35_SNerv_Musculo_Mecanica

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Dr. Fernando D. Saraví 
 
En este capítulo se describe el aparato contráctil, 
la bioquímica y la mecánica de la contracción, la 
diversidad funcional de fibras musculares, el 
metabolismo energético del músculo y los 
mecanismos de mantenimiento de la masa 
muscular. 
 
APARATO CONTRÁCTIL 
La sarcómera es la unidad funcional del músculo 
estriado. Está formada por filamentos gruesos y 
finos, cuyo componente principal son, 
respectivamente, las proteínas contráctiles 
miosina y actina (Fig. 1). Además de las 
proteínas contráctiles, la sarcómera posee una 
estructura compleja, formada por un gran número 
de proteínas que aseguran su integridad, permiten 
la transmisión de fuerzas y pueden funcionar 
como transductores de señales intracelulares. 
Estas proteínas se encuentran a nivel del disco Z, 
la línea M o conectando ambas. 
 
 
Disco Z 
El disco Z, donde se insertan los filamentos finos, 
está formado por una red de α-actinina, rodeada 
por la proteína desmina (Fig.2), donde se 
insertan numerosas y diversas proteínas cuya 
función precisa se está comenzando a explorar. 
En general, estas proteínas cumplen funciones 
estructurales o de señalización, por ejemplo por 
su interacción con kinasas. La desmina es el 
principal componente de los filamentos 
intermedios. 
 Los discos Z de las sarcómeras que están 
inmediatamente por debajo del sarcolema están 
en íntima relación con el costámero, una 
especialización del citoesqueleto de la fibra 
muscular, ubicado por debajo de la membrana. 
Los costámeros rodean las fibras musculares a 
nivel de los discos Z como los flejes (cintas 
metálicas) de un tonel, y cumplen tres funciones 
importantes: 
1. Transmitir fuerza mecánica desde la 
fibra muscular hacia la matriz 
extracelular y viceversa. 
2. Contribuyen a mantener la integridad 
estructural del sarcolema durante el 
ciclo de contracción y relajación. 
3. Adicionalmente, los costámeros, junto 
con los discos Z, son regiones 
especializadas de señalización, tanto de 
señales desde el medio extracelular hacia 
el intracelular como en sentido opuesto. 
 
En el músculo cardíaco hay un costámero 
por cada banda Z, pero en el músculo esquelético 
hay dos, uno a cada lado de la banda Z. Cada 
costámero está formado por dos conjuntos 
principales de proteínas: el complejo distrofina-
glicoproteínas y el complejo formado por 
integrina, talina y vinculina. 
El complejo distrofina-
glicoproteínas está vinculado a la 
laminina de la matriz extracelular 
por α-distroglicano, que es una 
proteína integral de membrana 
con una porción extracelular. A su 
vez, el α-distroglicano se liga a β-
distroglicano, sarcoglicanos y 
sarcospano, que vinculan el 
complejo distrofina-glicoproteínas 
al citoesqueleto de espectrina y 
ankirina. La distrofina1 se liga al 
β-distroglicano y a la F-actina de 
los filamentos finos (que se 
describen más abajo). Existen 
muchas otras proteínas asociadas a este complejo, 
como filamina C. 
El otro complejo del costámero está 
formado por las integrinas, glicoproteínas 
integrales de membrana que por sus porciones 
extracelulares se asocian con lamininas, y por sus 
breves extremos intracelulares se asocian con las 
proteínas citoesqueléticas vinculina, talina y 
 
1 La distrofina es la proteína que está mutada en la 
distrofia muscular de Duchenne-Becker. Otras 
mutaciones del complejo distrofina-glicoproteínas, 
como los sarcoglicanos, son responsables de otros 
tipos de distrofias. 
Músculo esquelético 2: 
La contracción muscular y su 
regulación 
Posgrado-00
Sello
Músculo esquelético: Mecánica 
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2
kindlina. Aunque las integrinas carecen de 
actividad de kinasa, son capaces de mediar 
señales por medio de la kinasa ligada a integrina 
(ILK) y la kinasa de adhesión focal (FAK). Las 
integrinas se asocian también con el disco Z por 
medio de la filamina C. La filamina C también 
parece un vínculo importante entre las integrinas 
y un complejo del disco Z formado por enigma, 
cifra (ZASP) y calsarcina. 
Otro grupo de proteínas con funciones 
estructurales son las plectinas, que vinculan los 
filamentos intermedios con el núcleo, los 
costámeros, los discos Z y las mitocondrias. 
Además de los filamentos finos, del disco 
Z parten otros filamentos que constituyen un 
tercer sistema, formados por la titina (de TITanic 
proteIN, antes llamada conexina), que es la 
proteína más grande conocida, con una masa de 3 
a 4 MDa.2 La titina es la tercera proteína más 
abundante del músculo, después de la actina y la 
miosina. Cada molécula de titina tiene una 
longitud > 1 μm en reposo y se extiende desde el 
disco Z, donde está su extremo N-terminal, hasta 
la línea M, donde se ancla por su extremo C-
terminal (Fig. 3). 
La titina se caracteriza por tener diversos 
dominios, en particular: dominios tipo 
inmunoglobulina (Ig), dominios tipo fibronectina 
3 y un dominio de hasta 2 200 aminoácidos rico 
en prolina (P), glutamato (E), valina (V) y lisina 
(K), llamado por ello PEVK. 
La porción de la titina que se encuentra 
en el disco Z (~ 80 kDa) lo atraviesa totalmente, 
de modo que se superpone y se conecta, mediante 
proteínas intermedias, con extremos de titina de 
la sarcómera adyacente. La porción de 0.8 a 1.5 
MDa de titina que se encuentra en la banda I es 
relativamente distensible, pues consta de 
repeticiones de dominios tipo Ig, entre los cuales 
se intercala el dominio PEVK. El resto de la 
molécula (~ 2 MDa), que transcurre por la banda 
A asociada a los filamentos gruesos de miosina, 
es prácticamente inextensible. El extremo C-
terminal (~ 200 kDa) se vincula con la línea M y 
posee actividad de kinasa. Al igual que ocurre en 
el disco Z, los extremos de las moléculas de titina 
que provienen de lados opuestos de la sarcómera 
se superponen e interconectan en la línea M. 
Como resultado, los filamentos de titina 
ligados por sus extremos N- y C-terminales 
forman una estructura filamentosa continua que 
recorren las miofibrillas de punta a punta. Esto 
 
2 Los nombres de muchas proteínas musculares, como 
titina, obscurina, nebulina y su versión pequeña 
nebulette (cardíaca) son muestras de un peculiar 
sentido del humor. 
permite que, como se verá luego, la titina 
determine la fuerza desarrollada durante el 
estiramiento pasivo de la fibra muscular aislada 
y (junto con el colágeno) del músculo en su 
conjunto. 
 
Filamentos finos 
Los filamentos finos tienen aprox. 7 nm de 
diámetro y 1 a 1.3 μm de longitud. Están 
formados por actina y proteínas reguladoras 
asociadas a ésta: tropomiosina, troponina y 
nebulina. Los filamentos finos están polarizados, 
ya que su extremo anclado en el disco Z tiene una 
pestaña que lo acopla a la proteína α-actinina, 
mientras que el extremo libre, que se encuentra 
en la banda A, está recubierto por la 
tropomodulina, una proteína de aprox. 40 kDa. 
La forma de actina presente en el 
músculo esquelético es α-actina, proteína 
globular de 42 kDa (~ 375 aminoácidos) cuyo 
gen ACTA1 se localiza en 1q42.13. La actina 
globular (G-actina) se polimeriza en filamentos 
como F-actina, que contiene dos hebras 
entrelazadas que completan un giro cada 37 nm. 
Cada monómero de G-actina está en contacto con 
otras cuatro G-actinas: La que le precede en la 
hebra, la que le sigue en la hebra, y dos de la 
hebra adyacente. 
La integridad de los filamentos finos es 
protegida, y su longitud precisa es regulada, 
según el tipo de ME, por la nebulina, una 
proteína de 700 a 900 kDa unida al disco Z por su 
extremo C-terminal, donde se liga a la desmina. 
La nebulina está estrechamente asociada con el 
Músculo esquelético: Mecánica 
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filamento fino por sitios específicos de 
interacción con la actina. Su extremo N-terminal 
alcanza el extremo libre del filamento fino, donde 
se asocia con la tropomodulina que recubre dicho 
extremo. 
La nebulina cumple varias funciones(Fig. 4): 
1. Determina la longitud de los filamentos 
finos para una superposición óptima con 
los filamentos gruesos. 
2. Facilita la activación de los filamentos 
finos durante la contracción y aumenta su 
sensibilidad al Ca2+. 
3. Favorece la formación de puentes 
cruzados (que se describirán luego) y el 
desarrollo de 
fuerza. 
 
 Hay cuatro genes 
para tropomiosina, 
llamados TMP1 a TMP4. 
En las fibras tipo 1/lentas la 
tropomiosina es β-
tropomiosina codificada por 
TMP2 y γ-tropomiosina, 
codificada por TMP3. En 
las fibras tipo 2/rápidas, el 
tipo predominante es la α-
tropomiosina, codificada 
por TMP1, aunque también 
se expresa la β-
tropomiosina. 
La tropomiosina es 
un dímero que tiene 284 
aminoácidos en cada cadena 
y tiene una forma alargada 
de 42 nm de longitud. Se 
sitúa en los surcos de la F-
actina con una molécula de 
tropomiosina cada 7 G-actinas en cada surco. La 
tropomiosina se superpone en sus extremos con 
las tropomiosinas adyacentes cada 38.5 nm, 
formando una línea contínua. 
 La troponina consta de tres subunidades 
llamadas C, I y T. La primera liga Ca2+, la 
segunda inhibe la interacción entre actina y 
miosina y la tercera se liga a la tropomiosina. Las 
tres subunidades son codificadas por genes 
separados. 
Hay dos genes para troponina C, con 
productos llamados troponina C esquelética, que 
se encuentra en el ME de tipo 2/rápido, y 
troponina C cardíaca, que se encuentra en el ME 
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tipo 1/lento y en el músculo cardíaco. 
Las troponinas I y T son codificadas por 
tres genes cada una, que se encuentran por pares 
en tandem en los cromosomas 19, 1 y 11, como 
sigue: troponina I cardíaca y troponina T del ME 
tipo 1/lento (19q13.4); troponina I del ME tipo 
I/lento y troponina T cardíaca (1q32.3) y 
troponinas I y T del ME tipo 2/rápido (11p15.5). 
 La troponina C tiene cuatro sitios de 
unión a Ca2+, dos (I y II) en su extremo N-
terminal y dos (III y IV) en su extremo C-
terminal (Fig. 5). Estos últimos también pueden 
ligar Mg2+. Estos sitios poseen una alta afinidad 
por Ca2+ y Mg2+ por lo que normalmente están 
ligados a uno u otro ión. En cambio, los sitios del 
extremo aminoterminal son específicos para 
Ca2+ y tienen relativamente baja afinidad, de 
modo que no se ligan al ión a la concentración de 
Ca2+ que tiene en el sarcoplasma durante el 
reposo (aprox. 100 nmol/L). 
Ambos sitios I y II del extremo N-
terminal actúan como interruptores de la 
contracción muscular en el ME tipo 2/rápido. En 
la isoforma de troponina C del ME tipo 1/lento y 
del músculo cardíaco, el sitio II no liga Ca2+, por 
lo que sólo el sitio I es el que actúa como 
interruptor de la contracción. 
 La presencia de Mg2+ ó Ca2+ en los sitios 
III y IV facilita que la troponina C se una por su 
extremo C-terminal al extremo N-terminal de la 
troponina I. A su vez, la troponina I se une por su 
extremo C-terminal al extremo N-terminal de la 
troponina T. La troponina T se halla asociada 
por su extremo carboxiterminal a la tropomiosina 
en la región donde dos tropomiosinas se 
superponen. 
 La troponina I tiene un segmento 
inhibidor (residuos 105 a 115 en el ME) que se 
liga a dos monómeros de actina y un segmento 
“interruptor” adyacente que interactúa con la 
troponina C y permite el desplazamiento del 
segmento inhibidor cuando la troponina C liga 
Ca2+ en su extremo N-terminal. 
 
