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I.P.S.S.C.T.S. "P. Sella" Mosso 1 APPARATO MUSCOLARE I MUSCOLI Sono la parte attiva dell'apparato locomotore; tutte le ossa danno inserzione ai muscoli scheletrici, i quali, attraverso la contrazione, trasformano l'energia chimica, accumulata nell'organismo, in energia meccanica. Tale contrazione può essere dinamica (movimento) o statica (fissare una posizione). Si distinguono tre tipi di tessuto muscolare: - Liscio : presente negli organi interni, costituito da cellule a forma di fuso o di nastro, parallele tra loro, innervate dal S.N. Autonomo, le cui contrazioni sono lente e non dipendono dalla volontà del soggetto (tubo digerente, arterie, ecc.) - Striato cardiaco : si trova solo nel cuore e come i muscoli lisci ha una contrazione involontaria (con una propria centrale di comando) però intensa, rapida e priva di affaticamento. - Striato : si trova in tutti i muscoli dello scheletro, formati da fibre muscolari parallele tra di loro che si prolungano nei tendini. Nell'uomo i muscoli rappresentano circa il 40% del peso corporeo, nella donna il 30-32%. Ogni muscolo è composto da una parte carnosa detta corpo muscolare e due estremità con cui entra in contatto con l'osso; quella più vicina al corpo è chiamata origine e rimane relativamente statica durante la contrazione, quella opposta si chiama inserzione. Ogni fibra è racchiusa in una una guaina di tessuto connettivale, più fibre si riuniscono in fascetti primari, secondari e terziari; il tutto è circondato da una membrana, il perimisio, a sua volta circondata da una membrana connettivale, aponeurosi. I muscoli larghi si inseriscono sull'osso tramite questa aponeurosi, mentre in quelli lunghi il tessuto connettivo si prolunga in un cordone biancastro e lucido, il tendine, dotato di elevata resistenza e non estensibile. Il legame che si viene a creare tra il tendine e l'osso è molto forte, per cui è possibile che la trazione esercitata dal tendine strappi l'osso e non il tendine. Le fibre sono a loro volta divise nelle miofibrille che osservate al microscopio presentano un’alternanza di zone chiare (bande I) e zone scure (bande A), e per questo viene chiamato striato.

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I.P.S.S.C.T.S. "P. Sella" Mosso

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APPARATO MUSCOLARE I MUSCOLI Sono la parte attiva dell'apparato locomotore; tutte le ossa danno inserzione ai muscoli

scheletrici, i quali, attraverso la contrazione, trasformano l'energia chimica, accumulata

nell'organismo, in energia meccanica.

Tale contrazione può essere dinamica (movimento) o statica (fissare una posizione).

Si distinguono tre tipi di tessuto muscolare:

- Liscio: presente negli organi interni, costituito da cellule a forma di fuso o di nastro,

parallele tra loro, innervate dal S.N. Autonomo, le cui contrazioni sono lente e non

dipendono dalla volontà del soggetto (tubo digerente, arterie, ecc.)

- Striato cardiaco: si trova solo nel cuore e come i muscoli lisci ha una contrazione

involontaria (con una propria centrale di comando) però intensa, rapida e priva di

affaticamento.

- Striato: si trova in tutti i muscoli dello scheletro, formati da fibre muscolari parallele tra di

loro che si prolungano nei tendini.

Nell'uomo i muscoli rappresentano circa il 40% del peso corporeo, nella donna il 30-32%.

Ogni muscolo è composto da una parte carnosa detta corpo muscolare e due

estremità con cui entra in contatto con l'osso; quella più vicina al corpo è chiamata

origine e rimane relativamente statica durante la contrazione, quella opposta si

chiama inserzione. Ogni fibra è racchiusa in una una guaina di tessuto

connettivale, più fibre si riuniscono in fascetti primari, secondari e terziari; il tutto è

circondato da una membrana, il perimisio, a sua volta circondata da una

membrana connettivale, aponeurosi.

