Il sistema muscolare - Unità motorie e fibre muscolari (parte 3 di 4)

Come sono fatte e organizzate le fibre muscolari, le più lunghe cellule del corpo umano, che formano i fasci muscolari.

Autore: Arianna Bernardini (Lun, 02/03/2009)

Le fibre muscolari (o cellule muscolari) sono paragonabili a unità dalla forma cilindrica; possiedono energia chimica che, sprigionandosi dalle reazioni metaboliche, viene convertita in energia meccanica. Questa, facendo azione sulle leve ossee, consente di realizzare il movimento.

Come descritto nella quarta parte del dossier sul sistema muscolare, il primo processo che sta alla base della contrazione delle fibre muscolari, altamente eccitabili e conduttive, è lo stimolo nervoso che attraversa un motoneurone α fino giungere alla placca motrice (o placca neuromuscolare), dove ha inizio l’impulso elettrico che stimola la contrazione del muscolo poiché sulla membrana plasmatica le fibre muscolari generano il potenziale d’azione.

Ciascuna fibra muscolare è attraversata da un singolo motoneurone. Ma un solo motoneurone innerva più fibre muscolari con proprietà anatomo-fisiologiche simili e la quantità di fibre muscolari gestite dal motoneurone è inversamente proporzionale al grado di finezza e precisione del movimento richiesto al muscolo che le contiene. Di solito a muscoli più ridotti nelle dimensioni corrisponde una meno ampia unità motoria (o unità motrice; entità funzionale minima del muscolo che può essere controllata dal sistema nervoso e che comprende il nervo collegato al midollo spinale e le fibre muscolari che questo è in grado di stimolare, da poche unità se il movimento è circoscritto e delicato fino a un migliaio di fibre circa se il movimento è più ampio e impegnativo). Le fibre muscolari di una determinata unità motoria sono mischiate a fibre di altre unità motorie perché la distribuzione spaziale della forza generata dalle unità motorie sia più estesa e sussista una tensione ridotta tra i fasci di fibre muscolari.

Nelle unità motorie si identificano due tipi fondamentali di fibre muscolari aventi proprietà diverse derivanti dalla maggiore o minore presenza di mioglobina (la proteina con il caratteristico colore rosso presente nel sarcoplasma), dal tempo di contrazione, dal picco di forza prodotto, dal tempo di affaticamento e dal tempo di rilassamento.

• Fibre muscolari a contrazione lenta o fibre rosse (dette anche fibre di tipo I o ST, dall’inglese ‘slow twitch’).
  Questo fibre, molto sottili, sono riccamente vascolarizzate e contengono un’alta quantità di mioglobina e mitocondri (pertanto la diffusione dell’ossigeno dal sangue portato dai capillari ai mitocondri è facilitata), trattengono più glicogeno e hanno quindi un’elevata capacità aerobica che le rende molto resistenti agli sforzi.
• Fibre muscolari a contrazione rapida o fibre bianche (dette anche fibre di tipo II o FT, dall’inglese ‘fast twitch’).
  Queste fibre sono innervate dai motoneuroni α, con sezione grande e assone di grosso calibro per provvedere alla rapida trasmissione di impulsi nervosi.
  La velocità di contrazione e la forza sviluppata sono superiori di due/tre volte rispetto a quella delle fibre muscolari a contrazione lenta e sono impiegate negli esercizi di breve durata ma che esigono un notevole carico neuromuscolare per attivarsi solo al culmine del reclutamento delle fibre muscolari a contrazione lenta. Le fibre muscolari a contrazione rapida includono enzimi di tipo alattacido e glicolitico, tipici del metabolismo anaerobico.
  Si suddividono in tre sottogruppi:
  • fibre a contrazione rapida ossidante (dette anche fibre di tipo IIa, FR, dall’inglese ‘fast fadigue resistant’ o fibre intermedie perché collocate tra le fibre a contrazione rapida e quelle a contrazione lenta), con maggiore quantità di mioglobina, mitocondri ed enzimi ossidativi ma senza presentare la stessa capacità aerobica delle fibre a contrazione lenta. La velocità di contrazione di queste fibre, rispetto alle successive di tipo IIb, è inferiore, tuttavia sono dotate di maggiore resistenza;
  • fibre a contrazione rapida glicolitica (dette anche fibre di tipo IIb o FF, dall’inglese ‘fast fatiguable’), che sviluppano una forza elevata pur affaticandosi velocemente;
  • fibre di tipo IIx, con caratteristiche miste derivanti sia dalle fibre IIa che dalle fibre IIb.

