MUSCOLI. CLASSIFICAZIONE MORFOLOGICA DEI MUSCOLI MUSCOLI SCHELETRICI MUSCOLI LISCI MUSCOLO CARDIACO (miocardio) PERMETTONO I MOVIMENTI VOLONTARI E RIFLESSI.

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1 MUSCOLI

2 CLASSIFICAZIONE MORFOLOGICA DEI MUSCOLI MUSCOLI SCHELETRICI MUSCOLI LISCI MUSCOLO CARDIACO (miocardio) PERMETTONO I MOVIMENTI VOLONTARI E RIFLESSI SONO DI COLORE ROSSO MUSCOLI STRIATI CONSENTONO MOVIMENTI INVOLONTARI (APPARATO DIGERENTE, RESPIRATORIO E VASI SANGUIGNI) SONO DI COLORE BIANCO ROSATO FORMA LA PARETE DEL CUORE PERMETTE CONTRAZIONI CONTINUE INVOLONTARIE

3 Movimenti involontariMovimenti volontari I TRE TIPI DI TESSUTO MUSCOLARE contrazioni veloci ed energiche contrazioni lente e prolungate

4 I muscoli del corpo umano sono circa 650. Essi compongono l’apparato muscolare. Apparato muscolare + Ossa dello scheletro + Articolazioni = Apparato locomotore

5 Il tessuto muscolare costituisce il 40% del corpo umano e rappresenta il componente principale della massa corporea. La percentuale di muscoli è maggiore: nell’adulto rispetto al bambino e all’anziano nell’uomo rispetto alla donna in una persona allenata rispetto ad una persona che svolge una vita sedentaria.

6 MOVIMENTI volontari e riflessi SOSTEGNO-EQUILIBRIO: mantenimento delle diverse posture e della stazione eretta in situazioni statiche e dinamiche CONTENIMENTO degli organi interni, per evitare fenomeni di ptosi, ovvero di fuoriuscita delle viscere addominali FUNZIONI DEI MUSCOLI SCHELETRICI

7 PROTEZIONE delle ossa MIMICA-PLASTICA: i muscoli permettono l’espressione facciale e danno forma al corpo FUNZIONI DEI MUSCOLI SCHELETRICI

8 VIS A LATERE: i muscoli partecipano nella circolazione, conferendo una spinta laterale ai vasi sanguigni e linfatici per lo spostamento dei liquidi corporei (sangue). FUNZIONI DEI MUSCOLI SCHELETRICI TERMOREGOLAZIONE: mantenimento della temperatura corporea (quando essa si abbassa <37°C, la muscolatura permette di innalzarla, attraverso i brividi)

9 CARATTERISTICHE DEL MUSCOLO CONTRATTILITÀ: capacità di accorciamento ECCITABILITÀ: capacità di reagire ad uno stimolo nervoso ESTENSIBILITÀ: capacità di allungamento se il muscolo è sottoposto a una forza di trazione esterna ELASTICITÀ: capacità di ritornare alla lunghezza originale quando finisce l’azione di trazione

10 ANATOMIA DEL MUSCOLO SCHELETRICO Nei muscoli scheletrici si distinguono: i TENDINI, formati da tessuto connettivo, di colore biancastro con i quali il muscolo è attaccato alle ossa. il VENTRE MUSCOLARE, di colore rosso, che rappresenta la parte del muscolo capace di contrarsi. In base alla forma del muscolo è possibile che vi siano più tendini e più ventri muscolari. Le fibre muscolari possono essere disposte in differenti direzioni, rispetto al tendine.

