Che cos'è un miofibra?
Una miofibra è una singola cellula muscolare multi-nucleata. Raggruppati in fasci noti come fascicoli e rivestiti di tessuto connettivo, le miofibre sono l'unità cellulare di base del muscolo scheletrico. Conosciute anche come fibre muscolari , le miofibre sono cellule grandi e altamente specializzate che sono per lo più piene di elementi contrattili. Queste cellule possono essere ampiamente classificate come contrazioni rapide o lente, in base alla velocità con cui si verifica la contrazione, e ulteriormente classificate in base ai processi metabolici utilizzati per alimentare le attività cellulari.
Mentre la maggior parte delle cellule animali in genere contiene un singolo nucleo per cellula, le miofibre ne contengono molte. Il tessuto muscolare è per lo più completo alla nascita e sebbene le cellule possano continuare ad aumentare di dimensioni, di solito non si moltiplicano per mitosi come la maggior parte delle altre cellule. Man mano che crescono, diventa sempre più difficile per un singolo nucleo governare l'intera cellula. Questa è conosciuta come la teoria del dominio myonuclear . Quando una fibra muscolare cresce, la teoria del dominio mionucleare impone che siano necessari ulteriori nuclei per tenere il passo con l'aumento delle dimensioni delle cellule.
Intorno a ciascun miofibre sono presenti cellule indifferenziate note come cellule satelliti. Simile alle cellule staminali, queste cellule sono in grado di assumere diverse forme. Quando le cellule muscolari sono stimolate a crescere, il processo innesca risposte immunitarie e ormonali che stimolano le cellule satelliti vicine ad aumentare di numero e iniziare la differenziazione. Vengono quindi incorporati nella fibra muscolare quando necessario e alla fine diventano parte della cellula muscolare stessa.
La velocità della contrazione muscolare all'interno di un singolo miofibra è determinata in gran parte dall'attività di un particolare enzima all'interno della cellula. ATPase regola la velocità con cui l'intermedio energetico adenosina trifosfato (ATP) viene scomposto per rilasciare ioni fosfato, che a sua volta alimenta la contrazione cellulare. Una maggiore attività dell'ATPase porta a una contrazione muscolare più rapida. Le cellule muscolari a contrazione rapida sono associate a un livello più alto di attività ATPase, mentre le cellule muscolari a contrazione lenta ne sperimentano un livello inferiore.
Le cellule muscolari possono essere ulteriormente suddivise in base alla predisposizione per particolari processi metabolici. La maggior parte delle cellule alimenta l'attività mediante una combinazione di glicolisi e fosforilazione ossidativa. La glicolisi è il processo mediante il quale le cellule scompongono i carboidrati per formare l'ATP. Ciò si verifica normalmente all'interno del citoplasma della cellula con presenza di ossigeno limitato e può creare acido lattico come sottoprodotto.
La fosforilazione ossidativa, al contrario, si verifica nei mitocondri della miofibra e consuma una grande quantità di ossigeno disponibile. La fosforilazione ossidativa è un processo più efficiente della glicolisi, che produce significativamente più ATP per unità di nutrienti rispetto alla glicolisi e lo fa senza produrre l'acido lattico che affatica i muscoli. Di conseguenza, le fibre che utilizzano questo metodo sono più resistenti alla fatica rispetto alle fibre glicolitiche.
Normalmente, entrambi i processi metabolici si verificano in tutte le cellule muscolari, ma la maggior parte dei tipi di miofibre sono meglio equipaggiati per un processo rispetto all'altro. Le fibre ossidative richiedono significativamente più ossigeno rispetto alle fibre glicolitiche e sono quindi ricche di mioglobina proteica che lega l'ossigeno. La mioglobina ossigenata tende a dare alle fibre muscolari una caratteristica tonalità rossa e, di conseguenza, le fibre ossidative vengono spesso chiamate fibre rosse . Le fibre glicolitiche, al contrario, non hanno la stessa concentrazione di mioglobina e sono spesso chiamate fibre bianche .
In generale, le fibre muscolari a contrazione lenta impiegano principalmente la fosforilazione ossidativa più efficiente e sono chiamate fibre di tipo I. Sono associati a muscoli che svolgono attività a bassa energia per un lungo periodo di tempo, come i muscoli del collo o i muscoli stabilizzatori del nucleo del corpo. Tra gli atleti, questo tipo di fibra muscolare è predominante nei muscoli di atleti di resistenza altamente specializzati, come i maratoneti.
Le fibre muscolari a contrazione rapida possono impiegare glicolisi o fosforilazione ossidativa. Come le fibre a contrazione lenta, le fibre a contrazione ossidativa rapida, note come fibre di tipo IIa , sono piene di mitocondri e mioglobina. Le fibre glicolitiche a contrazione rapida, note come tipo IIx , possiedono un'abbondanza di glicogeno disponibile, sono adattate a brevi esplosioni di potenza intensa e sono comuni nel tessuto muscolare di atleti di potenza, come velocisti e sollevatori di potenza.