la PFK-1.
La función es actuar como un señalizador. En el músculo este efecto no es tan importante pero en otros tejidos sí lo es.
13 REGULACIÓN DE LA PIRUVATO DESHIDROGENASA Este enzima se regula por procesos de fosforilación y desfosforilación. Habrá una proteína quinasa y una fosfatasa. Que forman parte del complejo PDH. Este enzima, hay dos formas la activa es la forma desfosforilada y la forma inactiva es la forma fosforilada.
La PDH quinasa es regulada por elevados niveles de NADH / NAD, acetil – CoA, ATP / ADP.
Si los niveles de piruvato son elevados, esto inhibe la enzima y se inactiva. El piruvato inhibe la fosforilación, haciendo que el enzima siga siendo activo. El enzima que hace el proceso contrario es la fosfatasa es activada por calcio y está ligado a la actividad contráctil.
CONTROL COORDINADO ENTRE PDH Y PIRUVATO CARBOXILASA En un contexto anaeróbico, el acetil CoA tiene a su vez un papel controlador de la propia PDH.
Al mismo tiempo que inhibe la PDH el acetilCoA actúa potenciando la pyr carboxilasa, el acetilCoA se puede acumular y sería interesante potenciar el ciclo de Krebs  Vías anapleróticas y uno de estos enzimas es la pyr carboxilasa; ésta se activa y a partir del pyr fabricamos más oxalacetato y así potenciar el Ciclo de Krebs.
Tenemos combustible y el ciclo de Krebs en condiciones aeróbicas funciona.
Si las condiciones son anaeróbicas tenemos otro problema y la salida es producir lactato. Lo que tiene de peculiar la lactato deshidrogenasa que están formadas por dos subunidades la M y la H. Las subunidades M tienen la particularidad de que una KM para el pyr y que no existe e efecto inhibidor alostérico que las subunidades M provocan en las H. Lo que significa es que solo funcionará bien si los niveles de pyr son altos (Este es el significado de tener una Km alta). Este proceso provoca una disminución del pH por el lactato.
¿Cuándo funcionará la lactato deshidrogenasa? Cuando haya mucho pyr que significa que la glucolisis funciona muy bien y además no le podemos dar una salida, entonces esta enzima lo coge y así que la glucólisis pueda funcionar a “toda mecha”. Enzima muy bien preparada para funcionar en estas condiciones.
14 ESTADO DE REPOSO Desde un punto de vista metabólico, hay un bajo consumo de ATP. La obtención de energía es por procesos aeróbicos. La utilización de glucosa o ácidos grasos: - Depende de las características del músculo.
Depende del estado nutricional. En estado absortivo utiliza principalmente glucosa y en un estado postabsortivo utiliza ácidos grasos.
Hay interrelaciones entre la oxidación de la glucosa y ácidos grasos que tienen lugar dentro del músculo pero puede afectar a otro órganos. CICLO GLUCOSA – ÁCIDOS GRASOS = CICLO DE RANDLE.
CICLO GLLUCOSA – ÁCIDOS GRASOS EN REPOSO (ESTADO ABSORTIVO) Lo que caracteriza al estado absortivo es la dieta mixta, y una de las características, es que los niveles de glucosa suben, durante unos minutos tendremos una hiperglucemia. El cuerpo, en respuesta a estos niveles de glucosa transitorios, el páncreas estimula la secreción de insulina, bajan los niveles de glucagón. Por tanto, la insulina, actúa en muchas dianas y activará procesos en el músculo y fuera de él. Uno de los tejidos que afecta es el tejido adiposo blanco, donde se inhibe la lipólisis. Esto puede afectar al músculo.
Hay una disminución de los ácidos grasos. Habrá menos acil-CoA. La insulina favorece la desfosforilación del acetil coa carboxilasa (ACC) y de MCD. Esta desfosforilación comporta, inhibir el enzima. Se está degradando menos. Lo niveles de este compuesto aumentan (Malonil- CoA). Este inhibe la CAT1, que es el paso necesario para que entren los acil-CoA en la mitocondria. Entonces no podrán entrar. Imaginaremos que la beta oxidación será muy pequeña. Lo único que se puede escapar es que hay otra fuente de ácidos grasos exógenos son los quilomicrones. Pero cuando lleguen al músculo tendrán el mismo problema para entrar a la mitocondria.
