Il tessuto muscolare scheletrico: cos'è e come funziona?
Obiettivo
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La tipologia di tessuto muscolare che verrà descritta in questo breve testo sarà il muscolo striato scheletrico, ovvero il muscolo che permette il movimento! |
Esistono diversi tipi di tessuto muscolare. In generale, il tessuto muscolare inteso in senso ampio permette il movimento volontario ed involontario dei vari apparati ed organi. La proprietà intrinseca del tessuto muscolare responsabile per questa peculiarità è la contrattilità, ossia la capacità di ridurre la propria lunghezza.
La tipologia di tessuto muscolare che verrà descritta in questo breve testo sarà il muscolo striato scheletrico, mentre verranno trascurati il tessuto muscolare liscio ed il tessuto muscolare cardiaco.
COS'È IL TESSUTO MUSCOLARE STRIATO SCHELETRICO?
Per immaginare com'è organizzato un muscolo scheletrico può essere utile fare riferimento ad un'arista di maiale. La carne difatti altro non è che tessuto muscolare e l'organizzazione di un qualsiasi taglio di carne non è differente dalla struttura del tessuto muscolare umano. L'elemento base è la fibra muscolare, che altro non è che una cellula unica con molti nuclei nata dalla fusione di varie singole cellule definita sincizio polinucleato. Pur avendo uno spessore minimo (da 10 a 100 μm), può raggiungere lunghezze considerevoli, fino ai 50 cm. Essendo l'elemento basilare, è la somma delle contrazioni delle singole fibre a permettere il movimento.
La contrazione a livello delle fibre è resa possibile dall'accorciamento in serie dei singoli sarcomeri che la compongono. Ogni singolo sarcomero contiene al suo interno delle proteine contrattili (actina e miosina fra le altre), la cui interazione permette l'accorciamento delle fibre e la generazione di forza. Le proteine non contrattili hanno invece importanti funzioni di supporto alle proteine contrattili e di mantenimento della struttura a livello delle fibre e del muscolo intero.
Tornando al nostro pezzo di carne da cucina, si nota che al suo interno sono presenti dei raggruppamenti di fibre delimitati da venature di tessuto più chiaro. Questo tessuto è noto come tessuto connettivo interstiziale ed ha, come accennato, importanti funzioni strutturali e di supporto. Ne esistono tre tipi: l'epimisio è una guaina che ricopre l'intero muscolo e di fatto lo separa dalle altre strutture circostanti. Lo si può notare sulla superficie dell'arista. Esso è un tessuto piuttosto denso e resistente all'allungamento. Da esso partono poi dei setti che vanno ad abbracciare diverse fibre, raggruppandole in fasci. Questo tessuto è il perimisio, ed ha caratteristiche simili all'epimisio. Esso delimita inoltre il percorso dei vasi sanguigni e delle strutture neurali che decorrono all'interno del muscolo.
Anche l'epimisio è ben visibile se si osserva una sezione trasversale di un taglio di carne.
Non visibile ad occhio nudo è invece l'endomisio, che avvolge ogni singola fibra muscolare. L'endomisio è un tessuto più fragile dei suoi due fratelli maggiori e rappresenta la zona in cui avvengono gli scambi metabolici fra il sistema capillare e la fibra muscolare. Esso ha inoltre importanti funzioni di trasmissione delle forze contrattili generate nel muscolo verso il tendine e, indirettamente, verso l'articolazione.
Riassumendo, il muscolo striato scheletrico è così composto:
- sarcomero;
- più sarcomeri in serie formano la fibra muscolare. Ogni singola fibra è avvolta dall'endomisio;
- varie fibre vengono raggruppate dal perimisio in fasci muscolari;
- l'epimisio raggruppa tutti i fasci e li organizza per formare il ventre muscolare.
La funzione contrattile del muscolo viene resa possibile dall'accorciamento in serie dei sarcomeri di ogni singola fibra. Le contrazioni delle singole fibre vengono trasmesse lungo tutto il ventre muscolare dai vari tipi di tessuto connettivo interstiziale fino a raggiungere il tendine. Questo processo permette il movimento articolare attivo.
Nella prima immagine su vede un'arista di maiale. Nell'immagine qui sopra viene invece rappresentata in maniera schematica la struttura del tessuto muscolare scheletrico.
COME FUNZIONA IL MUSCOLO?
Al fine di potersi contrarre, e quindi generare movimento, il muscolo necessita di uno stimolo proveniente dal cervello, dove avviene il processo di scelta di un programma motorio adeguato alla situazione in cui ci si trova e allo scopo che si intende perseguire tramite il movimento. Questo impulso viene portato al muscolo tramite un nervo. Va ricordato che ogni muscolo ha un'innervazione ben precisa: ciò significa che ogni muscolo riceve stimoli nervosi da strutture ben definite e che un danno a queste strutture risulta inevitabilmente in una disfunzione muscolare.
L'impulso neurale che parte dal cervello viene tradotto in contrazione delle fibre muscolari grazie all'attivazione delle placche (o giunzioni) neuromuscolari tramite una serie di reazioni cellulari.
Il muscolo scheletrico può andare incontro a tre diversi tipi di contrazione:
- Isometrica: il muscolo sviluppa forza, ma non cambia la sua lunghezza. Le forze prodotte dal muscolo sono pari a quelle esterne e quindi non si produce alcun movimento. Un esempio di esercizio isometrico è la panca piana, in cui di fatto si cerca di mantenere la posizione per un certo periodo di tempo.
- Concentrica: il muscolo sviluppa forza mentre si accorcia e, vincendo le forze esterne, produce movimento. E' una contrazione concentrica quella che compie il muscolo quadricipite nel movimento di estensione del ginocchio, ossia quando lo raddrizza.
