La contrazione muscolare

In questo articolo scoprirai come avviene la contrazione muscolare dal punto di vista microscopico, qual è la struttura del muscolo e quali strutture cellulari vengono coinvolte nella contrazione.

In più, vedremo quali sono i tipi di contrazione muscolare che possono verificarsi mentre ti alleni.

Contrazione muscolare: come avviene?

La possibilità di eseguire contrazioni muscolari nell’uomo è una delle più complesse e affascinanti funzioni della macrostruttura in anatomia, della microstruttura in istologia e di entrambe per la fisiologia umana.

Il meccanismo di contrazione muscolare è simile in tutti e 3 i tipi di tessuto muscolare (striato, liscio e cardiaco), ma le cellule muscolari sono diverse nella loro organizzazione interna.

Ogni singolo muscolo umano è ricoperto da tessuto connettivo, e la lunghezza delle fibre varia da circa pochi millimetri a 30 cm. Ogni cellula muscolare è rivestita da una fascia connettivale (endomisio), poi c’è un altro avvolgimento delle fibre muscolari detto perimisio (o sarcolemma), ed infine l’ultimo rivestimento  che riguarda l’intero fascicolo muscolare detto epimisio. L’epimisio continua agli estremi del ventre muscolare nel tendine, il quale è composto da un tessuto connettivale molto resistente, che si attacca in un punto d’inserzione dell’osso, fondendosi con lo strato superficiale che ricopre l’osso stesso detto periostio.

Esiste anche una parte “fluida” della fibra muscolare che prende il nome di sarcoplasma, il citoplasma delle cellule muscolari, contiene varie sostanze in forma disciolta, prevalentemente proteine, minerali, glicogeno e grassi, e i necessari organuli. Il sarcoplasma si differenzia dal citoplasma delle altre cellule per la grande quantità di glicogeno ed una sostanza che serve a legare l’ossigeno: la mioglobina, molto simile all’emoglobina.

Nel sarcoplasma sono presenti i tubuli T (tubuli trasversi) che confluiscono al confine tra Banda A e Banda I in una cisterna detta terminale, insieme ad esse formano il complesso chiamato “triade”, di cui è dotato ogni sarcomero (situato appunto al confine tra disco chiaro-disco scuro); tornando ai tubuli T, sono estensioni del sarcolemma (membrana plasmatica) e attraversano la fibra muscolare lateralmente. I tubuli T consentono  la trasmissione rapida dell’impulso nervoso che passa dal sarcolemma alle singole fibre; inoltre agiscono da “condotti” per le sostanze che devono penetrare nella cellula e permettono ai metaboliti di scarto di lasciare le fibre. In più troviamo una rete longitudinale di tubuli denominata reticolo sarcoplasmatico, che serve a immagazzinare il calcio (Ca), elemento essenziale per la contrazione muscolare, esso viene rilasciato dal reticolo sarcoplasmatico dopo aver ricevuto una carica elettrica (Ca²⁺). Esso è molto più sviluppato nelle fibre veloci.

L’insieme degli eventi che si verificano tra la depolarizzazione della membrana e la contrazione del muscolo costituisce il fenomeno: accoppiamento eccitazione-contrazione (EC). Una volta generato l’impulso nervoso a livello della placca motrice, il potenziale d’azione si propaga in tutte le direzioni lungo il sarcolemma della fibra, attraverso l’ EC avviene la risposta contrattile dei muscoli. La presenza dei tubuli T favorisce la propagazione del potenziale fino alle regioni più interne della fibra muscolare, dove si trovano gli elementi contrattili: actina (proteina filamentosa, con molecole globulari di actina G e siti attivi per legarsi alla miosina) e miosina (proteina filamentosa, con un’estremità globosa detta testa e una porzione allungata detta coda, unite da una porzione intermedia detta collo) in modo particolare, ma vengono coadiuvate anche da troponina (proteina globulare) e tropomiosina (proteina filamentosa).