La insulina, también favorece la desfosforilación de la PDH (piruvato deshidrogenasa), con lo cual la activa. Las consecuencias que tiene esto es que aumentan los niveles de acetil – CoA pero tampoco es importante. Esta activación promueve que haya un proceso por el cual, la glucosa cuyo transporte está estimulado por la insulina, resulta que hay más glucosa, lo que activa la PDH, la glucosa que entra una parte puede acabar en glucógeno. Lo hace el hígado y también el músculo, está acumulación de glucosa.
En principio el camino que realiza el músculo es el consumo de glucosa. El estado absortivo dura pocas horas y dará lugar a un estado postabsortivo. Los niveles de glucosa habrán caído, los niveles de insulina bajan también, el glucagón se segrega más.
15 CICLO GLUCOSA – ÁCIDOS GRASOS EN REPOSO (ESTADO POST-ABSORTIVO) Fuera del músculo, si la glucemia empieza a caer hay que movilizar las reservas, y favorecer la lipólisis en el tejido adiposo. Por tanto, aumenta la disponibilidad de ácidos grasos libres. La glucosa es mejor reservarla para el cerebro por ejemplo. Es el momento de utilizar los ácidos grasos, pero tampoco hay grandes cantidades.
Se dan adaptaciones de tipo metabólico. Aumentan los niveles de acil-CoA en el músculo. Esto tiene consecuencias: inhibe la acetil coa carboxilasa y activa malonil coa descarboxilasa. Esta acción tiene varias razones de ser: este es un inhibidor de la ACC, pero además los acil CoA tienen otra acción que activan la AMPKK (proteína quinasa dependiente de AMP). Esta AMPKK fosforila, y con ello inhibe la ACC y fosforilar y activar la MDC. Es decir, bajarán los niveles de malonil – CoA. Si los niveles de malonil caen, los ácidos grasos entrarán mejor en la mitocondria y se oxidarán más fácilmente.
Consecuencias: dentro de la mitocondria, los niveles de acetil-CoA serán mayores, se inhibe la PDH. Y al mismo tiempo, la acetil – Coa activa la piruvato carboxilasa y el ciclo de Krebs se potencia. Esto quiere decir, que en estas condiciones el músculo puede oxidar los ácidos grasos fácilmente y se convierten en la principal fuente de energía del músculo. Si el ciclo de Krebs funciona muy bien, subirán los niveles de ATP. Como consecuencia, inhibe la PFK1. Una parte del citrato que se genera sale de la mitocondria y potencia la acción inhibidora de la PFK1. Estamos inhibiendo el flujo glucolítico e inhibir el uso de la glucosa. Al tiempo, este hecho inhibe la glucólisis.
Pueden pasar más cosas, si la PFK1 está inhibida, la glucosa seguirá circulando pero le costará más porque hay menos insulina y estamos en reposo. La entrada de glucosa también depende del gradiente a ambos lados de la membrana. Pero además sucede otra cosa: si inhibimos la PFK1 tenderá a acumularse la fructosa 6 P, y lo que pasará es que se acumulará la glucosa 6 P, y esta sustancia inhibe alostéricamente la hexoquinasa. Esto quiere decir que, será más difícil fosforilar la glucosa. Es un transporte facilitado. El gradiente favorable es menor que antes. La concentración de glucosa dentro es más grande.
Esto conduce a que la inhibición del flujo glucolítico hace que se inhibe la hexoquinasa, los niveles de glucosa intracelular aumentan y dificulta la entrada. El músculo puede elegir si consumir glucosa y ácidos grasos, en este caso utiliza mayormente los segundos. Así dejan la glucosa para otros tejidos que lo necesitan más que él.
