Fisiologia veterinaria 1: il muscolo

SCOSSA MUSCOLARE ISOMETRICA NEI DIVERSI MUSCOLI

Nell'organismo esistono diversi muscoli scheletrici di dimensioni diverse (pensiamo al quadricipite in confronto ad un muscolo oculare) ed energetica contrattile diverse. Inoltre, le fibre possono avere un diametro variabile da un minimo di 10 micrometri ad un massimo di 80 micrometri. Perciò le caratteristiche meccaniche della contrazione muscolare variano tra i vari muscoli.

Analizziamo le differenze di contrazioni isometriche in 3 tipi di muscoli diversi:

1. Muscolo oculare: la cui contrazione muscolare dura meno di 1/40 di secondo (i movimenti oculari devono essere estremamente rapidi)
2. Muscolo gastrocnemio: in cui dura 1/15 di secondo (contrazione moderatamente rapida, per assicurare una sufficiente velocità alla gamba durante la corsa)
3. Muscolo soleo: la cui contrazione dura circa 1/5 di secondo (si contrae lentamente per assicurare al corpo un continuo e prolungato sostegno antigravitario)

La durata di queste contrazioni isometriche dipende quindi dalla funzione specifica del muscolo e dalle esigenze del corpo.

contrazioni è adeguata alla funzione di ciascun muscolo. Ogni muscolo del corpo è composto da un mosaico di fibre muscolari rapide o lente e da altre fibre con caratteristiche intermedie. I muscoli che si contraggono rapidamente sono composti da fibre rapide con solo una piccola percentuale di fibre lente. Al contrario, i muscoli che rispondono a contrazioni lente e prolungate sono composti principalmente da fibre lente.

CARATTERISTICHE FIBRE RAPIDE (DI TIPO II) (MUSCOLI BIANCHI)

• Assenza di mioglobina
• Fibre molto grandi per una maggiore forza di contrazione
• Reticolo sarcoplasmatico più sviluppato per un rilascio più rapido di ioni calcio che danno il via alla contrazione
• Elevata quantità di enzimi glicolitici per favorire la glicolisi e la liberazione di ATP
• Minor irrorazione sanguigna (metabolismo ossidativo è di secondaria importanza)
• Minor numero di mitocondri (metabolismo ossidativo poco importante)

metabolismo anaerobioTali fibre sono essenziali per una contrazione dove serve forza in un breve momento (salto o corsa veloce su brevedistanza).

La scarsità di mioglobina nei muscoli rapidi è la ragione per cui sono chiamati muscoli bianchi→ →

CARATTERISTICHE FIBRE LENTE (DI TIPO I) MUSCOLI ROSSI

• PRESENZA MIOGLOBINA
• Fibre più piccole
• Sono innervate da fibre nervose piccole
• Vascolarizzazione sanguigna molto ricca (serve più ossigeno) > c'è un maggior numero di vasi e capillari.
• Numero di mitocondri elevato (ciò assicura un elevato metabolismo ossidativo)

Elevata presenza di mioglobina metabolismo aerobio

La mioglobina (proteina che contiene ferro, come l'emoglobina nei globuli rossi) si combina con l'ossigenotrattenendolo nella fibra fino al momento del bisogno, e ne accelera notevolmente il trasporto ai mitocondri.

La mioglobina conferisce ai muscoli lenti un colore rossastro,

Per questo chiamati muscoli rossi. Tali fibre sono essenziali per una contrazione dove serve resistenza per un lungo tempo (maratona).

MECCANISMO DELLA CONTRAZIONE DEL MUSCOLO SCHELETRICO

Ogni motoneurone che origina dal midollo spinale è destinato ad innervare un numero variabile di fibre muscolari, a seconda del tipo di muscolo.

Un motoneurone e tutte le fibre muscolari da esso innervate costituiscono un'unità motoria. In generale, nei muscoli piccoli che reagiscono molto rapidamente e richiedono un controllo preciso, le unità motorie sono composte da poche fibre muscolari (ad esempio muscoli della laringe); al contrario, nei muscoli grandi che non richiedono un controllo preciso, le unità motorie sono composte da numerose fibre muscolari, anche qualche centinaio di fibre (ad esempio muscolo soleo). Le fibre muscolari appartenenti a una singola unità motoria non sono raggruppate a formare un unico fascio, ma si dispongono in piccoli fasci di 3-15 fibre.

sparse tra le fibre di altre unità motorie. Sulla fibra muscolare è presente l'acetilcolina, la quale determina l'apertura di canali cationici e l'ingresso di Na+ all'interno della membrana con conseguente depolarizzazione e propagazione del potenziale d'azione lungo la fibra. Successivamente, per ripolarizzare la membrana, il reticolo sarcoplasmatico libera ioni calcio, i quali entrano nella fibra e provocano la contrazione. Infine, il calcio viene ripompato dentro il reticolo e la contrazione cessa.

