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1 Anatomía y fisiología del Aparato Locomotor INTRODUCCIÓN Los animales, a diferencia de los vegetales, tienen la facultad de responder rápidamente a los estímulos del ambiente. Su respuesta más frecuente es el movimiento. El aparato locomotor lo forman el sistema esquelético y el muscular. El esqueleto es el elemento pasivo del movimiento; la musculatura, el activo. 1 ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL SISTEMA ESQUELÉTICO El esqueleto está formado por los huesos y las estructuras complementarias –articulaciones, cápsulas y ligamentos- que permiten el ensamblaje de los mismos, y cumple las siguientes funciones: Sirve de armazón al cuerpo. Protege los órganos delicados. Permite el anclaje de los músculos. Actúa como un conjunto de brazos de palanca en los movimientos. Produce células sanguíneas (médula ósea roja). Sirve como almacén de calcio y fósforo y regula su concentración en la sangre. Almacena grasas en su interior (médula ósea amarilla). 2 TIPOS DE HUESOS Las piezas óseas del esqueleto están constituidas por tejido óseo. Según su forma y estructura, los huesos pueden clasificarse en : Huesos largos: fémur, tibia, peroné, húmero… Huesos cortos: huesos de la muñeca y el tobillo. Huesos planos: omóplato, huesos del cráneo… Huesos irregulares: vertebras, huesos de la base del cráneo. En los huesos largos se distingue la diáfisis, parte central larga del hueso, hueca, formada por tejido óseo compacto, y en cuyo interior se encuentra la médula ósea; y la epífisis, más ancha, formada por hueso esponjoso recubierto por una capa de hueso compacto. Entre ambas se sitúa la metáfisis en la que se localiza la zona de crecimiento. 3 FORMACIÓN Y CRECIMIENTO DE LOS HUESOS: OSTEOGÉNESIS La osteogénesis,está regulada genéticamente y es controlada por la hormona del crecimiento y las hormonas sexuales y puede alterarse por factores bioquímicos ,biofísicos y alimentarios. El esqueleto del embrión está formado por cartílago hialino y tejido conjuntivo. La osificación es la sustitución de estos tejidos por óseo. Empieza alrededor de la sexta semana de vida intrauterina y termina entre los 20-25 años de edad. 2 El crecimiento de los huesos en grosor se lleva a cabo mediante la superposición de nuevas capas de tejido óseo compacto. Al aumentar la edad del individuo el crecimiento en grosor se detiene. A media que el hueso se va ensanchando, el canal medular se va agrandando debido a que las capas internas de la diáfisis van siendo eliminadas por la acción de la médula amarilla o tuétano, que es un tejido adiposo que rellena el canal de la diáfisis. 4 LAS ARTICULACIONES Las articulaciones son las uniones de los huesos entre sí. Según el grado de movilidad que permiten se clasifican en: Inmóviles o sinartrosis. Son uniones fijas, que no permiten el movimiento relativo de los hueso : los huesos del cráneo. Semimóviles o anfiartrosis: articulaciones que poseen un pequeño movimiento. Entre los huesos existen unas piezas cartilaginosas y un conjunto de ligamentos: las articulaciones intervertebrales: entre las vértebras se encuentran los discos intervertebrales. Los discos permiten los movimientos de la columna vertebral y absorben los choques verticales. Móviles o diartrosis: articulaciones que permiten un considerable movimiento relativo de los huesos. Entre las superficies de articulación de los huesos, que están tapizadas por una lámina cartilaginosa, existe la bolsa sinovial, la cual contiene un líquido incoloro y viscoso-líquido sinovial-, que actúa a modo de lubricante y nutre al cartílago que recubre el hueso. Los huesos, en este tipo de articulaciones, se hallan unidos entre sí por medio de ligamentos de tejido conjuntivo fibroso .A este tipo pertenecen las articulaciones de la rodilla, del codo, del fémur con la cadera, del húmero con la escápula y de las falanges. En función del movimiento, lar articulaciones móviles pueden ser de varios tipos: 3 4 5 EL ESQUELETO DE LA CABEZA 5.1 EL cráneo Es la caja que protege al encéfalo y está constituido por ocho huesos soldados entre sí. Estos huesos son los siguientes: El frontal, situado en la frente. Presenta en la parte inferior unos rebordes pronunciados llamados arcos superciliares. Dos parietales, situados en la parte superior y lateral del cráneo. El occipital, situado en la nuca. Presenta en su base el agujero occipital, por donde pasa la médula espinal. A los lados de este orificio están los cóndilos occipitales, que permiten la articulación del cráneo con la primera vértebra de la columna. Dos temporales, situados a los lados del cráneo, presentan tres porciones: para la articulación de la mandíbula y para alojar al órgano estatoacústico y el conducto auditivo externo respectivamente. 