muscoli

Muscoli

Organi specializzati nel trasformare l’energia chimica in energia meccanica

I muscoli, contraendosi sotto il controllo del sistema nervoso, muovono le varie parti del corpo. Esistono due tipi di muscoli: lisci, non volontari, come per esempio quelli dello stomaco, e striati che sono invece volontari. I muscoli volontari si dicono striati perché al microscopio si rivelano formati da zone più chiare e più scure alternate. Questo dipende dalla distribuzione al loro interno di due proteine contrattili: l’actina e la miosina. Esistono muscoli rapidi e muscoli lenti: in questi ultimi prevale la mioglobina, ottimo serbatoio di ossigeno

Muscoli e movimento

I muscoli sono i motori del corpo. Quelli che formano la parete dello stomaco, dell’intestino, della vescica, dei vasi sanguigni e di altri organi sono i muscoli lisci, che agiscono al di fuori del controllo cosciente, vale a dire che sono sotto il controllo di una parte del sistema nervoso – il sistema nervoso autonomo (sistema simpatico) – che opera indipendentemente dalla nostra volontà.

Il cuore è invece un muscolo tutto speciale: la sua attività è sì regolata dal sistema nervoso autonomo, ma esso possiede anche un automatismo, paragonabile a quello di una pila, che gli consente di agire (cioè di ‘battere’) da solo. Gli altri muscoli, quelli che permettono il movimento, sono soggetti alla volontà e vengono definiti muscoli striati. È di loro che parleremo.

Ossa e muscoli: una squadra formidabile

I diversi muscoli sono legati alle ossa dello scheletro da ‘tiranti’ molto robusti, i tendini. Accorciandosi, i muscoli fanno muovere le parti scheletriche a cui sono collegati. Alcuni muscoli sono grandi, come quelli del polpaccio o della coscia; altri piccoli, come il muscolo della lingua o quelli che fanno muovere gli occhi. Non tutti hanno lo stesso aspetto: possono essere a forma di fuso come i bicipiti, di ventaglio come i dorsali, o anche di anello, come i muscoli delle labbra e delle palpebre. Agendo in collaborazione fra loro, i vari muscoli (nel nostro corpo ce ne sono più di 600) permettono di eseguire ogni tipo di movimento. La capacità di un organismo di muovere porzioni del corpo in direzioni opposte richiede che i muscoli aderiscano allo scheletro in coppie antagoniste, dove ciascun muscolo esercita un’azione contraria a quella dell’altro. Per fare un esempio, quando gonfiamo – ossia contraiamo – il muscolo bicipite del braccio, come durante una gara a braccio di ferro, il bicipite si accorcia e fa flettere l’avambraccio, facendo leva sull’articolazione del gomito. Viceversa, per estendere il braccio, il bicipite si rilassa allungandosi, mentre il muscolo tricipite, collocato nel braccio sul versante opposto, si contrae. Il movimento è controllato dal sistema nervoso attraverso i nervi.

Per lavorare, i muscoli hanno bisogno di molta energia, che deriva dalla trasformazione del cibo in sostanze energetiche (metabolismo), le quali in parte si accumulano nel muscolo ma vengono anche continuamente fornite dal sangue circolante, insieme all’ossigeno necessario per svolgere il lavoro muscolare. La contrazione muscolare prolungata provoca un fenomeno noto come affaticamento muscolare, causato dall’esaurimento delle scorte energetiche (molecole ricche di energia come l’ATP) e dall’accumulo di acido lattico, che si forma quando l’apporto di ossigeno diventa insufficiente per il lavoro da compiere.

Viene da chiedersi ora, qual è il meccanismo cellulare della contrazione muscolare.

Struttura e funzione del muscolo scheletrico dei vertebrati

I muscoli scheletrici dei Vertebrati sono formati da una serie di unità progressivamente più piccole. Ogni muscolo scheletrico comprende un fascio di lunghe fibre disposte lungo l’asse longitudinale. Ogni fibra è in realtà una singola cellula provvista di numerosi nuclei (e derivata per fusione di numerose cellule muscolari embrionali).

Ciascuna fibra muscolare contiene un fascio di miofibrille (in greco miòs vuol dire «muscolo») più piccole, anch’esse disposte longitudinalmente. Le miofibrille a loro volta sono formate da due tipi di miofilamenti diversi per dimensioni. I filamenti più sottili sono costituiti essenzialmente da due catene della proteina actina, mentre i filamenti più spessi sono costituiti da molecole di miosina, un’altra proteina. Quando il muscolo è a riposo, i filamenti spessi e sottili non si sovrappongono completamente, dando al muscolo osservato al microscopio il caratteristico aspetto striato con bande chiare e bande scure alternate. Quando un muscolo si contrae, né i filamenti sottili né quelli spessi cambiano in lunghezza, ma si sovrappongono ulteriormente, scorrendo in senso longitudinale gli uni sugli altri.

Il controllo nervoso

L’esperienza di tutti i giorni dimostra che l’attività di un intero muscolo, come per esempio il bicipite, è un processo graduale, durante il quale possiamo controllare volontariamente il grado e l’intensità della contrazione. Questo controllo dipende dal sistema nervoso centrale (midollo spinale e tronco del cervello), dove sono situati i motoneuroni. Queste cellule nervose specializzate innervano alla periferia i muscoli di loro competenza. Quando un singolo motoneurone è attivato, tutte le fibre muscolari che da lui dipendono si contraggono simultaneamente. La tensione all’interno di un muscolo può poi essere aumentata in modo progressivo grazie all’attivazione di un numero sempre maggiore di motoneuroni che lo controllano, con un processo chiamato reclutamento dei motoneuroni. A seconda del numero di motoneuroni e delle dimensioni delle unità motrici reclutate dal sistema nervoso centrale, è possibile eseguire azioni di potenza diversa, per esempio sollevare una forchetta oppure un volume di questa enciclopedia. Per garantire il successo dell’azione, il sistema nervoso centrale viene informato momento per momento – attraverso organi sensoriali specializzati presenti nei muscoli stessi e nei tendini – su come procede il movimento e sulla forza necessaria per realizzarlo.

Muscoli rapidi e lenti

Non tutte le fibre dei muscoli striati sono identiche. È infatti possibile distinguere tra fibre rapide e fibre lente. Le fibre muscolari rapide vengono utilizzate per le contrazioni brevi e nette. Alcune, come quelle dei muscoli per il volo negli uccelli, possono sostenere lunghi periodi di contrazioni ripetute senza manifestare alcun fenomeno di affaticamento. Le fibre muscolari lente, d’altra parte, sono in grado di sostenere la contrazione per lunghi periodi di tempo e si trovano spesso nei muscoli che mantengono la posizione del corpo. Tali fibre possiedono infatti una grande quantità di mioglobina, proteina in grado di immagazzinare l’ossigeno. La mioglobina è un pigmento di colore rosso-marrone che si trova nelle carni scure di pollame e che lega l’ossigeno meglio dell’emoglobina, per cui riesce a sottrarre l’ossigeno al sangue e a trasferirlo al muscolo.

L’allenamento, così importante per gli sportivi, non potenzia tutte le proprietà dei muscoli, ma solo alcune, a seconda del tipo di esercizi adottato. Nei culturisti, per esempio, l’allenamento aumenterà le masse muscolari e il numero di vasi sanguigni che le irrorano, mentre nei velocisti i muscoli per la corsa saranno più ricchi di fibre rapide rispetto ai fondisti nei quali saranno preponderanti le fibre lente.