I muscoli: Un capolavoro di progettazione

IL MOVIMENTO è indispensabile alla vita. Per esempio, il torace si solleva e si abbassa ogni volta che si respira e il cuore batte ritmicamente, mantenendovi in vita. Cosa produce questi movimenti? I muscoli.

I muscoli sono costituiti da tessuti robusti ed elastici che permettono alle parti del corpo di funzionare e di esprimere con le azioni pensieri e stati d’animo. L’azione dipende dai muscoli sia che consista nel sorridere, ridere, piangere, parlare, camminare, correre, lavorare, giocare, leggere o mangiare. È difficile pensare a qualsiasi cosa si faccia che non dipenda da un muscolo.

Nel corpo ci sono circa 650 muscoli. I più piccoli ricoprono le ossa più minuscole, che si trovano nell’orecchio. I più grandi sono i muscoli glutei delle natiche, che muovono le gambe. I muscoli, che costituiscono circa metà del peso corporeo dell’uomo e circa un terzo di quello della donna, sono fatti per lavorare. Sono considerati delle “macchine biologiche” e ‘ogni giorno trasformano in movimento più energia di tutte le macchine di fabbricazione umana messe insieme, compresa l’automobile’, ha osservato Gerald H. Pollack, professore di bioingegneria.

Anche quando vi riposate, i muscoli sono in stato di allerta, pronti a entrare in azione. In qualsiasi momento, in ciascun muscolo, qualche fibra si contrae. Senza queste minime contrazioni la mascella penderebbe aperta e gli organi interni avrebbero poco sostegno. Anche quando state in piedi o seduti, i muscoli compiono leggeri spostamenti per aiutarvi a stare in quella posizione o per impedirvi di cadere dalla sedia.

Tipi di muscoli

Nel corpo ci sono tre tipi di muscoli. Ciascuno svolge una funzione diversa. Uno è il muscolo cardiaco che pompa il sangue. Questo muscolo metà del tempo riposa, poiché dopo ogni contrazione deve rilassarsi fino alla contrazione successiva.

Un altro tipo di muscolo è il muscolo liscio. I muscoli lisci rivestono la maggior parte degli organi interni, inclusi i vasi sanguigni. Come il muscolo cardiaco la cui azione è involontaria, i muscoli lisci non vengono controllati coscientemente. Svolgono funzioni vitali quali muovere i fluidi attraverso i reni e la vescica, spingere il cibo attraverso l’apparato digerente, regolare il flusso del sangue attraverso i vasi sanguigni, modellare il cristallino e dilatare la pupilla secondo l’intensità della luce.

La maggior parte dei 650 muscoli è costituita da muscoli scheletrici. Questi eseguono i movimenti volontari. Si impara a controllare questi muscoli dalla nascita. Un bambino, per esempio, impara a muovere le braccia e le gambe per camminare e stare in equilibrio. Poiché i muscoli possono solo contrarsi, i muscoli scheletrici lavorano in coppia. Quando un muscolo si contrae, l’altro si rilassa. Senza questa collaborazione ogni volta che vi grattate il capo, dovreste aspettare che la forza di gravità vi tiri giù il braccio. Invece il tricipite, il muscolo che fa coppia col bicipite, si contrae, permettendovi di raddrizzare subito il braccio.

I muscoli variano di grandezza e forma. Alcuni sono lunghi e sottili, come i muscoli della parte posteriore della coscia. Altri sono pesanti e spessi, come i glutei. Tutti sono progettati per permettervi di muovervi. La gabbia toracica sarebbe rigida se non fosse per i muscoli che colmano gli interstizi fra le costole. Questi permettono al torace di muoversi come una fisarmonica, aiutandovi a respirare. I muscoli dell’addome, a somiglianza degli strati del compensato, sono sovrapposti ad angolatura diversa per impedire la fuoriuscita dei visceri.

Cooperazione fra muscoli e tendini

I muscoli che rivestono le ossa aderiscono a esse mediante tessuti resistenti, biancastri, simili a cordoni, chiamati tendini. I tendini si inseriscono in profondità all’interno dei muscoli e sono collegati con il tessuto connettivale che avvolge le fibre muscolari. Il tessuto connettivale permette alle forze generate all’interno dei muscoli di tirare i tendini e muovere le ossa. Il tendine più potente, il tendine di Achille, è attaccato a dei muscoli che sono tra i più forti del corpo, quelli del polpaccio. I muscoli del polpaccio fungono da ammortizzatori. Quando camminate, correte o saltate, sostengono una pressione di oltre una tonnellata.