5 El etmoides, situado en el fondo de las fosas nasales, presenta una lámina vertical que separa las fosas nasales, y una lámina horizontal de la que sobresalen dos masas laterales y los cornetes nasales. El esfenoides, situado en la base del cráneo, sirve de unión a muchos huesos de la cabeza. Posee en su parte superior la silla turca (donde se aloja la hipófisis). 5.2. La cara Está formada por un conjunto de huesos que protegen los órganos de los sentidos y la cavidad bucal. Son los siguientes: El vómer, que forma parte del tabique nasal. Los cornetes inferiores, en el interior de las fosas nasales, debajo de los cornetes del etmoides. Dos nasales, que forman la parte superior de la nariz. Dos lacrimales ,que forman parte de las órbitas oculares y contienen los conductos lacrimales. Dos pómulos o malares, en las mejillas , cada uno de los cuales presenta una apófisis que se suelda con la apófisis cigomática del temporal, formando el arco cigomático. Dos maxilares superiores ,cada uno presenta una apófisis ascendente que se articula con el frontal, constituyendo la mandíbula inferior y presenta en su borde superior los alvéolos dentarios. Dos palatinos, que forman la parte superior del paladar. El maxilar inferior, que constituye la mandíbula inferior y presenta en su borde superior los alvéolos dentarios. El hiodes, situado en la base de la lengua, con forma de U, es el único hueso que no está articulado con otros. Los huesecillos del oído medio: martillo, yunque, lenticular y estribo. 6 6 EL ESQUELETO DEL TRONCO 6.1. La columna vertebral La columna vertebral se extiende desde la cabeza hasta la pelvis, protege a la médul espinal y sirve de anclaje para otros hueso. Está situada en la parte posterior del tronco, tiene forma de S alargada y está constituida por 33-34 vértebras , separadas entre sí por unas porciones cartilaginosas llamadas discos intervertebrales. Cada vértebra está constituida por una porción anterior discoidal y maciza denominada cuerpo vertebral y un arco posterior-arco vertebral-, que limita el orificio vertebral. El conjunto de orificios vertebrales forman el conducto vertebral, en el que se halla alojada la médula espinal. El arco vertebral presenta la apófisis espinosa, en posición posterior, un par de apófisis transversas en posición lateral y cuatro apófisis articulares, dos hacia arriba y dos hacia abajo, que encajan las vértebras entre sí. La columna vertebral presenta cuatro curvaturas, que permiten una posición vertical y equilibrada y aumentan la resistencia de la misma:2 convexas hacia delante: (cervical y lumbar) y 2 convexas hacia atrás (dorsal y sacra). En la columna vertebral, de arriba abajo, se distinguen cinco regiones: 7 Cervical, en el cuello, comprende 7 vértebras; la primera se denomina atlas, presenta en la cara superior dos superficies sobre las que se apoyan los cóndilos del occipital. La segunda, el axis, presenta un pronunciado saliente vertical que encaja en el agujero vertebral del atlas y actúa a modo de eje para el giro lateral de la cabeza. Dorsal, en la espalda , formada por 12 vértebras, en las que se articulan las costillas. Lumbar, en la parte inferior de la espalda, con 5 vértebras. Sacra, debajo de la lumbar, con 5 vértebras soldadas entre sí formando el denominado hueso sacro. Coxígea, al final de la columna, que comprende 4-5 vertebras constituidas únicamente por el cuerpo vertebral, soldadas entre sí y que forman un hueso denominado cóxis. 6.2. La caja torácica La caja torácica, en laque están alojadas las vísceras del tórax, esta formada por las vértebras dorsales, es esternón y las costillas. El esternón, situado en la parte anterior del tórax, es un hueso alargado en forma de espada, en el que pueden distinguirse una parte superior denominada mango o manubrio. Una parte central llamada hoja y una parte inferior, en punta, cartilaginosa, denominada apófisis xifoides. 8 Las costillas son 12 pares de huesos alargados en forma de arco y con la concavidad hacia dentro. Existen tres tipos de costillas: Verdaderas o esternales: los siete primeros pares, unidas al esternón mediante cartílagos. Falsas (tres pares), unidas entre sí por un cartílago que, a su vez, se une al del séptimo par. Flotantes, ( los dos últimos pares), que presentan su extremo anterior libre. 7 EL ESQUELETO DE LAS EXTREMIDADES 7.1. La cintura escapular Une las extremidades superiores al tronco; está formada por la clavícula, hueso alargado situado en la parte anterior del hombro, y el omóplato, hueso plano de la parte posterior. La clavícula tiene forma de S alargada, por un extremo se articula con el mango del esternón y por el otro con el omóplato. El omóplato es un hueso plano de forma triangular. 