11 LA FORMA E IL NOME DEI MUSCOLI Il nome dei muscoli dipende dalla loro forma. In base al numero dei ventri muscolari si possono avere muscoli: Bicipite (2 ventri muscolari: b. femorale e b. brachiale) Tricipite (3 ventri muscolari: t. della sura e t. brachiale) Quadricipite (4 ventri muscolari)

12 IL MUSCOLO AL MICROSCOPIO Il ventre muscolare: all’esterno è rivestito dall’EPIMISIO, un sottile strato di tessuto connettivo, che protegge il muscolo e che si continua nel tendine; all’interno è suddiviso in più FASCI MUSCOLARI, a loro volta rivestiti da un ulteriore strato intermedio, detto PERIMISIO. Ogni fascio muscolare, a sua volta è suddiviso in fasci più piccoli che rappresentano la FIBRA MUSCOLARE. Anche la fibra muscolare ha un suo rivestimento connettivo, l’ENDOMISIO. Tutti gli strati connettivi proseguono dal ventre muscolare all’osso, formando il tendine.

13 IL MUSCOLO AL MICROSCOPIO La FIBRA MUSCOLARE a sua volta è formata da sottili filamenti paralleli, che prendono il nome di MIOFIBRILLE. In ogni MIOFIBRILLA si alternano 2 filamenti: MIOSINA (filamento spesso) ACTINA (filamento sottile). Lungo la miofibrilla si distinguono inoltre delle linee verticali, le linee Z. I filamenti di actina e miosina delimitati tra 2 linee Z costituiscono il SARCOMERO, l’unità contrattile della fibra muscolare.

14 IL MUSCOLO AL MICROSCOPIO

15 IL SARCOMERO - Sliding filaments theory La contrazione muscolare è data dallo scivolamento dei filamenti di ACTINA su quelli di MIOSINA, con il conseguente accorciamento della fibra muscolare. Il meccanismo di contrazione muscolare prende il nome di Sliding filaments theory (o Teoria dei filamenti che scorrono). MIOSINA ACTINA

16 TIPI DI FIBRA MUSCOLARE Le fibre vengono classificate a seconda della loro velocità di contrazione e della loro resistenza alla fatica: FIBRECOLORE MIOGLOBINA E VASCOLARIZZAZIONE SISTEMA ENERGETICO LAVORO DOVE SI TROVANO TIPO I lente rossoriccheAerobico Bassa affaticabilità prolungato intensità bassa muscoli posturali TIPO II A intermedie Rosso- rosato Livelli intermediAerobico- anaerobico Media affaticabilità media intensità diffusi TIPO II B super veloci bianche o pallide povereAnaerobico Alta affaticabilità altissima intensità e velocità. muscoli degli arti o che effettuano sforzi intensi Nello stesso muscolo si trovano fibre di diverso tipo, in quantità differenti. Sembra che la prevalenza di tali fibre sia determinata geneticamente, ma con alti livelli di allenamento è possibile trasformare le fibre intermedie nell’uno o nell’altro tipo (o le fibre lente in quelle rapide).

17 TIPI DI CONTRAZIONE MUSCOLARE DINAMICA STATICA CONTRAZIONE ECCENTRICA allungamento CONTRAZIONE CONCENTRICA accorciamento CONTRAZIONE ISOMETRICA contro resistenza o massimale contrazione senza spostamento contrazione con spostamento

18 L’azione di un muscolo è sempre guidata dall’azione di un altro muscolo che frena e rende stabile il movimento. Il muscolo che determina il movimento si dice AGONISTA, l’altro si dice ANTAGONISTA. Affinché il muscolo agonista possa svolgere pienamente la sua azione, l’antagonista deve essere capace di rilassarsi, per questo motivo lo STRETCHING, cioè l’allungamento, permette di migliorare l’efficienza delle fibre muscolari. MUSCOLI AGONISTI ED ANTAGONISTI

19 IL TONO MUSCOLARE Tutti i muscoli hanno, anche a riposo, un livello di contrazione basale. Ciò avviene soprattutto nei muscoli anti-gravitari, impegnati nel mantenimento della postura, per cui essi, sollecitati allo stiramento, oppongono resistenza. Questa contrazione di base che costituisce un “tono di fondo” è detta TONO MUSCOLARE, ed è determinata da 3 componenti: 1.una fisiologica-muscolare, dovuta al fatto che in alcuni punti miosina ed actina rimangono in contatto 2.una neurofisiologica, indotta da una continua stimolazione del SNC