Il potenziamento di una delle due tipologie fondamentali di fibre muscolari grazie a esercizi mirati favorisce lo sviluppo di proprietà fisiche quali elasticità muscolare, resistenza, velocità.

La velocità di contrazione (derivante dalla scomposizione dell’ADP o adenosindifosfato, nella catena pesante della miosina per ricavarne energia) delle fibre muscolari a contrazione lenta (fibre di tipo I) è 1/10 di quella che caratterizza le fibre di tipo IIx. Tra questi due tipi di fibre si collocano le fibre muscolari a contrazione rapida ossidante (fibre di tipo IIa).

È fondamentale sapere che in ciascun individuo:

• la composizione delle fibre muscolari è determinata geneticamente;
• non ci sono differenze di sesso riguardo la distribuzione dei tipi di fibre muscolari perché fisiologicamente i muscoli maschili sono uguali a quelli femminili, pertanto la forza esercitata da un muscolo appartenente a una precisa sezione è identica sia nell’uomo che nella donna (gli uomini possiedono semplicemente una quantità di tessuto muscolare maggiore e questo incide sulla quantità di forza esercitata);
• la contrazione delle fibre muscolari, a contrazione lenta o rapida, avviene sempre seguendo il medesimo meccanismo. La differenza sta nella tempo di contrazione, poiché le fibre muscolari a contrazione lenta si contraggono più lentamente delle fibre muscolari a contrazione rapida;
• in ogni muscolo c’è una diversa distribuzione di fibre a contrazione lenta e di fibre a contrazione rapida;
• quando le fibre muscolari di un’unità motoria sono sottoposte a contrazione, tutte le fibre muscolari si contraggono insieme e sviluppano la forza massima possibile;
• la forza totale sviluppata scaturisce dalla quantità di unità motorie sottoposte a contrazione simultanea;
• la forza generata da una fibra muscolare è proporzionale alla sua sezione (una fibra muscolare larga fornisce una forza maggiore rispetto a una fibra muscolare stretta).

Ma in individui diversi:

• nello stesso muscolo è contenuta una percentuale differente di fibre a contrazione lenta e di fibre a contrazione rapida, divergenza che si accentua in particolar modo attraverso l’allenamento orientato verso determinate discipline sportive che sollecitano alcuni muscoli piuttosto che altri.
  È quindi normale che gli atleti di resistenza (es. fondisti) presentino circa il 60-90% di fibre a contrazione lenta nei muscoli più esercitati contro il 60-90% di fibre a contrazione rapida nei muscoli più temprati di atleti di potenza (es. sollevatori di pesi).

Pertanto non si può modificare un tipo di fibra muscolare in un altro. Piuttosto, quando si costruiscono programmi mirati di fitness il trainer deve tenere presente che:

• con un allenamento alla resistenza di breve durata non si possono modificare le fibre muscolari a contrazione rapida in fibre muscolari a contrazione lenta;
• con un allenamento alla potenza di breve durata non si possono modificare le fibre muscolari a contrazione lenta in fibre muscolari a contrazione rapida, tuttavia con un allenamento alla potenza è invece possibile aumentare la capacità aerobica delle fibre a contrazione rapida grazie alla percentuale di mitocondri contenuta nel sottogruppo di fibre a contrazione rapida ossidante.

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