"Non hai muscoli", "Sei pelle e ossa": ti hanno mai rivolto frasi simili? Beh, tecnicamente, non è vero: tutti abbiamo dei muscoli. La differenza sta nel loro volume e nella loro forza. C'è dunque speranza per tutti! Leggi il nostro articolo sull'apparato muscolo-scheletrico per saperne di più su questo straordinario apparato.
Apparato muscolo-scheletrico: sistema muscolare e sistema scheletrico
L'apparato muscolo-scheletrico è costituito dall'insieme delle strutture articolari (articolazioni), muscolari (muscoli) e ossee (ossa) che svolgono funzioni di movimento, sostegno e protezione dell'organismo.
L'apparato muscolo-scheletrico è costituito in realtà da due sistemi, il sistema muscolare e il sistema scheletrico, che lavorano in contatto così ravvicinato da essere solitamente presi in considerazione come un unico apparato.
Emblema della stretta cooperazione che esiste tra sistema scheletrico e sistema muscolare sono i muscoli scheletrici, particolari muscoli collegati alle ossa i cui movimenti di contrazione e rilassamento permettono il movimento dei segmenti ossei, delle articolazioni e di conseguenza di tutto il corpo umano.
I tendini sono delle strisce di tessuto connettivo che tengono unito il muscolo scheletrico con due o più ossa.
L'apparato muscolo-scheletrico rappresenta l'apparato più voluminoso del nostro organismo, poiché ne costituisce circa l'80% del peso totale.
Ossa
Le ossa rappresentano una struttura caratterizzata da durezza e resistenza meccanica e costituita da una forma altamente specializzata di tessuto connettivo di sostegno con una forte presenza di minerali.
In base alla loro conformazione, le ossa possono essere divise in ossa lunghe come la tibia, ossa brevi come le vertebre, ossa piatte come le ossa del cranio e ossa irregolari.
Le ossa contengono midollo osseo nel quale si formano i globuli rossi a partire da cellule staminali (cellule indifferenziate che non hanno ancora assunto la loro funzione e le loro caratteristiche finali).
Scheletro
L'insieme delle ossa costituisce lo scheletro, che negli esseri umani è un tipo di endoscheletro, ovvero una struttura interna non direttamente visibile dall'esterno.
Lo scheletro umano si suddivide in scheletro assile, con funzione principalmente protettiva e comprendente per esempio il cranio e la gabbia toracica, e scheletro appendicolare, con funzione primariamente di movimento e composto ad esempio dalle ossa degli arti.
Articolazioni
Le articolazioni sono strutture più o meno complesse che mantengono la continuità tra due o più superfici ossee.
Le articolazioni sono interconnesse tramite un insieme di elementi quali tessuto connettivo, tessuto fibroso e/o cartilagineo, e legamenti.
Considerando il grado di mobilità, le articolazioni possono essere classificate in mobili, come quella della spalla, semimobili, come quelle tra le vertebre, o fisse, come quelle tra le ossa del cranio.
Muscoli
Il muscolo è un organo costituito da tessuto muscolare composto a sua volta da cellule definite fibre muscolari. La particolarità delle cellule che costituiscono il tessuto muscolare è la loro capacità di contrarsi in modo coordinato dopo aver ricevuto la giusta stimolazione nervosa.
I muscoli scheletrici hanno varie funzioni. Eccone alcune qui sotto:
Supporto per il mantenimento della postura.
Stabilizzazione di ossa e articolazioni.
Controllo dei movimenti interni e della locomozione.
Generazione di calore (tramite brividi).
Il muscolo scheletrico rappresenta una struttura di primaria importanza e al contempo piuttosto complessa. Nei prossimi paragrafi affronteremo nel dettaglio le sue caratteristiche.
Struttura muscolare
I muscoli sono organi effettori, ovvero producono il movimento in seguito alla stimolazione nervosa. Nel nostro corpo esistono tre tipi di muscoli: scheletrico (o striato), cardiaco e liscio. Il muscolo scheletrico è anche detto "striato" per le caratteristiche striature da cui è percorso. Il muscolo liscio, di contro, non presenta striature e riveste le pareti degli organi interni. I muscoli scheletrici agiscono sotto controllo volontario (muscoli volontari) e sono il tipo di muscolo più comune nell'uomo, mentre i muscoli lisci sono involontari. Il muscolo cardiaco è un ibrido tra muscolo liscio e striato, poiché ricopre le pareti del cuore, un organo involontario, ma presenta delle striature.
Organizzazione dei muscoli scheletrici
I muscoli scheletrici sono particolari muscoli collegati alle ossa che, contraendosi e rilassandosi, permettono il movimento.
