Fisiologia ed anatomia dei muscoli

Il funzionamento dei muscoli

Anatomia dei muscoli

Anatomia dei muscoli

I nostri muscoli scheletrici, che sono quelli che ci permettono di muoverci, funzionano sempre contraendosi, e quindi “tirano” le ossa alle quali sono attaccati.

Ad esempio, nel braccio, il bicipite collega l’Omero (l’osso del braccio) con l’Ulna e il Radio (sono le ossa dell’avambraccio), in modo che contraendosi queste si avvicinino (si dice che il bicipite è un muscolo “flessore” perché consente appunto di “flettere” cioè piegare l’articolazione a cui è abbinato).

Il tricipite, che del bicipite è il muscolo antagonista, collega braccio e avambraccio come il bicipite, ma questa volta passando dietro il gomito, per cui quando si contrae tende ad estendere l’articolazione (si dice che il tricipite è un muscolo “estensore”).

I muscoli sono composti da “fibre muscolari”, a loro volta aggregate in “fascicoli”.

Queste fibre possono essere di tipo lento o rapido, a seconda di come reagiscono agli stimoli contrattili.

Con l’allenamento un atleta consegue:

  • Una modificazione delle caratteristiche delle fibre muscolari (potenziamento muscolare – ad es. pesi o ginnastica aerobica)
  • Una migliore coordinazione nel movimento specifico (allenamento tecnico – in genere con l’attrezzo specifico dello sport praticato)

La forza esercitata da uno specifico muscolo dipende in modo diretto dalle sue dimensioni effettive. In pratica non vi sono differenze apprezzabili tra la forza esercitata per cm2 di sezione di muscolo tra ragazzi, adulti sedentari e atleti allenati.

Questo non va confuso con l’effettiva efficienza del movimento (anche per sollevare un bilanciere alla panca è necessaria una tecnica) che invece è influenzata grandemente dalla coordinazione motoria, che coinvolge non un solo muscolo ma anche i vari muscoli ausiliari e antagonisti.

L’aumento di volume del muscolo è dovuto all’aumento di volume delle fibre (a causa di un aumento del numero delle miofibrille che le compongono) senza variazione del loro numero.

Il tipo di fibra (rapida, adatta ad un movimento “esplosivo” come per gli sprinter, i sollevatori , i lanciatori o i saltatori o lenta, più resistenti alla fatica tipiche dei fondisti) non viene invece modificato sostanzialmente dall’allenamento. La percentuale di fibre lente e rapide in un muscolo dipende da fattori quali la genetica, l’età e la stimolazione neurale (in persone che, a causa di incidenti al midollo spinale, viene a mancare la stimolazione neurale, le fibre tendono a virare verso il tipo rapido). Secondo alcuni autori l’allenamento di fondo favorirebbe la trasformazione delle fibre da rapide a lente, mentre l’allenamento da sprinter avrebbe meno efficacia sulla trasformazione contraria, ma non vi sono prove scientifiche di queste affermazioni. E’ più probabile che i fondisti siano dotati di una maggior percentuale di fibre lente che non gli sprinter per semplice predisposizione genetica, avendo in pratica scelto l’attività di fondo perché a questa naturalmente portati.

Aerobico o anaerobico

La “benzina” del nostro organismo è una particolare molecola, l’adenosintrifosfato o più semplicemente ATP, presente in ogni cellula e che sostiene la totalità dei processi vitali (tra cui la contrazione muscolare).La contrazione muscolare avviene grazie all’interazione tra “actina” e “miosina”, che sono i filamenti proteici elementari che costituiscono le miofibrille. Tale interazione catalizza l’idrolisi dell’ATP.

L’ATP viene continuamente rigenerato grazie all’ossidazione di zuccheri, grassi e proteine.

La concentrazione di ATP nel muscolo è piuttosto bassa, sufficiente a poche contrazioni, di conseguenza questo deve venir resintetizzato (ricostruito) allo stesso ritmo con cui viene consumato.

La caduta di concentrazione dell’ATP è evitata dalla reazione di Lohmann mediante la quale l’ADP (prodotto dalla scissione dell’ATP) viene “rifosforilato” (cioè ritorna ATP) grazie ad un’altra sostanza presente nella cellula, la fosfocreatina (PC).

Anche la fosfocreatina, però, si esaurirebbe in breve tempo, per cui, per poter sostenere un’attività muscolare di durata superiore a qualche secondo occorre che ATP e fosfocreatina vengano risintetizzate grazie ad una delle seguenti reazioni:

  • reazione anaerobica, dove il glicogeno viene sintetizzato in assenza di ossigeno.
    In pratica avviene che nelle fasi iniziali dello sforzo, il consumo di ossigeno non aumenta, pertanto l’energia necessaria alla sintesi dell’ATP viene presa “a debito” da meccanismi non ossidativi che sono la scissione della fosfocreatina (già vista, debito “alattico”) e dalla glicosi anaerobica con accumulo di acido lattico (debito “lattico”). Gli sforzi che provocano questo tipo di reazione sono detti “sovramassimali” (richiedono li sviluppo di una potenza superiore alla massima potenza aerobica), se questi non sono prolungati nel tempo la semplice idrolisi e resintesi della fosfocreatina basta a reintegrare le riserve di ATP, e quindi non si ha formazione di acido lattico. Se invece lo sforzo si prolunga, ed è di intensità tale da fare aumentare la concentrazione di Lattato nel sangue, l’esercizio diviene anaerobico (si è cioè superata la Soglia Anaerobica SA).
    Al termine di un esercizio anaerobico, in circa 25/30 sec. si paga il debito “alattico” (si rigenera la fosfocreatina), nei successivi 10/15 minuti, eliminando l’acido lattico dal sangue, si paga il debito “lattico”.
  • reazione aerobica, dove glicogeno e/o lipidi vengono sintetizzati in presenza di ossigeno.
    Si parla di esercizio “aerobico” quando lo sforzo può essere mantenuto per tempi molto lunghi. Si ha in questo caso un consumo di ossigeno proporzionale all’entità del lavoro e tutte (o buona parte) delle reazioni che servono a resintetizzare l’ATP sono del tipo ossidativo, avvengono cioè in presenza di ossigeno. I combustibili preferenziali per questo tipo di attività sono in ordine prefernziale i glucidi, i grassi e quindi le proteine.

