Fisiologia - muscolo

Muscoli

Il 40% in peso del nostro corpo è muscolatura. Il bicipite e il tricipite sono muscoli antagonisti. Se ambedue i muscoli antagonisti si contraggono, la contrazione è detta isometrica. Quando durante la contrazione abbiamo l'accorciamento del muscolo, la contrazione è detta isotonica.

Struttura della fibra muscolare

La cellula muscolare è chiamata fibra muscolare (grossa, con più nuclei); ha il citoplasma pieno di miofibrille (fasci e proteine contrattili) e ampio sistema capillare. La miofibrilla è striata e la striatura corrisponde alla sua organizzazione interna; strie chiare si alternano a strie scure. La zona compresa tra due strie (Z) è l'unità contrattile, il sarcomero. Il sarcomero comprende due mezze bande chiare e una banda scura: ciò corrisponde all'organizzazione delle proteine contrattili.

I filamenti rossi sono i filamenti sottili di actina e in sezione hanno un'organizzazione esagonale. I filamenti spessi sono i filamenti di miosina. La testa della miosina ha dei siti di legame; questa proteina ha anche funzione enzimatica, ovvero è capace di legare e idrolizzare l'ATP. I filamenti di actina sono formati da una doppia elica di monomeri.

La troponina è capace di legare il Calcio e scopre i siti di legame tra actina e miosina. A riposo, nel sarcomero c'è una zona di sovrapposizione tra le teste di miosina e i filamenti di actina. La vera interazione avviene quando cambia la concentrazione sarcoplasmatica di Calcio.

Il meccanismo di contrazione

Tra il tubulo T e i depositi intracellulari di Calcio che si trovano nel reticolo sarcoplasmatico, si forma un complesso detto triade. Il potenziale d'azione viaggia lungo la membrana, quindi lungo i tubuli T, e il Calcio viene accumulato dentro le cisterne. La titina e la nebulina contribuiscono alla struttura del sarcomero.

Quando arriva un potenziale d'azione, si ha l'apertura del canale del Calcio, questo esce e si lega alla troponina, dando il via alla contrazione. In caso di eccitamento, il potenziale d'azione arriva sul nervo motore, passa per la sinapsi e scatena la contrazione. Il recettore DHP sulla membrana del tubulo è un sensore di voltaggio che percepisce il passaggio del potenziale d'azione e cambia la sua conformazione. Poiché dentro il reticolo c'è una grande concentrazione di Calcio, quando il canale viene aperto, il Calcio può uscire. Dentro la cisterna è presente la calsequestrina, che lega gli ioni.

L'evento elettrico, tramite il segnale dato dal Calcio, scatena l'evento meccanico. Il muscolo per funzionare ha bisogno di ATP, che si lega alla miosina facendo sì che questa si stacchi dall'actina e garantisce inoltre il caricamento della miosina. L'ATP serve anche per accumulare il Calcio nelle cisterne tramite una pompa Calcio/ATPasi.

Inoltre, poiché le cellule generano il potenziale d'azione, nel tempo si attiva la Sodio/Potassio ATPasi. Il muscolo quindi deve avere delle riserve energetiche. La forza di contrazione sviluppata dal muscolo è correlata alla lunghezza del muscolo stesso. C'è un intervallo di lunghezza in cui, allungando di più il muscolo, questo funziona meglio; allungando o accorciando troppo, il sarcomero non riesce più a contrarsi.

Contrazione e unità neuromotorie

Considerando la fibra muscolare, la sua contrazione è un evento tutto-o-nulla. Un neurone che innerva un gruppo di fibre è detto unità neuromotoria. La forza di contrazione del muscolo dipende da quante unità neuromotorie vengono attivate. C'è una contrazione singola massimale che si verifica quando tutte le fibre sono state attivate. L'evento meccanico si può sempre sommare. Quando abbiamo contrazioni ad alta frequenza, è come se gli eventi meccanici si sommassero. In presenza di un tetano completo, non c'è il tempo per rilassare il muscolo.

La muscolatura di resistenza è rossa, quella bianca è capace di sforzi intensi per breve tempo.