I muscoli larghi si inseriscono sull'osso tramite questa aponeurosi, mentre in quelli lunghi il

tessuto connettivo si prolunga in un cordone biancastro e lucido, il tendine, dotato di elevata

resistenza e non estensibile. Il legame che si viene a creare tra il tendine e l'osso è molto

forte, per cui è possibile che la trazione esercitata dal

tendine strappi l'osso e non il tendine.

Le fibre sono a loro volta divise nelle miofibrille che

osservate al microscopio presentano un’alternanza di zone

chiare (bande I) e zone scure (bande A), e per questo viene

chiamato striato.

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La banda A nella regione centrale ha una zona meno densa, detta zona H, la cui larghezza

diminuisce durante la contrazione.

Ogni banda chiara (I) presenta una linea scura centrale detta linea Z, lo spazio compreso tra

due linee Z è chiamata Sarcomero, ed è l'unità di contrazione; tali linee sono continue per

tutta la lunghezza della fibra muscolare, e servono a tenere insieme le miofibrille.

Sempre dall’osservazione al microscopio, all’interno del sarcomero è

possibile osservare due tipi di filamenti: quello più spesso è costituito

da miosina (filamento primario), quello più sottile da actina

(secondario) . Le bande I sono costituite solo da actina, la bande A

da tutte e due.

Ogni molecola di Miosina è circondata da sei di Actina, ed ha dei

filamenti a pettine che si protendono fino ad articolarsi con essa.

Durante la contrazione l'actina s'infila più profondamente tra la miosina

fino quasi a toccare la punta di quella opposta.

I muscoli striati sono innervati dal S.N. centrale, e la loro contrazione è

sotto il controllo della volontà; perciò sono detti volontari, e scheletrici

perché sono attaccati allo scheletro e ne consentono il movimento.

Essi si contraggono + rapidamente e + intensamente di quelli lisci

ma non possono rimanere contratti a lungo avendo bisogno di un

breve periodo di riposo prima di contrarsi nuovamente. Non sono

comunque mai completamente rilassati, ma si trovano in uno stato di

contrazione parziale chiamato tono muscolare che consente di mantenere il corpo

nell'atteggiamento adatto alle circostanze. Solo durante il sonno il tono muscolare è quasi

completamente abolito.

Vi sono due tipi di fibre: rosse e bianche con proprietà differenti; e il nome è dovuto alla

presenza o meno di mioglobina, un pigmento capace di immagazzinare ossigeno, il ché

rende il muscolo più resistente anche se meno rapido e preciso nel compiere un movimento.

Tutti i muscoli contengono una percentuale diversa di fibre bianche e rosse, determinata

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geneticamente, ma influenzabile in qualche modo dall'allenamento. Senza allenamento le

fibre bianche diventano rosse, quindi nei bambini movimenti rapidi ma di breve durata,

anziani movimenti più lenti ma possibilità di ripeterli nel tempo. Anche l’allenamento per certi

sport (resistenza) può modificare tale percentuale.

Il muscolo presenta una fitta rete sia di vasi sanguigni che di fibre nervose .

Dai vasi sanguigni arriva il nutrimento, regolato, sia a livello nervoso che chimico, tramite

l’apertura di un numero più o meno elevato di capillari a seconda delle necessità.

Da una cellula nervosa situata nel midollo spinale giunge al muscolo un filamento motorio

Assone che termina in una giunzione tra nervo e muscolo: placca neuro-muscolare; da qui

si suddivide in piccoli rami diretti alle singole fibre, o a fasci di fibre. Una fibra nervosa può

innervare, con le sue diramazioni, da 1 a oltre 200 fibre muscolari; l’insieme costituito da:

cellula nervosa, assone, fibre innervate costituisce l’UNITA’ MOTORIA. Il numero delle fibre

muscolari innervate da una singolafibra muscolare non dipende dalla grandezza del muscolo

ma dalla precisione dei movimenti richiesti

(muscoli oculari anche una sola fibra m. per

u.m., quadricipite e paravertebrali centinaia di

fibre m. per u.m.)