16 ESQUEMA GENERAL DEL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO ¿Qué sucede con el glucógeno? La glucógeno fosforilasa lo que hace es incorporar un fosfato. La molécula de partida es un glucógeno que puede crecer. Primero ha de hacer un glucógeno preexistente. La proteína glucogenina con capacidad de glucosilarse, incorpora residuo de glucosa en un residuo de tirosina. Cuando llega a 7 unidades de glucosa se fabrica la glucogenina.
La molécula de glucógeno puede ir creciendo, hay dos grandes grupos de moléculas de glucógeno, unas mucho más grandes: macroglucógeno (el peso molecular puede ser del orden de unos 10000 KDa), en cambio hay otras más pequeñas: proglucógeno (de unos 400 KDa). La molécula de proglucógeno es muy abundante en el músculo (85/95%).
¿Por qué no almacenamos la glucosa tal cual? Si intentamos almacenar la glucosa, la presión osmótica va a ser tan grande que la célula puede explotar, si podemos concentrarlo en un complejo la presión osmótica se reduce mucho. El hígado contiene mayormente macroglucógeno.
¿Qué ventaja tiene que haya moléculas más pequeñas? La relación S/V es mayor y esto hace que la ventaja sea que cuanta más superficie haya más sitios hay para actuar. En un tejido como el músculo ha de haber mayor superficie, mayor sitios para actuar y más rápidamente podrá movilizar la glucosa. En el hígado también quiere movilizar la glucosa pero de una forma no tan urgente. Por ello en el músculo el proglucógeno es la mejor opción.
REGULACIÓN DE LA DEGRADACIÓN DEL GLUCÓGENO EN MÚSCULO Empezamos con la degradación  la glucógeno fosforilasa, es una enzima que puede existir en dos estados de fosforilación diferentes (la GFb y la GFa). La forma b es poco activa, no es completamente inactiva. La glucógeno fosforilasa está regulada por fenómenos alostéricos. El AMP, IMP y el fosfato son indicadores de que el nivel energético está cayendo. Por el contrario, la G6P y el ATP inhiben porque hay la suficiente energía.
Esta regulación va en sentido de movilizar el glucógeno cuando haga falta. Este mecanismo alostérico es poco sensible. Esto quiere decir que si tenemos la glucógeno fosforilasa en reposo, la b es poco activa, si los niveles de fosfato, AMP suben, pero el aumento es pequeño. Pero si lo comparamos con la actividad de la forma fosforilada, tenemos una gran respuesta.
17 ¿Cómo conseguimos que se active la glucógeno fosforilasa? La forma más clásica del músculo esquelético es la estimulación adrenérgica. El enzima GFK también existe en dos formas, la b es la menos activa y la a más activa. En presencia de adrenalina en situación de estrés se activa la proteína kinasa A, se activa la glucógeno fosforilasa. Una manera de conseguir movilizar el glucógeno es enviando una señal de alarma. Esta movilización de glucógeno no es tan importante, pero de una manera muy grande.
Hay otro mecanismo que opera de manera independiente hasta cierto punto en efecto no tanto, que es la propia contracción muscular. Hay una segunda señal y es la propia contracción muscular. Si el músculo empieza a trabajar, aumentan los niveles de calcio que activan una quinasa que activa a su vez GFKa que activa la GFa.
REGULACIÓN DE LA DEGRADACIÓN DEL GLUCÓGENO EN MÚSCULO Cascada de señalización que es la que está activada por la adrenalina, aumentan los niveles de AMPcíclico, se activa PKA, y uno de los efectos es la fosforilación de GFK y se activa GF. En estas condiciones, estos efectos que nos provocaban podíamos decir que son mínimos, excepto por lo que se refiere al fosfato. El fosfato tiene dos sentidos, no solo es un activador alostérico sino que para que el glucógeno se pueda hidrolizar, necesitamos un fosfato por cada glucosa que es extraída de la molécula de glucógeno.
Esta activación adrenérgica tiene un PROBLEMA: la señal de alarma no es suficiente. Si el glucógeno se está movilizando para nada, tendremos que volver a almacenar en el caso de que la señal de la adrenalina no sea correcta. Este mecanismo no explica toda la movilización del glucógeno. El aumento de calcio provoca un aumento de PP1 y la fosforilación de GFK. El músculo movilizará cuando se den dos señales: la de estrés, aviso la de la adrenalina, pero solo si se confirma con el calcio, será cuando se dará la movilización completa del glucógeno.