I muscoli scheletrici sono composti da migliaia di cellule muscolari cilindriche chiamate miofibre. Queste fibre muscolari sono multinucleate (cioè hanno più di un nucleo) a causa della fusione dei loro predecessori (mioblasti, cioè le cellule muscolari) durante lo sviluppo embrionale.
I muscoli scheletrici possono avere forme, dimensioni e disposizioni diverse. Alcuni muscoli scheletrici hanno una forma ampia o larga, mentre altri sono stretti. In alcuni muscoli scheletrici, le fibre sono disposte parallelamente all'asse muscolare; in altri, esse sono oblique o disposte in maniera più articolata.
Le miofibre sono raggruppate e avvolte in guaine di tessuto connettivo chiamato endomisio. Esse si raggruppano ulteriormente in fascicoli circondati dal perimisio (un altro strato di tessuto connettivo). L'insieme di questi fascicoli forma il muscolo e ogni muscolo è circondato da un'altra guaina di tessuto connettivo chiamata epimisio. I tendini sono una continuazione dell'epimisio e collegano i muscoli scheletrici alle ossa.
In genere, un muscolo si estende su un'articolazione ed è collegato alle ossa da tendini a entrambe le estremità. Una delle ossa rimane relativamente fissa o stabile, mentre l'altra estremità si muove grazie alla contrazione del muscolo.
Figura 1. L'organizzazione di un muscolo scheletrico.
Tipologie di fibre muscolari
I muscoli scheletrici presentano tre tipi di fibre:
fibre a contrazione lenta (tipo I);
fibre a contrazione rapida, ossidative (tipo IIa);
fibre a contrazione rapida, glicolitiche (IIb).
Ognuna di queste fibre ha le sue proprietà ed è efficace per un particolare tipo di attività. Ad esempio, le fibre a contrazione lenta sono molto resistenti alla fatica e costituiscono la maggior parte delle fibre muscolari nei muscoli responsabili del mantenimento della postura. Le fibre a contrazione rapida, invece, si affaticano rapidamente ma generano una forza maggiore durante la contrazione. L'articolo sulla contrazione muscolare approfondisce le diverse proprietà e gli esempi di questi tipi di fibre muscolari.
Ultrastruttura delle fibre muscolari
Le diverse componenti di una fibra muscolare possono assumere nomi che differiscono dalle loro controparti nelle cellule normali. Ad esempio, la membrana cellulare della miofibra è chiamata sarcolemma, mentre il citoplasma è chiamato sarcoplasma. Il sarcoplasma delle miofibre contiene mitocondri, miofibrille e reticolo sarcoplasmatico (l'equivalente del reticolo endoplasmatico). Alcuni prolungamenti del sarcolemma penetrano nel centro della fibra muscolare. Queste proiezioni profonde, simili a tubi, sono chiamate tubuli del sistema trasversale o, in breve, tubuli T.
I mitocondri agiscono come centrali elettriche all'interno della miofibra e svolgono la respirazione aerobica per generare l'ATP necessario alla contrazione muscolare. Il reticolo sarcoplasmatico contiene pompe proteiche sulla sua membrana che trasportano ioni Ca2+ nel suo lume; questi ioni vengono rilasciati nel momento in cui la miofibra viene stimolata per permettere la contrazione muscolare.
Miofibrille
Le miofibrille sono costituite principalmente da due tipi di filamenti proteici: i filamenti sottili di actina e quelli spessi di miosina. L'actina è una famiglia di proteine globulari che polimerizzano per formare due lunghi filamenti sottili attorcigliati l'uno sull'altro. Le molecole di miosina, invece, sono motori molecolari dalla forma simile a lunghe code a bastoncino con teste bulbose simili a mazze da golf. Actina e miosina sono disposte in un ordine particolare che conferisce all'insieme un aspetto striato e crea diversi tipi di bande e linee.
La tabella che segue descrive e definisce le diverse bande e linee presenti nelle miofibrille.
Tabella 1. Bande e linee nelle miofibrille.
Sezione della miofibrilla | Composizione |
Banda I | Contiene soltanto filamenti di actina. |
Banda A | Formata da filamenti di miosina + aree in cui i filamenti di miosina sono sovrapposti a quelli di actina. |
Banda H | Composta soltanto da filamenti di miosina. |
Linea M | Linea di attacco dei filamenti di miosina (centro della banda A). |
Linea Z | Linea di attacco dei filamenti di actina (segnano l'inizio e la fine del sarcomero). |
Sarcomero | La sezione di miofibrilla tra due linee Z. |
Figura 3. Organizzazione dei miofilamenti all'interno di un sarcomero.