Per gli atti motori volontari è indispensabile

l’intervento dei neuroni del cervello che

agiscono in base alle informazioni provenienti

dai recettori (estero - proprio - enterocettivi) :

essi trasformano gli stimoli ricevuti in segnali

elettrici, che vengono inviati al cervello il quale,

a sua volta, invierà una risposta. Gli atti motori

involontari (o riflessi) si verificano invece quando l’impulso arriva direttamente dal midollo,

senza l’intervento del cervello, che solo in un secondo tempo riceverà le informazioni

sensoriali derivate dall’azione riflessa (mano che tocca fonte di calore).

Il muscolo che determina il movimento viene definito Agonista, quello che agendo in senso

opposto si rilascia gradualmente e produce un controllo frenante Antagonista; nel

movimento intervengono anche altri muscoli detti Direzionali che consentono un movimento

più preciso e uniforme.

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Una classificazione dei muscoli abbastanza usata è quella che si basa sui movimenti che

compiono: flessori, estensori, elevatori, abbassatori, dilatatori (sfinteri), abduttori, adduttori,

rotatori, ecc.

La forma dei muscoli è estremamente varia e si adattano alla forma delle ossa su cui sono

inseriti e al movimento che devono compiere.

La risposta del muscolo ad uno stimolo contrattile è retta dal principio del TUTTO O NIENTE,

inoltre le fibre si contraggono solo se lo stimolo è superiore ad una certa intensità detta

soglia di stimolo che è diversa da fibra a fibra; di conseguenza, quando arriva alla fibra

muscolare uno stimolo nervoso, essa si contrae solo se tale stimolo è maggiore della sua

soglia e si contrae completamente.

La forza di un muscolo è quindi la risultante della forza di contrazione delle singole fibre che

lo compongono, ed essa si esplica tramite il tirare e non lo spingere.

La contrazione muscolare è un lavoro meccanico e richiede un consumo di energia che viene

prodotta da processi biochimici, provocati a loro volta dall’eccitazione di cui sopra.

Dal punto di vista biomeccanico le ossa si possono paragonare alle leve che sono di tre tipi:

• I: Indifferenti in cui il Fulcro si trova tra Potenza e Resistenza (testa)

• II: Vantaggiose la R si trova tra F e P (piede)

• III: Svantaggiose la P si trova tra F e R (avambraccio) e sono la maggioranza

Il tempo che intercorre tra l’eccitazione del muscolo e l’inizio del suo accorciamento si chiama

tempo di latenza e diminuisce con l’aumento della temperatura (a 37° 1 mmillisecondo).

Ogni muscolo è composto da più unità motorie, e ogni unità ha una sua soglia di stimolo: se

più stimoli di intensità crescente arrivano al muscolo, esso aumenta la sua forza di

contrazione

Stimolo basso intervengono poche unità

Stimolo maggiore intervengono altre unità

Questo permette di graduare la forza durante l’attività, tuttavia ogni singola unità motoria non

aumenta la sua contrazione con l’aumentare dello stimolo, proprio per il princio del TUTTO O

NIENTE.

Se dopo una contrazione muscolare viene inviato un secondo stimolo, avremo due

contrazioni separate, ma quanto più riusciremo a mandare ravvicinati gli stimoli, tanto

maggiore sarà l’effetto fino a provocare una sommazione

5 3 12 8 = 5+3+12+8

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5

5 3 12 8 = 28

Se un muscolo viene ripetutamente stimolato, con un elevata frequenza, per cui l’intervallo è

più breve del periodo di contrazione, si verifica una contrazione prolungata la cui forza è un

multiplo della contrazione semplice, e viene chiamato tetano muscolare (polpaccio 100/sec,

retto dell’occhio 350/sec); nei movimenti sportivi sono quasi tutte contrazioni tetaniche.

La Forza di un muscolo dipende dal numero di fibre attivate contemporaneamente

La Velocità dipende dalla rapidità con cui si susseguono le contrazioni

Entrambe sono altresì influenzate dal sincronismo con cui vengono attivate le fibre che lo

compongono.

Contrazione isotonica quando il muscolo si accorcia e la sua tensione rimane costante

Contrazione isometrica quando il muscolo non si accorcia ma aumenta la sua tensione

All’inizio abbiamo sempre un breve lavoro isometrico per vincere la resistenza (peso)

L’alternarsi tra contrazione e rilassamento permette la circolazione del sangue, quindi nel

lavoro isometrico tale circolazione diminuisce e quindi favorisce l’accumulo di acido lattico

che provoca una limitazione del lavoro nel tempo.