La movilización será mayor o menor, dependiendo del grado de fosforilación de las quinasas. Hay una señal opuesta, la desfosforilación está mediada por PP1, y con ello la inactivación del mismo. Esto está mediado por la insulina. La insulina activa la proteína inhibidora e inhibe la proteína fosfatasa. La insulina activa la proteína fosfatasa 1. La PKA inhibe la PP1. La adrenalina facilita la fosforilación de la PKA, y al mismo tiempo evita la desfosforilación.
18 Cuando tenemos la GF fosforilada, el enzima se mantiene en su forma activa. Este es el residuo (de serina) sobre el cual la PP1 va a actuar. Cuando está fosforilada, la conformación T está expuesta, mientras que la conformación R está oculto. Los efectores alostéricos positivos de la glucógeno fosforilasa (AMP, IMP y Pi) favorecen que la proteína se encuentre en la conformación R (oculta), será más difícil que la PP1 la encuentre y más difícil será su desfosforilación.
Cuando actúan los efectores alostéricos negativos (ATP y G6P) favorecerán que la proteína se encuentre en la conformación T (expuesta), será más fácil su desfosforilación.
En el caso de la glucosa fosforilasa solo hay un residuo fosforilado. La GFK fosforila la serina 14 (del GF), mientras que la PP1 desfosforila la serina 14 (del GF).
En un situación de reposo y comiendo, aumentan los niveles de glucosa e insulina. La síntesis de glucógeno tiene dos componentes: la entrada de glucosa en el músculo, su fosforilación, y por otro lado la actividad del enzima glucógeno sintasa.
La insulina favorece la entrada de glucosa, se fosforila, y esta glucosa bisfosfato tiene una acción activadora sobre la glucógeno sintasa e inhibidora sobre la glucógeno fosforilasa. La desfosforilación de la glucosa sintasa provoca su activación, mientras que la desfosforilación de la glucógeno fosforilasa provoca su inactivación.
Aumento de calcio que activa fosforilasa quinasa la cual fosforila a los dos enzimas (glucógeno sintasa y glucógeno fosforilasa). Esto sucede cuando hay un ejercicio suave.
Cuando el ejercicio es intenso, median los mecanismos de la adrenalina.
Aumentan los niveles de AMPcíclico, aumenta la PKA, y ésta a la fosforilasa quinasa, e inhibe la PP1, por lo que se inhibirá la glucógeno sintasa.
19 DIFERENTES TIPOS DE EJERCICIO FÍSICO A medida que aumenta la distancia de la carrera, la contribución del componente anaeróbico va perdiendo fuerza.
El ejercicio es un ejemplo de adaptación. Cuando llevamos a cabo una prueba de 100 metros lisos no lleva tiempo prácticamente de adaptarnos. El aporte de oxígeno disminuye. Hay un aumento del gasto cardíaco, pero no esto no basta porque esta sangre se distribuye por todo el cuerpo, pero es necesario también un aumento en el flujo sanguíneo a los músculos que van a necesitar ese oxígeno. Esto supone dos procesos: aumentamos el papel de la adenosina (es un vasodilatador) es un efecto local y puede ayudar que los capilares se hagan más anchos pero hace falte algo más, y es la actividad del sistema nervioso simpático y tiene efectos sobre el sistema sanguíneo. Sobre el músculo tiene un efecto dilatador. En cambio, en otros tejidos como el adiposo se lleva un proceso vasoconstrictor. El SNS a los músculos les llegará más sangre y a otros tejidos menos.
También se incrementa el ritmo respiratorio. Este ritmo también ayudará a eliminar el CO2. La adaptación requiere tiempo, y en condiciones de ejercicio anaeróbico no hay tiempo para activar todos estos procesos, pero en un ejercicio aérobico sí que hay tiempo.
