Muscolo

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Fisiologia

La funzione della contrazione in un muscolo è resa possibile dalla contrazione di ciascuno degli elementi che lo compongono. La più piccola unità di contrazione è, all’interno della singola fibra muscolare, il sarcomero, che contraendosi determina la contrazione di tutte le miofibrille della cellula. Le miofibrille, a loro volta, sono responsabili della contrazione della fibra muscolare, che segue la cosiddetta “legge del tutto o nulla”: cioè si contrae in modo completo oppure non si contrae affatto. Nell’insieme, tutte le fibre contraendosi determinano la contrazione dell’intero muscolo, osservabile direttamente. La possibilità di contrarre uno stesso muscolo con intensità diverse dipende dal fatto che i diversi fascetti di cellule che lo compongono sono raggruppati in unità motorie; in altri termini, le cellule di una stessa unità sono innervate dalle terminazioni provenienti da uno stesso neurone e, quindi, rispondono contemporaneamente e allo stesso modo soltanto agli stimoli provenienti da questo. In una contrazione poco intensa, solo pochi fascetti muscolari vengono sollecitati.

L’intensità della contrazione aumenta all’aumentare della velocità degli impulsi nervosi inviati attraverso le placche motrici. Quando gli stimoli nervosi giungono a grande velocità e per un periodo di tempo prolungato, si verifica lo stato di tetania, ovvero di massima contrazione, che può essere anche causato da particolari patologie (come l’infezione da Clostridium tetani).

3.1

Contrazione dei muscoli striati

Ciascun motoneurone a livello della singola fibra muscolare conduce solo stimoli eccitatori e mai inibitori; attraverso la placca motrice, libera il neurotrasmettitore acetilcolina. Tale molecola diffonde fino a raggiungere specifici recettori posti sulla membrana della fibra muscolare; legandosi a questi, attiva nella membrana una variazione del suo potenziale elettrico (potenziale postsinaptico eccitatorio, o EPSP); la variazione di potenziale si propaga fino alle parti della membrana che, introflettendosi nel citoplasma, formano strutture tubulari (tubuli T). Per la vicinanza dei tubuli T alle membrane del reticolo sarcoplasmatico, l’EPSP si trasmette anche a queste. La modificazione del potenziale elettrico induce la liberazione di ioni calcio dall’interno del reticolo sarcoplasmatico verso il citoplasma. Lo ione, infine, interviene nella contrazione delle fibre proteiche di actina e miosina. Avvenuta la contrazione della fibra muscolare e estintosi l’effetto dell’EPSP, il calcio viene nuovamente trasportato all’interno del reticolo sarcoplasmatico.

3.2

Il tono muscolare

Anche quando l’organismo è in condizioni di riposo, alcune unità motorie in modo alterno sono in stato di contrazione, e determinano quello che viene indicato come tono muscolare. Nei muscoli, cioè, sussiste uno stato di tensione che è responsabile del mantenimento della postura. Ciascuna parte del corpo segnala continuamente al sistema nervoso centrale il proprio stato attraverso recettori sensoriali detti propriocettori; il sistema nervoso, a sua volta, invia ai muscoli, attraverso i motoneuroni, gli impulsi di risposta che determinano il mantenimento del tono.

3.3

Fibre muscolari a contrazione lenta o veloce

Le fibre muscolari striate sono classificate in fibre a contrazione lenta (I tipo) e veloce (II tipo). Le fibre di I tipo sono responsabili del tono muscolare; esse presentano un colore più scuro per la ricchezza di mioglobina, si contraggono più lentamente e hanno una resistenza maggiore all'esaurimento; quelle di II tipo, invece, sono più chiare, producono scatti potenti ed esauriscono l'energia rapidamente. La maggior parte dei muscoli scheletrici è composta da fibre di entrambi i tipi.

I muscoli lisci, quali quelli che delimitano le pareti del tubo digerente e dei vasi sanguigni, sono in grado di compiere contrazioni solitamente lente.

Il potenziamento dell’uno o dell’altro tipo di fibre muscolari attraverso uno specifico allenamento permette lo sviluppo di qualità fisiche come la resistenza, l’elasticità muscolare, la velocità.

3.4

Metabolismo dell’attività muscolare

La contrazione muscolare richiede energia. Questa viene fornita alle fibre dall’ATP. Nei muscoli si trovano un particolare composto, la fosfocreatina (CP), che, reagendo con ADP, dà luogo alla produzione di ATP, secondo la reazione: CP + ADP → creatina + ATP (reazione di Lohmann). Tale reazione avviene in assenza di ossigeno, e non porta alla sintesi di acido lattico, pertanto è di tipo anaerobico alattacido.

L’ATP così prodotta fornisce l’energia perché abbia inizio il processo di scissione di un carboidrato che è accumulato nei muscoli, il glicogeno. Dalla reazione di glicogenolisi, che avviene anch’essa senza l’intervento dell’ossigeno, si ottiene glucosio-6-fosfato; questo entra nel processo aerobico di respirazione cellulare e permette la sintesi dell’ATP necessaria a soddisfare le necessità energetiche del muscolo in movimento (metabolismo aerobio). Quando il muscolo lavora in modo intenso, è possibile che l’ossigeno disponibile non sia sufficiente a fare procedere la reazione di respirazione cellulare; viene allora attuato un processo di fermentazione lattica, che è di tipo anaerobio e quindi non richiede ossigeno, ma meno efficiente dal punto di vista energetico. Da questo, deriva come sottoprodotto l’acido lattico: il metabolismo del muscolo diviene dunque anaerobico lattacido. Accumulandosi nel muscolo, l’acido lattico determina affaticamento ed esaurimento della capacità di contrazione.

Una parte dell’ATP prodotta durante la respirazione cellulare viene impiegata per rigenerare nuovo creatinfosfato a partire dalla creatina che si era formata con la reazione di Lohmann.