7.2. Las extremidades superiores Las extremidades superiores poseen los siguientes huesos: húmero, en el brazo; el radio y cúbito, en el antebrazo; los huesos del carpo, en la muñeca; los del metacarpo, en la palma y las falanges en los dedos. Todos estos huesos son largos, excepto los del carpo, que son cortos. El húmero se articula con el omóplato. En su parte inferior se articula con el cúbito y el radio. El cúbito presenta se articula con el húmero. Presenta la apófisis olecranon, que constituye el saliente del codo y cuya función consiste en impedir que el brazo se doble hacia atrás. 9 El radio, posee una cabeza discoidal que se articula con el húmero y se apoya en el cúbito, pudiendo girar sobre él. En su epífisis inferior que se articula con los huesos del carpo. Los 8 huesos del carpo están dispuestos en dos filas: el escafoides, el semilunar, el piramidal y el pisiforme, que constituye la fila superior; y el trapecio, el trapezoide, el hueso grande y el hueso ganchoso, que forman la fila inferior. Los 5 metacarpianos se articulan con la segunda fila del carpo. Las falanges son los huesos de los dedos .En cada dedo existen tres falanges, excepto en el pulgar que solo tiene dos. 7.3. La cintura pélvica 10 La cintura pélvica está formada por dos huesos coxales y el hueso sacro, al cual están soldados. Constituyen un anillo óseo que aloja las vísceras y el abdomen. Cada coxal está formado por la unión de tres huesos: ilión, isquión y pubis. El ilión, situado en posición postero-superior, está soldado al sacro y constituye la cadera. El isquion, en posición inferior, sirve de apoyo para sentarse. El pubis, en posición anterior, cierra la cavidad pelviana por delante. El lugar de soldadura de los dos pubis se denomina sínfisis púbica. En el punto donde se sueldan los tres huesos del se articula el fémur. 11 7.4. Las extremidades inferiores Están constituidas por los siguientes huesos: el fémur, en el muslo; la rótula, en la rodilla, la tibia y el peroné, en la pierna; los huesos del tarso; los huesos del metatarso y las falanges, en los dedos. Todos estos huesos son largos, a excepción de la rótula y los huesos del tarso, que son cortos. El fémur se articula con la el coxal. La rótula , situada sobre la parte anterior de la tróclea del fémur, impide que la pierna se dobla hacia adelante. 12 La tibia Se articula con el fémur y con el astrágalo del tarso. En su parte anterior posee una cresta o espinilla. El peroné se apoya sobre los extremos de la tibia. El tarso está formado por 7 huesos: el calcáneo, que forma la punta del talón; el astrágalo, que se articula con la tibia y peroné, el escafoides, el cuboides y 3 cuñas. El metatarso, formado por 5 hueosque se articulan con los del tarso Las falanges, son los huesos de los dedoss. Cada dedo tiene tres falanges, excepto el pulgar que sólo tiene dos. 9 EL SISTEMA MUSCULAR Los más de setecientos músculos esqueléticos que se insertan en los huesos forman la parte activa del aparato locomotor. Pero estos músculos no sólo son responsables de los movimientos voluntarios sino que además, permiten la masticación, la deglución el habla y la mímica, protegen a las vísceras y ayudan a mantener la postura corporal. El sistema muscular está formado por los músculos esqueléticos, constituidos por tejido muscular estriado. Los músculos, unidos al sistema esquelético por medio de tendones, reciben impulsos de los centros nervioso, contrayéndose, lo que provoca un movimiento en los huesos a los que están unidos. Este movimiento, a su vez, da lugar al movimiento de la parte corporal correspondiente. 10 FUNCIONAMIENTO DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO Un músculo está formado por un conjunto de células musculares, llamadas fibras, unidas por tejido conjuntivo. La membrana de las fibras musculares se denomina sarcolema, y su citoplasma, sarcoplasma. En el sarcoplasma se hallan las miofibrillas, que están formadas por dos proteínas contráctiles, actina y miosina. Rodeando a las miofibrillas, el retículo endoplasmático, forma un sistema de túbulos muy desarrollado. La membrana plasmática-sarcolema- origina un sistema de túbulos transversales o túbulos T, que penetran en la células y entran en contacto con el retículo endoplasmático, sin fusionarse con él. Por estos túbulos se introducen en la célula los iones de calcio, que se almacenan en el retículo. 