Filamentos gruesos 
Los filamentos gruesos tienen un diámetro de 
aprox. 15 nm y una longitud de 1.6 μm. Están 
formados principalmente por miosina, que en el 
músculo esquelético es de tipo II, del cual existen 
cuatro isoformas por empalme alternativo del 
producto de un único gen, MYH11, en el 
cromosoma 16. 
La miosina es una ATPasa que tiene la 
forma de un palo de golf, donde puede 
reconocerse una cabeza, un cuello y una cola. La 
miosina II es un hexámero que consta de dos 
cadenas pesadas y cuatro cadenas livianas. Dos 
cadenas pesadas de 220 kDa (~ 2000 
aminoácidos) cada una se asocian formando una 
hélice enrollada con sus colas (extremos C- 
terminales), por lo cual la miosina II tiene dos 
cabezas en su extremo N-terminal, cada una con 
actividad ATPasa y un sitio de unión a la actina. 
(Fig. 6). La tasa de hidrólisis de ATP de las 
miosinas de las fibras tipo 2/rápidas es hasta seis 
veces mayor que la de las fibras tipo 1/lentas. 
Las cadenas livianas se sitúan en el 
cuello, entre las cabezas y la cola de las cadenas 
pesadas. Dos de estas cadenas, de 17 kDa cada 
una, son llamadas “esenciales”. Al parecer 
proporcionan estabilidad mecánica al 
conjunto, pero se desconoce si tienen 
otra función. Las otras dos cadenas 
livianas (20 kDa cada una) se 
denominan “reguladoras” ya que su 
fosforilación y defosforilación modifican 
las propiedades funcionales de la 
miosina. 
 Las moléculas de miosina se 
asocian por sus colas de manera que en 
cada lado del filamento grueso quedan 
cabezas salientes en dirección radial de 
manera escalonada (Fig. 1). Los 
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filamentos gruesos de ambos lados de la banda A 
se disponen en forma antiparalela, es decir 
enfrentados, con una zona sin cabezas de miosina 
en el centro del filamento, próxima a la línea M. 
 En esta región libre de cabezas de 
miosina, a ambos lados de la línea M, hay 7 a 11 
filamentos transversales, espaciados 43 nm entre 
sí, formados por la proteína C ligadora de 
miosina (MyBP-C). Esta proteína está formada 
por 10 dominios, 7 tipo inmunoglobulina y 3 (C6, 
C7 y C9) tipo fibronectina. La MyBCP-C se liga 
a la miosina en su porción libre de cabezas y 
también al segmento S2 (cuello) de la miosina 
pesada. Además se liga a la titina y 
probablemente a la actina. La línea M es una red 
proteínica que vincula los filamentos gruesos de 
ambos lados de la banda A en el centro de la 
sarcómera, donde también están los extremos C-
terminales de la titina. La función de MyBP-C es 
mantener la estructura del aparato miofibrilar. En 
el corazón, sus mutaciones se asocian con 
cardiomiopatía hipertrófica. Recientemente se ha 
descrito una enfermedad del músculo esquelético 
asociado con una mutación de MyBP-C. 
 
Línea M 
Los componentes propios de la línea M son la 
miomesina y la proteína M, tambien llamadas, 
respectivamente, miomesina-1 y miomesina-2. 
Son proteínas con un extremo N-terminal 
distensible y una secuencia de repeticiones tipo 
inmunoglobulina y fibronectina. La proteína M 
predomina en los músculos tipo 2/rápidos y una 
variante de la miomesina-1, llamada EH-
miomesina, en los músculos tipo 1/lentos. Estas 
proteínas se ligan a la miosina y la titina, 
formando una red tridimensional que puede 
resolverse en varias líneas (M1, M4, M4’, M6 y 
M6’; no todas estas líneas están presentes en cada 
fibra muscular, como se explica más adelante); 
Fig. 7. Su papel principal es reforzar la estructura 
central de la sarcómera y proporcionar estabilidad 
a los filamentos gruesos durante la contracción. 
Además, estas proteínas pueden ligarse a la 
creatina kinasa muscular y probablemente al 
citoesqueleto y a líneas M de sarcómeras 
paralelas. Esto último proporciona, junto con las 
interconexiones de los discos Z entre sí y con el 
citoesqueleto, estabilidad a los miofibrillas tanto 
durante el reposo como, especialmente, durante la 
contracción. 
 
CONTRACCIÓN MUSCULAR 
La contracción muscular requiere una interacción 
dinámica entre la miosina y la actina, que exige la 
presencia de Ca2+ y ATP. Los vínculos que se 
establecen entre miosina y actina se denominan 
puentes cruzados. Durante la contracción 
muscular los puentes cruzados causan el 
deslizamiento de los filamentos finos de ambos 
lados de la sarcómera hacia el centro de la 
misma, con lo cual se acorta la longitud de la 
sarcómera, es decir, la distancia entre los discos Z 
adyacentes. 
 En el ciclo contráctil hay numerosas 
transiciones moleculares, pero a los efectos 
didácticos es suficiente reconocer cuatro estados 
(Fig.8): 1) bloqueado, 2) amartillado (cerrado 
y abierto), 3) tracción o remada y 4) 
disociación. 
Estado bloqueado. En el reposo, los 
sitios activos de unión de la actina a la miosina 
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están bloqueados por el complejo troponina-
tropomiosina. En esta condición, solamente se 
establecen uniones débiles (electrostáticas) entre 
actina y miosina, incapaces de desarrollar fuerza 
y que no requieren consumo de ATP.3 
Cuando un potencial de acción inicia la 
liberación de Ca2+ desde el retículo 
sarcoplásmico, la concentración de Ca2+ en el 
mioplasma aumenta aprox. decenas de veces, por 
ejemplo de ~50 nmol/L a ~1 μmol/L. Con esta 
concentración, el Ca2+ se une al extremo N-
terminal de la troponina C, en los sitios I y II o 
solamente I, según el tipo de fibra (ver más 
arriba). El Ca2+ causa un cambio conformacional 
en la troponina C que aumenta su afinidad por la 
troponina I, con lo cual ésta libera a la actina de 
la inhibición. El desplazamiento de la troponina I 
arrastra a la troponina T, lo que a su vez causa 
 
3 Los enlaces electrostáticos, también llamados 
puentes salinos, se establecen entre residuos de 
aminoácidos con carga negativa – como glutamato y 
aspartato – y residuos con carga positiva, como 
histidina, lisina y arginina. La energía de enlace es de 
1.4 a 3 kCal/mol (6 a 12 kJ/mol), muy inferior a la de 
un enlace covalente. 
desplazamiento rotacional de la tropomiosina de 
10 º de la hendidura entre las dos hebras de 
miosina. Con esto finaliza el estado bloqueado. 
Amartillado. Con estos cambios están 
dadas las condiciones para que se establezcan 
más uniones débiles entre actina y miosina y a 
continuación se formen algunas uniones fuertes 
por interacción hidrofóbica4 (estado cerrado). 
Las uniones fuertes iniciales desplazan todavía 
más a la tropomiosina de la hendidura (25 º) y 
permiten la formación de un mayor número de 
uniones fuertes entre actina y miosina, en un 
efecto cooperativo. Cuando la cabeza de la 
miosina (S1) no está unida a la actina, o lo está 
débilmente, permanece firmemente ligada a ADP 
 
4 Las uniones hidrofóbicas se establecen entre 
aminoácidos que poseen cadenas laterales no polares, 
como fenilalanina y leucina. La energía de enlace 
depende de la superficie de contacto entre las 
proteínas que interactúan y es de ~5 kCal/mol por nm2 
de superficie. La unión fuerte de la actina y la miosina 
tiene una superficie estimada de ~20 a 36 nm2, que 
corresponde a una energía por enlace de entre 100 y 
180 kCal/mol (~400 a 750 kJ/mol), comparable a la 
energía de enlace de una unión covalente. 
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y fosfato inorgánico (Pi). La unión fuerte 
entre miosina y actina se establece cuando 
la miosina libera el Pi y el ADP (estado 
abierto). 
Tracción (power stroke). La 
cabeza de la miosina, desvinculada de Pi y 
ADP y unida firmemente a la actina, sufre 
un cambio conformacional, como el 
movimiento de un remo, que 
efectivamente desplaza la actina hacia el 
centro de la sarcómera y genera fuerza. En 
todas las formas de miosina, es la 
liberación del Pi lo que causa el cambio de 
energía libre necesario para el 
movimiento. Con respecto a la liberación 
del ADP, sin embargo, se distinguen dos 
comportamientos según la isoforma de 
miosina. Uno, llamado de movimiento 
rápido, libera el ADP independientemente 
de la fuerza a realizar y es característico de las 
miosinas de los músculos rápidos. El otro 
comportamiento es llamado sensor de 
deformación y es característico de la miosina de 
los músculos lentos. Esta isoforma requiere un 
movimiento adicional de la cabeza y el cuello de 
la miosina para liberar el ADP. Si se aplica una 
carga en esta condición, se pospone la liberación 
del ADP y el puente cruzado continúa generando 
tensión sin consumo de ATP. 
En condiciones normales, el movimiento 
de tracción se realiza en dos fases (Fig. 9). La 
primera es un desplazamiento de 3.4 a 5.2 nm 
cuando se libera el Pi (indicado como δ1). La 
segunda es un desplazamiento menor, de 1.0 a 1.3 
nm, cuando se libera el ADP (δ2). Estas fases son 
independientes de la concentración de ATP, pero 
el paso siguiente del ciclo contráctil depende 
críticamente de ésta. 
Disociación. Luego de la tracción, la 
interacción fuerte entre actina y miosina finaliza 
cuando la miosina liga ATP en una región 
específica de S1, opuesta a la región de unión a la 
actina. Al ligarse el ATP, la cabeza de miosina 
sufre un cambio de conformación que reduce su 
afinidad por la actina. La unión de la actina y la 
miosina luego de la tracción es estable, de modo 
que tendería a perpetuarse en ausencia de ATP. 
La formación de complejos de actina y miosina 
en ausencia de ATP se conoce como rigor y es la 
causa de la contractura muscular luego de la 
muerte, cuando no queda ATP en los músculos 
(rigor mortis). 
Una vez que se disocia de la actina, la 
miosina hidroliza el ATP y sufre un cambio 
conformacional, pero los productos de la 
hidrólisis, ADP y Pi, quedan ligados a S1, hasta 
que la miosina establece nuevamente una unión 
fuerte con actina. Este ciclo ocurre muchas veces 
incluso durante una contracción aislada. 
Cada vez que se produce la tracción, una 
cabeza de miosina genera una fuerza de 6 
piconewton (pN) y causa un desplazamiento del 
filamento de actina de 6 nm. En la sarcómera, el 
desplazamiento total, y la fuerza total 
desarrollada por el conjunto de filamentos son 
mucho mayores, porque dependen de la 
repetición reiterada del ciclo descrito durante la 
contracción y de la tasa con la que dicho ciclo se 
repita. 
Lo dicho vale también para escalas 
mayores: la fuerza desarrollada y la tasa de 
acortamiento de la miofibrilla, la fibra muscular y 
el músculo en conjunto dependerán del total de 
actividad contráctil en las sarcómeras que los 
componen. 
Similarmente, el grado de acortamiento 
del músculo dependerá del producto entre el 
acortamiento medio individual de cada sarcómera 
y el número de sarcómeras dispuestas en serie. 
 