En una actividad física se mezclan ejercicios anaeróbicos y aeróbicos.
FUENTES DE ENERGÍA PARA EL MÚSCULO ESQUELÉTICO En un ejercicio aeróbico, las adaptaciones de tipo respiratorio, cardíaco requieren tiempo, pero no habrá tiempo material para que entren en juego. El músculo solo tiene sus reservas. Hay básicamente el ATP (cantidad muy pequeña en el músculo), creatina, glucólisis anaeróbica, glucólisis aeróbica. Hay mucho glucógeno pero se va a utilizar en un contexto anaeróbica, la limitación es considerable. Se está utilizando de forma ineficiente.
FUENTES DE ENERGÍA PARA EL MÚSCULO DURANTE UN ESPRINT El ATP cae, pero no demasiado porque hay mecanismos compensatorios para evitar que la caída sea radical.
20 La caída de ATP es moderada. La creatina fosfato ha caído muchísimo más, y también evita que la caída de ATP sea más radical. El glucógeno, ha caído pero tampoco demasiado. Esto es una cosa interesante, después de una prueba de esprint, los atletas acaban muy cansados, ¿cómo explicamos este agotamiento si todavía queda muchísimo glucógeno? ¿Por qué el atleta llega a este agotamiento? El músculo puede almacenar ácidos grasos.
CAMBIOS EN EL MÚSCULO DESPUÉS DE UN EJERCICIO ANAERÓBICO INTENSO Todos los cambios que se producen promueven la movilización del glucógeno. Hay un factor que será dependiente de la fatiga. El lactato tiene carácter ácido y su generación en grandes cantidades, es la caída del pH del músculo. Y esta es la causa de la aparición de la fatiga en un ejercicio anaeróbico.
La caída del pH provoca la liberación de calcio que sale del retículo sarcoplasmático. El calcio es una señal importante en el músculo, este fenómeno tiene unas consecuencias. Además la caída del pH provoca otros procesos, como la interacción de este calcio con la troponina, que intervendrá en la contracción del sarcómero.
También afecta la liberación de actina – miosina y hace que sea menos eficiente. La actividad de PFKI disminuye.
Todos estos fenómenos desembocan en la aparición de la fatiga.
CONTRIBUCIÓN DE DIFERENTES SUSTRATOS AL CONSUMO DE OXÍGENO EN MÚSCULOS DE LA PIERNA HUMANOS DURANTE UN EJERCICIO SUAVE Un aspecto importante es que tenemos diferentes combustibles, pero el utilizar unos u otros cambia dependiendo del ejercicio que hagamos. La contribución del glucógeno se va acortando.
Antes de que se produzca el agotamiento, se están produciendo diferentes adaptaciones: un aumento del gasto cardíaco (se bombea más sangre), se produce un aumento de la llegada de sangre al músculo (vasodilatación).
21 Esta vasodilatación puede estar provocada por la adenosina y la actuación del sistema nervioso simpático (generalmente su efecto es de vasoconstricción en la mayoría de tejidos, pero en el músculo será de vasodilatación). El sistema nervioso simpático también provoca una disminución de insulina.
Lo que activa la movilización de glucógeno hepático es la relación entre las hormonas insulina / glucagón. Una baja relación provocará una movilización del glucógeno hepático. Aumentan los niveles de oxígeno, como la hematopoyetina que se ponen los deportistas para que llegue más sangre y más oxígeno.
DEPLECIÓN DEL GLUCÓGENO MUSCULAR (CUÁDRICEPS) DURANTE EL EJERCICIO CONTRIBUCIÓN DE DIFERENTES SUSTRATOS AL GASTO ENERGÉTICO EN EJERCICIOS AERÓBICOS DIFERENTE INTENSIDAD DE ¿De dónde se saca la energía? Cuanta mayor intensidad, mayor será el gasto energético. La VO2 marca el consumo de oxígeno. La máxima nos dice la cantidad máxima de oxígeno que puede gastarse. Podemos diseñar protocoles de ejercicio más o menos intensos, y mirando el consumo de oxígeno. Cuanto mayor sea la exigencia, el consumo de oxígeno es mayor. La mayor parte de energía la obtenemos de los ácidos grasos, en cambio, la contribución de glucosa es pequeña. Lo que está aumentando más es la barra de color azul, es decir, el propio glucógeno muscular. El músculo se nutre de energía que le viene de fuera, pero cada vez es más dependiente de su propio glucógeno.
