Campioni si nasce o si diventa? Biologia cellulare del muscolo Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH I muscoli scheletrici Sono il tessuto più abbondante del corpo umano E anche uno dei più adattabili Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Allenamenti intensivi Possono raddoppiare o triplicare la massa di un muscolo Possono modificare le fibre in modo da adattarle all’esercizio Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Il totale riposo, un infortunio Possono ridurre la massa muscolare del 20% in 14 giorni Possono modificare la forma e l’aspetto delle fibre Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH Cos’è un muscolo Un fascio di cellule tenute insieme da tessuto connettivo Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH Una singola fibra È formata da una membrana Da molti nuclei sparsi lungo la fibra, subito sotto la membrana Da migliaia di filamenti, le miofibrille, che costituiscono il citoplasma Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH Grandezza Le più grandi fibre raggiungono 30 cm. di lunghezza e 0,05-0,15 mm. di diametro Contengono diverse migliaia di nuclei quadriceps bicipite Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH Innervazione Le cellule nervose motorie, i motoneuroni, si estendono dal midollo spinale a un gruppo di fibre muscolari formando l’unità motoria Fibre Nervo motorio Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Numero dei motoneuroni Nei muscoli della gamba un solo motoneurone innerva oltre un migliaio di fibre Nei muscoli che esprimono precisione un motoneurone controlla poche fibre Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH La contrazione È compiuta dai suoi minuscoli componenti, i sarcomeri, che sono collegati alle estremità a formare la miofibrilla. All’interno due proteine filamentose, miosina e actina, scivolano l’una dentro l’altra causando accorciamento come in un cannocchiale telescopico Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH La miosina Determina le caratteristiche funzionali della fibra muscolare con tre differenti varietà di isoforme: I lenta II a intermedia II x veloce Sembra che la fibra II x sia la più antica. Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH Ibridi Oltre ai tre tipi base ci sono ibridi contenenti due isoforme di miosina. Le fibre ibride possono avere una qualsiasi proporzione delle due isoforme Le caratteristiche funzionali sono vicine a quelle del tipo dominante Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Velocità di contrazione Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH Negli animali E’ stata individuato il tipo II b veloce capace di esprimere ancora maggior potenza del II x E’ stata verificata un’altissima specializzazione dei singoli muscoli Il tipo II b ha la funzione di far sfuggire rapidamente ai predatori. La miosina lenta del ratto è più simile alla miosina lenta dell’uomo che alla miosina veloce del ratto stesso. La pressione selettiva ha quindi conservato forme funzionalmente distinte in milioni di anni di evoluzione. Se un medico pazzo volesse innestare il gene II b in un velocista, la grande potenza sviluppata sarebbe irrimediabile causa di traumi. Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH Nell’uomo La distribuzione delle fibre varia ma nessun muscolo è “bianco” o “rosso” Nei maratoneti l’area trasversale dei tre tipi di fibra è quasi identica Negli sprinter la distribuzione varia considerevolmente G. Goldspink,91, sostiene che il gene veloce II x rappresenti una configurazione di base del muscolo Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Distribuzione delle fibre Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH Plasticità muscolare Con l’allenamento è possibile una conversione tra i tipi II a e II x Vi sono indizi che un intenso allenamento coi pesi può convertire le fibre I in II Non è dimostrato che possa accadere il contrario se non a lunghissimo termine Il meccanismo sembra essere il seguente: Con l’allenamento di pesi il numero di fibre II x diminuisce per la trasformazione in II a Se l’esercizio intenso dura più di un mese le fibre II x si trasformano completamente in II a Quando l’allenamento cessa le fibre II x non ritorna al livello iniziale, ma a un livello superiore Nel contempo aumentano la protezione di proteine e diventano più spesse Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH Specializzazione Gli studiosi ritengono che nei maratoneti le fibre I siano genetiche e non frutto del training Quindi chi ha molte fibre lente è portato naturalmente a rivolgersi a questo sport e non le incrementa con la pratica. Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH Trofismo Le fibre muscolari non possono dividersi, così un muscolo può ingrandirsi solo se le fibre diventano più spesse L’ispessimento è dato dalla creazione di altre miofibrille Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH L’allenamento Provoca la sintesi di proteine messaggere che attivano i geni che inducono le fibre a produrre più proteine contrattili Induce la trasformazione delle cellule staminali che prendono il posto delle cellule muscolari distrutte Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH Cellule satelliti O staminali, proliferano in risposta alle sollecitazioni del training L’esercizio intenso provoca ministrappi Le aree danneggiate attraggono le cellule satellite che si incorporano nel tessuto muscolare aumentando il numero di nuclei e producendo proteine Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Inattesi risultati sperimentali J. L. Andersen P. Schijerling B. Saltin La validità di un periodo di allenamento ridotto prima delle gare importanti è quindi documentata La miosina II x declina come previsto durante gli allenamenti di resistenza, ma quando l’esercizio cessa anziché tornare ai livelli precedenti cresce. Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Da cosa dipende la velocità di contrazione? dai differenti modi di decomporre nella catena pesante della miosina, l’ATP, per ricavarne energia E ATP ADP - P Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH La resintesi dell’ATP Poiché l’ATP muscolare è poca, per potere continuare il lavoro è necessario che l’ADP torni a essere ATP I meccanismi di risintesi sono Anaerobico – in assenza di ossigeno Aerobico – con l’utilizzo di ossigeno Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Processo anaerobico CP+ADP ATP+C Glucosio+ADP+P ATP+LA Alattacido Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH Processo Aerobico ADP Glucosio o grassi+Ossigeno Molecole di ATP Anidride carbonica Acqua E Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH

Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH Genetica Molti campioni Keniani hanno più fibre II di alcuni velocisti bianchi Tutti i campioni Keniani provengono dalla stessa ristretta zona Giandomenico Pellegrino Coordinatore CSFQT FIGH