RELAJACIÓN MUSCULAR 
En el ME, la relajación se produce 
principalmente por la recaptación del Ca2+ por el 
retículo sarcoplásmico. Otros mecanismos, 
como unión del Ca2+ a la proteína parvalbúmina y 
a la calmodulina, la salida de Ca2+ por una Ca2+-
ATPasa (PMCA) o por un intercambiador 
Na+/Ca2+ (NCX) de la membrana de superficie, y 
la incorporación de Ca2+ a las mitocondrias, 
tienen un papel secundario y variable según el 
tipo de fibra. 
Al reducirse la concentración de Ca2+ en 
el mioplasma, el ión se disocia del extremo N-
terminal de la troponina C, con lo cual la 
troponina I y la tropomiosina vuelven a bloquear 
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los sitios de la actina que pueden establecer 
uniones fuertes con la miosina. 
 La recaptación del Ca2+ se efectúa por un 
transporte activo primario mediado por Ca2+- 
ATPasas del retículo sarcoplásmico o SERCA 
por su sigla en inglés (Sarcoplasmic/Endoplasmic 
Reticulum Calcium Atpase). Las SERCA son 
codificadas por tres genes diferentes. La SERCA 
1 es propia de fibras tipo 2/rápidas, mientras que 
SERCA 2 se expresa en fibras tipo 1/lentas (y 
también en el músculo cardíaco y liso). Las 
propiedades de ambas isoformas son similares in 
vitro, pero son diferentes in vivo, como se 
explicará a propósito de las diferencias entre los 
tipos de fibra muscular esquelética. 
 La SERCA está formada por un único 
péptido de ~110 kDa, que posee diez dominios 
transmembrana (M1 a M10) y tres dominios en el 
mioplasma, llamados accionador (A), de 
fosforilación (P) y ligador de nucleótidos (N). 
Los dominios A y P están unidos al M, y el 
dominio N está unido al P (Fig. 10 A). 
 El ciclo catalítico de la SERCA tiene dos 
estados principales, llamados E1 y E2. En el 
estado E1, la molécula liga ATP y 2 Ca2+ del lado 
mioplásmico,en los dominios N y M 
respectivamente (estado 2 Ca2+-E1-ATP). A 
continuación el sitio P es fosforilado y los iones 
Ca2+ quedan aislados del mioplasma, en el estado 
2 Ca2+-E1-P. A continuación ocurre un cambio 
conformacional al segundo estado (2 Ca2+-E2-P), 
donde la bomba pierde afinidad por los Ca2+ y los 
libera hacia la luz del retículo endoplásmico. 
Posteriormente libera el fosfato y retorna al 
estado inicial. El ciclo se diagrama en la Fig. 10 
B. Aunque los pasos son reversibles, el ciclo tal 
como está diagramado normalmente opera en 
sentido horario (flechas gruesas curvas). 
 La actividad de la SERCA depende de las 
concentraciones de Ca2+ mioplásmico y luminal y 
de la presencia de ATP y ADP (el ADP actúa 
como inhibidor de la fosforilación). En la 
SERCA 2 (pero no en la SERCA 1), propia de las 
fibras tipo 1/lentas, la actividad de bombeo es 
modulada por el fosfolambano, una proteína 
integral de la membrana de 52 aminoácidos (22 
kDa) que forma pentámeros. Los pentámeros se 
ligan a la SERCA 2 e inhiben su actividad. La 
inhibición puede ser revertida por fosforilación 
del fosfolambano por la proteína kinasa A, 
activada por cAMP. 
 
MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN 
Si se consideran las relaciones entre fuerza y 
acortamiento, las contracciones musculares 
pueden clasificarse como sigue: 
1. Contracción isométrica. El músculo se 
contrae y desarrolla fuerza, sin acortarse. 
2. Contracción isotónica (concéntrica). El 
músculo se contrae y se acorta, 
desarrollando una fuerza constante 
mientras varía su longitud. 
3. Contracción con alargamiento 
(excéntrica). El músculo se contrae y 
desarrolla fuerza, pero se alarga porque la 
carga a la cual es sometido es mayor que 
la fuerza que desarrolla. 
4. Contracción auxotónica. El músculo se 
contrae, desarrolla fuerza y se acorta, 
pero la con un desarrollo variable de 
fuerza. 
 
Músculo esquelético: Mecánica 
Dr. Fernando D. Saraví 
9
Modelo mecánico 
Para analizar y comprender los efectos mecánicos 
del fenómeno contráctil, se presentará a 
continuación un modelo simplificado del músculo 
(Fig. 00). Este modelo consta de un elemento 
contráctil y de elementos elásticos en paralelo y 
en serie con el elemento contráctil. El elemento 
contráctil es activo, ya que desarrolla fuerza 
cuando el músculo se contrae. En cambio, ambos 
elementos elásticos son pasivos: la fuerza que 
desarrollan o transmiten se debe exclusivamente 
a sus propiedades intrínsecas y su grado de 
estriamiento. 
 Los elementos elásticos son los únicos 
que desarrollan fuerza cuando se estira un 
músculo relajado (elongación pasiva). Cuando el 
músculo se contrae, el elástico en serie es estirado 
y transmite la fuerza desarrollada por el 
elemento contráctil. Si esta fuerza es exactamente 
igual a la carga que debe soportar el músculo una 
vez que empieza a contraerse, la contracción es 
isométrica. El elemento contráctil se acorta y el 
elástico en serie se alarga, pero no hay cambio de 
longitud del músculo (Fig.12 A). En esta 
situación, la fuerza desarrollada por el elástico en 
paralelo disminuye, ya que su longitud disminuye 
en igual proporción que la del elemento 
contráctil. 
 Toda contracción isotónica tiene una fase 
inicial isométrica (1 en la Fig. 12 B), durante el 
cual el elemento contráctil desarrolla la fuerza 
necesaria para vencer la carga. Solamente cuando 
la fuerza activa, transmitida por el elástico en 
serie, supera la carga, puede comenzar a reducirse 
la longitud del músculo (2 en la Fig.12 B). 
Cuando el elemento contráctil comienza a 
acortarse, disminuye proporcionalmente la 
longitud del elástico en paralelo y por tanto la 
fuerza que éste ejerce. Al finalizar la contracción 
e iniciarse la relajación, el músculo recupera su 
longitud inicial sin variación de la fuerza ejercida 
(relajación isotónica; 3 en la Fig.12 B) y luego de 
alcanzar la longitud inicial continúa relajándose, 
ahora en forma isométrica, hasta retornar a la 
situación inicial (4 en la Fig. 12 B). 
Cuanto menor sea la carga, mayor será la 
velocidad inicial de acortamiento, medida como 
la tangente de la variación de longitud en el 
tiempo. En la Fig. 13 A se muestra el efecto de 
cargas crecientes (F1 a F5). F5 es una contracción 
isométrica (V5 = 0). F1 es la fuerza menor y V1 
la mayor tasa de acortamiento. 
 Sobre la base de esta determinación 
puede establecerse la relación entre fuerza 
desarrollada y tasa de acortamiento para el ME, 
que corresponde a una hipérbola (Fig.13 B). La 
fuerza máxima (Fmax) desarrollada en este caso 
corresponde a la contracción isométrica, donde la 
tasa de acortamiento es cero. La tasa máxima de 
acortamiento (Vmax) no puede determinarse 
directamente, porque incluso cuando no se añada 
ninguna carga, el músculo debe mover su propio 
peso. Por esta razón se calcula por 
extrapolación a carga cero. 
Músculo esquelético: Mecánica 
Dr. Fernando D. Saraví 
10
 El trabajo W producido por el músculo 
durante una contracción depende del producto 
fuerza x distancia. La potencia es el producto 
fuerza x velocidad (o tasa de acortamiento). 
Cuando la fuerza corresponde a una contracción 
isométrica (Fmax), la tasa de acortamiento es cero 
por definición y la potencia es cero. Cuando la 
velocidad de acortamiento es máxima, la fuerza 
es cero y la potencia también. La relación entre 
fuerza y potencia tiene la forma de una “U” 
invertida, donde la potencia es máxima cuando la 
tasa de acortamiento y la fuerza desarrollada son 
ambas de 30 % de sus respectivos máximos, 
como se muestra en la Fig.14. En la misma figura 
se muestra que la fuerza desarrollada puede ser 
mayor que la isométrica cuando el músculo se 
alarga mientras se contrae, es decir, se contrae 
excéntricamente. Esto se debe a que el 
estiramiento tensa el elástico en serie y permite 
una manifestación más completa de la fuerza 
desarrollada por el elemento contráctil. 
 Debe notarse que las contracciones 
excéntricas son comunes en las actividades 
diarias, aunque no se realicen con la mayor 
fuerza posible. Por ej., cuando una persona se 
sienta, sus cuádriceps se contraen mientras las 
rodillas y las caderas se están flexionando. La 
contracción con alargamiento de los cuádriceps 
suaviza el movimiento hace la diferencia entre 
tomar asiento y dejarse caer sobre una silla. 
 
