Sistema Muscolare
Cos’è?
Il sistema muscolare è l'insieme di tessuti che permette,
attraverso la contrazione muscolare, il movimento del
soggetto e lo scorrimento di sostanze organiche interne
come sangue e cibo. Ne fanno parte muscoli e tendini.
Insieme al sistema
scheletrico forma
l'apparato locomo tore, di cui è la parte
attiva.
La scoperta dei muscoli
appartiene allo studioso
belga Andrea Vesalio
(1514-1564) che dissezionando un corpo
umano gettò così le basi
dell’anatomia.
Il muscolo
• Il muscolo è costituito da numerosi fasci di cellule di
forma cilindrica allungata disposte parallelamente, dette
fibre muscolari. Esse sono tenute insieme da guaine di
tessuto connettivo, il perimisio, innervata e irrorata da
numerosi capillari che portano al muscolo ossigeno e
glucosio necessari al funzionamento.
Fibre muscolari
La fibra muscolare ha la particolarita di avere piu nuclei. È
formata da una membrana esterna, il sarcolemma, che
racchiude delle fibre più piccole dette miofibrille, immerse
nel liquido citoplasmatico (sarcoplasma). Quest’ultimo
contiene tutti gli elementi necessari al lavoro delle fibre
muscolari, in particolare i mitocondri e un particolare
reticolo (reticolo sarcoplasmatico, corrisponde al
reticolo endoplasmatico
liscio della cellula eucariote
avendo le sue stesse funzioni)
che con le sue diramazioni
ha rilevanza nella trasmissione
degli impulsi nervosi nelle fibre.
Una miofibrilla è formata da due tipi di filamenti che si
alternano regolarmente: i filamenti sottili (composti di actina)
e quelli spessi (costituiti da miosina).
I sarcomeri sono le unità contrattili ripetute della miofibrilla.
Strutturalmente è la regione compresa tra due sottili linee
scure denominate disco z, su cui si inseriscono i filamenti di
actina.
Nel sarcomero vi sono altre 4 zone:
- la banda I (regione in cui troviamo solo filamenti sottili)
- la banda A (regione in cui troviamo entrambi i filamenti)
- la zona H (regione in cui troviamo solo filamenti di
miosina)
- la linea M (una linea scura che corre al centro del
sarcomero, su cui si inseriscono i filamenti miosinici)
La contrazione
Un sarcomero si contrae quando i suoi filamenti sottili
scorrono su quelli spessi. Quando il muscolo è
completamente contratto, i filamenti sottili si
sovrappongono nella parte centrale del sarcomero. Ciò
che permette ai filamenti di actina di scorrere è il legame
che si forma tra particolari regioni, dette teste, delle
molecole di miosina dei filamenti spessi e siti specifici
nelle molecole di actina.
Lo scorrimento dei
filamenti avviene in
5 stadi:
1) L’ATP si lega a una testa di miosina, che si stacca dal sito
del legame sul filamento di actina;
2) La testa di miosina guadagna energia dalla
trasformazione dell’ATP in ADP e cambia forma;
3) La testa di miosina si lega a un altro sito di legame sulla
molecola di actina
4) L’evento molecolare che permette lo scorrimento è
detto power stroke: la testa di miosina ruota tornando
alla sua configurazione a bassa energia e spinge il
filamento sottile verso il centro del sarcomero;
5) Dopo di chè l’intero processo si ripete: un’altra molecola
di ATP si lega alla testa di miosina che si attacca a un
successivo sito di legame lungo il filamento sottile e così
via…
Controllo della contrazione
e neuroni motori
La contrazione muscolare non è un fenomeno spontaneo
ma ha bisogno di segnali emessi dal sistema nervoso centrale
e trasportati dai neuroni motori. La stimolazione del muscolo
da parte di un singolo neurone
produce solo una contrazione
debole. Quelle più forti si hanno
quando vengono attivate unità
motorie aggiuntive (molteplici
neuroni).
Fibre muscolari veloci e lente
Le fibre dei muscoli scheletrici si possono suddividere in due
categorie: veloci (fibre bianche) e lente (fibre rosse). Le prime si
contraggono velocemente al fine di offrire un movimento esplosivo,
rapido e intenso anche se si stanca con altrettanta velocità. Al
contrario le fibre muscolari lente con una contrazione lenta
permettono di mantenerla più a lungo. La distinzione è a livello della
produzione di energia necessaria allo sforzo. Le fibre lente hanno
bisogno di più ossigeno ricavato dalla circolazione sanguigna. Esse
hanno una quantità maggiore di mioglobina (proteina globulare la
cui funzione specifica è quella di legare reversibilmente l'ossigeno) e
mitocondri per la produzione di energia. Le fibre veloci invece hanno
meno mitocondri e più piccoli in grado però di produrre energia
anche in assenza di ossigeno anche se in quantità molto ridotte. La
quantità di fibre veloci e lente nel corpo umano è pressoché
bilanciata. Si presuppone che il talento di alcuni eccezionali atleti sia
aiutato anche da una percentuale maggiore di uno dei due tipi di
fibre dovuta a una predisposizione genetica.