20 3. L’ultima ma non meno importante è la componente emotiva, abbinata a sensazioni di piacere- dispiacere: alla soddisfazione del bisogno segue una distensione. “Il tono costituisce la stoffa di cui sono fatte le posture e le attitudini” (Wallon). IL TONO MUSCOLARE

21 La postura non è solo “la posizione del corpo umano nello spazio e la relativa relazione tra i suoi segmenti corporei”; essa ci dice molto delle caratteristiche caratteriali e dello stato emotivo della persona. LA POSTURA

22 LE CATENE MUSCOLARI ANTIGRAVITARIE Le catene funzionali muscolari che stabilizzano posture dinamiche e movimenti complessi (es. gesti sportivi) sono per lo più superficiali La catena profonda frontale assume un ruolo prioritario nel supporto di postura e movimento

23 IPERTONO MUSCOLARE  IPERTONICI sono detti i muscoli nei quali si riscontra un eccessivo tono muscolare. L’ipertono può essere spastico e plastico.  L’IPERTONO SPASTICO si riscontra ad esempio dopo un ictus cerebrale e colpisce particolarmente i muscoli antigravitari: i flessori degli arti superiori (vedi figure) gli estensori agli arti inferiori.  L’IPERTONO PLASTICO è una rigidità distribuita su tutti i muscoli in eguale maniera, sia sugli estensori sia sui flessori (ad esempio nel Morbo di Parkinson).

24  IPOTONICI sono muscoli che hanno un abbassamento del tono muscolare. Si tratta di una manifestazione clinica presente in differenti malattie del SNC o dell’apparato muscolare. IPOTONO MUSCOLARE  FLACCIDI sono muscoli privi di tono muscolare perché hanno perso l’innervazione motoria (ad esempio a seguito di una lesione spinale della colonna vertebrale).

25 Negli anziani si ha inoltre una perdita di differenziazione fra i due tipi di fibre, perciò nei muscoli degli anziani un terzo delle fibre non è più né strettamente lento né strettamente veloce, ma qualcosa di intermedio. Con l’invecchiamento, i muscoli diventano più deboli e i movimenti più lenti. Ciò è dovuto in buona parte a una tendenza alla perdita di massa muscolare, che inizia già dai 25 anni di età. Ad 80 anni essa si è ridotta del 50%. L’esercizio con i pesi, che inspessisce le singole fibre, può ridurre la perdita di massa muscolare complessiva, ma non la perdita del numero delle fibre. PERDITA MASSA MUSCOLARE 25 ANNIINIZIO 50 ANNI10% 80 ANNI50% LA MASSA MUSCOLARE NELL’INVECCHIAMENTO

26 SISTEMI ENERGETICI Il muscolo possiede una riserva di ATP che gli consente un lavoro di pochi secondi. Per proseguire l’attività muscolare occorre che l’ADP riceva un nuovo fosfato e si ritrasformi nuovamente in ATP. L’ATP (Adenosin-Tri-Fosfato) è la molecola energetica che permette la contrazione muscolare. Quando il muscolo si contrae l’ATP si scinde in ADP e fosfato, rilasciando energia: ATP ADP + P + energia

27 L’ATP può deve essere risintetizzato mediante altri composti. I sistemi attraverso i quali l’ATP può essere riformato sono 3. RISINTESI DELL’ATP Sistemi di risintesi dell’ATP anaerobico aerobico alattacido lattacido In base all’attività svolta tali sistemi partecipano in percentuale diversa Sistemi energetici nel Tennis

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30 Il principale composto usato per la risintesi dell’ATP è la FOSFOCREATINA (o CP – CREATINFOSFATO). Per ogni CP che si degrada si forma una molecola di ATP. La concentrazione intracellulare di CP è circa 4-6 volte maggiore di quella dell’ATP. Nonostante questo le riserve disponibili di CP si esauriscono nell’arco di pochi secondi (circa il 90% si consuma in meno di 6 secondi) Meccanismo anaerobico alattacido Il meccanismo anaerobico alattacido consente di ottenere rapidamente ATP per uno sforzo molto intenso (salti, lanci, sollevamento pesi, corsa veloce), senza produrre acido lattico e senza consumo di ossigeno. CP CREATINA FOSFATO ADP ATP