Efecto de la longitud inicial 
La fuerza que desarrolla un músculo varía con su 
longitud inicial. Esto se puede comprobar 
mediante un experimento simple (Fig. 15). Estire 
un brazo con la muñeca extendida y flexione los 
dedos al máximo, sintiendo la fuerza que 
desarrollan. A continuación flexione la muñeca y 
flexione nuevamente los dedos. Notará que la 
fuerza que desarrollan es mucho menor que en el 
primer caso. La razón es que, con la muñeca 
flexionada, la longitud inicial de los flexores de 
los dedos es mucho menor. 
Cuando se estudia a nivel de la 
sarcómera, la longitud óptima para el desarrollo 
Músculo esquelético: Mecánica 
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11
de fuerza activa (Lo) está entre 2.2 y 2.4 μm, que 
corresponde a la longitud de la sarcómera cuando 
el músculo está en su longitud normal de reposo. 
Por encima o por debajo de esta longitud, la 
fuerza de la contracción se reduce, hasta hacerse 
nula si la longitud de la sarcómera es inferior a 
1.2 μm ó superior a 3.6 μm (Fig. 16 A). 
La longitud óptima es aquella en la cual 
el número de puentes cruzados que pueden 
formarse es el máximo posible y la distancia 
entre los filamentos gruesos y finos es la mejor 
para permitir su interacción, tanto por el grado de 
superposición como por la distancia entre 
filamentos adyacentes. Es probable, además, que 
la mayor fuerza desarrollada en Lo se deba 
también a que la cinética de liberación del Ca2+ 
desde el retículo sarcoplásmico y su difusión 
hacia la troponina C estén optimizadas. 
Tanto por debajo como por encima de 
Lo, la superposición entre los miofilamentos es 
superior o inferior a la óptima, y la fuerza 
desarrollada decrece. 
En el músculocompleto puede 
establecerse una relación entre fuerza (tensión) 
pasiva, fuerza activa y fuerza total (Fig. 16 B). 
En el ME, la fuerza pasiva es prácticamente nula 
con la longitud de reposo (que corresponde a Lo 
en la sarcómera) o por debajo de ésta. A partir de 
la longitud de reposo, la tensión pasiva crece con 
el estiramiento de manera no lineal, como es 
típico de los elásticos biológicos. 
La tensión pasiva depende de moléculas 
filamentosas elásticas propias de la fibra 
muscular y de moléculas de la matriz 
extracelular. Dentro de la fibra muscular, la 
principal responsable de la resistencia al 
estriamiento pasivo es la titina. Como se explicó 
antes, las moléculas de titina de cada sarcómera y 
de sarcómeras adyacentes se unen en sus 
extremos a nivel de la línea M y de los discos Z, 
respectivamente. De este modo, existe 
continuidad entre los filamentos de titina en todo 
el largo de la miofibrilla. Las titinas del ME son 
más distensibles que las del músculo cardíaco, lo 
cual explica que las primeras prácticamente no 
desarrollen fuerza cuando la sarcómera está en 
Lo, mientras que en el músculo cardíaco la fuerza 
pasiva ya es notable en Lo. Por encima de Lo, la 
fuerza pasiva de las titinas crece en forma no 
lineal. 
Para grados mayores de estiramiento, a la 
oposición generada por las titinas se le suma la 
del colágeno presente en la matriz extracelular, 
que es el principal responsable de la fuerza pasiva 
desarrollada a longitudes muy superiores a Lo. 
La fuerza activa no puede determinarse 
de manera aislada. Lo que puede medirse es la 
fuerza pasiva (con el músculo relajado) y la 
fuerza total cuando el músculo se contrae 
activamente. Como 
 
Ftotal = Fpasiva + Factiva 
 
La fuerza activa puede determinarse por 
sustracción para cada longitud: 
 
 Factiva = Ftotal - Fpasiva 
 
Músculo esquelético: Mecánica 
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12
Efecto de la disposición de las fibras 
En general, un músculo puede desarrollar más 
fuerza mientras mayor es su masa. No obstante, 
expresada por unidad de sección 
transversal, la fuerza máxima de 
diferentes músculos varía de 20 a 
130 n/cm2. Parte de esta gran 
variabilidad depende de la 
disposición geométrica de las fibras. 
 Las fibras musculares 
pueden disponerse en dos formas 
generales: en paralelo y en forma de 
pluma (pinnado, de pinna, pluma). 
A su vez, los músculos con fibras en 
paralelo pueden ser acintados o 
fusiformes, y los músculos pinnados 
pueden ser uni-, bi- o multipinnados 
(Fig. 17). 
Los músculos con fibras en 
paralelo tienen mayor capacidad de 
acortamiento pero desarrollan 
menos fuerza por unidad de sección 
que los pinnados. La mayor 
capacidad de acortamiento se debe a 
que las fibras musculares de los 
músculos en paralelo son más largas (más 
sarcómeras en serie) y la menor fuerza a que 
el número de fibras por unidad de sección 
transversal al eje del músculo es menor. 
 
Momento de la fuerza muscular 
El momento de una fuerza es el producto de 
dicha fuerza (N) por la distancia d (m) o 
brazo del momento entre la inserción del 
músculo en el hueso y la articulación en 
torno a la cual gira el hueso. 
 
M = F . d 
 
Para igual fuerza desarrollada, un músculo 
que se inserte próximo a la articulación 
tendrá un momento menor que uno que se 
inserte a mayor distancia (Fig. 18). Cuando 
un segmnento corporal, como el antebrazo, 
se mantiene horizontal en contra de la fuerza 
de gravedad, ésta genera un momento que es 
el producto de la masa del segmento 
corporal por la aceleración de la gravedad 
por la distancia que hay entre la articulación 
y el centro de masa: 
 
M = m . g. d 
 
La fuerza que deberá desarrollar el 
músculo para mantener inmóvil el antebrazo 
en estas condiciones dependerá 
inversamente del brazo de su momento, que 
depende de su sitio de inserción. Por tanto, 
en la Fig. 18 A, el músculo 1 deberá realizar más 
fuerza para mantener el antebrazo horizontal que 
Músculo esquelético: Mecánica 
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13
el músculo 2. 
 Por otra parte, si el antebrazo se levanta 
contra la fuerza de gravedad, el grado de 
acortamiento que necesita sufrir el músculo 1 será 
menor que el necesario para el músculo 2 para 
igual ángulo de elevación (Fig. 18 B). 
 
REGULACIÓN DE LA FUERZA MUSCULAR 
El sistema nervioso central regula la fuerza que 
desarrolla un músculo en determinadas 
condiciones mediante dos variables principales: 
 
1. Número de unidades motoras activas. 
2. Frecuencia de descarga de cada unidad 
motora. 
3. 
En otras palabras, la fuerza máxima se 
alcanzará cuando todas las unidades motoras 
estén activadas, cada una de ellas con la máxima 
frecuencia posible. 
La vasta mayoría de las contracciones se 
realizan con fuerza submáxima. Para 
contracciones débiles bastan unas pocas unidades 
motoras que descarguen con baja frecuencia. A 
medida que es necesaria más fuerza (o velocidad 
de acortamiento) se reclutan más unidades 
motoras y aumenta su frecuencia de descarga. 
Como se verá en Reflejos espinales, en general se 
reclutan inicialmente unidades motoras pequeñas 
(inervas pocas fibras) y a medida que se requiere 
más fuerzas se suman unidades motoras mayores. 
 
Tetanización 
La influencia de la frecuencia de descarga se 
evidencia cuando se compara una contracción 
aislada (sacudida simple) con contracciones 
repetidas con frecuencia creciente, en ambos 
casos con una intensidad de estímulo al nervio 
motor que sea capaz de 
activar todas las 
motoneuronas que 
inervan un músculo. 
 En una 
contracción aislada, la 
actividad eléctrica del 
músculo genera la 
liberación de Ca2+ al 
citosol, que alcanza 
rápidamente su máximo 
y ya está decayendo en 
el momento en que la 
fuerza desarrollada por 
el músculo alcanza su 
valor máximo (Fig. 19). 
Lo que se 
observa con frecuencias 
crecientes de estimulación es que la fuerza 
desarrollada por el músculo con frecuencias 
crecientes es mayor y que entre cada contracción 
sucesiva la relajación es incompleta. 
En otras palabras, las contracciones se 
fusionan progresivamente hasta alcanzar un nivel 
estable cuando la frecuencia de estimulación es 
de 50 ó 60 Hz, con un desarrollo de fuerza total 
tres a cuatro veces mayor que una contracción 
aislada (Fig. 20). A este fenómeno fisiológico se 
le llama tetanización o tétanos (no debe 
confundirse con la enfermedad neurológica del 
mismo nombre). 
 Cada impulso nervioso en una 
motoneurona causa un potencial de acción en las 
fibras musculares que aquél inerva. Dado que el 
potencial de acción es un fenómeno “todo o 
nada”, los potenciales de acción musculares no se 
suman, ni siquiera con las mayores frecuencias de 
estimulación. La tetanización es un fenómeno 
mecánico, que se debe a que al acortarse el 
intervalo entre sucesivos potenciales de acción 
(que siempre son discretos) el tiempo disponible 
Músculo esquelético: Mecánica 
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14
para la relajación se acorta progresivamente, de 
modo que el aparato contráctil permanece 
activado porque cada potencial de acción 
muscular sucesivo causa liberación de Ca2+ al 
citosol antes de que se haya recaptado el Ca2+ 
liberado por el potencial de acción previa. Con 
una frecuencia de estimulación de 50 ó 60 Hz, el 
aparato contráctil se mantiene continuamente 
activado, hasta que sobreviene la fatiga si la 
estimulación se prolonga. 
 
METABOLISMO ENERGÉTICO 
La energía metabólica para la contracción 
muscular, como para otras funciones celulares, 
deriva de la hidrólisis de ATP. Cada mol de ATP 
libera 50 a 60 kJ (aprox. 12 a 14 kcal) de energía. 
El músculo se caracteriza 
por una enorme 
diferencia entre el 
consumo de ATP, y por 
tanto la liberación de 
energía, en condiciones de 
reposo y durante la 
actividad contráctil. 
Durante el reposo, 
el ATP es consumido 
principalmente por la 
Na,K-ATPasa del 
sarcolema y la síntesis de 
proteínas, con una tasa de 
0.004 a 0.008 mmol/L/s. 
Durante la actividad 
contráctil el consumo de 
ATP es dominado por laactividad de ATPasa de la 
miosina y en menor 
medida (30 %) por el 
transporte activo, principalmente por la SERCA. 
Los valores de consumo de ATP durante 
contracciones isométricas máximas pueden 
alcanzar entre 2 y 7 mmol/L/s, según el tipo de 
fibras. 
 