Il muscolo, contraendosi, compie un lavoro e ciò determina un consumo di energia, che

deve essere prodotto da un carburante: l’ATP Adenosintrifosfato, presente in tutti i muscoli,

seppur non in grandi quantità (al massimo circa 100g.).

Esso viene sintetizzato dai mitocondri, piccolissimi organi che si trovano all’interno di ogni

cellula, a partire dagli zuccheri e i grassi assorbiti dal nostro corpo attraverso il cibo.

Questo ATP scindendosi rilascia un gruppo fosforico (P) e libera Energia utilizzata nella

contrazione.

ATP ADP + P + E x contrazione

Detto così la cosa sembrerebbe molto semplice, ma come

detto nel nostro corpo l’ATP è presente in quantità limitata, ed

è l’unico carburante utilizzabile dai muscoli; per protrarre il

lavoro nel tempo è quindi necessario produrne dell’altro,

oppure ricostituirlo, visto che un maratoneta, ad esempio, ne consuma circa 75 kg. Per capire

come questo succede pensiamo ad un’atleta che si metta a correre al massimo della velocità.

1. Un primo processo di risintesi dell’ATP si attua a

carico degli Accumulatori di Energia, il principale

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dei quali è la Fosfocreatina: CP che, scindendosi in C e P, fornisce all’ADP il P necessario

a ricostituire l’ATP, e libera Energia

CP C + P + E

ADP ATP

Questa reazione avviene grazie all’intervento di un enzima (creatinkinasi)

Ma la CP, pur essendo presente nel nostro corpo in quantità 4/5 volte maggiore dell’aTP,

dopo 6/7 secondi ne viene consumata normalmente più dell’80%, e viene quindi utilizzata

per scatti brevi, salti, lanci, parata del portiere, tiri da fermo; poi bisogna rivolgersi ad altri

meccanismi di risintesi.

Ad esempio un altro enzima (miokinasi) permette di resintetizzare una molecola di ATP

da due di ADP produzione di ammoniaca che finisce poi nel sangue

E’ quindi un meccanismo che può fornire molta potenza ma di capacità limitata, è come

se l’atleta fosse al volante di un dragster.

2. A questo punto non resta che ridurre la velocità e utilizzare un altro meccanismo (usare

una Ferrari che consenta una maggiore autonomia pur garantendo un’elevata velocità).

Partendo da una molecola di Glucosio (zucchero), presente nei muscoli e stoccato nel

fegato sotto forma di glicogeno, all’interno delle cellule, in particolari organi chiamati

miticondri, avviene la Glicolisi, una serie di reazioni (12) che avvengono, passando

attraverso la creazione di acido piruvico . Si arriva così ad ottenere 3 molecole di ATP,

se parto dal glicogeno, e 2 partendo dal glucosio, ma si producono anche 2 molecole di

Acido Lattico, che depositandosi nei muscoli provoca un’affaticamento fino a impedire il

lavoro muscolare, soprattutto a causa degli ioni H. Questo ac. latt. viene poi metabolizzato

quando si interrompe il lavoro e ritrasformato in parte in glicogeno o utilizzato in altre

funzioni (contrazione cardiaca). Anche questo meccanismo non può essere protratto a

lungo (massimo 4’) e quindi si utilizza nella velocità prolungata fino ai 400 m, le volate

finali del ciclismo, azioni particolarmente intense nei giochi di squadra. L’atleta deve

scendere dalla Ferrari e salire su un’utilitaria.

3. Il terzo meccanismo utilizzato prevede l’intervento dell’Ossigeno bruciando gli zuccheri e i

grassi.

