Il muscolo scheletrico è formato da fibre muscolari striate scheletriche (miofibre scheletriche). In ogni miofibra sono presenti le miofibrille disposte in parallelo e avvolte dal reticolo sarcoplasmatico. La contrazione muscolare è un lavoro meccanico che si basa sull’azione dei filamenti intracellulari e sulle variazioni del potenziale di membrana che si verificano sia a livello della cellula nervosa che a livello della cellula muscolare. La variazione di concentrazione intracellulare degli ioni calcio, indotta dal potenziale di membrana, è responsabile della contrazione muscolare.
Tipi di Fibre Muscolari
Le fibre muscolari sono classificate in fibre di tipo I o fibre a contrazione lenta o fibre rosse e fibre di tipo II o fibre a contrazione rapida o fibre bianche. La differenza di colorazione è legata soprattutto alla presenza di una proteina capace di legare l’ossigeno, la mioglobina. Le fibre di tipo II (IIa, IIb, IIc) ricavano l’ATP da meccanismi anaerobici quali la glicolisi anaerobica, di conseguenza hanno notevoli riserve di glicogeno e scarso contenuto in trigliceridi.
Substrati Energetici Utilizzati dai Muscoli Scheletrici
I muscoli scheletrici utilizzano diversi substrati per produrre ATP. In condizioni di riposo utilizzano glucosio, amminoacidi (soprattutto a catena ramificata) e acidi grassi. Il tessuto muscolare utilizza le diverse fonti energetiche dipendentemente dalla lunghezza e dall’intensità dell’esercizio fisico. Se l’attività fisica è breve e l’intensità moderata, glucidi e lipidi contribuiscono in uguale misura alla richiesta energetica. Quando l’esercizio si prolunga per più di un’ora, il catabolismo dei lipidi gradualmente fornisce percentuali via via maggiori di energia. Di contro, i glucidi diventano il substrato energetico preferenziale durante un esercizio aerobico intenso, consentendo un più rapido catabolismo.
Riserve di ATP e Fosfocreatina
La cellula muscolare ha a disposizione riserve limitate di ATP (2,5 g/Kg di muscolo, per un totale di circa 50g). Tali riserve sono sufficienti soltanto per lavori massimali della durata di circa un secondo. Nel muscolo, come in altre cellule, esiste una riserva importante di gruppi fosforici attivi chiamata fosfocreatina o creatina fosfato (CP) o fosfageno. La creatina fosfato si forma nel muscolo a riposo associando ad una molecola di creatina una molecola di fosfato inorganico. ATP e fosfocreatina stivate nei muscoli vengono usate contemporaneamente nel corso di sforzi brevi ed intensi.
Metabolismo Anaerobico Alattacido
Nel meccanismo anaerobico alattacido l'ossigeno non interviene e proprio a questa caratteristica si deve l'aggettivo "anaerobico". Il sistema anaerobico alattacido ha una latenza molto breve, una potenza elevata ed una capacità estremamente ridotta. Le riserve di fosfocreatina, infatti, si esauriscono rapidamente (circa 4-5 secondi). Durante l'attività muscolare intensa e di breve durata, il decremento della forza sviluppata è direttamente collegato al depauperamento delle riserve muscolari di fosfocreatina. Anche questo sistema energetico non utilizza ossigeno.
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Glicolisi Anaerobica
Nel citoplasma delle cellule il glucosio muscolare viene trasformato in acido lattico attraverso una serie di 10 reazioni catalizzate da enzimi. Dal momento che il piruvato in presenza di O2 partecipa alla produzione di ATP, la glicolisi è anche la prima fase della degradazione aerobica dei carboidrati. Sono presenti nei muscoli isoforme di LDH che favoriscono la conversione di piruvato in lattato tipico delle fibre veloci.
Ristoro e Capacità Energetica
Il ristoro è subordinato alla eliminazione dell'acido lattico con resintesi di glucosio, con energia fornita dai processi ossidativi (pagamento del debito di O2 lattico); questo sistema di resintesi è importante nelle attività intense, di durata compresa tra i 15" e 2'. In condizioni di riposo od esercizio fisico moderato la risintesi di ATP è garantita dal metabolismo aerobico. La capacità energetica è alta (fino a 2000 Kcal). Dipende da riserva di glicogeno e di lipidi. Soprattutto la durata di utilizzo dipende da intensità di esercizio e grado di allenamento. ATP e fosfocreatina (CP) hanno un ruolo essenziale nei primi secondi di esercizio (attività di potenza) e tra i 15 ed i 50 secondi subentri il massimo contributo della glicolisi anaerobica, con produzione di lattato.
Il Miocardio
Il miocardio è un tessuto striato simile al tessuto muscolare scheletrico ma la contrazione è di tipo involontario. I cardiomiciti sono strettamente connessi tra loro a livello delle estremità ramificate dove il sarcoplasma costituisce i dischi intercalari formando una sorta di sincizio funzionale. I miofilamenti si ancorano direttamente ai dischi intercalari. Il tessuto muscolare cardiaco si contrae spontaneamente perché è dotato di contrazione autonoma, indotta da segnali che originano all’interno del muscolo stesso. La frequenza cardiaca è controllata da cellule cardiache specializzate della regione pacemaker. L’attività contrattile del cuore è continua ed è sostenuta dal metabolismo energetico aerobico. L’Anossia (diminuita pressione parziale dell’ossigeno, pO2, con flusso ematico normale) e l’ischemia (diminuito flusso ematico) inducono nel miocardio importanti alterazioni metaboliche e strutturali.
Tabella Riassuntiva dei Sistemi Energetici
| Sistema Energetico | Durata | Caratteristiche |
|---|---|---|
| Anaerobico Alattacido | 4-5 secondi | Latenza breve, potenza elevata, capacità ridotta |
| Glicolisi Anaerobica | 15-50 secondi | Produzione di lattato |
| Metabolismo Aerobico | Oltre i 2 minuti | Utilizzo di ossigeno, alta capacità energetica |
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