Vías de síntesis de ATP 
Para hacer frente a tan amplio rango de demanda 
de ATP, la fibra muscular cuenta con tres vías 
principales: La creatina kinasa, la glicólisis y la 
fosforilación oxidativa. 
 La creatina sintetizada endógenamente o 
procedente de la dieta se incorpora a las fibras 
musculares mediante un transportador (CRT). La 
creatina kinasa está presente en varias isoformas 
que cumplen funciones complementarias (Fig. 
20). La creatina kinasa mitocondrial (mtCK) 
Músculo esquelético: Mecánica 
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15
sintetiza fosfocreatina 
mediante transferencia a 
la creatina de un grupo 
fosfato del ATP 
sintetizado por 
fosforilación oxidativa, 
y sirve para exportar 
fosfatos de alta energía 
desde la mitocondria al 
citosol (Fig. 20, 1; 
ANT = translocador de 
nucleótidos de adenina). 
La creatina kinasa 
asociada a la glicólisis 
(CK-g) cataliza la 
fosforilación de la 
creatina a partir del 
ATP sintetizado en esta 
vía (Fig. 20, 2). En 
conjunto, las isoformas 
mtCK y CK-g mantienen una concentración de 
fosfocreatina media de 15 mmol/L en el citosol. 
Por su parte, la creatina fosfato soluble 
(CK-s) mantiene elevada, en ~ 100:1, la relación 
ATP/ADP en el citosol (Fig. 20, 3). Finalmente, 
existe creatina kinasa compartamentalizada (CK-
a) en estrecha proximidad de sitios de alto 
consumo de ATP como las miofibrillas, la 
SERCA y la Na,K-ATPasa, que sirve para 
regenerar rápidamente el ATP hidrolizado (Fig. 
20, 4). 
La CK-a transfiere un grupo fosfato de la 
fosfocreatina al ADP (Fig. 21, [1]). La tasa de 
reacción es alta, pero la capacidad de este sistema 
es limitada por la disponibilidad de creatina 
fosfato. Una vía menor es provista por la 
adenilato kinasa, que cataliza la transferencia de 
un grupo fosfato de un ADP a otro en la reacción 
global 2 ADP ATP + AMP. 
La creatina kinasa y la adenilato kinasa se 
encuentran próximas a las miofibrillas y el 
retículo sarcoplásmico y funcionan como 
amortiguadoras de la disminución de la 
concentración de ATP que se produciría por la 
actividad muscular antes de que los sistemas más 
lentos, pero con mayor capacidad, equiparasen la 
producción de ATP con su consumo. No 
obstante, para mantener la concentración de 
fosfocreatina se necesitan fuentes de ATP como 
la glicólisis y la fosforilación oxidativa. 
La glicólisis produce dos moles de ATP 
por cada mol de glucosa metabolizado a piruvato 
(Fig. 21, [2]). La tasa de producción de ATP es 
más lenta que la de creatina kinasa, pero la 
capacidad de producción es mayor. La enzima 
limitante de la glicólisis es la fosfofructokinasa. 
El piruvato puede ser transformado en 
lactato durante la glucólisis anaerobia, o formar 
acetilcoenzima A e ingresar al ciclo de los ácidos 
tricarboxílicos para la fosforilación oxidativa 
(Fig. 21, [3]). Esta última, que también puede 
utilizar como substratos ácidos grasos, cetoácidos 
y aminoácidos desaminados, es una fuente de 
enorme capacidad aunque su tasa de producción 
de ATP es menor que la de las otras dos. Los 
substratos pueden provenir de depósitos 
intracelulares (glicógeno, lípidos) o de la sangre. 
Cada mol de glucosa completamente 
metabolizado produce 30 a 36 moles de ATP. 
 
Mioglobina 
Desde luego, la fosforilación oxidativa requiere 
aporte de oxígeno. En el músculo estriado 
(cardíaco y esquelético) existe una hemoproteína, 
la mioglobina, que facilita la transferencia de 
oxígeno a las mitocondrias. 
La mioglobina consta de una única cadena de 
154 aminácidos y un grupo prostético (hemo) con 
Fe2+ en su centro, capaz de unirse 
reversiblemente al O2 (Fig. 22, A). A diferencia 
de la hemoglobina, la curva de disociación de la 
mioglobina es una hipérbola que sigue la cinética 
clásica de Michaelis-Menten (que no se observa 
en la hemoglobina por los efectos cooperativos 
entre sus cadenas). La mioglobina posee alta 
afinidad por el oxígeno, de modo que su P50 (PO2 
para 50 % de saturación) es de 1 a 3 mmHg, 
mucho menor que la P50 de la hemoglobina (~ 26 
mmHg); Fig. 22, B. La mioglobina cumple varias 
funciones: 
1. Reservorio de O2 
2. Estabilizador de la PO2 
3. Facilitador de la transferencia de O2´ 
Músculo esquelético: Mecánica 
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16
4. Barrendera y generadora de óxido nítrico 
(NO). 
En ausencia de aporte de oxígeno por la 
circulación o insuficiencia del mismo, la 
mioglobina cumple una función de reservorio de 
oxígeno para preservar la contracción muscular. 
Esta función adquiere máxima importancia en 
mamíferos marinos que deben soportar períodos 
prolongados de apnea. Esto se evidencia por la 
concentración de mioglobina en sus músculos 
comparados con los de mamíferos terrestres. Por 
ejemplo, en lobos marinos la concentración de 
mioglobina es de 64 g/kg de músculo, mientras 
que en el ser humano es de 2 g/kg. 
La mioglobina también contribuye a 
amortiguar la drástica caída de la PO2 que se 
produciría en la fibra muscular activa por el 
aumento de la fosforilación oxidativa, antes de 
que el aporte de oxígeno por la sangre igualara su 
consumo en las mitocondrias. 
En tercer lugar, la difusión de oximioglobina 
desde la proximidad del sarcolema hacia las 
mitocondrias puede ser una vía de transferencia 
de óxigeno, paralela a la difusión simple del gas. 
Una cuarta función, descubierta más 
recientemente, se vincula con la capacidad de la 
mioglobina de ligarse al óxido nítrico y especies 
químicas relacionadas (Fig. 23). Entre muchos 
otros efectos, el NO es capaz de deprimir la 
respiración celular porque inhibe reversiblemente 
la citocromo C oxidasa. En condiciones de 
oxigenación adecuada, la oximioglobina funciona 
como barrendera de NO, formando nitrato (NO3-) 
y metamioglobina. De este modo, actúa como un 
“cortafuegos molecular” que impide la depresión 
de la respiración causada por el óxido n´´itrico. 
La metamioglobina es luego rápidamente 
reducida de nuevo a mioglobina por una 
reductasa específica. 
En condiciones de escasa oxigenación, como 
durante la hipoxia y la isquemia, la 
desoximioglobina se combina con nitrito (NO2-) 
formando nitrosilmetamioglobina. En este caso, 
la metamioglobina funciona como una reductasa 
de nitrito y genera óxido nítrico, cuya capacidad 
de inhibir el citocromo C es ventajosa y 
protectora en la hipoxia e isquemia. 
La doble función barrendera y generadora de 
NO de la mioglobina se ha estudiado 
principalmente en el miocardio, pero también se 
cumple, con semejantes efectos, en el músculo 
esquelético. 
 
FATIGA MUSCULAR 
La fatiga muscular puede definirse como 
cualquier declinación reversible en la función 
mecánica muscular causada por la actividad 
repetitiva. La declinación medida puede ser una 
reducción en la fuerza isométrica máxima, la 
velocidad de acortamiento y la velocidad de 
relajación, entre otras variables. 
 Clásicamente, la fatiga muscular se 
atribuye a la acumulación de H+ y lactato, que 
altera el funcionamiento normal de las proteínas 
contráctiles. No obstante, la actividad repetitiva 
causa una serie de cambios funcionales que 
pueden tener igual o mayor efecto que el pH y el 
lactato en el desarrollo de fatiga. Entre ellos son 
importantes los cambios en el potencial de acción 
causados por las alteraciones en las 
concentraciones iónicas inducidas por la 
actividad, reducciones en la liberación de Ca2+ 
desde el retículo sarcoplásmico y efectos 
adversos de la acumulación de especies reactivas 
del oxígeno (ERO). Cada una de estas 
alteraciones puede tener mayor o menor 
Músculo esquelético: Mecánica 
Dr. Fernando D. Saraví 
17
importancia, según el 
tipo de contracción 
desarrollada por el 
músculo (isométrica, 
isotónica o auxotónica) 
y el tipo de fibras que lo 
componen. 
 En la Fig. 24 se 
esquematizanlos 
principales factores que 
influyen en el desarrollo 
de fatiga muscular. 
 Cambios en las 
concentraciones 
iónicas. La activación 
repetitiva de la fibra 
muscular ocasiona 
significativas 
elevaciones de la 
concentración 
extracelular de K+ 
([K+]e), que puede 
superar 10 mmol/L, más 
del doble del valor 
normal. 
Simultáneamente se 
reduce la concentración 
intracelular de K+. Esto se debe a la salida de K+ 
en la repolarización de cada potencial de acción 
hacia un intersticio que tiene un volumen mucho 
menor que el de las propias fibras musculares. 
Los incrementos de [K+]e son aún mayores en los 
túbulos t, dado que en ellos la difusión iónica es 
más limitada. Incluso en el músculo in vivo, en el 
cual la irrigación sanguínea arrastra parte del 
exceso de K+, frente a la actividad intensa se 
produce aumento de [K+]e. 
Simultáneamente y 
por la misma razón 
(activación repetitiva) 
puede haber acumulación 
transitoria de Na+ 
intracelular porque la tasa 
de salida de Na+ por la Na, 
K-ATPasa es 
transitoriamente menor que 
la tasa de entrada por los 
potenciales de acción. Esto 
reduce el gradiente 
electroquímico para el 
ingreso de Na+ durante la 
actividad y por tanto la 
amplitud del potencial de 
acción, particularmente en 
los túbulos. 
Por el contrario, la 
conductancia relativamente 
elevada al Cl- de la 
membrana de superficie, y 
en particular del sistema de 
túbulos t, tiende a 
estabilizar el potencial de 
Músculo esquelético: Mecánica 
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18
reposo e incluso puede favorecer el reingreso de 
K+ (por canales Kir) si la elevación de [K+]e hace 
que el potencial de equilibrio del K+ se torne 
menos negativo que el potencial de membrana. 
Hidrólisis de ATP. Cuando la tasa de 
hidrólisis de ATP supera a su tasa de síntesis, 
como ocurre en la activación repetitiva y 
sostenida, se reduce la concentración de ATP y 
aumenta la de ADP y fosfato inorgánico (Pi). 
Estos cambios afectan tanto la capacidad de 
liberar Ca2+ desde el retículo sarcoplásmico como 
la capacidad de recaptarlo. El Pi también reduce 
la fuerza máxima del aparato contráctil activado 
por Ca2+ y la sensibilidad al Ca2+ del aparato 
contráctil. El ADP reduce la velocidad de 
acortamiento. Asimismo, los cambios 
metabólicos pueden afectar el acoplamiento entre 
los canales de Ca2+ de los túbulos t y el RyR. 
Generación de ERO. Durante la 
activación del metabolismo, especialmente 
aerobio, hay un aumento de producción de ERO, 
que afecta negativamente la sensibilidad al Ca2+ 
de las proteínas contráctiles y la recaptación de 
Ca2+ por el retículo sarcoplásmico. 
Metabolismo anaerobio. La glicólisis 
intensa causa acumulación de lactato y reducción 
del pH, que reduce la sensibilidad al Ca2+ de las 
proteínas contráctiles. 
 