L’allenamento permette:

  • Un aumento del volume di ossigeno massimo disponibile (la capacità di consumare ossigeno)
  • Un aumento della Soglia Anaerobica (l’organismo riesce ad integrare le riserve di ATP grazie all’ossidazione di glicole o grassi per intensità di sforzi più elevati, senza aumentare la concentrazione di Lattato nel sangue)
  • Una migliore vascolarizzazione delle masse muscolari, con conseguente aumento dell’efficacia degli scambi ematici (e aumento di volume)

Il doping

Elenchiamo di seguito le comuni procedure farmacologiche impiegate nel tentativo di migliorare le prestazioni degli atleti:

  • Somministrazione di adrenalina, che facilita la liposi e glicogenosi, indicendo una vasocostrizione nelle parti del corpo non direttamente utilizzati nello sforzo atletico e mobilizzano i globuli rossi con un possibile aumento (di cui manca certa documentazione) della prestazione aerobica.
  • Somministrazione di a-chetoglutarato di piridossina, che dovrebbe migliorare il rendimento fisiologico del ciclo di Krebs e conseguentemente un aumento del massimo volume di ossigeno. Tale aumento è stato rilevato in media del 5% in alcuni soggetti.
  • Somministrazione di fosfocreatina, allo scopo di incrementarne le riserve e quindi permettere un innalzamento della Soglia Anaerobica. Stante comunque la difficoltà di fare assorbire la fosfocreatina all’interno delle membrane cellulari, per ottenere qualche risultato se ne dovrebbero assumere dosi massive (improponibili), per poter aumentare in modo tangibile la massima potenza anaerobica di un atleta.
  • Somministrazione di L-carnitina (ricordate i campionati di Spagna dell’82?). Tale molecola dovrebbe facilitare l’accesso degli acidi grassi ai mitocondri, favorendone l’ossidazione. Studi più approfonditi hanno dimostrato che l’uso della L-carnitina non fa aumentare la proporzione di lipidi utilizzati durante lo sforzo e che l’eventuale aumento del massimo volume di ossigeno e marginale.
  • Somministrazione di vitamine – Questo non ha alcun effetto sulle prestazioni, con l’unica eccezione dei casi di ipovitaminosi, dove la somministrazione di vitamine non ha quindi altro scopo che il reintegrare correttamente la dieta dell’atleta.
  • L’emotrasfusione (da se stessi o da donatori). In pratica si aumenterebbe la concentrazione di emoglobina, migliorando i processi di trasporto dell’ossigeno e quindi aumentandone il flusso verso le masse muscolari.
  • A fronte di un incremento modesto del massimo volume di ossigeno, si può andare incontro ad inconvenienti piuttosto gravi quali un sovraccarico cardiaco dovuto ad un aumento “imposto” della massa sanguigna e della sua viscosità, un aumento della concentrazione di ferro, con conseguenze a livello epatico, la possibilità di contaminazione batterica o di allergie (per sangue da donatore).
  • L’uso di amfetamine. Queste interagiscono con i meccanismi di termoregolazione senza incrementare la potenza muscolare. L’efficacia delle anfetamine si riscontra solo nell’allontanamento dei sintomi della fatica, cosa che può esporre a pericolosissimi sovraffaticamenti dell’organismo che possono degenerare in gravi collassi.
  • Somministrazione di caffeina. Dovrebbe facilitare la metabolizzazione dei lipidi. L’uso della caffeina non parrebbe avere controindicazioni particolari, ma è comunque vietata dal CONI e non è tale da influenzare le prestazioni massimali di un atleta.
  • L’uso di steroidi anabolizzanti. Efficace nel provocare un rapido aumento delle masse muscolari (anche perché induce ad una maggiore aggressività che permette e stimola ad allenamenti molto intensi), ha peraltro effetti collaterali non da poco, quali l’atrofia testicolare e la ginecomastia (aumento delle mammelle) nell’uomo ed effetti virilizzanti (in genere irreversibili) nella donna, gravi disfunzioni epatiche, ritenzione idrica e aumentato rischio coronarico in entrambi i sessi. L’uso degli steroidi anabolizzanti è esplicitamente proibita dal CONI

I risultati positivi ottenuti con l’ausilio di procedure farmacologiche più o meno efficaci, comportano sempre, più o meno alla lunga, effetti secondari sgradevoli (spesso letali o menomanti) sull’organismo.

Questo non si applica, ovviamente, ai semplici integratori alimentari, che hanno solo lo scopo di fornire all’organismo il corretto bilanciamento dietetico, permettendo l’assunzione dei principi fondamentali (vitamine o minerali) senza dover intervenire in modo drastico sulla abituale composizione della dieta.

Come bibliografia sull’argomento cito:

Sport ambiente e limite umano – di P. Cerretelli e P.E. di Prampero – EST Mondadori

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