Muscoli scheletrici in azione
I muscoli scheletrici si attaccano alle ossa direttamente oppure attraverso il tessuto connettivo fibroso. La maggior parte dei muscoli scheletrici lavora in coppie antagoniste; pensa come esempio al bicipite e al tricipite del braccio: quando un muscolo si contrae, il suo antagonista si rilassa.
Come si sviluppano i muscoli?
I meccanismi tramite il quale la nostra massa muscolare accresce in volume non sono ancora stati delucidati totalmente. Uno dei meccanismi principali che determina un aumento della massa muscolare è l'aumento del numero di proteine contrattili che le singole fibre muscolari contengono.
Il processo di crescita delle cellule che aumentano il loro contenuto invece di dividersi è chiamato ipertrofia.
L'ipertrofia può avvenire in direzione longitudinale, ovvero sull'asse principale su cui il muscolo si sviluppa (le unità sarcomeriche vengono aggiunte in serie) o per via trasversale, ovvero in larghezza (le unità sarcomeriche vengono aggiunte in parallelo). L'ipertrofia muscolare si attiva quando i muscoli vengono esercitati e spinti oltre il loro limite, causando piccole lesioni nelle fibre muscolari. Durante il recupero, le fibre muscolari iniziano a guarire ed è in questo periodo che aumenta il contenuto contrattile al loro interno.
Alcuni studi sembrano dimostrare che la crescita muscolare possa avvenire anche per un aumento delle miofibrille stesse (iperplasia), tuttavia non abbiamo ancora dati a sufficienza per descrivere nel dettaglio le caratteristiche e il contributo di questo processo nella crescita muscolare.
Esistono altri fattori indispensabili per la crescita muscolare. Tra questi vi sono:
L'esercizio fisico svolto in modo continuo e regolare è necessario per mantenere le dimensioni e la forza dei nostri muscoli. Se un muscolo non viene utilizzato, si atrofizza e diventa più piccolo e più debole.
Spasmi muscolari
Gli spasmi dei muscoli scheletrici sono i più comuni e spesso insorgono a causa di:
Gli spasmi dei muscoli scheletrici si verificano bruscamente e sono dolorosi. Sono inoltre di breve durata e possono essere alleviati da un leggero stiramento e da un massaggio del muscolo. Se gli spasmi muscolari sono lancinanti, se non si risolvono o si ripresentano, è necessario rivolgersi a un medico per cercare altre possibili cause sottostanti.
Apparato muscolo-scheletrico - Punti chiave
- L'apparato muscolo-scheletrico è costituito dall'insieme delle strutture articolari (articolazioni), muscolari (muscoli) e ossee (ossa) che svolgono funzioni di movimento, sostegno e protezione dell'organismo.
- L'apparato muscolo-scheletrico è formato dal sistema scheletrico e dal sistema muscolare.
- Le ossa, costituite da tessuto connettivo molto robusto e midollo osseo, costituiscono lo scheletro, che negli esseri umani è un tipo di endoscheletro, ovvero una struttura interna.
- Le articolazioni sono strutture che mantengono la continuità tra due o più superfici ossee.
- Il muscolo è un organo costituito da tessuto muscolare composto a sua volta da cellule definite fibre muscolari in grado di contrarsi in modo coordinato.
- I muscoli scheletrici sono composti da migliaia di cellule muscolari cilindriche chiamate miofibre.
- Ogni miofibra è circondata da una membrana chiamata sarcolemma. Il citoplasma è detto sarcoplasma e il reticolo endoplasmatico è chiamato reticolo sarcoplasmatico.
- Le fibre muscolari scheletriche contengono un gran numero di fibre proteiche contrattili chiamate miofibrille. Le miofibrille sono costituite per lo più da due tipi di filamenti proteici: i filamenti sottili di actina e quelli spessi di miosina. Le proteine di actina e miosina sono disposte in piccole unità contrattili chiamate sarcomeri e permettono la contrazione dei muscoli.
- I muscoli scheletrici si attaccano alle ossa direttamente oppure attraverso il tessuto connettivo fibroso. La maggior parte dei muscoli scheletrici lavora in coppie antagoniste: quando un muscolo si contrae, il suo antagonista si rilassa.
References
- Figura 1 - Skeletal muscle (https://en.wikipedia.org/wiki/File:Skeletal_muscle.jpg) by Raul654 is licensed by CC BY-SA 3.0. The text was translated into Italian.
- Figura 3 - Muscle Contraction (http://utmadapt.openetext.utoronto.ca/chapter/6-4-2/) by Sanja Hinic-Frlog is licensed by CC BY 4.0. The text was translated into Italian.
Spiegazioni Accedi ai contenuti gratuiti creati dai nostri esperti.
Esami Preparati al meglio per la Scuola e l'Università.
Magazine Trucchi e consigli per studiare meglio e in poco tempo.
