1 TRANSMISIÓN NEUROMUSCULAR EN EL HEMIDIAFRAGMA DE RATA. INTRODUCCIÓN La conexión entre la terminal del nervio motor y la fibra de músculo esquelético se denomina placa motora. En la terminación nerviosa existen vesículas que contienen al neurotransmisor acetilcolina, y cuando llega un potencial de acción por el nervio motor la acetilcolina se libera al exterior. La acetilcolina se une a receptores en la membrana de la fibra muscular, y produce una depolarización denominada potencial de placa. En condiciones normales, el potencial de placa alcanza el nivel de disparo y se inicia un potencial de acción, que recorre a la fibra muscular de un extremo a otro causando la contracción de la misma. En esta práctica se van a estudiar las características de la transmisión neuromuscular en el músculo esquelético, registrando la contracción del diafragma de rata al estimular en nervio correspondiente. Claude Bernard (1813-1878), conocido como el padre de la Fisiología estudió los mecanismos de la transmisión neuromuscular utilizando el veneno curare. El diafragma es un músculo esquelético que forma una pared entre el tórax y el abdomen, insertándose por la parte anterior en el reborde costal. El diafragma es el principal músculo que produce los movimientos respiratorios, y está inervado por el nervio frénico. Este nervio procede de los segmentos cervicales de la médula espinal C3-C5, y desciende por el tórax hasta el diafragma. PREPARACIÓN EXPERIMENTAL. Tras anestesiar y sacrificar una rata se abre el tórax y se diseca el nervio frénico izquierdo, junto con la mitad correspondiente del diafragma unido al reborde costal. A continuación se monta el hemidiafragma en un soporte, con el reborde costal cosido al soporte, y el centro tendinoso o centro frénico atado con un hilo. El nervio frénico se introduce en un orificio del soporte, en donde está en contacto con dos electrodos de estimulación. El diafragma con el soporte se introduce en un baño de órganos, en el que está sumergido en una solución fisiológica (solución de Krebs-Henseleit) de composición parecida al líquido extracelular, a una temperatura de 37ºC y saturada de oxígeno, condiciones semejantes a las que existen fisiológicamente en el organismo. El hilo atado al centro frénico se une a un transductor de tensión, y los electrodos a un estimulador. El estimulador aplica estímulos eléctricos al nervio frénico a través de los electrodos, esto induce potenciales de acción en el nervio, que se transmiten al músculo a través de la unión neuromuscular. El músculo se contrae y produce una fuerza que es detectada por el transductor. Por lo tanto, en este experimento lo que se está registrando es fuerza de contracción.
El estimulador produce estímulos rectangulares, en los que el voltaje de estimulación aumenta de forma rápida, permanece aumentado durante una duración determinada y vuelve a cero también de forma rápida. 2
3 En el estimulador se pueden variar los parámetros de estos estímulos: Frecuencia (Hertzios): es el número de estímulos que se aplican por segundo Duración (milisegundos): es el tiempo que dura cada uno de los estímulos. Voltaje (voltios): es la altura o amplitud de los estímulos Estímulos simples o dobles. Cuando el mando correspondiente del estimulador se coloca en la posición simple o regular, el estimulador aplica cada vez un estímulo. En la posición doble o twin, cada vez se aplica un par de estímulos muy seguidos. El mando retraso permite variar la separación entre los dos estímulos del par. PROTOCOLO EXPERIMENTAL Relación voltaje-contracción: Ajuste la duración del estímulo a 2 mseg, la frecuencia a 1 Hz, y comience con el voltaje a cero voltios. Vaya aumentando progresivamente el
4 voltaje de estimulación y mida la fuerza de contracción que se produce para cada valor del voltaje. Determine el valor del voltaje umbral, observe el fenómeno de reclutamiento y determine el estímulo máximo. Para la realización de los siguientes estímulos el voltaje de estimulación se mantendrá en un valor supramáximo, y la duración a 2 mseg. Duración de una contracción. Aumente la escala del tiempo y registre una contracción. Mida el tiempo transcurrido desde el comienzo hasta el final de la contracción. Sumación de contracciones. Aplique pulsos dobles, empezando con una separación o retraso de 200 mseg, y vaya disminuyendo la separación progresivamente hasta 1 mseg. Tétanos. Aumente la frecuencia de estimulación desde 1 Hz hasta 50 Hz. Efecto del curare. El curare es una sustancia extraída de una planta, y es un antagonista competitivo del receptor de la acetilcolina en la placa motora. Aplique una estímulos a una frecuencia relativamente baja (0.2 Hz), añada al baño 30 µg curare (concentración final en el baño 1 µg/ml) y observe el efecto sobre la contracción. Aplique los electrodos sobre el músculo para observar el efecto de la estimulación directa muscular. Sustituya la solución fisiológica con curare con solución fresca para observar la reversibilidad del bloqueo. Strychnos toxifera, una de las especies de plantas de las que se extrae el curare
5 RESULTADOS DEL EXPERIMENTO Valor del estímulo umbral voltios Valor del estímulo máximo voltios Duración de la contracción mseg Representación de la curva estímulo eléctrico contracción muscular CONTRACCIÓN (gramos) ESTÍMULO ELÉCTRICO (voltios)