- Eccentrica: il muscolo produce forza mentre tenta di opporsi ad una forza esterna dominante. Il muscolo va quindi a frenare il movimento impresso all'articolazione da una forza esterna di grado superiore a quella che può generare il muscolo stesso. Un esempio di contrazione eccentrica è l'azione del muscolo bicipite brachiale nel gesto di appoggiare un bicchiere su di un tavolo. Questo muscolo in questo frangente va infatti a frenare l'azione che la forza di gravità esercita sull'avambraccio.
Tutte e tre le tipologie di contrazione muscolare avvengono in ogni momento della vita quotidiana e, di conseguenza, sul campo da gioco.
La durata e la forza sviluppata durante la contrazione delle fibre dipendono inoltre dalla dimensione del neurone motorio (o motoneurone) che le innerva.
- Se il motoneurone è piccolo, le fibre da esso innervate avranno la capacità di mantenere un basso livello di produzione di forza su un periodo lungo. Queste fibre sono chiamate “slow twitch fibers” (o fibre rosse) e hanno un ruolo fondamentale nel mantenimento prolungato di una postura. .
- Se il motoneurone è invece di grandi dimensioni, le fibre saranno in grado di sviluppare dei picchi di forza in un lasso di tempo molto breve, poiché soggette ad affaticamento rapido. Sono responsabili per le contrazioni esplosive. Vengono dette “fast twitch fibers” o, più comunemente, fibre bianche.
Esiste un'ampia gamma di profili intermedi fra i due sopra descritti.
In generale, vale la regola per cui, durante un movimento, vengono prima reclutate le fibre rosse per controllare i segmenti coinvolti tramite contrazioni durature e di bassa intensità e solo in un secondo tempo si assiste al reclutamento delle fibre bianche, la cui azione imprime al movimento una forza maggiore per un tempo breve.
Una peculiarità molto rilevante del sistema neuromuscolare è la plasticità. Esso ha infatti la capacità di adattarsi ai carichi esterni e alle richieste ambientali a cui viene sottoposto. Se un muscolo viene stimolato in maniera corretta, esso reagirà aumentando la sua forza ed il suo trofismo. L'ipertrofia muscolare è data dall'aumento nella sintesi proteica all'interno delle singole fibre, evento che si traduce nell'ingrossamento delle fibre stesse, e non nell'aumento nel numero delle fibre. Responsabili per l'aumento della forza che un muscolo può esprimere sono invece gli adattamenti del sistema nervoso. Fra questi vanno citati una disinibizione neurale e una maggior attività della corteccia cerebrale. Anche importante è il maggior grado di inibizione dei muscoli antagonisti, che consente ai muscoli agonisti di sviluppare più forza.
Al contrario, un periodo anche di poche settimane di inattività provoca un calo vistoso sia nella forza muscolare sia nelle sue dimensioni. In proporzione, la degenerazione riguarda in maniera più marcata le fibre rosse (o “slow twitch”).
Per aumentare forza e massa muscolare è raccomandabile associare esercizi concentrici ed eccentrici, con questi ultimi che paiono essere utili nella prevenzione degli infortuni muscolari. Esistono tipi di allenamento ad alta resistenza, in cui si sollecita il muscolo per poche volte con carichi molto elevati, e a bassa resistenza, in cui invece i carichi sono modesti ma il numero di contrazioni è maggiore.
Nota bene: Quelli sopra elencati sono principi generali. Ogni programma di allenamento deve essere tarato sulle capacità e sulle richieste di ogni singolo individuo e deve essere stilato da un professionista competente.
Nelle immagini soprastanti vengono illustrate una contrazione concentrica, eccentrica ed isometrica del muscolo bicipite brachiale e degli altri flessori del gomito.
MUSCOLI AGONISTI ED ANTAGONISTI, SINERGISTI, MONOARTICOLARI E BIARTICOLARI
Si sente molto spesso parlare di muscoli agonisti ed antagonisti. La distinzione fra questi gruppi è importante e permette di capire in maniera più profonda come si sviluppa il movimento presso un'articolazione.
Si definiscono muscoli agonisti tutti i muscoli che sono primariamente responsabili per l'iniziazione e l'esecuzione di un dato movimento. Ad esempio, i muscoli posteriori della coscia (o ischiocrurali o, in inglese, hamstrings) sono gli agonisti della flessione del ginocchio e dell'estensione della coscia.
I muscoli antagonisti sono i muscoli che hanno un'azione opposta rispetto ad un dato agonista. In riferimento agli hamstrings, si può definire il muscolo quadricipite come il loro antagonista.
Vengono invece definiti sinergisti quei muscoli che partecipano in maniera minore all'esecuzione di un movimento. Ogni movimento prevede il reclutamento di molti muscoli sinergisti.
I vari muscoli possono poi essere monoarticolari o biarticolari. I muscoli monoarticolari agiscono solo su un'articolazione, ossia determinano un solo movimento su un solo segmento corporeo (per esempio, il muscolo piriforme agisce esclusivamente sull'articolazione dell'anca); i biarticolari sono muscoli molto più complessi che vanno ad esercitare la loro azione su due articolazioni adiacenti (il retto del femore estende il ginocchio e flette l'anca). Questa distinzione è importante soprattutto se si pensa che i muscoli biarticolari sono molto più frequentemente soggetti ad infortunio.
In questa immagine vengono evidenziati in blu i quattro capi del quadricipite in stato di contrazione; in rosso invece sono colorati gli estensori dell'anca, che sono antagonisti del bicipite e sono infatti in allungamento.
Quest'immagine evidenzia come i due capi del gastrocnemio attraversano due articolazioni adiacenti.
Photo Credit: Hulk, foto Tânia Rêgo/ABr CC-BY-3.0-BR