Ricarica dell’ATP
Nei muscoli è presente una quantità di ATP piuttosto limitata,
sufficiente a garantire la contrazione per pochi secondi. Nelle
fasi della contrazione l’ATP si trasforma in ADP (adenosinadifosfato), il tutto in 6-8 secondi, quindi l’ATP esaurisce in poco
tempo. A questo punto occorre riformarne nuovamente le
molecole attraverso un processo chiamato ricarica dell’ATP.
Per realizzarsi ha bisogno di sfruttare una fonte di energia che
può essere ottenuta attraverso tre meccanismi:
- Meccanismo anaerobico alattacido;
- Meccanismo anaerobico lattacido;
- Meccanismo aerobico.
-
L'anaerobico alattacido è per definizione il sistema
energetico utilizzato nelle attività che richiedono grande
velocità e potenza per brevissima durata (circa 8-10 sec).
Il suo nome è dovuto alla mancata richiesta di ossigeno
per ossidare alcun substrato energetico (anaerobico), e
alla mancata produzione di acido lattico (alattacido).
Questo meccanismo sfrutta la presenza nelle fibre di un
altro composto contenente fosforo, la fosfocreatina (PC),
che è un naturale accumulatore di energia. Anche
questo meccanismo è di breve durata (5-8 sec) ma
sufficiente a ritrasformare l‘ADP in ATP.
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L'anaerobico lattacido è il sistema energetico utilizzato
nelle attività che richiedono forza e resistenza per un tempo
attorno al minuto (il culmine è raggiunto mediamente tra i 4045 s). Il suo nome è dovuto alla mancata richiesta di ossigeno
per ossidare alcun substrato energetico (anaerobico), e alla
produzione acido lattico (lattacido). Il meccanismo utilizza i
depositi di glicogeno ottenuti dalla scomposizione di zuccheri
e grassi presenti nel fegato e nei muscoli. Poiché
l’accoppiamento di glicogeno e ADP che ha come risultato
l’ATP avviene in assenza di ossigeno, si ha la produzione di
acido lattico nei muscoli. All’aumentare della quantità di acido
lattico, la contrazione può diventare dolorosa e subentra la
fatica.
Dopo lo sforzo subentra la fase di recupero (“fiatone”): nello
sforzo viene “sospeso” utilizzo di ossigeno, quindi si va in
debito di ossigeno: alla fine dello sforzo va “estinto il debito” e
il corpo richiede l’ossigeno di cui hanno bisogno i muscoli.
L’ossigeno introdotto ha la capacità di ridurre la quantità di
acido lattico circolante convertendolo nuovamente in
glicogeno o bruciandolo completamente. Una parte
dell’acido lattico viene invece eliminato tramite l’apparato
escretore (sudore, urina).
- Il meccanismo aerobico è il sistema energetico dalla
maggiore resa, utilizzato nelle attività di durata che superano i
2/3 minuti. Vi è richiesta di ossigeno per ossidare i substrati
energetici quali i lipidi e i carboidrati endogeni rappresentati
dal glicogeno immagazzinato nel muscolo scheletrico e nel
fegato e idrolizzato a glucosio. Questi al contatto con
l’ossigeno bruciano producendo l‘energia necessaria alla
trasformazione dell’ADP in ATP e lasciando prodotti di scarto
come anidride carbonica e acqua eliminati rispettivamente
con respirazione e sudorazione. Rispetto agli altri due
meccanismi non si va in debito d’ossigeno perché quello
consumato è bilanciato alla sostanza organica.
Muscoli volontari e involontari
Nei vertebrati il sistema muscolare è costituito da due
tipologie principali di muscoli:
- Volontari o striati
- Involontari o lisci
- Fa eccezione il muscolo cardiaco (detto anche
miocardio), anch'esso striato ma involontario: è infatti
innervato dal sistema nervoso autonomo.
• I muscoli volontari (circa 600) sono formati da tessuto
muscolare striato e permettono il movimento del
soggetto. Sono legati alle ossa tramite tendini e vengono
spesso indicati anche come muscoli scheletrici; sono piu
veloci ma perdono più energia.
I muscoli del braccio sono un
esempio di muscoli volontari.