La versatilità della mano è un altro esempio di collaborazione fra muscoli e tendini. Le venti coppie di muscoli dell’avambraccio aderiscono alle articolatissime ossa della mano e delle dita mediante tendini lunghi che passano sotto il legamento trasverso del polso. Questi, insieme agli altri 20 muscoli che attraversano il palmo e le dita, danno alla mano la straordinaria agilità necessaria per assemblare il delicato meccanismo interno di un bell’orologio o per afferrare il manico di una scure per spaccare la legna.

Gli oltre 30 muscoli facciali

La faccia, più di qualsiasi altra parte del corpo, esprime la personalità di un individuo. Per permettere una grandissima varietà di espressioni facciali, il Creatore ha concentrato una gran quantità di muscoli nel viso: più di 30 in tutto. Ci vogliono 14 muscoli solo per sorridere!

Alcuni muscoli facciali sono potenti, come quelli della mascella, che possono esercitare una forza pari a 75 chili per masticare. Altri sono delicati ma resistenti, come i muscoli che controllano le palpebre e che vi permettono di batterle più di 20.000 volte al giorno. Con i loro movimenti, le palpebre spargono negli occhi il fluido che lava via sporco e germi.

Straordinaria progettazione

Ogni muscolo è progettato per contrarsi senza difficoltà. I muscoli scheletrici devono contrarsi in modo da non impiegare la stessa quantità di forza per raccogliere una piuma e per sollevare un peso di 10 chili. Come avviene questo? Vediamo.

Tutti i muscoli sono formati da singole cellule. Poiché le cellule muscolari sono allungate, vengono chiamate fibre. Alcune fibre sono di colore più chiaro, altre più scuro. Le più chiare sono fibre caratterizzate da azione, o contrazione, rapida. Queste vengono utilizzate quando è richiesto uno sforzo concentrato, ma breve, come per sollevare un peso o per correre i 100 metri piani. Le fibre muscolari rapide sono potenti e la loro fonte di energia è il glicogeno, un polisaccaride. Tuttavia si stancano in fretta e possono anche bloccarsi o dolere per un accumulo di acido lattico.

Le fibre muscolari più scure sono caratterizzate da contrazione lenta e necessitano di ossigeno. Poiché hanno una maggiore riserva di sangue e hanno più energia aerobica delle fibre rapide, le fibre lente “sono i cordoni della resistenza”.

Un altro tipo di fibre sono leggermente più scure delle pallide fibre rapide. Sono simili a quelle ma sono resistenti alla fatica. Dato che le fibre di questo tipo sono alimentate sia dagli zuccheri che dall’ossigeno, probabilmente entrano in gioco quando si svolge un lavoro intenso, prolungato.

Ciascun individuo ha nei diversi muscoli questi tipi di fibre. I fondisti, per esempio, possono avere in media l’80 per cento di fibre lente nei muscoli delle gambe, mentre i velocisti hanno in media più del 75 per cento di quelle rapide.

Attivate dai nervi

Tutte le fibre muscolari sono attivate dai nervi. Quando questi inviano impulsi ai muscoli, i muscoli reagiscono contraendosi. Eppure non tutte le fibre muscolari di un dato muscolo si contraggono contemporaneamente. Le fibre muscolari sono organizzate in unità motorie. In un’unità motoria, un singolo nervo è attaccato a molte fibre e le controlla.

Alcune unità motorie, come quelle dei muscoli delle gambe, si compongono di oltre 2.000 fibre, controllate da un singolo nervo. Le unità motorie dell’occhio invece controllano solo tre fibre ciascuna. Un gruppo più piccolo di fibre in un’unità e più unità per muscolo permettono di fare movimenti più delicati e coordinati, come quelli necessari per infilare un ago o suonare il piano.

Quando raccogliete una piuma, entrano in azione solo alcune unità motorie. Quando sollevate un oggetto pesante, speciali organi sensori presenti nella fibra muscolare inviano in un baleno un messaggio al cervello e richiedono l’intervento di più unità motorie, aumentando così la forza che vi serve per sollevare il carico. Quando camminate lentamente, sono attivate solo alcune unità motorie; mentre, quando correte, ne vengono stimolate molte di più e con maggiore frequenza.

