Boletín Asoc. esp. Entom. - Vol. / : páginas 221 - 229. Salamanca, noviembre, 1983

Evaluación de contracciones isotónicas eisométricas del músculo extensor tibial

metatorácico de S'chistocerca gregaria (Forskal,1775), y su variación con la temperatura

J. Díaz MayánsA. Núñcz Cachaza

Palabras clave: Musculatura, temperatura.

RESUMEN: Se han obtenido contracciones isotónicas e isométricas del

músculo extensor tibial del ortóptero Schistocerca gregaria, y se ha

estudiado la variación de su amplitud al modificar experimentalmen-

te la temperatura. Los resultados obtenidos indican un efecto dedis

minución de dicha amplitud al aumentar la temperatura. Dicho efecto

es reversible mientras no se superen los 55 - 60 °C.

SUMMARY: Isotonic and isometric contractions of the metathoracic ex

tensor tibiae muscíe of Sohistooerca gregaria, have been achieved

and the amplitude variation following experirnentally modified tempe_

rature has been studied. The results point a decrease effect of the

amplitude with increasing temperature. Such an effect is reversible

up to 55 - 60 °C.

INTRODUCCIÓN:

La temperatura es una variable que hay que mantener controla

da en todos los estudios fisiológicos, dado que su variación afecta

a la mayor parte de las reacciones biológicas.

En los fenómenos de la contracción muscular y en lo que respec-

221

ta a la unión neurornuscular, la temperatura influye sobre la activ_i

dad de membrana, comportamiento funcional de los elementos contrác-

tiles de la musculatura, concentración de fluidos intra y extracelu

lares ,... y tal vez de una forma más directa, sobre las interaccio-

nes entre el receptor y el neurotransmisor.

En estudios con vertebrados, ANDERSON y STEVENS (1973)encuentran

que la conductividad de los canales iónicos en la membrana subsinájD

tica es relativamente constante y no se modifica al variar la tempe

ratura , pero el tiempo medio de duración de la apertura de estos ca_

nales , varía considerablemente con la temperatura.

Al disminuir la temperatura se transfiere una mayor carga total

a través de la membrana de la placa motora y, consiguientemente, la

despolarización aue ocasiona, se incrementa apreciablemente (KATZ y

MILEDI, 1972) .

En insectos, la temperatura influye sobre la fase de decaimien-

to de la corriente excitadora postsináptica. Su reducción causa un

incremento en la duración de dicha fase (ANWYL y USHERWOOD, 1975).

Por otra parte, la temperatura, junto con el fotoperiodo, influ-

ye decisivamente sobre la actividad esterásica en los ganglios ne_r

viosos . BAUER (1976) , aporta datos de la influencia de la variación

de la temperatura sobre la actividad colinesterásica en ganglios de

Schistocerca gregaria. Además, en músculos de este mismo ortóptero,

la vida media de los canales de membrana activados por el vector na

tural neurotransmisor, y también por la aplicación externa de glu-

tamato , se ve prolongada al disminuir la temperatura &NDERSON,GULLr

CANDY y MILEDI, 1977).

Con este trabajo se pretende estudiar las variaciones que tie —

nen lugar en la amplitud de las contracciones, isotónicas e isomé—

tricas , del músculo extensor tibial de la pata metatorácica del or-

tóptero Sohistocerca gregaria (Forskal, 1775), obtenidas por la es;

timulación eléctrica de sus vías nerviosas motoras, al modificar ar-

tificialmente la temperatura, y manteniendo al animal vivo y ente-

ro durante las experiencias.

MATERIAL Y MÉTODOS:

Se utilizó el músculo extensor tibial de la pata metatoráci—

ca de Schistoaeroa gregaria, cuyos individuos adultos, machos y con

222

pesos que oscilaban entre 1,4 y 1,8 g, procedían de una colonia pro

pia que se mantiene en nuestro laboratorio.

Para la obtención de la preparación experimental se utilizaron

las técnicas descritas en trabajos anteriores (DÍAZ MAYANSst a I ,1980)

En este caso se eliminó la cutícula ventral torácica con ob j_e

to de acceder a los nervios motores N3 y N5 (HOYLE, 1964), y colo-

car sobre ellos los electrodos del estimulador, en tanto que el fé-

mur metatorácico se mantuvo intacto.

Las contracciones musculares, que se obtuvieron por la estimula^

ción eléctrica de dichas vías nerviosas, se registraron quimográf_i

camente de modos isotónico e isométrico.

Los animales se mantuvieron vivos y enteros durante nuestras ex

periencias. Para evitar las posibles alteraciones que se pudiesen

originar por la evaporación de los líquidos extracelulares que rodes

an a las fibras del músculo objeto de estudio, se mantuvo permanen-

temente irrigada con líquido fisiológico —según la composición de

USHERWOOD y GRUNDFEST (1965)—la zona torácica desprovista de cutí-

cula .