DIVERSIDAD DE LAS FIBRAS MUSCULARES 
En los mamíferos existen cuatro tipos principales 
de fibras musculares, clasificadas según la 
isoforma de miosina que contienen. Existen 
formas intermedias, formas transitorias que 
aparecen durante el desarrollo y la regeneración 
muscular y diversas variantes en los músculos 
extraoculares, mandibulares, del oído medio, 
de la laringe y de los husos musculares, que no 
se tratarán aquí. 
 Los cuatro tipos principales 
comprenden uno lento (tipo 1) y tres rápidos 
(tipo 2): 
 
a. Tipo 1. Gen de miosina MYH7, 
miosina MyHC-β/lenta (también 
presente en el músculo cardíaco). 
b. Tipo 2A. Gen de miosina MYH2, 
miosina MyHC-2A. 
c. Tipo 2B. Gen de miosina MYH4, 
miosina MyHC-2B. 
d. Tipo 2X. Gen de miosina MYH1, 
miosina MyHC-2X. 
 
Aunque el ser humano posee el gen 
MYH4, la miosina MyHC-2B no se expresa. 
Las fibras que inicialmente se clasificaron 
como 2B en el músculo humano son en realidad 
2X. Desde el punto de vista de su metabolismo 
energético, las fibras se clasifican como: 
 
a. Tipo 1: Oxidativa 
b. Tipo 2A: Oxidativa-glicolítica 
c. Tipo 2X (y 2B): Glicolítica 
 
Esta clasificación indica que la capacidad 
glicolítica de las fibras tipo 1 es limitada, como lo 
es la capacidad oxidativa de las fibras 2X y 2B. 
Las fibras tipo 1 se caracterizan por ser muy 
resistentes a la fatiga y las fibras 2X por fatigarse 
rápidamente. Las fibras 2A están en una situación 
intermedia. 
Aunque la clasificación actual se basa 
principalmente en la isoforma de miosina, los 
diferentes tipos de fibra difieren en una serie de 
características adicionales que, en conjunto, les 
permiten desempeñar de manera óptima sus 
funciones. 
Algunas de las diferencias, por ejemplo con 
respecto a la troponina, ya se han mencionado. A 
continuación se describirán diferencias en los 
patrones de descarga, las uniones 
neuromusculares, las propiedades pasivas y 
activas de la membrana, el acoplamiento 
excitocontráctil, la estructura de la sarcómera, y 
el metabolismo energético. 
 
Patrones de activación neuromuscular 
La inervación motora tiene una importancia 
crucial en determinar el fenotipo. En 
experimentos clásicos en gatos, se observó que si 
un músculo de fibras lentas (sóleo) es 
Músculo esquelético: Mecánica 
Dr. Fernando D. Saraví 
19
artificialmente inervado por el nervio de un 
músculo de fibras rápidas (flexor largo de los 
dedos), el músculo reinervado se torna de fibras 
rápidas. Lo inverso también se cumple (Fig. 25). 
Estudios en animales muestran que las 
fibras tipo 1 son activadas con salvas de 
potenciales de acción nerviosos que pueden 
alcanzar una duración de hasta ~10 min, con una 
frecuencia mediana de descarga próxima a 20 Hz. 
Las fibras 2A, por su parte, se activan con salvas 
que apenas superan los 2 min, pero su frecuencia 
mediana de descarga es de hasta ~ 80 Hz. 
Finalmente, las fibras 2B se activan normalmente 
con salvas muy breves (< 4 s) pero alcanzan 
frecuencias de 90 Hz. El número total de 
impulsos conducidos en 24 h y el tiempo que las 
fibras permanecen activas son mucho mayores en 
las de tipo 1, intermedios en las 2A y mínimos en 
las 2B (Tabla 1). La activación de las diferentes 
fibras en condiciones fisiológicas depende de la 
actividad de los axones motores. De hecho, el 
patrón de descarga motor es uno de los 
principales determinantes del fenotipo que 
expresarán todas las fibras musculares de una 
misma unidad motora (1, 2A ó 2X/B). Esto se ha 
verificado estimulando artificialmente músculos 
desnervados con patrones de actividad propios de 
fibras lentas o rápidas. La estimulación eléctrica 
de un músculo de fibras rápidas con un patrón 
propio de un músculo de fibras lentas (o 
viceversa) modifica el fenotipo de las fibras 
musculares. 
 
Transmisión neuromuscular 
La placa motora tiene mayor número de vesículas 
sináticas y mayor superficie en las fibras tipo 1. 
No obstante, el potencial de placa motora tiene 
mayor amplitud en las fibras rápidas, lo que se 
debe a mayor número de cuantos de acetilcolina 
liberados por impulso, y a mayor densidad de 
receptores de acetilcolina y de canales Nav1.1. El 
factor de seguridad inicial es mayor en las fibras 
tipo 2, pero decrece con la estimulación 
repetitiva. En cambio, las fibras tipo 1 poseen 
menor factor de seguridad pero lo mantienen por 
tiempo prolongado. La concentración de 
acetilcolinesterasa es cuatro veces mayor en las 
uniones neuromusculares de las fibras rápidas. 
 En resumen, la transmisión 
neuromuscular en las fibras tipo 1 es capaz de 
soportar niveles bajos de actividad sostenida en el 
tiempo, mientras que en las fibras de tipo 2 la 
transmisión es muy segura para salvas breves de 
alta frecuencia. 
 
Propiedades de la membrana 
El potencial de reposo es de -80 a -85 mV en las 
fibras tipo 1, y de -90 a -95 mV en las de tipo 2. 
La capacitancia de la membrana es similar en 
ambos tipos (~ 4 μF/cm2) pero la resistividad de 
la membrana es 40 % menor en las fibras tipo 2. 
debido a una mayor densidad de canales de Cl-. 
Los canales de K+ sensibles al ATP también están 
presentes con mayor densidad en las fibras tipo 2. 
 Por otra parte, los canales de Na+ 
responsables del potencial de acción(Nav1.4) 
tienen una densidad dos a tres veces mayor en 
las fibras tipo 2. La máxima corriente de Na+ 
(INaMAX) y la máxima conductancia al Na+ 
(GNaMAX) muestra una gradación: tipo 1 > tipo 
2A < tipo 2X < tipo 2B. Las fibras tipo 2 
muestran mayor densidad de unidades de Na,K-
ATPasa. 
 El potencial de acción tiene mayor 
amplitud y se propaga más rápidamente en las 
fibras tipo 2, lo cual permite una activación más 
rápida, pero también requiere mayor actividad de 
la Na,K-ATPasa para mantener las 
concentraciones intracelulares de K+ y Na+. 
 
Tabla 1: Patrones de descarga en fibras presuntamente de tipo 1, 2A y 2B de la rata, 
obtenidos mediante registros continuos in vivo (Hennig R, Lømo T. Acta Physiol Scand 130: 
133-142, 1987). 
 
Músculo Sóleo Extensor largo de los dedos 
Clase Sol-1 EDL-2 EDL-1 
Tipo probable de fibra 1 2A 2B 
Tipo de unidad motora Lenta (S) Rápida poco 
fatigable (FR) 
Rápida 
fatigable (FF) 
Frecuencia mediana de descarga (Hz) 18 a 21 48 a 83 69 a 91 
Máxima duración de cada salva (s) 290 a 548 59 a 141 0.8 a 3.9 
Impulsos/24 h (n) 309 500 a 
495 800 
89 500 a 
243 100 
2 600 a 
11 200 
Tiempo de actividad en 24 h 5.3 a 8.4 h 23 a 72 min 0.5 a 3 min 
Tiempo de actividad en 24 h (%) 0.04 a 0.22 1.6 a 5 22 a 35
Músculo esquelético: Mecánica 
Dr. Fernando D. Saraví 
20
Acoplamiento excitocontráctil 
La concentración intracelular de Ca2+ en el citosol 
([Ca2+]i) durante el reposo es el doble en las 
fibras tipo 1 (60 nmol/L) que en las fibras de tipo 
2 (30 nmol/L). La concentración relativamente 
alta de Ca2+ en la fibras de tipo 1 contribuye, 
junto con el patrón de actividad nerviosa, a 
mantener el fenotipo. 
 El retículo sarcoplásmico está más 
desarrollado tanto en volumen como en área de 
superficie en las fibras tipo 2. Durante la 
actividad, el aumento transitorio de la [Ca2+]i por 
liberación desde el retículo es casi el triple en las 
fibras tipo 2 que en las de tipo 1, por una mayor 
densidad de canales RyR y a un mayor 
acoplamiento entre éstos y los canales Cav1.1. 
 La mayor liberación de Ca2+ en las fibras 
tipo 2 es importante, porque la sensibilidad de su 
aparato contráctil al Ca2+ es menor. En la Fig. 26 
puede verse (teniendo en cuenta que la escala de 
la abscisa es logarítmica) que las fibras tipo 2 
requieren una [Ca2+]i cinco a seis veces mayor 
que las de tipo 1 para comenzar a desarrollar 
tensión: la curva fuerza-[Ca2+]i está desplazada 
hacia la derecha en las fibras tipo 2. 
Por encima de la concentración umbral, 
el aumento de fuerza relativa tiene una pendiente 
mayor en las fibras tipo 2, lo cual parece deberse 
a una mayor cooperatividad entre troponina y 
tropomiosina que en las fibras tipo 1. 
En las fibras tipo 2, pero no en las de tipo 
1, además de ligarse a la troponina C el Ca2+ 
contribuye a aumentar la fuerza de la contracción 
porque activa, vía calmodulina, a la kinasa de 
cadena liviana de miosina (MLKC). La 
fosforilación de la cadena liviana aumenta la 
fuerza desarrollada por los puentes cruzados. 
 Durante la 
relajación, la 
disminución de la 
[Ca2+]i es más lenta en 
las fibras tipo 1 y 2A 
que en las de tipo 2X y 
2B (Fig.27). 
 En el citosol de 
las fibras 2X y 2B, pero 
no en las fibras 1 ni 2A, 
existe alta 
concentración (~ 1 
mmol/L) de 
parvalbúmina, una 
proteína que puede ligar 
transitoriamente Ca2+ y 
por tanto amortiguar la 
variación en la 
concentración de dicho 
ión causada por la 
actividad contráctil. Por otra parte, las 
mitocondrias también incorporan Ca2+ durante la 
contracción, mediante un canal de Ca2+ llamado 
MCU (Mitochondrial Calcium Uniporter) y lo 
liberan mediante un intercambiador Na+/Ca2+ 
(NCX), especialmente en las fibras tipo 1 y 2A. 
 Existen dos isoformas principales de la 
SERCA, llamadas 1 y 2. Las fibras tipo 1 poseen 
ambas, mientras que las de tipo 2 solamente 
poseen SERCA1. De todos modos, la 
concentración total de SERCA es mayor en las 
fibras rápidas, lo cual aumenta 
proporcionalmente su capacidad para recaptar el 
Ca2+. 
Músculo esquelético: Mecánica 
Dr. Fernando D. Saraví 
21
 Otra razón por la cual la recaptación de 
Ca2+ es más rápida en las fibras rápidas es que el 
retículo sarcoplásmico de éstas tiene una 
concentración de calsecuestrina tres a cuatro 
veces mayor que las fibras lentas. 
Finalmente, SERCA2, que sólo se 
expresa en las fibras tipo 1, puede ser inhibida 
por fosfolambano, mientras que SERCA1 no lo 
es. 
 En resumen, la [Ca2+]i en reposo es 
mayor en las fibras tipo 1, pero los aumentos de 
[Ca2+]i durante la contracción son más rápidos y 
mayores en las fibras de tipo 2, y las 
disminuciones de [Ca2+]i son también más 
rápidas durante la relajación. 
 