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I muscoli volontari si dividono a seconda dell'azione che
determinano in:
flessori: responsabili della flessione di un segmento
rispetto ad un altro;
estensori: fanno estendere un osso rispetto ad un altro;
elevatori: fanno alzare un osso;
abbassatori: fanno abbassare un osso;
pronatori: permettono il movimento di pronazione,
ovvero la rotazione verso il basso (ad esempio della
mano);
supinatori: permettono il movimento di supinazione,
contraria alla pronazione, di rotazione verso l'alto;
abduttori: permettono l'abduzione, ovvero il movimento
di allontanamento dalla linea mediana.
adduttori: permettono l'adduzione, ovvero il movimento
di avvicinamento alla linea mediana.
mimici (o facciali): permetto l'espressione del volto e tutti
i movimenti legati alla faccia.
E’ possibile distinguere muscoli deputati alla
statica, in particolare i muscoli della parte
posteriore del corpo, e deputati alla dinamica,
rappresentati grossomodo dai muscoli della
parte anteriore.
Muscoli statici
Muscoli dinamici
• I muscoli involontari o lisci sono invece di natura liscia.
Sono muscoli a contrazione lenta e il loro funzionamento
è indipendente dalla volontà; sono governati dal sistema
nervoso autonomo. Vengono detti anche muscoli
viscerali perché si trovano a ricoprire gran parte delle
pareti degli organi interni, come nel tratto digestivo,
nella vescica, nei dotti, nelle arterie, nelle vene, ecc.
I muscoli dell’intestino sono muscoli
involontari.
Muscoli antagonisti, sinergisti e
fissatori
In base alla funzione possiamo distinguere:
• Muscoli antagonisti che si oppongono al movimento, o si
rilassano.
• Muscoli sinergisti sono quei muscoli che aiutano il
muscolo responsabile del movimento nell'esecuzione
dello stesso movimento, o che riducono
contemporaneamente i movimenti inutili o addirittura
controproducenti
• Muscoli fissatori sono quei muscoli sinergisti
specializzati. Essi trattengono un osso o stabilizzano
l'origine di un motore primario
I tendini
Si definisce tendine la formazione di natura connettivale
fibrosa, dal colorito madreperlaceo, che permette ai
muscoli di fissare le proprie estremità ad un osso od al
derma (es. muscolatura della mimica facciale)
consentendo all’apparato contrattile di svolgere le sue
funzioni. Sono composti di una proteina, il collagene, e si
legano all’osso attraversando la membrana esterna dello
stesso osso, il periostio, inserendosi nel tessuto. In caso di
lesioni tendinee gravi, che comportano una totale o
quasi rottura del tendine, si
ha la perdita del movimento
generato dal muscolo
interessato (es. rottura
del Tendine di Achille
con impossibilità di
eseguire una flessione
plantare della caviglia).
Per preservare l’integrità dei tendini, durante il
movimento dei segmenti ossei dettato dai
muscoli, il corpo umano dispone di particolari
tessuti molli che formano una capsula fibrosa, la
guaina tendinea, che li rivestono lungo il loro
decorso. Le guaine, secernendo un fluido
lubrificante, il liquido sinoviale, hanno dunque
una funzione protettiva impedendo lo
sfregamento ed il conseguente deterioramento
nel corso del tempo, del tendine sulle superfici
ossee, dovuto all’attrito tra i due corpi. Oltre alla
protezione, le guaine assicurano un incremento
della performance muscolare poiché migliorano
la capacità di scivolamento dei tendini.
Malattie e patologie del
sistema muscolare
Le patologie più diffuse o più famose che riguardano il
sistema muscolare sono:
-
Distrofia muscolare: sotto questo termine si riassumono
un gruppo di gravi malattie neuromuscolari a carattere
degenerativo, determinate geneticamente e che causano
atrofia progressiva della muscolatura scheletrica, ovvero
una riduzione della massa muscolare che ne determina una
parziale o completa perdita di funzione. Il cuore e il
diaframma sono muscoli vitali che possono essere coinvolti
portando cosi il soggetto ad avere insufficienze circolatorie
o respiratorie.
- Tendinite: significa "infiammazione del tendine".
Un'infiammazione di per sé comporta la presenza di una
vascolarizzazione sanguigna, cosa che al tendine manca.
- Sindrome del tunnel carpale: è una neuropatia
dovuta all'irritazione o alla compressione del nervo
mediano nel suo passaggio attraverso il canale carpale,
un canale osteo-fibroso situato nella regione palmare del
polso. La sindrome è dovuta più frequentemente
all'infiammazione cronica della borsa tendinea dei
flessori, che comprime il nervo mediano.
