Anatomía Aplicada Apuntes temas 1 y 2 *IES SIERRA DE SAN QUÍLEZ (BINÉFAR-HUESCA)**
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LOS TEJIDOS HUMANOS 4
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TEJIDOS IMPLICADOS LA ACTIVIDAD FÍSICA: TEJIDOS CONECTIVOS Y TEJIDO MUSCULAR Los tejidos más relacionados con la actividad física son, precisamente, el conectivo y el muscular. La función principal del tejido conectivo es la de establecer una continuidad con otros tipos de tejidos, para así conservar la integridad del organismo desde el punto de vista funcional. Otras funciones son las de separar tejidos diferentes, proteger al organismo de forma física frente a agentes externos, ser un medio de intercambio de sustancias, de almacenamiento y de reparación. En cambio, el tejido muscular es el responsable del movimiento del organismo, tanto voluntario (un atleta que corre los 100 metros lisos) como involuntario (el latido del corazón o los movimientos peristálticos del intestino). TEJIDO CONECTIVO. Este tipo de tejido recibe este nombre porque conecta otros tejidos. Por ello, no es de extrañar que suela ser uno de los tejidos más abundantes en los animales. Se forma por células libres inmersas en una matriz intercelular fabricada por ellas mismas. Esta matriz está formada esencialmente por agua y puede llevar: Fibras colágenas, proteínas fibrilares resistentes a la tracción, de diferente grosor según el tejido Fibras reticulares, formadas por colágeno en fibras muy finas. Fibras elásticas, proteínas que recuperan la forma, ramificadas. Precipitados minerales. Otros tipos de proteínas. 6
Los tejidos conectivos suelen clasificarse en: Tipos de tejidos conectivos Tipos Matriz Células principales Función Ejemplos Conjuntivo Acuosa con fibras gruesas Fibrocitos Soporte Dermis Tendones Adiposo Escasa Adipocitos Reserva, Homeotermia, protección Grasa subcutánea Cartilaginoso Fibras muy finas Condrocitos Soporte a presión, sostén Articulaciones Pabellón auditivo Óseo Precipitado de sales minerales Osteocitos Sostén, protección Huesos Sanguíneo Matriz líquida Eritrocitos, leucocitos Trasporte Conductos sudoríparos Vejiga TEJIDO MUSCULAR. Los animales poseemos un tejido contráctil especializado: el tejido muscular, que está formado por células con gran cantidad de fibras contráctiles internas. Estas fibras están formadas por dos proteínas principales, actina y miosina, y se encuentran ordenadas en el citoplasma de las células musculares. Además, son capaces de contracciones y relajaciones rápidas. Durante la contracción, se produce un consumo importante de energía, presentan uniones celulares fuertes (si no, el tejido se disgregaría en cada contracción muscular) y permite el movimiento del organismo: - Movimientos ligados al esqueleto por palancas. - Movimientos de contracción del tubo digestivo, vasos sanguíneos y del corazón. El tejido muscular se puede clasificar por su tipo de células en: 7
Tipos de tejidos musculares Tipos Función Inervación Ejemplos Liso. Células mononucleadas ahusadas Contracción no muy rápida. Duradera Sistema nervioso autónomo o sin terminaciones nerviosas Vasos sanguíneos, Digestivo Estriado esquelético. Células muy largas Contracción muy rápida, fuerte, discontínua Muy importante. Sistema nervioso central Músculos esqueléticos plurinucleadas Estriado cardiaco. Células ramificadas Contracción rítmica, constante Poco importante. Sistema nervioso autónomo Corazón Adaptaciones tisulares a las demandas del ejercicio y a las exigencias físicas de las actividades artísticas. Los tejidos poseen funciones de relación, y por tanto, se adaptan a las circunstancias en las que vive un organismo. El tipo de nutrición, el ambiente físico, el sedentarismo o el tipo de actividad modifica los tejidos de diferentes modos. Como puedes imaginar, el ejercicio físico necesita