GRADAZIONI DELLA CONTRAZIONE DEL MUSCOLO SCHELETRICO

Per sommazione si intende l'addizione degli effetti di singole scosse per ottenere una contrazione muscolare globalmente più intensa. La sommazione si attua in 2 modi:

1. Aumentando il numero di unità motorie che si contraggono simultaneamente (sommazione spaziale) - sommazione di più fibre

Quando il SNC invia un segnale per far contrarre un muscolo, le

unità motorie piccole vengono stimolate preferenzialmente (innervate da motoneuroni più piccoli che si eccitano con più facilità). All'aumentare dell'intensità del segnale, vengono attivate sempre più unità motorie, fino alle unità motorie più grandi. →Il reclutamento progressivo delle unità motorie si realizza in base al principio della dimensione consente digraduare la forza di contrazione →2. Aumentando la frequenza della contrazione che può portare a tetanizzazione (sommazione temporale)sommazione in funzione della frequenza. La forza di contrazione aumenta all'aumentare della frequenza. Con l'aumentare della frequenza si raggiunge un momento in cui ogni nuova contrazione inizia prima che la precedente si sia esaurita, perciò la seconda contrazione si somma parzialmente alla prima (finché le contrazioni si susseguono→tanto rapidamente da fondersi, ciò

Trasmessi dal cervello ai motoneuroni, e da segnali trasmessi da fusineuromuscolari, che si trovano nel muscolo)

Fatica muscolare: generata da contrazioni muscolari forti e prolungate. La fatica aumenta in proporzione quasi diretta con la diminuzione del contenuto di glicogeno nel muscolo > incapacità di continuare a fornire le stesse prestazioni. Dopo una prolungata attività muscolare, la trasmissione del segnale nervoso attraverso la giunzione neuromuscolare può essere leggermente ridotta, contribuendo alla riduzione della contrazione muscolare.

Sistemi di leve del corpo: i muscoli agiscono esercitando una tensione in corrispondenza del loro punto di inserzione nelle ossa, le quali, a loro volta, realizzano sistemi di leve di vario tipo. (ad esempio il sistema di leve attivato dal muscolo bicipite per sollevare l'avambraccio).

Per un'analisi dei sistemi di leve del corpo si devono conoscere:

• il punto di inserzione del muscolo;
• la sua distanza dal

Fulcro della leva;

la lunghezza del braccio della leva;

la posizione della leva.

Esistono numerose varietà di muscoli: alcuni sono lunghi e consentono notevoli spostamenti, altri sono corti e sono in grado di sviluppare una grande forza anche se per piccoli movimenti.

Muscoli agonisti e antagonisti posti ai lati opposti di un'articolazione

I movimenti del corpo sono provocati dalla contrazione simultanea di muscoli agonisti e antagonisti posti ai lati dell'articolazione: questo fenomeno viene definito è sotto il controllo dei centri motori del cervello e del midollo spinale)

Per spostare un braccio (o una gamba) in una posizione intermedia tra la flessione e l'estensione, i muscoli agonisti e antagonisti sono eccitati più o meno nella stessa misura.

Variando il rapporto tra i diversi livelli di attivazione di muscoli agonisti e antagonisti, il sistema nervoso controlla il posizionamento

dell'arto. Rimodellamento del muscolo in relazione alla funzione: i muscoli del corpo vengono continuamente rimodellati per adattarsi alle esigenze funzionali. Possono essere modificati il diametro, la lunghezza, la forza, l'irrorazione sanguigna e, anche se in misura minore, il tipo di fibre muscolari.

IPERTROFIA:

• Aumento della massa del muscolo
• È causata dall'aumento di actina e miosina in ciascuna fibra (ipertrofia delle fibre)
• Aumento dell'attività muscolare aumento degli enzimi glicolitici (aumento dei sistemi enzimatici che forniscono energia)

La velocità di sintesi delle proteine contrattili muscolari è molto più elevata quando si sta sviluppando un'ipertrofia, per cui si produce un progressivo aumento del numero di filamenti di actina e miosina.

Un altro tipo di ipertrofia si verifica quando i muscoli vengono stirati a una lunghezza superiore alla norma. Questo determina l'aggiunta di nuovi

Sarcomeri alle estremità delle fibre muscolari nel punto di inserzione ai tendini. Quando un muscolo rimane per lungo tempo ad una lunghezza inferiore a quella normale, possono scomparire alcuni sarcomeri: muscolo continuamente rimodellato.

ATROFIA (opposto di ipertrofia):

• Diminuzione della massa del muscolo
• Inattività muscolare
• →Le proteine vengono degradate rapidamente gran parte della degradazione delle proteine in un muscolo si riconducibile alla via ubiquitina-proteasoma ATP-dipendente.

Proteasomi = sono grandi complessi proteici che degradano proteine danneggiate o non necessarie attraverso proteolisi (rompe legame peptidici)

Ubiquitina = proteina regolatrice che segnala le proteine da degradare

Quando un muscolo rimane inutilizzato per molte settimane la velocità di degradazione delle proteine contrattili è più rapida della velocità di sintesi, per cui il muscolo va incontro ad atrofia.

IPERPLASIA FIBRE MUSCOLARI: in condizioni rare,