Apparato muscolare: come funzionano i muscoli del corpo umano

Tre tessuti, tre lavori diversi

Come ogni altro tessuto del corpo, anche quello muscolare è fatto di cellule specializzate, chiamate miociti. La differenza tra i tre tipi di muscolo dipende soprattutto dalla forma di queste cellule e da come al loro interno sono disposte le proteine che generano il movimento, actina e miosina.

Il muscolo scheletrico è quello che muove le ossa ed è sotto controllo volontario, anche se in alcuni casi lavora in modo semi-automatico (pensa al diaframma, che respira per te anche quando non ci pensi). Il muscolo cardiaco forma il cuore ed è involontario: le sue cellule sono corte, ramificate, e collegate tra loro da giunzioni dette dischi intercalari, che propagano il segnale elettrico e fanno contrarre il cuore in modo sincronizzato. Il muscolo liscio, infine, riveste le pareti di organi cavi come stomaco, intestino e vasi sanguigni: è involontario e le sue cellule, affusolate a fuso, non mostrano l’organizzazione ordinata delle proteine contrattili che si vede negli altri due tipi.

Caratteristica	Scheletrico	Cardiaco	Liscio
Forma delle cellule	Lunghe, cilindriche, non ramificate	Corte, ramificate	Affusolate, a fuso
Nuclei	Multipli, in periferia	Uno, al centro	Uno, al centro
Striature	Sì	Sì	No
Controllo	Volontario	Involontario	Involontario
Dove si trova	Attaccato alle ossa tramite i tendini	Solo nel cuore	Pareti di organi cavi e vasi sanguigni

Il muscolo scheletrico: una struttura a scatole cinesi

Un muscolo scheletrico non è un blocco unico: è un insieme di livelli incastrati uno dentro l’altro. All’esterno, uno strato di tessuto connettivo chiamato epimisio avvolge l’intero muscolo. Dentro, il muscolo è diviso in fasci, ciascuno avvolto dal perimisio; ogni fascio contiene molte fibre muscolari (le singole cellule), avvolte a loro volta dall’endomisio.

La fibra muscolare è una cellula particolare: multinucleata, cioè contiene più copie del DNA in un’unica cellula lunga anche diversi centimetri. Dentro la fibra ci sono le miofibrille, filamenti sottilissimi (circa un millesimo di millimetro di diametro) fatti di sarcomeri in fila, uno dopo l’altro.

Il sarcomero, dove il muscolo si accorcia davvero

Il sarcomero è l’unità contrattile di base del muscolo scheletrico: il tratto di miofibrilla compreso tra due dischi Z. Al microscopio si distinguono bande chiare e scure alternate, da cui il nome “muscolo striato”: la banda A, scura, contiene i filamenti spessi di miosina, in parte sovrapposti a quelli sottili di actina; le bande I, chiare, ai lati della banda A, contengono solo actina; al centro corre la linea M, e vicino ad essa la zona H, dove è presente solo miosina. Un filamento elastico fatto della proteina titina tiene tutto in tensione.

Due proteine “regolatrici”, troponina e tropomiosina, sono attaccate ai filamenti di actina e controllano quando actina e miosina possono agganciarsi tra loro.

Come si accende una contrazione

Il segnale parte dal sistema nervoso. Alla giunzione neuromuscolare, il nervo rilascia il neurotrasmettitore acetilcolina, che apre canali sulla membrana della fibra muscolare e la fa depolarizzare. Questo segnale elettrico ordina al reticolo sarcoplasmatico — una rete di membrane interne alla fibra che tiene il calcio in riserva — di liberare grandi quantità di ioni calcio.

Il calcio si lega alla troponina, che a sua volta sposta la tropomiosina e scopre sull’actina i punti dove la miosina può agganciarsi. Da qui parte il cosiddetto ciclo dei ponti trasversali: la testa della miosina si aggancia all’actina, consuma ATP per staccarsi e “ricaricarsi”, si aggancia di nuovo un poco più avanti e tira il filamento di actina verso il centro del sarcomero. Ripetuto rapidamente su migliaia di sarcomeri in fila, questo scorrimento accorcia l’intera fibra: è la teoria dello scorrimento dei filamenti (sliding filament theory).

Esempio pratico: quando sollevi una borsa della spesa, il segnale parte dal cervello, scende lungo un motoneurone, rilascia acetilcolina sul bicipite: in una frazione di secondo il calcio viene liberato, actina e miosina iniziano a scorrere una sull’altra e il braccio si piega. Smetti di pensarci e il segnale nervoso si interrompe: il calcio torna nel reticolo sarcoplasmatico e il muscolo si rilassa.

Volontario o involontario: chi decide

Solo il muscolo scheletrico risponde a un comando cosciente: puoi scegliere di piegare un gomito o strizzare l’occhio. Cardiaco e liscio lavorano senza bisogno del pensiero: il cuore batte da solo, l’intestino spinge il cibo, i vasi sanguigni si restringono o allargano per regolare la pressione, anche mentre dormi.

Le cellule muscolari, come tutte le altre, nascono comunque dalla divisione di cellule preesistenti — lo stesso principio spiegato in dettaglio a proposito della mitosi. Nel muscolo scheletrico adulto però la crescita avviene soprattutto ingrandendo le fibre già esistenti: è il meccanismo alla base della ipertrofia muscolare, la risposta del muscolo ad allenamento e riposo.

I principali gruppi muscolari

I muscoli scheletrici si raggruppano per zone del corpo. Negli arti muovono braccia e gambe — bicipite, quadricipite, muscoli posteriori della coscia. Nel tronco sostengono la postura e proteggono gli organi (addominali, dorsali); in testa e collo governano invece espressioni e masticazione. Un caso a parte è il diaframma, il muscolo scheletrico che si contrae e rilassa in automatico per far entrare e uscire l’aria dai polmoni, pur restando sotto controllo volontario quando serve (per esempio trattenendo il respiro).

Tra i record del corpo: il gluteo massimo è il muscolo più grande, il massetere (il muscolo della mascella) è il più forte per forza assoluta esercitata, e lo stapedio, nell’orecchio medio, è il più piccolo di tutti, con meno di un millimetro di lunghezza.