(Salvamento) Cenni di fisiologia
Pubblicato il 08/01/2013
(ultima modifica: 22/04/2014)Il tessuto muscolare striato, o volontario, rappresenta circa il 40% della massa corporea di un individuo adulto. In alcuni atleti, che praticano attività sportive di forza, supera il 50%. Le miofibrille di proteine contrattili (actina, miosina) costituiscono circa il 50% del muscolo.
La contrazione muscolare e, quindi, il movimento sono originati dall'avvicinamento e dalla sovrapposizione dei filamenti di actina e miosina. L'uniformità della contrazione nella fibra è legata alla suddivisione delle mio-fibrille in sarcomeri, dove sono riconoscibili microscopicamente le caratteristiche strie trasversali.
Perché avvenga la contrazione è, però, necessario un concatenarsi di eventi nella seguente successione:

• lo stimolo per la contrazione muscolare arriva dal sistema nervoso centrale condotto da un motoneurone fino alla placca motrice, che è in connessione con la fibra muscolare (unità motoria) (figura 1);
• dalla placca motrice lo stimolo si trasmette alla fibra muscolare attraverso la liberazione di un mediatore chimico: l'acetilcolina;
• gli ioni calcio fuoriescono dal reticolo sarcoplasmatico ed attivano lo scorrimento dei filamenti di actina e miosina;
• l'energia per sostenere questo movimento viene fornita dall'adenosindifosfato + un atomo di fosforo.

È importante notare che l'ATP presente nelle cellule muscolari si esaurirebbe in pochi secondi se non venisse continuamente ricaricato, prima dalla fosfocreatina (CP), poi dalla scissione aerobica o anaerobica del glucosio, oppure dalla scissione aerobica degli acidi grassi o delle proteine. Queste ultime ci riportano ai principi alimentari calorici, già identificati a proposito delle necessità alimentari.
Se gli stimoli provenienti dal motoneurone si susseguono molto rapidamente, ovvero più di venti volte al secondo, il calcio rimane sempre in grado di stimolare le proteine contrattili.
Il tetano (figura 2), o accorciamento massimo e continuo dei sarcomeri, che consente di produrre la massima forza per la singola fibra muscolare, si verifica ad una frequenza di stimolazione di 20 volte al secondo per le fibre rosse o lente e 60 volte al secondo per quelle bianche o veloci.
I muscoli striati sono formati da fibre bianche e rosse. Le bianche si contraggono rapidamente e sono nervate da neuroni più grossi. Sono più potenti ma più facilmente esauribili e ne esistono tre sottotipi (Fta, Ftb, Ftc). Le fibre rosse si contraggono a frequenza più lenta e sono meno potenti ma maggiormente resistenti. Alcuni muscoli sono maggiormente forniti di fibre bianche, altri di rosse, ma nella media un individuo possiede un 50% di fibre rosse ed altrettante bianche. Altri individui hanno
una prevalenza delle rosse (predisposizione alla resistenza), o una prevalenza delle bianche (predisposizione alla forza). La trasformazione di fibre da un tipo all'altro in conseguenza dell'allenamento è possibile (prevalentemente da bianche a rosse), ma le fibre soggette a trasformazione non sono superiori al 10% del totale.

Il reclutamento (rectruitment) delle fibre muscolari è invece un meccanismo che consente di aumentare la forza di contrazione di un muscolo attraverso l'attivazione contemporanea di numerose unità motorie, in modo da provocare la contrazione contemporanea del maggior numero possibile di fibre muscolari nell'ambito dello stesso muscolo.
È, comunque, bene ricordare che alcuni motoneuroni ìnnervano e quindi stimolano poche fibre muscolari (circa 10), altri possono innervarne contemporaneamente più di 200. Di solito una maggiore specificità di innervazione viene a vantaggio di movimenti veloci e precisi (muscoli delle dita, delle palpebre), mentre l'innervazione contemporanea di molte fibre consente movimenti lenti e potenti come nel caso del mantenimento della postura (muscoli paravertebrali).

Modalità di reclutamento
Se la contrazione di un muscolo awiene a bassa intensità (20-25 della forza massima) vengono reclutate solo fibre rosse, se l'intensità cresce vengono poi reclutate in succesione le bianche Fta e quindi le bianche Ftb (figura 3).
Se invece la contrazione muscolare è immediatamente rapida e intensa si possono contrarre selettivamente le fibre bianche.
L'entità massima della forza sviluppata sarà in questo caso inferiore.

Caratteristiche meccaniche del muscolo
Entro determinati limiti il muscolo può esprimere più forza quanto più è stirato o pre-esteso. In questo caso vengono sfruttate anche le forze elastiche del tessuto connettivale ed elastico muscolare. Nelle attività acquatiche, non esistendo appoggi fissi, le possibilità di prestiramento dei muscoli sono quasi nulle.

Modalità contrattili del muscolo

• Contrazione isotonica: rimane costante il carico. La muscolatura si accorcia mano a mano che si sviluppa tensione. Il movimento naturale non è mai perfettamente isotonico, infatti, pur sollevando o muovendo un peso specifico, variano in continuazione le leve meccaniche e il vettore gravitario. Alcune macchine da palestra si chiamano isotoniche poiché utilizzano dei meccanismi (alberi a camme e freni idraulici) per avvicinarsi al massimo ad una contrazione isotonica.
• Contrazione isometrica: non viene effettuato movimento delle leve ossee. Il muscolo sviluppa tensione contro una resistenza tale da impedire il movimento. L'entità della forza muscolare raggiungibile è una delle più elevate in assoluto.
• Contrazione isocinetica: rimane costante la velocità di movimento. È una modalità di contrazione che praticamente non si verifica in natura, perché esclude qualsiasi accelerazione e decelerazione del movimento. Il movimento delle braccia del nuotatore non è isocinetico in quanto si verificano accelerazioni e decelerazioni, che però sono di entità più limitata rispetto alla maggior parte delle gestualità atletiche che si compiono su terraferma.
• Contrazione concentrica: si verifica quando alla contrazione muscolare segue un accorciamento delle fibre muscolari. Le contrazioni isotoniche, isometriche ed isocinetiche si possono effettuare attraverso questa modalità.
• Contrazione eccentrica: alla contrazione muscolare segue un allungamento del muscolo. In questo caso, il carico che si oppone al movimento è superiore alla forza sviluppata dal muscolo che sviluppa la massima tensione, ma è massimo anche il rischio di danni muscolari.

Il caso tipico è quello che avviene nella fase di ricaduta a terra dopo un salto; il quadricipite femorale si contrae per opporsi alla forza peso del corpo in ricaduta, ma si allunga fino a quando non riesce ad ammortizzare e fermare il movimento (figura 4).