Estructura de la sarcómera y citoesqueleto 
Los discos Z tienen mayor espesor en las fibras 
tipo 1 (100 nm) que en las de tipo 2 (30 a 50 nm), 
las cuales expresan menor nivel de desmina. En 
la línea M, las fibras tipo 1 tienen cuatro líneas 
(M6’,M4’,M4, M6) mientras que las de tipo 2 
tienen tres líneas (M4’, M1, M4). Las plectinas se 
expresan más en las fibras tipo 1 y contribuyen a 
relacionar las mitocondrias con el citoesqueleto. 
 La titina y la nebulina expresadas en las 
fibras tipo 1 son más largas que las de las fibras 
tipo 2, y los filamentos finos también lo son. 
La diferencia en la titina puede explicar 
la mayor distensibilidad pasiva de las fibras tipo 
1, mientras que la mayor longitud de la nebulina 
explicaría por qué los filamentos finos son más 
largos en dichas fibras (los filamentos gruesos 
tienen una longitud uniforme). En la 
Fig. 28 se muestra que la tensión pasiva 
de miofibrillas de un músculo con fibras 
tipo 1 (sóleo) para diversas longitudes 
de sarcómera es menor que la 
desarrollada por miofibrillas de un 
músculo con fibras rápidas en la rata 
(psoas). Las líneas continuas (WLC fit) 
corresponden a la predicción teórica de 
la tensión según un modelo basado en la 
diferente estructura de las titinas. 
Desde el punto de vista 
funcional, la mayor longitud de los 
filamentos finos en las fibras tipo 1 
permite que el intervalo de longitud en 
el cual pueden desarrollar fuerza activa 
sea mayor que en las fibras tipo 2 
(mayor rango de longitudes en las 
cuales existe superposición de 
filamentos finos y gruesos). 
En resumen, las fibras tipo 1 son 
más distensibles y capaces de contraerse 
en un rango de longitudes mayor que las 
fibras tipo 2. 
 
Contractilidad 
Las diferencias en la actividad contráctil de fibras 
lentas y rápidas se deben principalmente a las 
características de las respectivas cadenas pesadas 
de miosina (MyHC) que expresa cada tipo de 
fibra. 
 La velocidad inicial de acortamiento sin 
carga (Vo) es máxima en las fibras tipo 2B, y 
progresivamente menor en los tipos 2X, 2A y 1. 
La velocidad de acortamiento depende de la tasa 
con la cual los puentes cruzados se forman y se 
disocian, es decir, de la duración de la interacción 
fuerte entre la miosina y la actina. 
La fuerza isométrica (Fmax) muestra una 
gradación similar. La fuerza total desarrollada 
depende de la fracción de cabezas de miosina 
ligadas a la actina en cada momento, y a la fuerza 
individual de cada interacción. Ambas variables 
son mayores en las fibras rápidas, como también 
lo es la tasa de desarrollo de tensión activa. 
La curvatura de la relación fuerza-
velocidad es mayor en las fibras tipo 1 que en las 
2A y 2X (Fig.29 A). Por estas razones, la 
potencia máxima desarrollada (producto de la 
velocidad de acortamiento por la fuerza 
desarrollada) es mucho mayor en las fibras 2X, 
intermedia en las 2A y mínima en las de tipo 1 
(Fig. 29 B). 
La actividad de ATPasa de las miosinas 
crece según la progresión 1< 2A < 2X < 2B. 
Aunque la tensión máxima desarrollada por las 
fibras tipo 1 es menor, el costo energético del 
Músculo esquelético: Mecánica 
Dr. Fernando D. Saraví 
22
desarrollo de fuerza isométrica, medido como la 
cantidad de ATP consumido por unidad de fuerza 
por cada unidad de tiempo, es menor en las 
fibrastipo 1 que en las de tipo 2. La inversa del 
costo energético es la eficiencia termodinámica 
de la contracción: la eficiencia de las fibras tipo 1 
es mayor que la de las fibras de tipo 2. 
Cuando existe acortamiento y por tanto 
se realiza trabajo, la tasa de hidrólisis de ATP 
aumenta por encima del necesario para la 
contracción isométrica; este es el llamado efecto 
Fenn.5 Cuando existe acortamiento, la eficiencia 
de las fibras tipo 1 y tipo 2 es prácticamente 
idéntica. 
En resumen, las fibras de tipo 1 se 
contraen más lentamente y desarrollan menor 
potencia máxima que las de tipo 2, pero su 
contracción isométrica es más eficiente desde el 
punto de vista energético.Por ello, las fibras tipo 
1 son más adecuadas para tareas de baja 
intensidad y sostenidas en el tiempo, en particular 
el mantenimiento de la postura. Por su parte, las 
fibras tipo 2 son superiores para tareas breves que 
exigen gran desarrollo de fuerza o alta velocidad 
de acortamiento. 
 
Metabolismo energético 
Todas las fibras musculares pueden sintetizar 
ATP tanto mediante glicólisis como mediante 
fosforilación oxidativa. El tipo predominante de 
metabolismo energético puede estudiarse 
histoquímicamente mediante la cuantificación de 
 
5 Este efecto fue descrito por Wallace O. Fenn (1893-
1971) en un trabajo realizado en Inglaterra (J Physiol 
58: 175-203, 1923) en el laboratorio de A.V. Hill 
(1886-1977, Premio Nobel 1922), otro de los pioneros 
de la fisiología muscular. 
enzimas oxidativas 
(succinato 
dehidrogenasa) y 
glicolíticas (α-
glicerofosfato 
dehidrogenasa). 
Las fibras 
lentas obtienen energía 
principalmente por 
fosforilación oxidativa. 
Las fibras rápidas se 
clasifican en 
oxidativas-glicolíticas 
(2A) y glicolíticas (2X 
y 2B). Todas las fibras 
de cada unidad motora 
pertenecen al mismo 
tipo metabólico (Fig. 
30). 
Las fibras con 
actividad glicolítica contienen más glucógeno y 
menos lípidos que las oxidativas. No obstante, 
tanto la capacidad de transporte transmembrana 
de glucosa como de ácidos grasos es mayor en 
las fibras tipo 1, debido a mayor expresión de los 
transportadores GLUT4 y FAT/CD36, 
respectivamente. 
Por esta razón, además del metabolismo 
energético, las fibras lentas son más importantes 
que las rápidas en amortiguar los cambios 
postprandiales en la glucemia y en la 
concentración plasmática de ácidos grasos libres. 
El volumen ocupado por las 
mitocondrias es máximo en los músculos de 
fibras lentas (6 %), intermedio en los de fibras 
glicolíticas-oxidativas (4.5 %) y mínimo en los de 
fibras glicolíticas (2.3 %).6 Además, las 
mitocondrias de las fibras oxidativas tienen el 
doble de actividad de las enzimas de la 
fosforilación oxidativa (ciclo de los ácidos 
tricarboxílicos y de la cadena de transferencia de 
electrones). Las fibras oxidativas tienen asimismo 
mayor actividad de enzimas vinculadas con la β-
oxidación de ácidos grasos. 
Por otra parte, en las fibras con alta 
capacidad glicolítica es mayor la actividad de 
fosfofructokinasa (que limita la tasa de 
glicólisis) y de otras enzimas glicolíticas. Estas 
incluyen la lactato dehidrogenasa, la 
fosfofructokinasa/ fructosa bifosfatasa 3 (Pfkfb3) 
y también la vía para regenerar dihidroxiacetona 
fosfato (DHAP) en las mitocondrias mediante un 
translocador de glicerol 3-fosfato y la actividad 
 
6 En ciclistas de competición, en los cuales hay 
desarrollo preferencial de fibras tipo 1, el volumen 
ocupado por las mitocondrias llega a 12 %. 
Músculo esquelético: Mecánica 
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23
de la glicerofosfato dehidrogenasa mitocondrial 
(GPD2) que es mayor en las fibras glicolíticas . 
La capacidad de generar ATP mediante glicólisis 
es aproximadamente el doble en fibras 
glicolíticas (2.5 mmol/L/s) que en las oxidativas 
(1.2 mmol/L/s). 
La lactato dehidrogenasa puede catalizar 
la conversión de lactato en piruvato o la reacción 
inversa. Las isoenzimas de lactato dehidrogenasa 
presentes en las fibras con actividad glicolítica 
favorecen la formación de lactato, mientras que 
en las fibras lentas favorecen la formación de 
piruvato. Además, las fibras glicolíticas expresan 
un transportador de ácidos monocarboxílicos 
(MCT4) que favorece la salida de lactato. Por su 
parte, las fibras oxidativas expresan el 
transportador MCT1, que favorece el ingreso de 
lactato. Por estas razones, el lactato producido 
por las fibras glicolíticas puede ser incorporado a 
las fibras oxidativas, donde se regenera piruvato 
que ingresa al ciclo de Krebs (o de los ácidos 
tricarboxílicos). Desde luego, parte del lactato 
que llega a la circulación es captado por el 
hígado, donde se emplea para la resíntesis de 
glucosa (ciclo de Cori). 
En general, las fibras lentas y las rápidas 
2A son de menor diámetro que las 2X o 2B. La 
proporción de capilares por fibra muscular es 
mayor en las fibras tipo 1 (4.9) que en las de tipo 
2X (3.5) e intermedia (4.5) en las tipo 
2A.Además, las respuestas vasodilatadores frente 
a la actividad son mayores en los músculos con 
predominio de fibras lentas, de modo que durante 
el ejercicio la PO2 tisular decae a 10 mmHg en 
los músculos con fibras rápidas, pero sólo hasta 
15 a 20 mmHg en los que tienen fibras lentas. 
Cabe notar que la concentración de mioglobina 
es aproximadamente 50 % mayor en las fibras 
lentas (oxidativas) que en las rápidas. 
La concentración de ATP en reposo es 
muy similar en los diferentes tipos de fibra (~ 5 
mmol/L). Las concentraciones de ADP y AMP 
son cientos de veces menores, del orden del 
μmol/L. La concentración de fosfocreatina, sin 
embargo, es 30 % mayor en las fibras rápidas 
(16 a 18 mmol/L) que en las lentas (12 a 14 
mmol/L). Las fibras glicolíticas dependen más de 
la acción amortiguadora de la creatina kinasa 
(CK-a) para regenerar ATP, mientras que las 
oxidativas poseen mayor capacidad de generación 
de ATP en las mitocondrias. 
Músculo esquelético: Mecánica 
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24
Cuando se realiza ejercicio máximo, 
rápidamente extenuante, la caída de la 
concentración de ATP es mucho más rápida e 
intensa en las fibras glicolíticas, lo cual limita su 
capacidad de realizar trabajo. Esto se debe en 
parte a la menor capacidad de la glicólisis de 
generar ATP comparada con la fosforilación 
oxidativa, pero también a que las fibras 
glicolíticas son menos eficientes y su tasa de 
consumo de ATP durante la actividad máxima es 
aproximadamente cuatro veces mayor que la de 
las fibras oxidativas. 
 No obstante, cuando se considera el 
consumo diario de ATP, las fibras oxidativas 
requieren mucho más ATP que las glicolíticas. 
Esto se debe a que estas últimas están activas 
solamente durante intervalos breves (minutos), 
mientras que las oxidativas están activas durante 
varias horas al día. Por esta razón, las fibras 
oxidativas incorporan diariamente ~ 20 veces 
más substratos (glucosa, ácidos grasos, lactato y 
aminoácidos) que las glicolíticas y consumen una 
cantidad proporcionalmente mayor de ATP. 
Desde el punto de vista del metabolismo 
intermedio del organismo, esto implica una 
importancia mucho mayor de las fibras oxidativas 
que de las glicolíticas. 
En resumen, en comparación con el 
reposo, la actividad muscular aumenta cientos de 
veces la demanda de ATP. Las fibras rápidas tipo 
2X y 2B poseen mayor concentración de 
fosfocreatina y sintetizan ATP principalmente 
mediante la glicólisis generando lactato, lo que 
les permite generar gran potencia pero por 
intervalos breves. Por su parte, las fibras tipo 1 
pueden satisfacer su demanda de ATP mediante 
la fosforilación oxidativa y utilizar ácidos grasos 
y lactato, lo que les permite equilibrar el aporte 
de ATP con su consumo por intervalos 
prolongados. Dado que las fibras oxidativas están 
activas durante intervalos mucho mayores a lo 
largo del día, deben incorporar diariamente una 
cantidad mucho mayor de substratos y consumir 
mucho másATP que las glicolíticas. 
 