la colaboración de varios óganos y sistemas, no solamente para soportar las fases de actividad aguda, sino también para adaptar su respuesta al entrenamiento. El sistema esquelético-muscular, bajo el control del cerebro, dirige la locomoción del cuerpo humano mediante las contracciones coordinadas y concertadas de las células musculares esqueléticas. La contracción de las células musculares esqueléticas se realiza con intervención de energía (ATP), que a su vez se genera a partir de los hidratos de carbono, grasas y proteínas, que pueden provenir de las reservas del organismo o de los alimentos que ingerimos. El sistema cardiovascular transporta los nutrientes y el oxígeno 8
a todo el organismo, al mismo tiempo que elimina del músculo los deshechos ( p.ej. calor y CO2). Al realizar la actividad física, ciertos órganos liberan unas sustancias químicas (hormonas) que viajan a través de la sangre y "avisan" a otros órganos para que estén preparados frente al esfuerzo que se va a realizar. La producción de sudor (agua con sales disueltas) favorece la eliminación del calor excesivo y el sistema renal ayuda a regular el balance de líquidos y electrolitos, asi como la presión sanguínea. El metabolismo de los músculos que están en funcionamiento aumenta y con ello aumenta el gasto energético. Para que todo funcione durante este periodo de actividad, órganos como el corazón y los pulmones han de estar a pleno rendimiento, por lo que su metabolismo también aumenta considerablemente (por eso aumenta el ritmo cardiaco y respiratorio). Modificaciones tisulares debidas al ejercicio físico. A continuación se repasan las principales modificaciones debidas al ejercicio físico. En negrita están resaltados los tejidos comentados en el apartado anterior: el conectivo y el muscular. Resumen las adaptaciones de los tejidos al ejercicio físico Tejido Principales adaptaciones Capacidad de regeneración en lesiones Epidermis Refuerzo de epitelio en zonas de contacto con el sustrato Moderada. Daños importantes cicatrizan Otros epitelios de cubierta Refuerzo de epitelios que aumentan su demanda durante el ejercicio: Alveolos, capilares musculares... Muy alta. Se reponene constántemente o se reparan ante los daños Glándulas exocrinas Adaptaciones a la secreción de grasa y sudor Alta Glándulas endocrinas Adaptaciones al cambio de metabolismo. - Mayor metabolismo general - Menor reserva de lípidos Conjuntivo Aumento de fibras ante el esfuerzo físico: - Refuerzo de ligamentos y tendones. - Refuerzo de fibras dérmicas Muy alta. Se recuperan las fibras y las células 9
- Refuerzo de otras fibras de sostén - Aumento de riego sanguíneo en zonas de demanda energética Adiposo Disminución general del tejido adiposo de reserva Adaptación de tejido adiposo en almoadillas de manos y pies Cartílago Aumento de resistencia de cartílagos articulares Escasa o nula. Cicatrizan ante lesiones Hueso Reestructuración interna para soportar esfuerzos Aumento de masa ósea implicada en el ejercicio Alta Sangre Aumento de hemoglobina como respuesta la demanda de O2 Aumento del volumen sanguíneo Muy alta, en constante regeneración Músculo liso Aumento en vasos sanguíneos Alta Músculo estriado Aumento de miofibrillas. Engrosamiento de las células Cambio del metabolismo dependiendo del tipo de esfuerzo Escasa Músculo cardíaco Aumento de miofibrillas ante la demanda de esfuerzo cadíaco. Nula Nervioso Modificaciones para la coordinación de movimientos Modificaciones sensitivas adaptadas al ejercicio (visuales, equilibrio, propioceptores) Se reparan terminaciones nerviosas. Escasa regeneración de neuronas maduras 10