- Fibromialgia: una sindrome caratterizzata da dolore
muscolare cronico diffuso associato a rigidità. È dovuta a
una improvvisa contrazione involontaria del muscolo ma
può anche essere dovuta ad una rottura parziale della
struttura muscolare dovuta ad un trauma.
- Miosite: gruppo di malattie caratterizzate da
un'infiammazione del tessuto muscolare striato. È dovuta
ad un processo autoimmune, cioè ad una aggressione
del sistema immunitario che si verifica per cause
sconosciute contro un tessuto del proprio organismo.
-
Sarcopenia: riguarda l'insorgenza di una perdita di
massa muscolare. Le motivazioni che inducono tale
patologia sono molteplici. La sarcopenia può manifestarsi
in soggetti sedentari a seguito di un lungo periodo di
inattività fisica oppure può accentuarsi semplicemente
con l'incorrere della terza età. Per quanto riguarda la
sarcopenia legata alle terza età nel sesso maschile è
correlata al calo della produzione di testosterone che ha
effetti anabolizzanti, in particolare sul metabolismo
proteico.
-
Strappo e stiramento muscolare: si può avere
rottura parziale (stiramento o strappo muscolare) di
qualche gruppo di fibre oppure una rottura totale di un
muscolo, che si lesiona normalmente in un punto
debole, come un trauma pregresso o una cicatrice, o a
livello della giunzione osteotendinea.
- Contrattura: è un prestiramento del muscolo con
successivo indurimento che avviene in genere perché
l'azione meccanica del muscolo è sfuggita al controllo del
Sistema nervoso centrale. Quando si fa un movimento
non programmato il muscolo meccanicamente risponde
ma si indurisce, il neurone non trasmette e le fibre si
tirano o si torcono. È la meno grave tra le lesioni
muscolari acute, in quanto non si ha lesione delle fibre
muscolari.
- Crampi: sono dolori muscolari improvvisi e violenti causati
dalla contrazione involontaria di uno o più muscoli. Sono
causati principalmente da una insufficiente ossigenazione
del muscolo, dal freddo, da carenza di sali minerali, da
traumi fisici, oppure in conseguenza di uno sforzo
prolungato o improvviso. Durante il crampo, la membrana
della fibra muscolare conduce dei potenziali d'azione a
frequenze altissime, in assenza di stimoli nervosi. Questo
fenomeno sembra essere causato da una variazione della
permeabilità di membrana, a sua volta legata,
probabilmente, a modificazioni della concentrazione ionica
dei liquidi tissutali. La sudorazione, ad esempio, può
provocare disidratazione e perdita di sali minerali, e ciò può
portare all'insorgenza del crampo muscolare. Variazioni
locali del pH possono avere lo stesso effetto.
Gli steroidi anabolizzanti
Gli steroidi sono lipidi il cui scheletro carbonioso è costituito
da quattro anelli uniti tra loro; il colesterolo è un importante
steroide presente nelle membrane delle cellule animali. Gli
steroidi anabolizzanti sono varianti sintetiche del
testosterone, ormone maschile reputato all’ accrescimento
e al mantenimento dei caratteri sessuali durante la pubertà.
Per la loro capacità di aumentare la massa muscolare, gli
anabolizzanti sono utilizzati da decenni nell’ambiente
sportivo allo scopo di migliorare le prestazioni fisiche.
Queste sostanze, se usate nel modo errato, hanno gravi
effetti collaterali: possono causare violenti sbalzi di
umore, danni al fegato, alterare i livelli di colesterolo e
innalzare la pressione sanguigna, aumentando il rischio
di problemi cardiovascolari. Un grave effetto sugli
adolescenti è poi l’interruzione dello sviluppo delle ossa,
con conseguenti problemi di crescita. Nella donna
l’abuso di queste sostanze può determinare lo sviluppo di
tratti maschili(peli, abbassamento della voce…) e
nell’uomo una
femminilizzazione
(atrofia dei testicoli…)
Bibliografia e sitografia
http://www.corriere.it/salute/dizionario/flessori_muscoli/index.shtml
http://it.wikipedia.org/wiki/Apparato_locomotore
http://it.wikipedia.org/wiki/Sistema_muscolare
http://www.fioriblu.it/salute/malattie-apparato-muscolare/malattieapparato-muscolare.htm
Sullo Sport – P.L. Del Nista, J. Parker, A. Taselli – G. D’Anna
Le Basi Della Biologia – Campbell, Simon, Reece, Dickey – Linx,
Pearson
Grande Enciclopedia Per Ragazzi: L’uomo – La Biblioteca Di Repubblica
Biologia-Campbell, Reece, Taylor, Simon, Dickey-Pearson,Linx