Anatomia e fisiologia I

Obiettivi di apprendimento

Due criteri da considerare quando si classificano i tipi di fibre muscolari sono la velocità di contrazione di alcune fibre rispetto ad altre, e come le fibre producono ATP. Usando questi criteri, ci sono tre tipi principali di fibre muscolari scheletriche. Le fibre ossidative lente (SO) si contraggono relativamente lentamente e usano la respirazione aerobica (ossigeno e glucosio) per produrre ATP. Le fibre ossidative veloci (FO) hanno contrazioni veloci e utilizzano principalmente la respirazione aerobica, ma poiché possono passare alla respirazione anaerobica (glicolisi), possono affaticarsi più rapidamente delle fibre SO. Infine, le fibre glicolitiche veloci (FG) hanno contrazioni veloci e utilizzano principalmente la glicolisi anaerobica. Le fibre FG si affaticano più rapidamente delle altre. La maggior parte dei muscoli scheletrici di un essere umano contiene tutti e tre i tipi, anche se in proporzioni variabili.

La velocità di contrazione dipende dalla velocità con cui l’ATPasi della miosina idrolizza l’ATP per produrre l’azione dei ponti incrociati. Le fibre veloci idrolizzano l’ATP circa due volte più velocemente delle fibre lente, con il risultato di un ciclo di ponti incrociati molto più veloce (che tira i filamenti sottili verso il centro dei sarcomeri ad una velocità maggiore). La via metabolica primaria utilizzata da una fibra muscolare determina se la fibra è classificata come ossidativa o glicolitica. Se una fibra produce principalmente ATP attraverso vie aerobiche, è ossidativa. Più ATP può essere prodotto durante ogni ciclo metabolico, rendendo la fibra più resistente alla fatica. Le fibre glicolitiche creano principalmente ATP attraverso la glicolisi anaerobica, che produce meno ATP per ciclo. Di conseguenza, le fibre glicolitiche si affaticano più rapidamente.

Le fibre ossidative contengono molti più mitocondri delle fibre glicolitiche, perché il metabolismo aerobico, che utilizza l’ossigeno (O2) nel percorso metabolico, avviene nei mitocondri. Le fibre SO possiedono un gran numero di mitocondri e sono in grado di contrarsi per periodi più lunghi a causa della grande quantità di ATP che possono produrre, ma hanno un diametro relativamente piccolo e non producono una grande quantità di tensione. Le fibre SO sono ampiamente fornite di capillari sanguigni per fornire O2 dai globuli rossi nel flusso sanguigno. Le fibre SO possiedono anche la mioglobina, una molecola che trasporta O2 simile all’emoglobina che trasporta O2 nei globuli rossi. La mioglobina immagazzina parte dell’O2 necessario all’interno delle fibre stesse (e dà alle fibre SO il loro colore rosso). Tutte queste caratteristiche permettono alle fibre SO di produrre grandi quantità di ATP, che possono sostenere l’attività muscolare senza affaticarsi per lunghi periodi di tempo.

Il fatto che le fibre SO possano funzionare per lunghi periodi senza affaticarsi le rende utili per mantenere la postura, produrre contrazioni isometriche, stabilizzare ossa e articolazioni e fare piccoli movimenti che avvengono spesso ma non richiedono grandi quantità di energia. Non producono alta tensione, e quindi non sono usate per movimenti potenti e veloci che richiedono grandi quantità di energia e rapidi cicli di ponti incrociati.

Le fibreFO sono talvolta chiamate fibre intermedie perché possiedono caratteristiche intermedie tra le fibre veloci e le fibre lente. Producono ATP relativamente rapidamente, più rapidamente delle fibre SO, e quindi possono produrre quantità relativamente elevate di tensione. Sono ossidative perché producono ATP in modo aerobico, possiedono grandi quantità di mitocondri e non si affaticano rapidamente. Tuttavia, le fibre FO non possiedono una significativa mioglobina, dando loro un colore più chiaro rispetto alle fibre rosse SO. Le fibre FO sono utilizzate principalmente per i movimenti, come la camminata, che richiedono più energia del controllo posturale ma meno energia di un movimento esplosivo, come lo sprint. Le fibre FO sono utili per questo tipo di movimento perché producono più tensione delle fibre SO ma sono più resistenti alla fatica delle fibre FG.

Le fibre FG utilizzano principalmente la glicolisi anaerobica come fonte di ATP. Hanno un grande diametro e possiedono grandi quantità di glicogeno, che viene utilizzato nella glicolisi per generare ATP rapidamente per produrre alti livelli di tensione. Poiché non utilizzano principalmente il metabolismo aerobico, non possiedono un numero sostanziale di mitocondri o quantità significative di mioglobina e quindi hanno un colore bianco. Le fibre FG sono utilizzate per produrre contrazioni rapide e forti per fare movimenti rapidi e potenti. Queste fibre si affaticano rapidamente, permettendo loro di essere utilizzate solo per brevi periodi. La maggior parte dei muscoli possiede una miscela di ogni tipo di fibra. Il tipo di fibra predominante in un muscolo è determinato dalla funzione primaria del muscolo.