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 disse- zionando 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 sarcoplas- matico, 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:

L’ATP si lega a una testa di miosina, che si stacca dal sito del legame sul filamento di actina; La testa di miosina guadagna energia dalla trasformazione dell’ATP in ADP e cambia forma; La testa di miosina si lega a un altro sito di legame sulla molecola di actina 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; 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 (adenosinadi-fosfato), 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.

- 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 40-45 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.

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 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" 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/malattie-apparato-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