Il muscolo cardiaco differisce dai muscoli scheletrici in quanto si contrae del tutto o non si contrae per niente. Quando una cellula del muscolo cardiaco viene stimolata, il messaggio raggiunge tutte le cellule e tutte si mettono in moto contemporaneamente, facendo sì che l’intero muscolo si contragga e quindi si rilassi, circa 72 volte al minuto.

I muscoli lisci si comportano più o meno come il muscolo cardiaco: una volta che inizia la contrazione l’intero organo si contrae. Ma i muscoli lisci possono rimanere contratti senza stancarsi per più tempo del muscolo cardiaco. I muscoli lisci non fanno notare quasi la loro presenza, a meno che non proviate a volte i morsi della fame o le forti contrazioni del parto.

Mantenete i muscoli in forma

“L’esercizio fisico aiuta tutto il corpo, dentro e fuori. . . . I muscoli esercitati regolarmente funzionano meglio in ogni cosa”, dice un libro sui muscoli (Muscles: The Magic of Motion). Con l’esercizio fisico si mantiene un buon tono muscolare. In tal modo gli organi interni sono sostenuti meglio e i muscoli resistono di più alla fatica.

Due diversi tipi di esercizi giovano ai muscoli. Gli esercizi anaerobici, in cui si sollevano pesi per breve tempo ogni giorno, rafforzano i muscoli. E muscoli più forti non solo immagazzinano più zuccheri e acidi grassi, ma li bruciano in maniera più efficiente, resistendo quindi meglio alla fatica.

Alcuni esercizi aerobici, come fare jogging, nuotare, andare in bicicletta o camminare a passo svelto, favoriscono la buona salute generale. Esercizi di resistenza di questo tipo aumentano il flusso di sangue ai muscoli e aumentano i mitocondri, che producono ATP, un composto da cui proviene l’energia necessaria a far contrarre i muscoli. Esercizi di questo tipo giovano specialmente al cuore e possono anche contribuire a prevenire l’infarto.

Contraendo e allungando i muscoli prima di fare esercizi fisici vigorosi si possono prevenire distorsioni o altri danni alla muscolatura. Con gli esercizi di riscaldamento aumenta la temperatura muscolare, cosa che fa affluire più sangue ai muscoli e, a sua volta, aiuta gli enzimi a produrre più energia, permettendo ai muscoli di contrarsi meglio. Terminare l’attività fisica con lo stesso tipo di esercizi usati per il riscaldamento aiuterà a prevenire indolenzimenti e rigidità eliminando l’accumulo di acido lattico.

Tuttavia va notato che con esercizi troppo vigorosi si possono danneggiare i muscoli scheletrici, specie se non si è allenati. Inoltre se si sottopongono i muscoli a troppa tensione con ripetute contrazioni in allungamento, come quando si abbassa lentamente un peso o si corre in discesa, si possono lacerare le fibre muscolari. Anche una piccola lacerazione dovuta a uno sforzo può causare dolorosi crampi muscolari e infiammazione.

Abbiate cura dei vostri muscoli. Con appropriati esercizi fisici e riposo potranno continuare a servirvi come una macchina ben progettata, ‘il miglior motore’ del vostro corpo.

[Testo in evidenza a pagina 20]

Nel corpo ci sono circa 650 muscoli. I più grandi sono i glutei, i quali permettono di muovere le gambe

[Riquadro a pagina 24]

Muscoli e alimentazione

La buona alimentazione è un fattore determinante per mantenere i muscoli sani. Gli alimenti ricchi di calcio, come i latticini, e di potassio, come le banane, e anche agrumi e frutta secca, ortaggi gialli, noci e semi contribuiscono a regolare le contrazioni muscolari. Pane integrale e cereali forniscono il ferro e le vitamine del complesso-B, specie B₁, indispensabili per convertire carboidrati, proteine e grassi nell’energia di cui i muscoli hanno bisogno. Bere molta acqua non solo aiuta a mantenere l’equilibrio elettrolitico, ma elimina anche l’acido lattico e altri rifiuti che potrebbero ostacolare il funzionamento dei muscoli.