31 Risintesi del creatinfosfato Così come l’ATP consumato deve essere riformato per continuare l’attività, anche la fosfocreatina, dopo essere stata consumata, deve essere ricostituita. Anche questo processo richiede consumo di energia, che viene fornita da un’ulteriore riserva, il glicogeno muscolare, la cui trasformazione produce acido lattico. L’acido lattico prodotto, attraverso il circolo ematico, viene portato al fegato dove viene convertito in glucosio. Il glucosio a sua volta riportato al muscolo, sempre attraverso il sangue, viene nuovamente convertito in glicogeno. Il CP muscolare viene ripristinato nell’arco di 5 minuti (il 70% in 30 secondi).

32 Dopo aver consumato le riserve immediatamente disponibili di ATP e CP, il muscolo, per continuare ad avere scorte di ATP, deve bruciare substrati, cioè deve utilizzare i nutrienti assimilati con l’alimentazione. Il primo substrato che viene usato per la produzione di energia è il glucosio. Meccanismo anaerobico lattacido Il glucosio è introdotto facilmente nell’organismo mediante i carboidrati, o glucidi, o glicidi (pasta, pane, patate, riso).

33 Le scorte di zuccheri che vengono ingeriti giornalmente, vengono in parte utilizzati per mantenere il metabolismo basale e il fabbisogno energetico quotidiano. La restante parte di zuccheri che non sono di pronto utilizzo, sono accumulate come scorte nel fegato (70-100 g) e nel muscolo stesso, sotto forma di glicogeno, costituite da macromolecole di glucosio legate le une alle altre. La formazione del glicogeno prende il nome di glicogenosintesi. Gli eventuali carboidrati in eccesso vengono convertiti in grassi e depositati nel tessuto adiposo. GLICOGENOSINTESI metabolismo basale fabbisogno energetico scorte di glicogeno epatico (fegato) muscolare GLUCOSIO tessuto adiposo glicogenosintesi Meccanismo anaerobico lattacido

34 Quando il muscolo si trova a dover affrontare una situazione di sforzo intenso, avendo la necessità di reclutare numerose molecole di ATP, utilizza parte del glicogeno presente nel fegato e nei muscoli per avere zuccheri di uso immediato da demolire. La scissione del glicogeno è detta glicogenolisi. All'interno del citoplasma delle cellule muscolari, il glucosio viene trasformato in piruvato (o acido piruvico) e poi in lattato, attraverso delle reazioni intermedie, con produzione di 2 molecole di ATP per ogni molecola di glucosio utilizzata. Meccanismo anaerobico lattacido glicogeno glucosio piruvato glicogenolisi ATP piruvato lattato

35 Se perdura la condizione di anaerobiosi l’acido piruvico (piruvato), prodotto dalla demolizione del glucosio, viene convertito in acido lattico. L'acido lattico provoca una diminuzione del pH; quando il pH arriva a circa 6,4 si innalzano i livelli di acidosi e il muscolo non è più in grado di contrarsi, indipendentemente dalla disponibilità di ATP (fatica). Meccanismo anaerobico lattacido Le attività motorie che richiedono l’uso prevalente del meccanismo anaerobico lattacido agiscono in maniera modesta sul controllo del peso: gli sforzi e gli allenamenti sono tali da bruciare una quantità tutto sommato limitata di calorie.

36 Meccanismo anaerobico lattacido Il sistema anaerobico lattacido è caratteristico delle fibre muscolari a contrazione rapida (fibre bianche o tipo II B) che sono in grado di svolgere un lavoro muscolare molto intenso e breve, in cui la potenza e rapidità hanno un ruolo preminente o in cui esiste la possibilità di ristoro tra un atto motorio e l'altro di elevata intensità. Il sistema anaerobico lattacido è utilizzato prevalentemente nelle gare di corsa veloce comprese tra 20” e 120” (200-800 metri), nei salti, nei lanci, in brevi scatti nelle discipline cicliche e negli sport di squadra.