3.1. Partendo dagli zuccheri il meccanismo è identico al precedente fino alla formazione

dell’ac. piruvico, il quale però, in presenza dell’ossigeno, si trasforma in acetil-

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Coenzima A che entra nel Ciclo di Krebs: una serie complessa di reazioni chimiche

che porta alla formazione di altre 2 molecole di ATP + Carbonio e Idrogeno. IL

carbonio si lega all’ossigeno e viene eliminato sotto forma di CO2; l’H invece, con

quelli liberati dalla glicolisi, entra in una serie di reazioni chiamata catena di trasporto

degli elettroni attraverso la quale forniscono l’energia per la risintesi di 34 molecole di

ATP dall’ADP + H2O. Alla fine avremo 39 molecole di ATP se siamo partiti dal

glicogeno, 38 se dal glucosio. Questo è il meccanismo normalmente usato nella vita

di tutti i giorni, anche quando dormiamo.

Nello sport è caratteristico degli sport di durata, compresi quelli di squadra, e le scorte

di glicogeno sono sufficienti per 1-2 ore; i grassi invece sono in grado di fornire una

riserva energetica maggiore.

3.2. Partendo dai grassi, essi si degradano fino ad acetila-CoA per poi seguire lo stesso

procedimento degli zuccheri. La quantità di ATP finale prodotto dipende dal numero

di atomi di Carbonio del grasso da cui si è partiti secondo la formula (8.5 x n) – 6. Se

parto dall’ac. palmitico, composto da 16 atomi di C, avremo 130 molecole di ATP.

In ogni caso solo il 40% dell’energia prodotta viene immagazzinata sotto forma di

ATP, perché il 60% viene disperso sotto forma di calore; inoltre occorre un maggior

apporto di ossigeno in quanto una molecola di O2 permette di produrre 5.6 molecole

di ATP dpartendo dai grassi, contro le 6.3 partendo dagli zuccheri.

Questo è uno dei motivi per cui si ha un calo di rendimento quando si esauriscono le

scorte di zuccheri.

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Riassumendo, tutti i movimenti che noi effettuiamo danno luogo a tre diversi tipi di lavoro

muscolare:

ANAEROBICO ALATTACIDO (non in presenza di ossigeno e senza produrre acido lattico)

dall’ATP e accumulatori di energia. Sforzi di brevissima durata e grande intensità (salti, lanci)

ANAEROBICO LATTACIDO (non in presenza di ossigeno) demolisce gli zuccheri ma

produce acido lattico. Viene attivato rapidamente e produce in fretta grandi quantità di ATP.

Utilizzato per sforzi di grande intensità ma di breve durata (velocità)

AEROBICO (in presenza di ossigeno) demolisce zuccheri e grassi fino ad ottenere acqua e

anidride carbonica. Viene condizionato dall’attività del sistema cardiocircolatorio (sci di fondo,

maratona, ciclismo)

La successione che abbiamo utilizzato non è necessariamente quella che avviene nella

realtà. Se si affronta uno sforzo prolungato, maratona, interviene subito il meccanismo

aerobico, se deve effettuare delle variazioni di velocità ricorre all’anaerobico lattacido.

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TRAUMI MUSCOLARI Il muscolo è un tessuto elastico ma, se sottoposto ad un lavoro molto intenso, può subire dei

traumi dovuti ad un eccessivo affaticamento (presenza di ac. lattico) o a movimenti troppo

bruschi.

Nel primo caso il muscolo tenderà a bloccarsi con le fibre contratte dando luogo a quello che

si chiama crampo o contrattura che può causare forte dolore. Per alleviare il dolore bisogna

effettuare dei massaggi o cercare di allungare il muscolo (stretching), e poi lasciarlo a riposo.

I crampi notturni sono, in genere, segnali di mancanza di sali minerali.

Se, nonostante l’affaticamento, continuo il lavoro, o nel caso di movimenti bruschi, le fibre si

possono sfilacciare, si ha allora uno stiramento; bisogna applicare un impacco freddo e

mettere in assoluto riposo l’arto, possibilmente in posizione sollevata.

Ben più grave è lo strappo, quando le fibre si rompono; in questo caso il primo soccorso è

simile a quello dello stiramento, cercando di non far compiere alcun movimento alla parte lesa

e trasportando al più presto l’infortunato al pronto soccorso. Le fibre in seguito si risaldano

dando luogo ad un muscolo cicatrizzato.

Vi possono essere infine lesioni tendinee, fortunatamente più rare, il cui trattamento segue

quello degli strappi.

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