[Riquadro/Diagramma alle pagine 22 e 23]

LA MERAVIGLIA DELLA CONTRAZIONE MUSCOLARE

L’azione di un muscolo potrebbe sembrare semplice, ma il meccanismo della contrazione è ammirevole. Il professor Gerald H. Pollack dice: “La bellezza della progettazione presente nella natura mi incute soggezione. La conversione dell’energia chimica in energia meccanica avviene con tanta destrezza — si è tentati di dire con tanta intelligenza — che suscita meraviglia”.

Prendiamo un microscopio elettronico per osservare il complesso funzionamento della contrazione muscolare e impariamo di più su questo capolavoro progettato dal nostro Creatore.

Ogni cellula, o fibra, muscolare è in effetti un fascio di fibre più piccole dette miofibrille che sono disposte longitudinalmente. Ciascuna miofibrilla è costituita da migliaia di fibrille più piccole dette miofilamenti. Alcuni miofilamenti sono più spessi, alcuni più sottili. Quelli più spessi contengono miosina e quelli più sottili contengono actina, proteine che danno luogo alla contrazione nelle cellule muscolari.

Sulla superficie di ogni fibra muscolare c’è un’infossatura. La fibra nervosa, che si dirama dalla spina dorsale, termina qui e si inserisce nell’infossatura. I muscoli si mettono immediatamente in moto quando il cervello dà il comando e il messaggio, trasmesso dai milioni di cellule nervose del sistema nervoso centrale, raggiunge la terminazione nervosa. Via via che ciascuna terminazione nervosa viene stimolata, più di 100 minuscole borse si aprono all’improvviso, versando una sostanza chimica che amplifica l’impulso nervoso appena viene in contatto con la membrana della cellula muscolare. Questo dà il via a un’ondata di attività elettrica che eccita l’intera cellula muscolare, inducendo la membrana cellulare a emettere ioni calcio, dotati di carica elettrica, che stimolano il processo meccanico della contrazione.

Gli ioni calcio si diffondono attraverso l’intera fibra muscolare tramite una rete di microtubuli e vengono in contatto con varie proteine. Per qualche motivo l’azione del calcio su queste proteine fa sì che siti proteici protetti lungo il sottile filamento di actina rimangano scoperti o esposti.

Contemporaneamente entrano in azione coppie di rigonfiamenti o teste che sporgono dai filamenti di miosina più spessi e alla cui sommità si trovano molecole energetiche di ATP. Una delle teste del filamento di miosina si attacca a uno dei siti attivi ora esposti sul filamento di actina, formando un ponte trasversale. L’altra testa scinde l’ATP e libera energia sufficiente perché il ponte tiri o faccia scorrere il filamento di actina lungo o sopra il filamento di miosina. Come una squadra di operai che tirano una fune alternativamente con una mano dopo l’altra, le teste della miosina mollano la presa e si riattaccano più avanti lungo il filamento di actina, spingendolo allo stesso tempo verso il centro del filamento di miosina. Questa azione viene ripetuta finché la contrazione è completa. L’intera reazione a catena avviene in pochi millesimi di secondo!

Completata la contrazione, il calcio ritorna alla sua fonte nella membrana della cellula muscolare, i siti scoperti lungo il filamento di actina si richiudono e la fibra muscolare si rilassa finché non riceve nuovi stimoli. Sì, ‘siamo fatti in maniera tremendamente meravigliosa’! — Salmo 139:14.

[Diagramma]

(Per la corretta impaginazione, vedi l’edizione stampata)

I muscoli sono in effetti strati di fasci di fibre sovrapposti

Miofilamenti spessi e sottili (molto ingranditi)

Miofibrille

Fascio di miofibrille

Fibra muscolare

Muscolo

[Immagine a pagina 21]

(Ingrandito X 2)

I muscoli più piccoli ricoprono le ossa più minuscole, che si trovano nell’orecchio

[Immagine a pagina 21]

Ci vogliono 14 muscoli solo per sorridere!

[Immagine a pagina 21]

I muscoli permettono di battere le palpebre più di 20.000 volte al giorno

[Immagine a pagina 24]

Il muscolo cardiaco si contrae e si rilassa circa 72 volte al minuto, cioè oltre due miliardi e mezzo di volte nella vita

[Immagine a pagina 24]

Esercizio anaerobico

[Fonti delle immagini a pagina 20]

Uomo, p. 20; occhio, p. 21; cuore, p. 24: The Complete Encyclopedia of Illustration/J. G. Heck