37 Formazione dell’acido lattico

38 L'accumulo di lattato si può smaltire con un allenamento “defaticante”, in circa 30 minuti oppure, senza allenamento, dopo circa 1-2 ore. L'acido lattico attraverso il circolo ematico viene portato al fegato, dove subisce una serie di processi che lo portano ad essere riconvertito in glucosio. Smaltimento dell’acido lattico-Ciclo di Cori Il glucosio così ricostituito viene nuovamente trasportato nel muscolo, dove può all'occorrenza fungere come catabolita per produrre energia o essere immagazzinato all'interno delle macromolecole di glicogeno. Questo ciclo di produzione e trasporto viene detto Ciclo di Cori.

39 Il DOMS (Delayed onset muscle soreness o Dolore muscolare a insorgenza ritardata), è il dolore che insorge 24-48 ore dopo un allenamento impegnativo e scompare in circa 96 ore. Per un certo periodo di tempo esso è stato attribuito ad un accumulo di acido lattico a livello muscolare. Ricerche successive hanno evidenziato che invece il lattato si smaltisce al massimo nell’arco di 2 ore e che il DOMS è associato a micro-lesioni del tessuto muscolare causate dallo sforzo. Si pensa che questo fenomeno doloroso sia fisiologico e necessario per ottimizzare la risposta all'allenamento. DOMS-Dolore muscolare a insorgenza ritardata Per prevenire o minimizzare l’insorgenza del DOMS occorre iniziare l’allenamento con una bassa intensità e aumentarla progressivamente; quando il dolore si presenterà (specie nella fase iniziale della stagione di preparazione) l’utilizzo del ghiaccio, lo stretching e l’attività muscolare blanda possono aiutare.

40 risintesi di glicogeno dal lattato (ciclo di Cori) ipertermia variazione dell’assetto ormonale (attivazione degli ormoni dello stress) elevata attività cardiaca, ventilatoria e di altre funzioni corporee. EPOC: Extra Consumo di Ossigeno Post esercizio (debito di ossigeno) Il maggiore consumo di ossigeno (fiatone) alla fine di un’intenso sforzo, nella fase di recupero, viene detto debito di ossigeno o EPOC- Extra Consumo di Ossigeno Post esercizio. Esso è derivato da: processi di trasformazione dell'acido lattico in glucosio ripristino dei substrati energetici di CP e ATP

41 Lo studio dell‘EPOC - extra consumo di ossigeno post esercizio ha permesso di stabilire che in caso di esercizio di tipo massimale o sub-massimale, un recupero di tipo attivo ad intensità moderata è più efficace rispetto al riposo di tipo assoluto. Ecco spiegato perché, tra una ripetuta e l'altra, è meglio recuperare continuando l'esercizio a bassa intensità piuttosto che fermarsi, sdraiarsi o sedersi.

42 Ossidazione del glucosio L'ossidazione del glucosio, ovvero il processo attraverso il quale mediante il glucosio si forma ATP, si attua in due fasi: la glicolisi (nel citosol) in assenza di ossigeno (cioè in anaerobiosi), permette di produrre solo 2 molecole di ATP per ogni molecola di glucosio. la respirazione cellulare (nei mitocondri), che avviene attraverso una serie di reazioni che avvengono in presenza di ossigeno (aerobiosi) e prendono il nome di ciclo di Krebs. La respirazione cellulare produce 38 molecole di ATP + acqua + anidride carbonica.