¿Por qué no utiliza menos glucógeno? Porque hay un problema. Los ácidos grasos son un buen combustible en ejercicios menos intensos, pero si aumentamos de intensidad juega un papel más importante el glucógeno.
¿Por qué los ácidos grasos no son la solución al ejercicio intenso? La velocidad de difusión de los ácidos grasos hacia la mitocondria es mucho menor. Esto tiene una consecuencia. Cuando hay un rendimiento del 100% llega un momento en el que hay un “muro” y tienen que bajar el rendimiento a 60% porque se acaba el glucógeno hepático, y solo se puede usar el ácido graso.
Hay un momento, en el que hay procesos de tipo anaeróbicos, es el umbral anaeróbico.
22 NIVELES DE METABOLITOS EN EL MÚSCULO ESQUELÉTICO SOMETIDO A EJERCICIO AERÓBICO DE DIFERENTE INTENSIDAD El lactato se dispara cuando la actividad es máxima. Cuando se supera el umbral anaeróbica empiezan a tener importancia los procesos anaeróbicos, pero tampoco es un ejercicio anaeróbico puro.
Para compensar la disminución del pH, aumentan los niveles de amonio, y tiene un efecto tamponador, y en parte intenta compensar, y su fuente no está en muchas cantidades y además es tóxico. ¿Cómo podemos compensarlo de manera externa? Alcalinizar la sangre o hiperventilando. Hay otras estrategias, como por ejemplo: la fosfocreatina (pero tendría que estar en altos niveles). En un ejercicio aeróbico no nos sirve, porque esta acidificación no se está produciendo. ¿Qué podemos hacer? 23 EFECTO DE LOS GLÚCIDOS DE LA DIETA SOBRE EL CONTENIDO DE GLUCÓGENO MUSCULAR ANTES Y DESPUÉS DEL EJERCICIO Como en este caso la aparición de fatiga va ligado al glucógeno muscular, puede ser que aumentemos la cantidad de glucógeno muscular. Un estudio de sujetos con diferentes dietas en carbohidratos.
PROBLEMAS CAMPUS- Causas de la exterminación en el ejercicio aeróbico en humanos Humanos.
Las fibras de tipo I son las que están adaptadas a ejercicios aeróbicos y de resistencia. Tienen un mayor contenido mitocondrial. Las de tipo II b son las anaeróbicas, y las de tipo II a o unas u otras. Las de tipo I tienen un color rojizo debido a la mioglobina y las de tipo II b de color blanco, las de tipo II a tienen un color intermedio.
PREGUNTA 3 Si miramos la gráfica: ¿Qué es A y que es B? En la gráfica se muestra una actividad más débil y otra mucho más intensa. El componente amarillo no se modifica pero el otro componente marrón si… La contribución relativa de la energía que para diferentes intensidades  a medida que la intensidad es mayor hay un combustible que % se utiliza menos y otro que se utiliza más. Dicho esto A son Glúcidos y B son Lípidos.
A ejercicios exigentes la proporción de lípidos se mantiene “constante” y la de glúcidos proporcionalmente aumenta, utilizamos más glúcidos porque necesitamos más energía.
PREGUNTA 4 ¿Cuál de estos factores condicionan que el uso de ácidos grasos como fuente de energía no aumente proporcionalmente a la intensidad del ejercicio? La velocidad a la que la oxidación de ácidos grasos genera ATP es demasiado baja debido a la lenta velocidad de difusión de estas moléculas a través de la célula.
PREGUNTA 5 ¿Cómo podemos justificar el aumento de utilización de glúcidos a medida que aumenta la actividad física, ejercicio intenso? Aumento de la concentración de amonio.
Aumento de la concentración de fosfato.