La troponina è costituita da 3 sub-unità: di tipo T, che lega con la tropomiosina, di tipo I, che lega con l’actina, di tipo C, la quale ha una elevata affinità con Ca²⁺. Actina e miosina vengono anche chiamate miofilamenti. La tropomodulina cche si lega ad actina e alla tropomiosina, con l’obbiettivo di far mantenere costante la lunghezza della catena dell’actina.

Actina, tropomiosina e troponina fanno parte del “Filamento Sottile”. Mentre la miosina essendo una molecola ad alto peso molecolare, costituita da ben 6 catene polipeptidiche sia Heavy (pesanti) che Light (leggere) forma il “Filamento Spesso”.

La sequenza degli avvenimenti principali nell’azione muscolare è:

• un motoneurone libera acetilcolina (ACh) e permette l’ingresso del sodio nella cellula muscolare.
• Se si fissa una quantità sufficiente di ACh un potenziale d’azione viene generato nella fibra muscolare.
• il potenziale d’azione provoca la liberazione di ioni calcio (Ca²⁺) dal reticolo sarcoplasmatico all’interno del sarcoplasma.
• la troponina rimuove la tropomiosina dai siti attivi, permettendo alle teste di miosina di attaccarsi al filamento di actina.
• la testa di miosina s’inclina e tira il filamento di actina in maniera che i due filamenti scorrano l’uno sull’altro: questa è la fase utile (power stroke).
• Nel corso di ogni contrazione muscolare i ponti di miosina effettuano continui “agganci” e “sganci” in modo indipendente, questo proprio per permettere un movimento fino, preciso e controllato.

Tipi di contrazione muscolare

Esistono diversi tipo di contrazione muscolare:

• Contrazione Isotonica: nella contrazione isotonica il muscolo cambia la sua lunghezza, mantenendo però una continua tensione. E’ la contrazione che utilizziamo ogni giorno per muovere un oggetto, sollevare un peso e quant’altro. Questa contrazione è composta da 2 fasi ben distinte: fase concentrica e fase eccentrica; nella prima contrazione il muscolo subisce un accorciamento, mentre nella seconda il muscolo viene sottoposto ad una fase di allungamento. Le fibre muscolari in questo tipo di contrazione subiscono un maggior danno nella fase eccentrica del movimento, rispetto alla fase concentrica del movimento.
• Contrazione Isometrica: la contrazione isometrica avviene senza variazioni di lunghezza da parte del muscolo. Si nota una minima variazione solo nel ventre muscolare che tende minimamente a gonfiarsi. La contrazione isometrica è chiamata anche contrazione statica.
• Contrazione Isocinetica: si ottiene questo tipo di contrazione in un movimento senza variazioni di velocità, ovvero a velocità costante. Questo tipo di contrazioni sono impossibili in natura! Possono solamente essere ottenute grazie a macchinari “speciali” e “sofisticati”, detti per l’appunto macchinari isocinetici.
• Contrazione Auxotonica: la contrazione auxotonica invece è quella che avviene mediante l’utilizzo di elastici. In questa tipologia di contrazione muscolare, notiamo che man mano che l’elastico si allunga la tensione muscolare aumenta, infatti proprio per questa peculiare caratteristica le contrazioni auxotoniche vengono dette contrazioni progressive.
• Contrazione Pliometrica: le contrazioni pliometriche sono costituite da 3 fasi, facilmente distinguibili, la fase eccentrica, la fase di “volo” o “ammortizzazione” e la fase concentrica. Queste contrazioni hanno un’importante componente, basata sul riflesso di stiramento muscolare: la componente elastica (SEC, Series Elastic Component). La caratteristica funzionale di queste tipologie di contrazioni è: la maggiore “vigorosità” di contrazione del muscolo se precedentemente allungato.
• Contrazione Isoinerziale: questi tipi di movimenti sono costituiti da una forte attivazione mioelettrica iniziale, che è corrispondente al momento in cui occorre vincere l’inerzia del carico (contrazione degressiva). Le contrazioni isoinerziali hanno un differente pattern di attivazione neuromuscolare e sono molto utili per ricostruire il rapporto forza-velocità. Vengono ottenute mediante apparecchiature molto particolari.