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Metabolismo celular Nuestras células han de tomar sustancias químicas para: Fabricar sus propios componentes celulares. Sobre todo proteínas y lípidos de membrana Obtener energía para el anabolismo, trasporte y movimiento Muchas veces la misma sustancia química puede servir para energía o como elemento estructural Muchas moléculas pueden ser transformadas en otras moléculas útiles El organismo intenta mantener un ambiente estable e ideal para el mejor funcionamiento de las células En el medio intercelular siempre están los compuestos que necesitan las células. Esencialmente agua, sales, glucosa, ácidos grasos, oxígeno, y aminoácidos Los diferentes tipos celulares tienen diferentes requerimientos Tratar de ver que necesitaría un fibroblasto, un adipocito, una neurona y una fibra muscular Ejemplos de nutrición de células Célula aerobia en crecimiento Obtiene del medio interno o Glucosa o Ácidos grasos o Aminoácidos o Oxígeno Parte de estos materiales los utiliza para fabricar sus proteínas y moléculas estructurales. Parte de estas moléculas las emplea para guardar reservas (glucógeno y triglicéridos) Quema algunos de los compuestos para obtener energía. Habitualmente glucosa y ácidos grasos Vierte el medio productos de desecho o CO2 o Compuestos nitrogenados 19
Metabolismo a nivel del organismo. Requerimientos materiales y energéticos Los requerimientos de materiales y energía varían en diferentes tejidos y órganos Algunos órganos tienen un consumo importante y aproximadamente constante Sistema nervioso Tegumento Digestivo : Renovación y absorción de sustancias Excretor Otros tienen un consumo variable Músculos esqueléticos Corazón Glándulas : Mamarias, sudoríparas... Reservas Los tejidos pueden obtener materiales para su funcionamiento a partir de reservas Algunas reservas se acumulan en el propio tejido Otras lo hacen en órganos o tejidos especializados Células musculares tienen un alto y discontinuo consumo de energía Almacenan glucógeno y gotas de lípidos La grasa es la mayor reserva de energía del organismo Se almacena principalmente en grasa subcutánea del tejido adiposo El azúcar sobrante de la digestión se almacena en forma de glucógeno en hígado El oxígeno es imprescindible para el metabolismo aerobio pero es difícil de acumular Lo hace algo el músculo en forma de mioglobina Intercambio de sustancias entre órganos Determinados órganos exportan sustancias a otros que las acumulan, trasforman o consumen El órgano más importante del cuerpo en el mantenimiento de los niveles de nutrientes es el hígado La glucosa obtenida por el sistema digestivo se acumula en forma de glucógeno en hígado o músculo Los lípidos obtenidos por el sistema digestivos se acumulan en tejido adiposo El hígado exporta glucosa de sus reservas de glucógeno en caso de bajos niveles sanguíneos El hígado puede trasformar el exceso de glucosa en ácidos grasos El músculo en metabolismo anaerobio produce ácido láctico que es trasportado al hígado donde se obtiene glucosa a partir de él. 20
Los niveles de metabolitos en el medio interno se mantienen aproximadamente constantes gracias a diversas hormonas como la insulina y el glucagón que intervienen en los niveles de glucosa. Otras hormonas como la adrenalina aumentan los niveles de nutrientes energéticos para prepararnos en situaciones de estrés El metabolismo normal de los nutrientes se modifica en casos de falta de alimentos. o Primero se consumen las reservas de glucógeno en hígado o Posteriormente se consumen los triglicéridos del tejido adiposo (la mayor reserva energética del organismo) o Por último se consumen las proteínas 21
