¿Cuál es el mecanismo fisiológico responsable de la PAP?

Antes de comenzar a hablar sobre el mecanismo fisiológico responsable del fenómeno fisiológico de la potenciación vamos a hacer un breve resumen de la composición de una molécula de proteína.

La molécula se compone estructuralmente de dos hilos de proteínas juntos y enrollados. Ésta está compuesta por seis cadenas polipeptídicas, dos cadenas pesadas, cada una con un peso molecular de 220 kDa (kiloDalton) y cuatro cadenas ligeras o livianas con pesos moleculares de alrededor de 20 kDa cada una. Un extremo de cada una de éstas cadenas pesadas está plegado en una estructura polipéptida globulosa llamada cabeza de miosina. Por tanto, existen dos cabezas libres, situadas una al lado de la otra, en un extremo de la molécula de miosina de doble hélice y la porción larga de la molécula enrollada se denomina cola.

Las cuatro cadenas livianas forman también parte de las cabezas de miosina, dos en cada cabeza. Estas cadenas livianas ayudan a controlar la función de la cabeza durante la contracción muscular. A su vez cada cadena liviana de miosina se divide en dos tipos las CLM esenciales y las reguladoras. Las CLM esenciales se denominan de éste modo por la solidez estructural que ésta le confiere a la molécula de miosina y se encuentran en una zona más proximal a la cabeza de miosina que la CLM reguladora (CLMr). En la figura 3 se puede observar el esquema de una molécula de miosina.

Las CLM reguladoras son fosforilables y su función principal es la de alterar el estado de los puentes cruzados a través de su estado de fosforilación (Sweeney, 1993).

Existe considerable evidencia científica de que el fenómeno fisiológico de la potenciación resulta de la fosforilación de las cadenas livianas de miosina reguladoras (FCLR), (Grange et al., 1995; Houston, 1987; Sweeney et al., 1993). Numerosos estudios han mostrado la existencia de una significativa correlación entre la FCLR y la magnitud de la potenciación (Klug et al., 1982; Moore et al., 1984).Tomando estas observaciones se obtiene una firme evidencia de que el mecanismo principal de la potenciación es la fosforilación de las CLMr.

Todo este proceso comienza con una liberación de Calcio del retículo sarcoplásmico. Este calcio una vez dentro del citoplasma de la célula se une a una proteína llamada calmodulina de esta manera se forma un complejo denominado calcio – calmodulina (Moore R. y Stull, 1984). Este complejo calcio – calmodulina activa una enzima llamada Kinasa de las cadenas livianas de miosina (KCLM) transformándolas de una forma inactiva a una activa (Persechini et al., 1985). Así esta enzima cataliza la incorporación de fosfatos por las cadenas ligeras de miosina provocando de esta manera la fosforilación de las mismas y alterando el estado de los puentes cruzados de acuerdo al estado de fosforilación.

Del mismo modo, una disminución en las concentraciones de calcio dentro del citoplasama, debida a una gran recaptación de calcio producida por el retículo sarcoplásmico, produce una separación entre el calcio y la calmodulina, transformando la KCLM en una forma inactiva. Por otro lado, la magnitud de fosforilación de la CLMr, en última instancia, no dependerá solamente de la activación de la KCLM sino también de la desfosfatasa de las CLM, ésta es una enzima perteneciente a la clase 1 de las proteínas fosfatasas. Su función es remover los grupos fosfatos de la CLM (Klug et al., 1982; Moore R. y Stull, 1984). En la figura 4 podemos observar un esquema del proceso de fosforilación de las CLMr.

Aunque la fosforilación de las CLMr es un proceso relativamente rápido, la reacción contraria, o sea, la desfosforilación requiere varios minutos (Vandenboom, 1995), así, la desfosfatasa de la CLMr actúa a un ritmo relativamente lento, alcanzándose niveles de fosforilación de reposo tras 4-5 min en músculos de mamíferos a 37ºC (Sweeney ,1993).

La fosforilación de las CLR produce un alejamiento de las cabezas de los puentes cruzados separándolas de la columna vertebral del filamento grueso disminuyendo la distancia existente entre el filamento fino y el grueso, aumentando de este modo la velocidad a la cual pueden acercarse a la actina, respondiendo con mayor fuerza a niveles submáximos de calcio sarcoplasmático que un músculo en estado de reposo, con las CLMr desfosforiladas descansando en una disposición ordenada y próximas al eje del filamento de miosina (Sweeney et al., 1993).

Desde este punto de vista, éste mecanismo modulador tiende a aumentar la economía, ya que cuando la CLMr se encuentra fosforilada la activación requiere un menor incremento en la concentración de calcio sarcoplasmático, por lo tanto una menor concentración de calcio deberá ser recapturado por éste, lo cual constituirá un menor coste energético y una relajación más rápida.

