contrazione muscolare

definizione

Letteralmente la capacità e l’atto di accorciarsi, di ridurre la propria estensione, funzione tipica delle strutture muscolari, che permette di dar luogo al movimento, cioè eseguire un lavoro; dal latino contractiōne(m), dal latino contrahĕre, formato da con– e trahĕre cioè trarre assieme o insieme. La contrazione avviene in tutti i tipi di muscolo, anche se è meglio rappresentata nel muscolo scheletrico, dove esiste una struttura metamerica, il sarcomero, dotata di particolarità morfologiche e funzionali.

La contrazione muscolare è quel processo attivo mediante cui si genera una forza in seno al muscolo, in grado di far effettuare uno movimento a livello di un’articolazione o di vincere un carico, per mezzo dell’incremento della tensione muscolare, che deve superare le resistenze generate alla modifica di stato (resistenza al moto, allo spostamento); per carico si intende la resistenza (forza) esercitata da un peso, mentre la tensione è la forza esercitata dal muscolo sul peso: tensione muscolare e carico sono quindi forze opposte che si contrappongono l’un l’altra.

processo della contrazione (nel muscolo scheletrico)

La contrazione muscolare è il risultato di una serie di modificazioni intracellulari coordinate che porta all’accorciamento delle singole fibre muscolari e, di conseguenza, del muscolo stesso: in realtà il fenomeno, dipende dall’accorciamento delle miofibrille presenti in ogni fibra questo si realizza per effetto dello scivolamento, con sovrapposizione reciproca, dei filamenti di due proteine, la miosina e l’actina, dalle quali sono costituite le miofibrille stesse.

Lo stimolo alla contrazione muscolare, di regola, giunge al muscolo attraverso l’assone di un neurone motorio, anche se le fibre muscolari possono essere stimolate anche da stimoli meccanici, elettrici o chimici; le fibre nervose efferenti di tipo motorio, a livello della giunzione neuromuscolare (bottone sinaptico), una volta eccitate, rilasciano un neurotrasmettitore che determina una depolarizzazione nella membrana della fibra (sarcolemma): essendo una membrana eccitabile, assimilabile a quella delle cellule nervose, il potenziale d’azione che ne risulta si propaga a tutta la superficie della membrana e a tutte le sue introflessioni che, come propaggini, raggiungono in profondità le fibrille contrattili.

L’onda di depolarizzazione della membrana comporta un aumento della permeabilità agli ioni calcio che, fuoriuscendo dal reticolo sarcoplasmatico che avvolge i fasci di filamenti, si legano alla troponina: così facendo determina un cambiamento conformazionale che causa la liberazione, sull’actina, del sito d’attacco per la miosina, prima occupato dalla tropomiosina (complesso troponina-tropomiosina), permettendo l’interazione actina-miosina-ATP; la contrazione, cioè lo scivolamento dei filamenti, avviene quando si ha l’idrolisi dell’ATP presente sulle teste delle molecole di miosina, che viene scisso in ADP e fosfato, che provoca un cambiamento nella conformazione della molecola di miosina, con il conseguente scorrimento reciproco dei filamenti.

Dopo l’idrolisi dell’ATP, il complesso actina-miosina che si è formato è stabile e si dissocia solo quando una nuova molecola di ATP si lega alla miosina, rompendo il legame e predisponendo il nuovo complesso attivo miosina-ATP ad una nuova modifica conformazionale: ogni volta che il processo si ripete, avviene uno spostamento quantificabile nell’ordine dei 10 nm.

L’ATP trasformatosi in ADP viene ricostituito a spese dell’energia derivata dalla degradazione del glucosio e della fosfocreatina, che si trasforma in creatina liberando il gruppo fosforico: la fosfocreatina si rigenera a partire dalla creatina, ricevendo il gruppo fosforico dall’ATP; gran parte dell’energia necessaria risintetizzare la fosfocreatina e ATP proviene dalla scissione del glucosio, che viene degradato tramite al glicolisi aerovia ed il ciclo di Krebs sino ad anidride carbonica (C02) ed acqua (H2O). In presenza di una sufficiente concentrazione di calcio, il ciclo troponina-actina-miosina-ATP può ripetersi da 50 a 100 volte al secondo: qualora ci sia una concentrazione insufficiente di ATP il legame tra actina e miosina persiste ed il muscolo rimane rigido; una volta cessato l’impulso alla contrazione le membrane si ripolarizzano ed il sistema di trasporto attivo localizzato sulla membrana del reticolo sarcoplasmatico recapta gli ioni calcio che ne erano usciti (re-uptake), con il conseguente rilascio del muscolo.

La graduazione della contrazione muscolare dipende dal numero di unità motorie che si contraggono, e quindi dal numero di motoneuroni attivi sul totale di quelli che innervano quel determinato muscolo: il numero delle fibre muscolari di una unità motoria può variare notevolmente nei vari tipi di muscoli; anche la frequenza di scarica dei motoneuroni può costituire un meccanismo di graduazione della risposta, in quanto la forza sviluppata è infatti tanto maggiore quanto più gli stimoli sono ravvicinati, fino ad un livello massimo in cui gli stimoli si sommano e mantengono lo stato di contrazione del muscolo. Quando il lavoro muscolare è molto intenso, la produzione aerobica di energia è insufficiente in rapporto all’elevato consumo che si ha durante la contrazione, il muscolo attinge allora energia dalla via anaerobica e così, almeno per brevi periodi, è possibile un lavoro muscolare molto intenso.

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