I muscoli sono organi costituiti da fibre (cellule) unite da tessuto connettivo. Ogni fibra è formata da una membrana con più nuclei e da migliaia di filamenti interni, le miofibrille (il citoplasma della cellula) che hanno la stessa lunghezza della fibra. La lunghezza delle fibre varia da 0,05 mm a 30 cm. Il movimento dei muscoli avviene grazie ai motoneuroni che vanno dal midollo spinale a un gruppo di fibre formando l’unità motoria.
Un motoneurone controlla da una a migliaia di fibre, a seconda della funzione dei muscoli interessati. Le miofibrille ricevono gli impulsi motori grazie alle unità contrattili che le compongono, i sarcomeri, costituiti a loro volta da due proteine filamentose, actina (fine) e miosina (spessa), coinvolte nella contrazione. In realtà è presente un altro filamento connettivo, la titina.
Come funzionano i muscoli
Il funzionamento dei muscoli può essere descritto dalla teoria di Huxley, secondo la quale:
a) le fibre ricevono un impulso che genera la liberazione di ioni calcio presenti nei muscoli;
b) in presenza di ATP (il “carburante”) gli ioni calcio si attaccano ai filamenti di actina e di miosina formando un legame elettrostatico;
c) le fibre muscolari si accorciano perché le due proteine scivolano l’una sull’altra telescopicamente;
d) quando l’impulso cessa, il movimento s’inverte e la fibra torna alla lunghezza iniziale.
Le fibre dei muscoli sono differenziate da un componente (la catena pesante) della molecola di miosina in tre varietà isomorfe: le fibre di tipo I (o ST, slow twitch, o fibre rosse, o fibre resistenti, o fibre a contrazione lenta), le fibre di tipo IIa e IIx (o FT, fast twitch, o fibre pallide, o fibre veloci, o fibre a contrazione veloce).
La velocità di contrazione delle fibre I è un decimo di quelle di tipo IIx; quella delle fibre IIa è intermedia. Tale velocità deriva dal meccanismo di scomposizione dell’ADP nella catena pesante della miosina per ricavarne energia.
Le fibre lente sono aerobiche, mentre quelle veloci sono anaerobiche. Un sedentario ha una ripartizione in fibre del tipo 40-30-30 (40% di tipo I, 30% di tipo IIa, 30% di tipo IIx), uno sprinter 20-45-35, una persona che pratica regolarmente jogging 50-40-10, un mezzofondista 55-40-5, un maratoneta 80-20-0, un ultramaratoneta 95-5-0. Si può cioè notare che le fibre IIx sono trascurabili in persone che praticano allenamenti di resistenza.
Diversi esperimenti hanno confermato la possibilità di trasformazione di fibre IIx in IIa (del resto è impensabile che un maratoneta nasca senza fibre IIx) e che tale trasformazione è reversibile (anzi è possibile stimolare la trasformazione da IIa a IIx). La conversione fra i tipo I e II non è ancora chiara: esistono prove sperimentali di atleti mezzofondisti (in cui era sicuramente presente una componente di tipo II) passati alle ultramaratone che manifestano assenza di fibre di tipo II (quindi deve esserci stata una trasformazione da tipo II a tipo I) e parallelamente un nettissimo peggioramento sulle velocità tipiche del mezzofondo: praticamente corrono un 5000 m alla stessa velocità di una 100 km!
Probabilmente non esistono ricerche che dimostrino queste trasformazioni perché la trasformazione si verifica solo dopo anni (a volte anche cinque o dieci) e allenamenti sempre orientati alla resistenza prolungata.
L’ipertrofia muscolare
Le fibre muscolari non si dividono, rendendo impossibile la generazione di nuove fibre (non c’è cioè iperplasia, come si verifica invece negli animali); questa affermazione è in parte smentita da rari rilievi autoptici di giovani maschi morti accidentalmente in cui una gamba presenta un 10% in più di fibre rispetto all’altra.
Sembra comunque estremamente ragionevole affermare che l’aumento di volume dei muscoli debba essere ricondotto principalmente all’ipertrofia muscolare. Infatti, il modo più immediato per aumentare il volume del muscolo è di ingrandire le fibre già presenti, aumentando il numero di miofibrille. Il processo parte dallo stimolo dell’allenamento sulle strutture miotendinee che provoca la sintesi di proteine messaggere che attivano i geni responsabili della produzione di proteine contrattili (actina e miosina). È necessario creare anche nuovi nuclei che vengono donati dalle cellule staminali presenti sulla superficie della fibra. Le fibre veloci di sollevatori di pesi sono di circa il 45% più grandi rispetto a quelli di atleti di corse di resistenza.
Conseguenze dell’ipertrofia muscolare
L’ipertrofia muscolare comporta un aumento della concentrazione di ATP, CP e glicogeno, consentendo una disponibilità di energia maggiore per via anaerobica; parallelamente non c’è un analogo aumento della capillarizzazione e del volume dei mitocondri, il che equivale a ridurre la potenza aerobica del soggetto. Inoltre le fibre di tipo II crescono con velocità doppia rispetto a quelle di tipo I.
Questi risultati sono in netta controtendenza con la scelta di molti allenatori di fondisti o maratoneti di impostare programmi di potenziamento muscolare in atleti senza deficit muscolari al fine di migliorare la prestazione.
Piccolo dizionario sui muscoli
L’esigenza di redarre un brevissimo dizionario muscolare è nata dal fatto che molti sportivi non conoscono l’esatto significato di termini impiegati comunemente quando si fa riferimento alla fisiologia muscolare. È importante avere una piena padronanza del significato per evitare di incorrere in banali errori.
Un piccolo test: se non sapete cosa significa “eccentrica” riferita al termine contrazione come potete giudicare correttamente i vari tipi di stretching? Cerchiamo quindi di approfondire le nostre conoscenze in materia.
Contrazione concentrica – È la forma più comune, il muscolo si accorcia e l’articolazione ruota. Relativamente al bicipite del braccio, si immagini di sollevare un manubrio verso la spalla.
Contrazione eccentrica – Supponiamo di compiere il movimento inverso, di distendere il braccio portando il manubrio dalla spalla verso il basso. Il muscolo si contrae, ma si allunga frenando la caduta del braccio. Si ha sempre una componente eccentrica nel quadricipite quando si scendono le scale (il lavoro è pari a circa un terzo del lavoro necessario a salirle). I movimenti eccentrici (corsa in discesa) sono responsabili del dolore muscolare in soggetti non sufficientemente allenati.
Contrazione isometrica – Si ha contrazione, ma non variazione di lunghezza e fisicamente il lavoro è nullo. Si ha per esempio quando si spinge contro un muro.
Muscoli agonisti – Sono i muscoli direttamente responsabili di un determinato movimento; nella flessione dell’avambraccio sul braccio il muscolo agonista è il bicipite.
Muscoli antagonisti – Sono i muscoli che si rilasciano per permettere ai muscoli agonisti di effettuare il loro movimento. Nella flessione dell’avambraccio sul braccio, il tricipite si rilascia ed è quindi il muscolo antagonista del bicipite. Nell’estensione del braccio i ruoli sono invertiti. Muscoli agonisti e muscoli antagonisti sono coordinati opportunamente secondo la legge dell’innervazione reciproca (o di Sherrington).
Ecco come Wikipedia tratta l’argomento Muscoli.