43 Metabolismo aerobico lipidico utilizza prevalentemente lipidi (grassi) in presenza di ossigeno. Il grasso è immagazzinato prevalentemente come tessuto adiposo di tutto il corpo, ed è sostanzialmente un serbatoio di energia. Perché possa essere utilizzato per il metabolismo cellulare il grasso deve anzitutto essere ridotto dalla sua forma complessa, trigliceridi, ai semplici componenti di glicerolo e acidi grassi liberi. Anche se il grasso agisce come una vasta riserva di carburante, il rilascio di energia è troppo lento per l'attività molto intensa. È usato in sforzi di modesta intensità (come il jogging parlando tranquillamente) o in sforzi prolungati, dove affianca il meccanismo precedente (come nella maratona). I lipidi non possono essere utilizzati se finiscono le scorte dei carboidrati. Metabolismo aerobico Metabolismo aerobico lipidico trigliceridi glicerolo acidi grassi

44 La massima attivazione del metabolismo di acidi grassi viene raggiunta mediamente dopo 20-30 minuti dall'inizio dell'esercizio fisico. All'inizio dell'esercizio vengono utilizzati principalmente gli acidi grassi ematici e solo successivamente, quando il loro livello plasmatico diminuisce, aumenta la liberazione di acidi grassi dal tessuto adiposo. Metabolismo aerobico Metabolismo aerobico lipidico Se l'attività fisica è di bassa intensità ma si protrae per almeno un'ora vi è un depauperimento delle riserve di glicogeno e maggiore utilizzazione di lipidi che arrivano a coprire l'80% della richiesta energetica.

45 Nella camminata il consumo di grassi è percentualmente maggiore ma, essendo il consumo calorico praticamente della metà, i grammi di grasso consumati risultano meno che correndo sulla stessa distanza. Metabolismo aerobico Metabolismo aerobico lipidico L'utilizzo degli acidi grassi a scopo energetico, non avviene in maniera uniforme per tutti: se per quei soggetti aerobicamente molto efficienti la metabolizzazione degli acidi grassi avviene sin dai primi minuti di corsa (5-10 minuti), per quelli meno allenati l'utilizzo dei grassi avviene invece a tempi proporzionalmente più lunghi, in base al livello di allenamento.

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47 Metabolismo aerobico glicidico in cui in presenza di ossigeno si bruciano prevalentemente carboidrati, che possono rilasciare energia più rapidamente dei grassi. A differenza del grasso, i carboidrati non sono immagazzinati in depositi periferici del corpo, ma si trovano in piccola parte nel sangue e poi in quantità maggiore nei muscoli e nel fegato, convertiti in macromolecole di glicogeno. Una sessione di allenamento pesante può esaurire le riserve di carboidrati immagazzinati nei muscoli e nel fegato, così come una dieta alimentare. I principianti, che non sono efficienti dal punto di vista metabolico, possono non essere ancora in grado di ottimizzare le riserve energetiche e possono utilizzare i carboidrati anche quando si corre a ritmo lento (una seduta di aerobica della durata di 30-40 minuti), perché essi richiedono una quantità inferiore di ossigeno rispetto agli acidi grassi. Metabolismo aerobico Metabolismo aerobico glicidico

48 Metabolismo proteico è il meccanismo energetico in cui si bruciano le proteine per ottenere energia. Come il precedente esso viene usato per ottenere energia quando i carboidrati scarseggiano e diventa tanto più importante quanto lo sforzo è prolungato (per esempio diverse ore). In questo caso si può dire che i muscoli vengono “smontati” per produrre energia. Metabolismo aerobico Metabolismo aerobico protidico

49 SISTEMI ENERGETICI MUSCOLARI MECCANISMO ENERGETICO ANAEROBICO ALATTACIDO ANAEROBICO LATTACIDO AEROBICO UTILIZZAATP+CPGLUCOSIO E GLICOGENO GRASSI E ZUCCHERI CAPACITÀ ENERGETICA MOLTO SCARSASCARSAMOLTO ALTA TEMPI DI RECUPERO Riformazione di ATP e CP: circa 2 minuti Eliminazione acido lattico: circa 1 ora Riformazione del glicogeno: circa 1 giorno RESIDUIADP e CREATINAACIDO LATTICOH2O e CO2

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