Los cambios de temperatura se provocaron artificialmente acer-

cando o alejando , de la preparación experimental, una fuente calo-

rígena consistente en una lámpara de rayos I.R. Las variaciones de

temperatura así provocadas, se midieron mediante un termómetro digi-

tal (Crison) y su correspondiente sonda termométrica, que se colocó

lo más cerca posible de la preparación.

Para realizar el estudio cuantitativo, se partió de una tempera

tara inicial (ambiente) de 20°C, y se aumentó paulatinamente, de 5

en 5 grados, hasta alcanzar los 55°C. Para cada uno de estos valo-

res de temperatura experimental, se obtuvieron series de 10 contrac:

ciones del músculo extensor tibial evocadas neuralmente, midiéndose

las amplitudes de las contracciones correspondientes a cada serie.

Para superar el inconveniente que representa el hecho de que las

amplitudes de les contracciones obtenidas en cada individuo depen-

den y varían en gran medida con las condiciones de montaje de cada

preparación, se otorgó un valor 100 a la amplitud media que corres_

ponde, en cada experiencia, a la temperatura inicial de 20°C, y se

calculó la amplitud porcentual correspondiente a cada una de las

temperaturas superiores, referidas a la amplitud tipo aludida ante_

riormente.

223

FIGURA 1.- Efectode la temperaturasobre las contrac_clones isotónicas.a) Al aumentar latemperatura, la am_plitud de las con_tracciones dismi-nuye progresiva-mente hasta que alos 60°C, apare-cen contraccionespotentes que des-truyen la preparjación.b) En este caso sesuperan los 65 °CNótese la debili-dad de las contra£clones registra-das . La temperat_ura se aumentó de5 en 5 grados cen_tígrados.

20 60 °C

20 30 40 50 60

Por otra parte, se obtuvieron registros continuos de contracciones

mientras se modificaba experimontalmente la temperatura, con objeto

de estudiar el efecto producido sobre las contracciones por la velo

cidad de incremento y decremento de la temperatura.

RESULTADOS:

En los registros de contracciones isotónicas se observa que

el aumento paulatino de la temperatura produce un efecto disminui-

dor de la amplitud de las contracciones. Si se alcanzan temperatu-

ras del orden de 6QOC, se producen unas contracciones bruscas, po-

tentes y repetidas, que conducen a la destrucción de la preparación

por desprendimiento de la pata a nivel de su articulación coxo-tro-

cantérea (Figura la).

En algunos casos se pudo alcanzar los 65°C y se obtuvieron con-

tracciones muy débiles que se anularon totalmente al superar tempe-

raturas de 70°C (Figura Ib).

El efecto disminuidor de la amplitud de las contracciones regi_s

iradas es totalmente reversible. Una vez alcanzados los 60°C, la am

plitud de las contracciones es mínima, pero se recupera la amplitud

224

20 40 60 40 20

original disminuyendo la temperatura paulatinamente hasta volver a

su valor original de 20°C {Figura 2}.

En los registros de contracciones isométricas no se observan di

ferencias respecto a las contracciones isotónicas (Figura 3).Sin em

bargo la máxima temperatura que permite el registro de contracciones

es de 55°C. Si se aumenta o se mantiene dicha temperatura, aparecen

las típicas contracciones bruscas y potentes que anuncian la rotu-

ra de la preparación.

En la Figura 4, aparecen representados los valores de amplitud

de las contracciones correspondientes a cada una de las temperatu-

ras experimentales, referidas a la amplitud de valor 100 para 20°C.

225

locrn _i i ! T

r !-T i

i JC i

I I

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!T !ri? !"í 1 u.

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dr

* rí» j

25 20 35 40 45 50 55 20 25 30 35 40 45 50 Ta. °C .

En los registros isotónicos, y con los valores indicados, se rea

lizó el test de la "t" de Student, cuyo resultado (Tabla 1}, indica

que existen diferencias significativas en todos los casos excepto pa

ra los valores correspondientes a 50 y 55°C, que son homogéneos (p>

0,05). Los resultados del test de la "t" de Student realizado con

los valores correspondientes a los registros de contracciones iso-

métricas (Tabla II), indican que existen diferencias significativas

25°C30°C

30°C35°C

35°C40°C

40°C45°C

45°C50°C "̂ ~ '̂ ̂ ' *

50°C1 L , _55°C} fc = 1/16'' t(8;0,05) = 2,30 > 1,16 — No sig. p > 0,05.

45°C55°C} t K 6'25; t(8;0,001)= 5,04 < 6,25 — Signif. p < 0,001.

} t = 3'84; tí8-'0'01) = 3,35 < 3,84 — Signif. p < 0,01.

} t = 3'4°; t'8*'0/01) = 3,35 < 3,40 — Signif. p < 0,01.