REGULACIÓN DE LA MASA MUSCULAR 
El mantenimiento de la masa muscular es 
importante por diversas razones. Obviamente, el 
ME es imprescindible por su función contráctil 
tanto para la postura como para la locomoción, la 
ventilación y la fonación. Pero además, el ME 
constituye el 40 al 50 % de la masa corporal y es 
un tejido metabólicamente activo. Por ej., el ME 
es responsable por cerca de 80 % de la captación 
de glucosa estimulada por la insulina. Por tanto, 
su estado trófico tiene una profunda influencia en 
el estado de salud general y la calidad de vida. 
 Desde la vida intrauterina, la 
multiplicación celular es de la mayor 
importancia para el desarrollo de la musculatura. 
En la vida adulta, la masa de ME depende 
principalmente del recambio de proteínas en las 
fibras musculares postmitóticas. El recambio de 
proteínas depende de las tasas de síntesis y 
degradación. Cuando la alimentación y las 
actividades diarias son normales, el recambio 
diario de proteínas musculares es de ~ 2 % y la 
masa muscular se mantiene constante. 
Si hay un predominio de la síntesis de 
proteínas, el resultado será la hipertrofia 
muscular, mientras que si predomina la 
degradación de proteínas se producirá atrofia. 
 La masa muscular puede variar de 
manera relativamente rápida debido a diversos 
estímulos como cambios en la actividad eléctrica, 
la carga mecánica, el estado energético del 
músculo, la alimentación, la actividad de 
citokinas y hormonas, etc. Algunos de estos 
estímulos interactúan de manera sinérgica. 
Por ej., en los ancianos el ME responde 
menos a la ingesta de proteína que en el adulto 
joven. No obstante, un programa de actividad 
física contribuye a mantener el efecto trófico de 
las proteínas dietarias sobre la masa muscular. 
A la inversa, en adultos jóvenes el 
ejercicio de resistencia (por ej., prensa con 
contracciones concéntricas y excéntricas) 
aumenta la síntesis de proteínas y promueve la 
hipertrofia al cabo de 2 ó 3 meses. Este efecto es 
potenciado por las proteínas o mezclas de 
aminoácidos esenciales (en particular leucina) 
ingeridas durante o después del ejercicio. 
 Como el recambio de proteínas tiene un 
Tabla 2: Modelos para estudiar la 
influencia de factores mecánicos en el 
músculo esquelético. 
 
Modelos in vivo 
 Ablación de músculos 
sinergistas 
 (sobrecarga funcional) 
 Estimulación eléctrica 
Aumento 
de la carga 
(mayor uso) 
Modelos in vitro 
 Estiramiento pasivo en 
cultivo 
 Estimulación eléctrica 
Disminución 
de la carga 
(desuso) 
Modelos in vivo 
 Desnervación 
 Inmobilización de un 
miembro 
 Suspensión de un 
miembro 
Músculo esquelético: Mecánica 
Dr. Fernando D. Saraví 
25
papel central en la regulación del estado trófico 
muscular, las vías que regulan la síntesis y la 
degradación de proteínas en el ME son del mayor 
interés. Estas vías son cada vez mejor 
comprendidas y se sabe que son reguladas de 
manera coordinada por diversos estímulos. Por 
razones didácticas es preferible analizarlas por 
separado, pero sin perder de vista las 
interconexiones entre ambas. 
 Existen varios modelos experimentales 
para inducir aumento o disminución de la 
actividad mecánica del ME (Tabla 2). 
 
Vías anabólicas 
En ausencia de enfermedad, el estado trófico del 
ME depende principalmente de dos variables: la 
intensidad y patrón de actividad y la 
alimentación. 
 La vía anabólica del ME mejor conocida 
es iniciada por el factor símil insulina 1 (IGF-1; 
Insulin-like Growth Factor 1; ver CRECIMIENTO 
Y DESARROLLO). El IGF-1 secretado por el 
hígado es un efector importante de la 
somatotropina u hormona del crecimiento. No 
obstante, en la vida intrauterina el IGF-1 es 
necesario para el crecimiento normal, mientras 
que la somatotropina no lo es. En la vida adulta, 
la somatotropina y el IGF-1 circulante tienen un 
efecto mayormente permisivo para el 
mantenimiento del estado trófico del músculo, 
pero su exceso no causa hipertrofia muscular.7 
 No obstante, el ME es un tejido que 
secreta IGF-1. El IGF-1 secretado localmente 
contribuye a mantener el estado trófico y puede 
incluso causar hipertrofia por mecanismos 
autocrino y paracrino, limitado a los músculos 
donde se secreta. En el músculo se producen dos 
variantes de IGF-1 por empalme alternativo: IGF-
1 Ea e IGF-1 Eb, este último también llamado 
factor de mecanocrecimiento (MGF). 
 El único receptor de IGF-1 posee 
actividad de tirosina kinasa y activa dos vías 
principales de señalización: La mediada por 
kinasas activadas por mitógenos (MAPK) y la 
mediada por fosfoinositósido 3-kinasa (PI3K). En 
el efecto trófico sobre el ME, la vía PI3K parece 
la más importante (Fig. 31, 1). La PI3K activa la 
kinasa Akt (también conocida como proteína 
kinasa B, o PKB). En el ME se expresan dos 
isoformas de Akt: Akt1 (PKBα), relacionada con 
el recambio de proteínas y Akt2 (PKBβ), que 
participa en la regulación metabólica. Akt2 es 
regulada principalmente por la insulina. 
 
7 Por el contrario, los pacientes adultos con 
acromegalia pueden sufrir cierto grado de atrofia y 
debilidad muscular. 
 El principal efector anabólico de Akt1 es 
la serina-treonina kinasa mTOR (mammalian 
Target Of Rapamycin), también llamada FK506.8 
Esta kinasa forma dos clases de complejos de 
señalización, llamados mTORC1, sensible a la 
rapamicina (asociado con la proteína reguladora 
raptor) y mTORC2, asociado con la proteína 
reguladora rictor (“insensible” a la rapamicina). 
Mientras que mTORC2 se relaciona 
principalmente con la regulación del 
citoesqueleto, la activación de mTORC1 estimula 
la síntesis de proteínas. Sin embargo, mTORC2 
también contribuye a la síntesis de proteínas por 
ser un coactivador de Akt. 
Akt1 activa mTORC1 en forma indirecta, 
ya que inhibe por fosforilación la proteína 
activadora de GTPasa TSC2 (Tuberous Sclerosis 
Protein 2). TSC2 juntamente con TSC1 inactivan 
la proteína G llamada Rheb (Ras Homolog 
Enriched in the Brain). Cuando Rheb deja de ser 
inactivada, se torna capaz de activar mTOR. La 
vía de señalización de la insulina también puede 
activar Rheb. 
Los estímulos mecánicos pueden activar 
mTOR por vías dependientes e independientes de 
IGF-1. Una de estas últimas involucra la 
fosfolipasa D1 (PLD1) y su producto, el ácido 
fosfatídico (Fig. 31, 2). Otra vía independiente de 
IGF-1 se relaciona con la actividad de kinasa de 
la titina, que mantiene inhibido el factor MuRF 2, 
cuya activación inhibe la activación de los 
factores SRF y SRE, promotores de la síntesis de 
proteína (Fig. 31, 3). 
Una vía dependiente de IGF-1 es 
estimulación de la secreción de IGF-1 Ea y Eb 
(Fig. 31, 4). Otra es la mediada por la integrina 
β1 y la kinasa asociada a ésta, ILK, que fosforila 
al receptor para IGF-1 (Fig. 31, 5). 
La disponibilidad de nutrientes favorece, 
en general, la síntesis de proteínas. No obstante, 
los aminoácidos esenciales, en particular la 
leucina, tienen efectos específicos sobre la 
activación de mTORC1 y eIF4 (Fig. 31, 6). 
Una vez activado mTORC1, estimula la 
síntesis de proteínas al menos por dos vías: En 
primer lugar, activa la kinasa de proteínas 
ribosomales p70S6K1. En segundo lugar, 
fosforila a 4E-BP1, la proteína ligadora del factor 
de iniciación eucariota eIF4E. Dicha fosforilación 
libera y activa a eIF4E. Tanto p70S6K1 como 
eIF4E tienen un importante papel activador de la 
 
8 La rapamicina, también llamada sirolimus, es un 
antibiótico de Streptomyces hygroscopicus que inhibe 
el crecimiento de muchos organismos eucariotas. 
Clínicamente se emplea como inmunosupresor para 
prevenir el rechazo de transplantes. 
Músculo esquelético: Mecánica 
Dr. Fernando D. Saraví 
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síntesis de proteínas. Además, mTORC1 inhibe 
el catabolismo proteico por la vía autofágica 
(Fig. 31, 7). 
Akt también promueve el anabolismo 
proteico indirectamente,