Dallo scrittore Myprotein Domenico Grullo, studente in Medicina e Chirurgia.
Contrazione Muscolare
La contrazione muscolare è la proprietà del muscolo di accorciarsi e compiere le proprie funzioni; quello che si verifica è un accoppiamento elettromeccanico dove l'impulso nervoso viene propagato alla cellula muscolare e convertito in movimento.
L'esempio più immediato che ci può venire in mente è quello del muscolo scheletrico, la cui contrazione ci consente di sollevare un peso da terra ed è un tipo di contrazione volontaria che però può rispondere anche a stimoli di riflesso; non dimentichiamo che sicuramente il muscolo più importante è il cuore (le cui cellule si contraggono circa 86400 volte al giorno!) che pur essendo un muscolo striato è involontario.
Il terzo tipo di contrazione muscolare è quella del muscolo liscio, così chiamato perché non presenta le striature del muscolo scheletrico, che ritroviamo nell'apparato digerente e nei vasi sanguigni ed anche qui parliamo di contrazione involontaria (data dal sistema nervoso autonomo).
Quindi ricapitolando ci sono 3 tipi muscolatura che differiscono in alcuni particolari durante la contrazione.
Contrazione nel Muscolo Scheletrico
Quella di interesse maggiore per gli sportivi è la contrazione del muscolo striato; il miocita (cioè la cellula muscolare) contiene al suo interno tantissime proteine ed enzimi che insieme formano un'unica grande macchina: l'unità morfofunzionale è il sarcomero ed è composto naturalmente da actina (proteina globulare che polimerizza in filamenti) e miosina (composta da una parte filamentosa e da due teste che interagiscono con l'actina) che sono le attrici principali della contrazione, tropomiosina (proteina filamentosa) e troponina (proteina con subunità globulari I,T e C); altre proteine come titina e nebulina non sono implicate direttamente nel meccanismo, ma costituiscono l'ancora tra i diversi sarcomeri.
Per capire come tutto avviene risulta utile rivedere la struttura del sarcomero: i filamenti sottili sono quelli di actina e i filamenti spessi sono quelli di miosina che vanno a formare una sequenza di bande scure (A) e bande chiare (I); all'interno della banda I abbiamo una linea più scura, la linea Z. Il sarcomero è tutto quello compreso tra una linea Z e l'altra.
Nella banda A abbiamo sia l'actina che le teste delle molecole di miosina, nella banda I soltanto l'actina. A livello molecolare, avendo offerto una visione generale delle proteine sarcomeriche, avviene uno scorrimento delle teste delle miosine sui filamenti di actina, il cui scopo principale è avvicinare le due linee Z opposte.
Inizialmente lo stimolo alla contrazione, propagato attraverso le fibre nervose, giunge al bottone sinaptico dove determina il rilascio del neurotrasmettitore (solitamente acetilcolina) e porta all'apertura dei canali del Sodio e conseguentemente, alla depolarizzazione di quelli del calcio a livello del Sarcoplasma.
Le teste delle miosine non sono attaccate perché l'interazione è impedita dalla Troponina C; quando a quest'ultima si lega il Calcio, si porta dietro la tropomiosina e vengono scoperti i siti dell'actina e così la miosina può legarvisi; a questo punto l'ATPasi miosinica scinde l'ATP dalla quale ricava l'energia per spingere l'actina verso il centro del sarcomero.
Dopo questo step, la miosina si stacca dall'actina e ripete il ciclo per tutto il tempo della contrazione. La forza che si sviluppa durante tutto il processo è direttamente correlato al numero di ponti acto-miosinici che si formano.
Due elementi su cui spendere qualche altra parola e senza i quali la contrazione non potrebbe avvenire sono lo ione Ca2+ e l'ATP. Il Calcio entra nella cellula muscolare grazie all'accoppiamento elettro-meccanico che garantisce l'apertura dei canali ionici; lo ione serve a spiazzare la tropomiosina (legata alla troponina C) dai siti di legame dell'actina e consentire alle teste miosiniche il loro lavoro; l'ATP viene continuamente costituita grazie all'ossidazione dei substrati energetici, glucosio e acidi grassi, nonché prontamente ricostituita nei primi secondi dell'esercizio dalla creatin-fosfato; viene idrolizzata dalla testa miosinica e dà l'energia necessaria per compiere la rotazione.
Comune infatti è la sensazione di sforzo e fatica, fino all'impossibilità di continuare il sollevamento, quando si accumula l'acido lattico e l'abbassamento del pH impedisce la formazione di nuova ATP.
Quindi il meccanismo cellulare è quello appena visto ma il muscolo scheletrico può svolgere diversi tipi di contrazioni che si suddividono in due grandi famiglie, dinamiche e statiche, a seconda se avviene o meno lo spostamento del carico:
1. Contrazione Isotonica (dinamica): quando il muscolo si accorcia spostando un carico: è così chiamata perché la tensione è uguale in tutto l'arco di movimento e quello che cambia è la lunghezza delle fibre.
2. Contrazione Isocinetica (dinamica): prodotta quando il muscolo si accorcia a velocità costante sotto la massima tensione; è possibile solo con alcune macchine definite Isocinetiche.
3. Contrazione Auxotonica (dinamica): la tensione aumenta gradualmente durante l'esercizio (tipo con elastici).
4. Contrazione Pliometrica (dinamica): è una contrazione concentrica esplosiva, preceduta da una fase eccentrica in cui si accumula la potenza necessaria sfruttando gli elementi elastici del muscolo. Praticamente nella prima parte del movimento avviene un allungamento muscolare con sviluppo di tensione (fase eccentrica) che verrà liberata nella seconda fase (concentrica) dove avviene l'accorciamento muscolare e lo sviluppo di potenza (come nei salti).
5. Contrazione Isometrica (statica): quando il muscolo si contrae senza però accorciarsi: questo avviene o perché la resistenza applicata è uguale alla tensione muscolare sviluppata o perché si vuole lasciare il peso in una posizione fissa.
Dopo aver parlato in linea generale del muscolo scheletrico possiamo brevemente focalizzarci sulle differenze nel meccanismo di contrazione per quanto riguarda gli altri due tipi, liscio e cardiaco.
Contrazione nel Muscolo Liscio
Nel muscolo liscio la contrazione avviene dopo stimolazione da parte delle fibre del Sistema Nervoso Autonomo o da parte di alcuni ormoni (epinefrina); non ritroviamo l'organizzazione a sarcomeri ma i filamenti di actina sono collegati direttamente alla parete cellulare generando una contrazione meno organizzata e i canali ionici sfruttati sono quelli del Calcio piuttosto che quelli del Sodio: lo stesso Calcio che serve alla contrazione deriva dall'ambiente extracellulare (e non dal sarcoplasma).
Contrazione nel Muscolo Cardiaco
Nel muscolo cardiaco la stimolazione non avviene tramite fibre del Sistema Nervoso, ma ci sono particolari cellule, definite pacemaker, che generano autonomamente l'impulso che viene propagato alle cellule muscolari tramite fasci nervosi.
Anche qui il Calcio è lo ione principale della contrazione: la quantità che entra nella cellula, dopo stimolazione, serve a liberare il Calcio dal reticolo plasmatico consentendo l'accoppiamento elettro-meccanico come visto per il muscolo scheletrico. Anche nel cuore assistiamo a tipi diversi di contrazione: Isometrica, quando il sangue riempie le camere ventricolari e c'è accumulo di tensione senza accorciamento muscolare e Isotonica, quando la contrazione ventricolare pompa il sangue nelle arterie.