Por otro lado, un músculo recientemente activado, con las CLM fosforiladas respondería más rápidamente y con mayor cantidad de fuerza, a concentraciones submáximas de calcio dada la incrementa sensibilidad al mismo (Young, 1998; O’Leary et al., 1997; Fowles 2003).

Del mismo modo, otro de los efectos producidos por la fosforilación de las CLMr sería la producción de una mayor cantidad de puentes cruzados activos. Esto también podría explicar en parte el aumento de la fuerza y de la velocidad de desarrollo de la fuerza en el músculo esquelético de mamíferos. (O’leary et al., 1997; Sweeney et al., 1986; Vandenboom et al., 1995). Así mismo, estudios con músculos atrofiados aportan argumentos que sostienen a la fosforilación de las cadenas livianas de miosina (FCLM) como el principal mecanismo responsable de la potenciación (Tubman et al., 1996; Tubman, 1997). Estas investigaciones muestran una disminución de la FCLM y la disminución de la potenciación en el músculo gastronemio de ratas atrofiado. La asociación de estos hallazgos proporciona evidencia indirecta de que la FCLM es el mecanismo más importante de la potenciación.

Por otro lado, la evidencia de que la FCLM es el mecanismo principal de la potenciación no excluye la participación de otros mecanismos. De esta manera el calcio puede influir directamente sobre la potenciación dado el importante papel que éste tiene en el proceso de FCLM (Always et al., 1987). Por su parte (Rassier et al., 1999) muestra que la potenciación será mayor, para un nivel dado de fosforilación de las CLM, cuanto más incrementada esté la concentración de calcio. A estos resultados se suman los datos aportados por Persechini et al., 1985 quienes encontraron que la potenciación es debida a la FCLM a pesar de ser sensible a la concentración de calcio citoplasmático. Por todo esto es que se deduce que el calcio tiene un papel modulador de la magnitud de la potenciación (Hamada et al., 2000; Rassier et al., 1997).

A su vez Vandenboom et al., 1997 proponen que la FCLM aumenta la sensibilidad de los puentes cruzados al calcio, mejorando de esta manera la velocidad de desarrollo de la fuerza de sujetos en estado potenciado. Otros autores proponen que el fundamento fisiológico de la potenciación se sustenta en un efecto de carácter neural. Verkhoshansky explica las causas de dicho incremento sobre la base de la teoría del “efecto de retardo de la actividad muscular”. Para este autor, cualquier estímulo previo a una acción motriz, sea momentáneo o no, genera una “huella en el sistema nervioso” que permite mantener los niveles de fuerza obtenidos durante un cierto tiempo y aun mejorarlos.

El concepto que surge del método por contrastes, según Verkhoshansky (2000), indica que la aplicación de una actividad previa influye en el funcionamiento posterior del músculo esquelético. Sin dudas, lo más cuestionable, del método es la comprobación de la existencia real de una “huella neuromuscular” que explique en su totalidad al fenómeno.

Según Gullich y Schmidtbleicher (1995) la potenciación muscular se produce por el desencadenamiento del reflejo H (Reflejo de Hoffman), el cual puede ser evaluado a través de electromiografía midiendo la amplitud de la onda H. Este reflejo produce la acumulación de potenciales de acción en la placa neuromuscular, lo cual desencadena el reclutamiento de una mayor cantidad de unidades motoras, luego de la contracción voluntaria máxima (CVM).

Estos autores plantean que no es posible reclutar todas las unidades motoras con acciones motoras voluntarias, sino que quedan unidades motoras de reserva (sin activar). De esta manera numerosas sinapsis se proyectan sobre las alfa motoneuronas. El potencial de acción es transmitido solo si la cantidad de neurotransmisores es suficiente junto con una adecuada acumulación de calcio en las células pre y post sinapsis, lo cual produce una mayor sensibilidad del receptor post sináptico y esta mayor sensibilidad en las motoneuronas sería en última instancia lo que permitiría que ante un estímulo determinado se reclute una mayor cantidad de unidades motoras.

Desde esta perspectiva las unidades motoras de reserva que se activan como consecuencia de la potenciación son las de mayor tamaño (correspondientes a las fibras FT), o sea que el patrón de reclutamiento coincide con el principio del tamaño o de la talla descripto por Henneman en el año 1965, por lo tanto, las unidades motoras y las fibras musculares extras que se activarán como resultado de la potenciación, siempre serán las que posean el umbral excitatorio más elevado, o sea, las fibras musculares FT. Cuando se aplica un estímulo desencadenante de potenciación, éste estímulo en el mismo momento también provoca fatiga.

Existe una interacción o coexistencia entre potenciación y fatiga luego de la aplicación del estímulo desencadenante de la potenciación (Rankin et al., 1988; Rassier et al., 2000). O’Leary, (1997). Al respecto Rassier y col (2001) demuestran que sujetos entrenados pueden hacer que la potenciación aumente y la fatiga disminuya en paralelo aún más, dentro de ésta coexistencia de potenciación y fatiga.