La disminución de la concentración de creatina-P 24 El motivo es que el fosfato y el amonio son desinhibidores de la PKF1 i además si la creatina disminuye la acción inhibidora es baja y activa la PKF1.
PREGUNTA 6 Efectos sobre la glucógeno fosforilasa: Aumento de la concentración de AMP, fosfato y otro.
Ratones.
Diferencias entre ratones y humanos: - La proporción de fibras de tipo II es mayor que las de tipo I. Ejercicios intensos pero de corta duración.
¿Un ratón a que se parece más? Velocistas.
El motivo es que la velocidad es su única defensa ante la presencia de un depredador.
Como puedo saber que tipo de combustible está consumiendo? Medir un parámetro que es el cociente respiratorio: relación entre el CO2 que se está expirando con el O2 que se está respirando, así podemos saber que está oxidando mayoritariamente.
Cuando el cociente es 1 quiere decir que se oxidan Carbohidratos Cunado oxido Ac. Grasos necesitas más oxígenos pero produces menos dióxido de carbono, por tanto, el cociente respiratorio será 0,7.
Si se somete a ejercicios de diferente intensidad a un ser humano en el tiempo, el cociente respiratorio es bajo a intensidad baja de ejercicio pero a medida que el ejercicio se hace más intenso el cociente sube y nos acercamos mucho a 1. La contribución de glúcidos va creciendo que es lo que habíamos visto anteriormente para los humanos. Pero…. En los humanos es lo mismo? En los ratones les ponemos un dispositivo llamado Treadhill que es una cinta corredora que nos permite controlar la inclinación y la velocidad. Si miramos la gráfica podemos decir que a mayor exigencia el cociente respiratorio aumenta y la contribución de la oxidación de glúcidos también lo hace.
Si miramos las tablas comparativas entre humanos y ratones: ¿Dónde hay más glucógeno? Si hacemos el cálculo la cierta es que en los ratones, la concentración de glucógeno es inferior que en humanos en el músculo, en el hígado la concentración de glucógeno es muy similar.
Si nos fijamos que las fibras son de tipo II pero resulta que en el ejercicio anaeróbico lo que se consume es glucógeno, como se lo monta un ratón? Humano 5mM 90mg de glucosa/dl Ratones 7mM 140 mg/dl La conclusión a la que se llega es que que la de los ratones se acerca a la de los humanos diabéticos. Sus músculos tienen mayor reservorio de glucosa y tienen menso glucógeno, aquí la respuesta a nuestra pregunta.
Pero cuando se hace ejercicio? El glucógeno hepático disminuye mucho después de que un ratón haga un ejercicio, en cambio en un humano el glucógeno muscular es el que disminuye. Por tanto, para solventar el problema los ratones obtienen el glucógeno de la sangre procedente del hígado. En los humanos el hígado se utiliza en una situación de ayuno para resolver un problema de hipoglucémia no como pasa en ratones. (Son dos estrategias totalmente diferentes).
Humanos anaerobiosis glucógeno.
Ratones han superado el umbral anaeróbico mirando la tabla? El umbral anaeróbico lo marca el lactato. Ya que en condiciones anaeróbicas aumenta más el lactato. Por tanto si me preguntan si han superado el límite anaeróbico si que lo han superado ya que el lactato si que ha aumentado y entonces se encuentra en situación de anaerobiosis.
¿Cuál usamos para estudiar una respuesta al ejercicio de resistencia? Cuando la GS se fosforila pierde actividad. Otra opción es la inactivación de GS, y el otro no expresar GLUT4.
En los tres casos hay una menos síntesis de glucógeno. La primera opción, la falta de PPI hace que sea poco activa la GS. La síntesis de glucógeno es extremadamente baja, así que éste no es el mejor modelo.
A pesar de no tener GLUT4, los niveles de glucógeno no son tan bajos, en el caso de la segunda opción.
El modelo ideal es el último, es decir, la total inactivación de la GS.
¿Cuál es la causa de la menor producción de lactato? Al someter a ejercicio, los niveles de glucosa caen, porque se está utilizando. No ha caído de forma espectacular de un 30%.