} t " 5/55/- t(8;0,001)= 5,04 < 5,55 — Signif. p < 0,001.

}' fc = 4'29; t(8;0f0l) - 3,35 < 4,29 — Signif. p < 0,01.

8;0,02) = 2,89 < 3,17 — Signif. p < 0,02.

226

3Qo£} t = 3 / 5 3 ; t ( 6 ; 0 , 0 2 ) - 3 , 1 4 < 3 ,53 — Signif . p < 0 , 0 2 .

3°.0C} t = 4 í 8 7 ; t ( 6 ; 0 , 0 l ) - 3 , 7 0 < 4 , 8 7 — Signif . p < 0 , 0 1 .

^°C} t - 6 , 2 1 ; t ( 6 ; 0 , 0 0 1 > = 5 , 9 5 < 6 ,21 — Signif . p < 0 , 0 0 14 U C

45°C} t = 5'03; t(6;0,002)= 5,20 < 5,03 — Signif. p < 0,002.

45°C} t = 3í84; t(6;0,01) = 3,70 < 3,84 — Signif. p < 0,01.

para cada una de las temperaturas experimentales.

En la Figura 5, se muestra un ejemplo de contracciones isotóni-

cas que se registraron de un modo continuado —sin agrupar series

de 10 contracciones— mientras se modificaba artificialmente la tem-

peratura desde 35 hasta 60°C, justo cuando aparecen las típicas con-

tracciones bruscas, momento en el que se disminuye la temperatura y

se llega a 30°C. Como se puede observar, las fases de disminución y

de recuperación de la amplitud de las contracciones, debido a la va

riación de la temperatura, no son simétricas, dado que el tiempo de

duración de ambas fases es distinto. Esto parece indicar un efecto

no sólo de la temperatura, sino también del tiempo de duración de su

variación.

A la vista de los resultados obtenidos en nuestras experien-

cias parece claro que el aumento de la temperatura produce una dis-

minución en la amplitud de las contracciones —tanto isotónicas co-

mo isométricas— del músculo extensor tibial, obtenidas por estimu-

lación eléctrica de sus vías nerviosas motoras. Además, tal efecto

es totalmente reversible mientras no se superen temperaturas del or

den de 60°C (en registros isotónicos) o de 55°C (en registros isomé

trieos).

Las contracciones bruscas y potentes que aparecen cuando se al-

227

FIGURA 5.- Registro continuo de contracciones isotónicas mientras se varía expe-rimentalrnente la temperatura. Nótese que a mayor velocidad de variación detemperatura, es más acusado el efecto que produce sobre las contracciones.Se indican las temperaturas inicial y final del proceso, el tiempo de dura-ción de la variación de temperatura y las pendientes de las curvas envolventes del registro.

canzan dichas temperaturas, parecen indicar una pérdida de control

de las fibras musculares por parte de los axones motores.

Nuestros resultados parecen estar de acuerdo con el hecho de que

al elevar la temperatura disminuye el tiempo que los canales iónicos

permanecen abiertos, produciéndose una despolarización más débil y

por tanto una menor fuerza contráctil por parte del músculo , aunque

no varíe la conductividad de la membrana (ANDERSON y STEVENS, 1 9 7 3 )

o decaiga levemente (ANDERSON, CULL-CANDY y MILEDI , 1 9 7 7 ) .

Parece claro que las temperaturas experimentales empleadas (con

diferencias entre sí de 5°C) producen efectos cuantitativamente dis

tintos sobre la amplitud de las contracciones registradas.

Según nuestra técnica, y para la evaluación de contracciones dso

tónicas, se pueden alcanzar los 55°C, mientras que en registros iso

métricos el límite se encuentra en los 50°C. Esto puede ser debido a

un mayor efecto de la temperatura sobre el mecanismo de la contrac-

ción en condiciones isométricas respecto a las isotónicas. De cual-

quier modo, los análisis estadísticos demuestran que en los regís—

tros de contracciones isotónicas no se observan diferencias s ignif i

cativas entre la disminución provocada por temperaturas de 50°C y de

228

55°C {p < 0,05). Por ultimo, existe una relación entre la velocidad

de incremento y decremento de la temperatura y el efecto que tales

variaciones provocan en la amplitud de las contracciones, loque pa_

rece indicar la existencia de ulgún tipo de mecanismo de adaptación

en el tiempo respecto a la variación de la temperatura.

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Fecha de recepción: 16 de septiembre de 1982

Javier Díaz Mayáns, Enrique Santiago Andreu Moliner y Antonio Núñez Cachaza.

Departamento de Fisiología Animal (Prof. Núñez Cachaza). Facultad de Ciencias

Biológicas. Universidad de Valencia. Avda. Dr. Moliner NQ 50. BURJASOT. Valencia.

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