Fisiologia muscolare – Tipi di contrazioni

Tipi di contrazioni

Quando pensiamo a un muscolo che si contrae normalmente, tendiamo a pensare all’accorciamento muscolare in quanto genera forza. Mentre è vero che questo è un modo di contrazione muscolare, ci sono molti modi diversi che un muscolo può generare forza, come si vede in Figura 1 sotto.,

Figura 1: Una dimostrazione della differenza nelle risposte di forza tra allungamento e non di allungamento attivo contrazioni (isometrica contro eccentrico), e tra attivo allungamento (eccentrico) vs. non-attivo allungamento (tratto passivo).,

Contrazioni concentriche—Accorciamento attivo del muscolo

Quando un muscolo viene attivato e necessario per sollevare un carico inferiore alla massima tensione tetanica che può generare, il muscolo inizia ad accorciarsi. Le contrazioni che permettono al muscolo di accorciare sono indicate come contrazioni concentriche. Un esempio di contrazione concentrica nel sollevamento di un peso durante un ricciolo bicipite.

Nelle contrazioni concentriche, la forza generata dal muscolo è sempre inferiore al massimo del muscolo (Po)., Quando il carico che il muscolo è necessario per sollevare diminuisce, la velocità di contrazione aumenta. Ciò si verifica fino a quando il muscolo raggiunge finalmente la sua massima velocità di contrazione, Vmax. Eseguendo una serie di contrazioni di accorciamento della velocità costante, è possibile determinare una relazione forza-velocità.

Contrazioni eccentriche—Allungamento muscolare attivo

Durante la normale attività, i muscoli sono spesso attivi mentre si allungano., Esempi classici di questo sono camminare, quando i quadricipiti (estensori del ginocchio) sono attivi subito dopo il colpo del tallone mentre il ginocchio si flette, o l’impostazione di un oggetto verso il basso delicatamente (i flessori del braccio devono essere attivi per controllare la caduta dell’oggetto).

Quando il carico sul muscolo aumenta, raggiunge finalmente un punto in cui la forza esterna sul muscolo è maggiore della forza che il muscolo può generare. Quindi, anche se il muscolo può essere completamente attivato, è costretto ad allungarsi a causa dell’elevato carico esterno., Questo è indicato come una contrazione eccentrica (si ricorda che la contrazione in questo contesto non implica necessariamente un accorciamento). Ci sono due caratteristiche principali da notare per quanto riguarda le contrazioni eccentriche. Innanzitutto, le tensioni assolute raggiunte sono molto elevate rispetto alla massima capacità di generazione della tensione tetanica del muscolo (è possibile impostare un oggetto molto più pesante di quello che si può sollevare). In secondo luogo, la tensione assoluta è relativamente indipendente dalla velocità di allungamento. Ciò suggerisce che i muscoli scheletrici sono molto resistenti all’allungamento., La meccanica di base delle contrazioni eccentriche sono ancora una fonte di dibattito dal momento che la teoria cross-bridge che descrive così bene le contrazioni concentriche non ha altrettanto successo nel descrivere le contrazioni eccentriche.

Le contrazioni eccentriche sono attualmente un’area di studio molto popolare per tre motivi principali: in primo luogo, gran parte della normale attività di un muscolo si verifica mentre si sta allungando attivamente, in modo che le contrazioni eccentriche siano fisiologicamente comuni (Goslow et al. 1973; Hoffer et al., 1989) In secondo luogo, lesioni muscolari e indolenzimento sono selettivamente associati alla contrazione eccentrica (Figura 2, Fridén et al. 1984; Evans et al. 1985; Fridén e Lieber, 1992). Infine, il rafforzamento muscolare può essere maggiore utilizzando esercizi che coinvolgono contrazioni eccentriche. Pertanto, ci sono alcune domande struttura-funzione molto fondamentali che possono essere affrontate utilizzando il modello di contrazione eccentrica e le contrazioni eccentriche hanno applicazioni molto importanti terapeuticamente per rafforzare il muscolo.,

Figura 2: Diagramma che dimostra la massima forza tetanica prima e immediatamente dopo un incontro di esercizio. Mentre l’allungamento passivo causa un decremento della forza trascurabile, l’isometria causa una perdita moderata e l’eccentrico causa una significativa perdita di forza.

L’ospedale virtuale ha uno sguardo più clinico su questa e altre forme di lesioni muscolari.,

Contrazione isometrica—Muscolo attivamente tenuto ad una lunghezza fissa

Un terzo tipo di contrazione muscolare, contrazione isometrica, è quello in cui il muscolo è attivato, ma invece di essere permesso di allungare o accorciare, è tenuto ad una lunghezza costante. Un esempio di una contrazione isometrica sarebbe portare un oggetto di fronte a voi. Il peso dell’oggetto sarebbe tirando verso il basso, ma le mani e le braccia sarebbero opporsi al movimento con uguale forza andando verso l’alto. Poiché le braccia non si alzano o si abbassano, i bicipiti si contraggono isometricamente.,

La forza generata durante una contrazione isometrica dipende interamente dalla lunghezza del muscolo durante la contrazione. Massima tensione isometrica (Po) è prodotto alla lunghezza ottimale del muscolo, dove la lunghezza dei sarcomeri del muscolo sono sul plateau della curva lunghezza-tensione.

Figura 3: Una serie di contrazioni isometriche eseguite a diverse lunghezze muscolare (da -40% (molle) per il +40% (allungato)., La forza massima è prodotta alla lunghezza ottimale (Lo). Si noti che quando il muscolo è allungato, la linea di base del record di forza viene aumentata a causa della tensione passiva (PT) nel muscolo e contribuisce maggiormente alla forza complessiva rispetto alla tensione attiva (AT).

Allungamento passivo—Allungamento passivo muscolare

Esiste un quarto tipo di “contrazione” muscolare noto come allungamento passivo. Come suggerisce il nome, il muscolo viene allungato mentre è in uno stato passivo (cioè non viene stimolato a contrarsi)., Un esempio di questo sarebbe il tiro che si sente nei loro muscoli posteriori della coscia mentre si toccano le dita dei piedi.

Le strutture responsabili della tensione passiva sono al di fuori del ponte trasversale stesso poiché non è richiesta l’attivazione muscolare. Diversi studi recenti hanno fatto luce su ciò che si è rivelato essere una proteina affascinante ed enorme con muscolo scheletrico—giustamente chiamato, “titin.”Uno studio seminale condotto da Magid e Law, ha dimostrato in modo convincente che l’origine della tensione muscolare passiva è in realtà all’interno delle miofibrille stesse., Ciò è estremamente significativo perché, prima di questo studio, la maggior parte aveva ipotizzato che il tessuto connettivo extracellulare nel muscolo striato causasse la maggior parte delle sue proprietà passive. Tuttavia, Magid e Law hanno misurato la tensione passiva in tutto il muscolo, singole fibre e singole fibre con le membrane rimosse e hanno mostrato che ogni relazione è stata ridimensionata alla dimensione del campione. In altre parole, la fonte di forza passiva nel muscolo era all’interno della normale struttura miofibrillare, non extracellulare come era stato precedentemente supposto.

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