13 Las miofibrillas están formadas por unas unidades llamadas sarcómeros, cada uno de los cuales tiene de 2 a 3 mm de longitud. El sarcómero es la unidad funcional de la fibra muscular. La repetición de los sarcómeros confiere al músculos su estriaciones características, que se deben a la alternancia de zonas densas (oscuras)–bandas A- y zonas menos densas (claras)bandas I-. Los sarcómeros se unen por las líneas o discos (Z) y de ellos salen unos filamentos finos de una proteína denominada actina. En la parte central del sarcómero, entrecruzados con los filamentos de actina, hay filamentos gruesos de otra proteína, llamada miosina. El disco Z y las dos zonas adyacentes, donde sólo hay actina, forman una banda clara, I, (isótropa), mientras que la zona donde se superponen filamentos de actina y miosina, la banda A (anisótropa), es oscura. Cuando el músculo está relajado, en el centro de la banda A hay otra banda algo más clara, llamada H, en la que sólo hay filamentos de miosina. Esta banda no aparece en el músculo contraído. La fibra muscular se contrae mediante el acortamiento de los sarcómeros. Esto es debido al deslizamiento e las fibras de actina sobre las de miosina, de modo que cuando las líneas Z se aproximan, la banda I se estrecha y la H desaparece. En este proceso se utiliza la energía acumulada en el ATP. La contracción muscular se inicia con la llegada de los mensajes nervioso por las neuronas motoras o efectoras. En la unión de la fibra nerviosa con las fibras musculares hay unas sinapsis neuromusculares, donde se libera el neurotransmisor acetilcolina, que provoca la entrada de iones de calcio en las fibras musculares, desde el sistema tubular del retículo sarcoplasmático. El calcio favorece la formación de nuevos enlaces entre la actina y la miosina, acortándose el sarcómero, el resultado, es el acortamiento o contracción del músculo. Para que un músculo pueda contraerse, deben darse tres condiciones: 14 1. Disponer de una fuente de energía. 2. Ser estimulado por un nervio. 3. Estar provisto de iones de calcio. La contracción muscular utiliza la energía acumulada en el ATP. Durante la contracción, las células musculares transforman esta energía en energía mecánica y calorífica. Las fibras musculares, al ser excitadas por un estímulo adecuado, se contraen al máximo o no se contraen. Es decir, se rigen por la ley del “todo o nada” Conviene indicar que pueden volver a contraerse antes de haberse relajado del todo, pero cuando se producen estimulaciones sucesivas, y cada vez más frecuentes, de forma que al originarse una nueva estimulación no ha terminado la fase de relajación precedente, se produce una contracción continua llamada contracción tetánica o tétanos. Si se mantiene mucho tiempo esta situación, se agotan los depósitos de energía y el músculo se relaja, no res ponde, situación que se conoce como fatiga muscular. Cuando se ha desarrollado un trabajo muscular muy intenso y el aporte de oxígeno al músculo para la respiración celular ha sido insuficiente, se lleva a cabo una fermentación anaeróbica (sin oxígeno) a partir del glucógeno, que da como resultado la formación de ácido láctico, que se acumula en el músculo en forma de cristales aciculares (en forma de aguja o agujeta9 que disminuyen la capacidad de contracción del músculo. Dichos cristales o agujetas de ácido láctico desaparecen al cabo de unos días, al metabolizase esta sustancia en condiciones aeróbicas normales (con suficiente cantidad de oxígeno). 11 TIPOS DE MÚSCULOS Los músculos esqueléticos se clasifican por su forma y por la función que realizan. Según su forma, los músculos pueden ser: Fusiformes, o sea , en forma de “huso”. La parte central es más ancha, adelgazándose hacia los extremos, donde se hallan los tendones. Si en uno de los extremos hay dos, tres o cuatro tendones, se denominan bíceps, tríceps o cuádriceps, respectivamente. Planos y anchos, tan largos como anchos, como el frontal. Cortos, de reducidas dimensiones, como los intervertebrales. Orbiculares, de forma semicircular. Al unirse dos de éstos, dejan entre sí una abertura elíptica, a modo de ojal. Por ejemplo, los orbiculares de los labios y de los párpados. Esfínteres, de forma anular. Por ejemplo, el esfínter anal, los esfínteres uretrales, el cardias y el píloro. Según su función: En la mayoría de los casos forman parejas musculares de función antagónica pues realizan movimientos opuestos. Los flexores y extensores: flexionan o extienden los elementos unidos por una articulación. 15 Los abductores y aductores: alejan o acercan, respectivamente, una extremidad al eje corporal. Los pronadores y supinadores: giran una extremidad hacia abajo o hacia arriba, respectivamente. 12 MUSCULOS DEL CUERPO HUMANO 16 17 18 19