Fisiologia umana I - contrazione muscolare

La contrazione muscolare

Ogni volta che pensiamo ai nostri muscoli, pensiamo esclusivamente al movimento (camminare, correre, scendere le scale ecc.) e questa è sicuramente un'attività fondamentale, data dalla capacità contrattile del muscolo, attraverso la quale il muscolo sviluppa forza, si accorcia e così facendo compie un lavoro. Ma i muscoli non servono soltanto per il movimento; esiste, infatti, una serie di funzioni vitali che sono possibili grazie all'attività muscolare.

Funzioni vitali dei muscoli

Pensiamo, ad esempio, alla circolazione: noi sappiamo che ogni vaso è circondato da uno strato di muscolatura liscia, attraverso la cui attività si determina una contrazione o una dilatazione delle arteriole dalla quale, a sua volta, dipende, rispettivamente, una diminuzione o un aumento della pressione arteriosa. Altri esempi sono l'attività cardiaca, quella respiratoria, quella digestiva, la deglutizione, la fonazione o la postura: è chiaro, per esempio, che se noi riusciamo a stare in piedi senza cadere per terra per effetto della forza di gravità, lo dobbiamo all'attività tonica di alcuni muscoli estensori che ci permettono di rimanere in piedi, utilizzando un quantitativo irrisorio di energia (tanto che noi non ci accorgiamo di compiere un lavoro quando stiamo in piedi, a meno che non sottoponiamo i nostri muscoli a questa attività contrattile per un tempo prolungato).

I muscoli prendono la loro energia dall'idrolisi dell'ATP. Chiaramente ci sono, poi, muscoli specializzati nel compiere una determinata funzione.

Tipi di muscoli

• Muscolo liscio: involontario, attivato dal sistema nervoso autonomo. La sua attività è, quindi, totalmente indipendente dalla nostra volontà.
• Muscolo striato scheletrico: volontario, attivato dal sistema nervoso centrale. È opportuno ricordare che esistono anche alcuni movimenti involontari dovuti all'attività di muscoli striati, come, ad esempio, alcuni riflessi che non passano attraverso il cervello, ma direttamente dal midollo spinale e, quindi, di fatto, indipendenti dalla nostra volontà.
• Muscolo cardiaco: striato, involontario.

Muscolo scheletrico

• Struttura e funzioni
• Meccanismi di contrazione
• Meccanica del muscolo
• Controllo nervoso
• Fonti di energia
• Adattamenti muscolari all'esercizio fisico

Il muscolo scheletrico rappresenta circa il 40% della nostra massa corporea (muscolo liscio + muscolo cardiaco = 10% ca.) e brucia circa il 30% della nostra energia, cioè del metabolismo a riposo, fino ad arrivare al 90% in caso di attività fisica intensa: stiamo, quindi, parlando di un apparato importante sia da un punto di vista numerico che metabolico.

Tra le varie funzioni espletate dai muscoli precedentemente citate, non è stata enumerata una funzione fondamentale che è quella della termogenesi. L'attività muscolare determina, infatti, una regolazione della temperatura corporea, prova ne è che quando si hanno i brividi di freddo per la febbre la temperatura si alza per il notevole calore sprigionato da questi muscoli che si contraggono.

Struttura del muscolo

Cercheremo ora di fare un breve riassunto dell'ultrastruttura del muscolo. Il muscolo è legato all'osso attraverso il tendine ed è formato da tanti fasci muscolari. Ogni fascio è costituito da una fibra che costituisce la cellula muscolare che è una cellula polinucleata. Ogni fibra, per quanto sottile, percorre il muscolo in tutta la sua lunghezza ed è collegata a una sola terminazione nervosa situata normalmente al centro della fibra stessa.

Al centro abbiamo il ventre muscolare dove ci sono le varie fibre, e ciascun ventre muscolare è rivestito connettivo che va sotto il nome di endomisio, che avvolge queste fibre e si prolunga nei tendini. Il diametro di ogni fibra va da 10 a 100 μm e la lunghezza va da alcuni mm fino ad alcuni cm.

Gli spazi presenti all'interno della fibra, tra le miofibrille, sono circondati da un liquido intracellulare detto sarcoplasma, contente vari ioni (potassio, magnesio, fosfato), alcune proteine, e un gran numero di mitocondri disposti parallelamente alle miofibrille, presenti in numero maggiore nelle fibre ad attività aerobica.

Ricordiamo che i nuclei della fibra muscolare sono assolutamente incapaci di replicarsi, perché sono usciti definitivamente dal ciclo cellulare, sono, cioè, in stato post-mitotico permanente. Va, comunque, tenuto presente che, in caso di sforzi muscolari intensissimi o di trauma, può esistere la possibilità di iperplasia, cioè di un aumento del numero delle fibre muscolari, anche se questi casi di iperplasia, rispetto a quelli di ipertrofia (aumento di volume delle fibre muscolari), sono in percentuale minima.

Il sarcolemma è la membrana cellulare delle fibre muscolari che circonda le miofibrille come se fosse una rete e, in alcune zone, si invagina creando dei tubuli, detti Tubuli T (Tubuli Trasversi), i quali entrano in contatto con le cisterne del reticolo sarcoplasmatico (equivalente del REL nelle altre cellule) formando la cosiddetta "triade", fondamentale per la liberazione degli ioni Ca²⁺ durante il meccanismo della contrazione muscolare.

Attraverso i Tubuli T giunge lo stimolo elettrico, cioè la depolarizzazione che parte, appunto, dal sarcolemma. I Tubuli T contengono un recettore, che è una proteina voltaggio-dipendente, chiamato recettore diidropiridinico, che è in contatto con un altro recettore, chiamato recettore rianodinico situato a livello del reticolo sarcoplasmatico che, come abbiamo detto, è importante per immagazzinare e rilasciare gli ioni Ca²⁺. Questi ioni vengono assorbiti nel reticolo sarcoplasmatico grazie ad una pompa, una ATPasi Calcio dipendente, e qui si legano ad una proteina, la calsequestrina.

Miofibrille

Cosa sono le miofibrille? Sono delle formazioni filamentose che sostituiscono la fibra; sono spesse circa 1-3 μm, sono circondate dal reticolo sarcoplasmatico e danno la caratteristica striatura al muscolo poiché presentano un'alternanza di bande e linee: essenzialmente le due bande principali sono la banda A, più scura, anisotropa alla luce polarizzata e la banda I, più chiara, isotropa alla luce polarizzata. Il sarcomero è l'unità funzionale del muscolo.