25 Los niveles de lactato en sangre, suben al ejercitarse, pero los niveles de lactato en los animales con una deficiencia también caen, pero no tanto como los control. Por tanto, esto nos da una pista sobre el metabolismo anaerobio. ¿Por qué los no control tienen menos lactato respecto a los control? Primera opción: la falta de glicógeno sintasa provoca un cambio en las fibras musculares haciéndolas más oxidativas. Segunda opción: la falta de glicógeno en los músculos ha reducido la disponibilidad de glucosa de forma que la mayor parte se oxida aeróbicamente. Tercera: el hígado no ha aportado suficiente glucosa a los músculos.
La primera es la buena. Han desarrollado una adaptación y hacen sus músculos más oxidativos, una adaptación es la mayor parte de fibras de tipo I. Tienen un contexto metabólico más oxidativo. Esto afecta a la actividad física de una manera: las fibras de tipo I son las que más nos irían bien en un ejercicio aeróbico.
Se ponían a los ratones en jaulas, cuando el ratón se mueve hay un sensor que detecta movimiento, y al cabo de las 24 horas tenemos registrados los movimientos del ratón. Son animales nocturnos. Teniendo en cuenta esto, durante el día duermen, ¿qué conclusiones podemos sacar? NO hay diferencias significativas. Tienen la misma actividad, pero no se pueden sacar conclusiones acerca del glucógeno muscular y su importancia en el ejercicio de resistencia. No están haciendo un ejercicio de resistencia, sino que caminan lentamente en las jaulas.
Se hace que corran. Estudiaron tres situaciones nutricionales porque puede ser relevante acerca de la cantidad de nutrientes disponibles. Si el ayuno se prolonga, lo que ocurre es que el trabajo y la actividad física es menor.
Aguantan menos. Con esto podemos concluir que… el glicógeno muscular no es determinante en la extenuación en los ratones control ya que no hay diferencia entre ambos ratones.
Llagamos a un planteamiento, en humanos es importante el glucógeno. En ratones no parece que este hecho sea crucial. El no tener glucógeno no les dificulta la capacidad de hacer un ejercicio más intenso.
Puede ser que sea porqué tiene fibras más oxidativa y puedan utilizar ácidos grasos que los ratones normales no pueden hacer, o que el glucógeno hepático de la glucosa necesaria para que se pueda dar la actividad física.
Para poder ver si el glucógeno, sea del tipo que sea, es importante, tenemos que ver lo que pasaría si el hígado no pudiera dar glicógeno.
Otro modelo. El músculo está bien, faltará la glucógeno sintasa hepática.
Si la glucógeno sintasa está inactiva, este hígado tendrá muy poco glucógeno. Nos hemos de fijar que el gen que codifica la glucógeno sintasa, hay dos formas: la GyS1 que es la que está en el músculo, y la GyS2 codifica para el hígado.
¿Cómo se esperan que los niveles hepáticos y musculares de glicógeno en estos ratones? En los hepáticos indetectables y en los músculos normales.
Ahora también miramos los niveles de glicógeno en el riñón. ¿Qué forma de glucógeno sintasa expresa el riñón? GYS1. La 2 es específica del hígado.
Hay una imagen con una tinción que permite visualizar el glucógeno. La primera imagen es la control, y es mucho más lila que la no control. ¿Cómo afectará la falta de glicógeno a la glucemia? El glucógeno hepático sirve para mantener la glucemia intacta en una situación de ayuno. El glicógeno muscular no sirve para generar glucosa para el resto del cuerpo sino para el mismo. La respuesta es: la disminución de la glucemia será más rápida ya que el glicógeno muscular no puede suplir el hepático.
En estado de ayuno, los normales tampoco tienen glucógeno hepático. Lo que ocurre entonces, es que… CONCLUSIÓN Si no nos hemos dormido, la conclusión que podemos sacar es que: en los ratones, a diferencia de los humanos, el principal determinante de la extenuación del ejercicio de resistencia es el glicógeno muscular y no el muscular. En los humanos es importante el glucógeno muscular, en los ratones no.
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