Necesidades energéticas del organismo Metabolismo basal Energía empleada en el mantenimiento de las funciones vitales básicas Habitualmente 60-75% del consumo energético o o o o Funcionamiento del sistema nervioso Mantenimineto del sistema circulatorio Renovación de tejidos: Epidermis, epitelio digestivo, células sanguíneas... Mantenimiento de la temperatura corporal Efecto termógeno de la dieta Energía empleada para la digestión, absorción y metabolismo de los nutrientes 6-10% del consumo energético total Se produce desde minutos a horas tras la ingestión de alimento Sistema digestivo Hígado Actividad física Los músculos en actividad consumen gran cantidad de energía y fuerzan a otros órganos a trabajar más y consumir a su vez energía 15-30 % del consumo energético total habitual Puede suponer más en actividades muy exigentes energéticamente. Consumo de musculatura esquelética Consumo de músculo cardiaco Incremento de consumo del tegumento, hígado y otros órganos Tipo de metabolismo energético según la intensidad de la demanda Los tejidos y órganos con demanda constante de energía recurren al metabolismo aerobio de glucosa y ácidos grasos. Determinados órganos prefieren la glucosa (cerebro) mientras que otros metabolizan preferentemente ácidos grasos (músculo cardiaco). La mayoría puede variar el tipo de consumo dependiendo de la abundancia de glucosa o ácidos grasos Los tejidos con demanda fluctuante, especialmente el músculo esquelético y en menor medida cerebro y otros órganos, pueden tener diferentes tipos de metabolismo energético según las necesidades. 22
Con un funcionamineto habitual tienen un metabolismo aerobio con consumo de glucosa o ácidos grasos En fuertes demandas utilizan otros tipos de metabolismo basados en reservas energéticas de rápida movilización aunque el rendimiento sea menor y deban ser posteriormente repuestas La secuencia general es como sigue: ATP celular Se consume en pocos segundos Fosfocreatina Es capaz de trasferir energía al ATP Se cunsume en unos 2 a 7 segundos en ejercicio intenso y unos 15 segundos en moderado. Se recupera en unos 3 minutos de metabolismo aeróbico Metabolismo anaeróbico de la glucosa. Ruta metabólica rápida pero con poca obtención de energía Se consume en 3-5 min en ejercicios moderados. Produce como residuo ácido láctico que ha de ser reconvertido en glucosa en hígado Es habitual en los ejercicios musculares rápidos Metabolismo aeróbico. Es el que más energía produce pero es lento y requiere oxígeno además de Glucosa, Ácidos grasos o Aminoácidos En condiciones normales se metaboliza primero la glucosa del glucógeno de la células y del medio extracelular con los aportes de oxígeno de mioglobina y medio intercelular Posteriormente se consumen ácidos grasos del medio y reservas celulares Sólo excepcionalmente se consumen aminoácidos de manera importante. Obtención de energía celular ante demandas crecientes Fuente Tiempo Regeneración Fuente Reservas Residuo Energía producida Moderado Intenso lugar tiempo ATP 4 s 1 s - Célula Muy escasas - Nada Se consumen reservas En la célula Depende de la fuente Fosfocreatina 15 s 2-7 s - Metabolismo anaerobio Metabolismo aerobio Células musculares Escasas Creatina Nada Se consumen reservas 3-5 min 1 min Glucosa Glucógeno muscular Ácido láctico Escasa (2ATP por Glu) Indefinido horas Glucosa Ácidos grasos Glucógeno muscular Glucógeno hepático Tejido adiposos. Triglicéridos músculo CO2 y H2O CO2 y H2O Alta (24 ATP por glu) Muy alta En la célula 3 min Lactato se regenera en hígado Dieta o conversión de unas moléculas en otras Aminoácidos Células CO2. H2O y compuestos nitrogenados Alta 23
Reservas energéticas en el organismo humano Fuente Cantidad (g) Total Kcal Distancia recorrida corriendo ATP 1 10 m Reserva celular. No viaja de Fosfocreatina 4 50 m Hidratos de carbono Lípidos Glucosa en fluidos corporales Glucógeno hepático Glucógeno muscular A. grasos y triglicéridos plasmáticos 20 90 5 km 125 500 30 km 250 1.000 60 km 10 100 6 Km Grasa en músculo 170 1.600 95 Km Grasa en tej. adiposos 7.000 64.000 3.900 Km unas células a otras Fácilmente metabolizable Principal reserva energética Proteínas Proteínas en músculo 7.000 38.000 2.200 Km No se utilizan salvo circunstancias excepcionales 24