Che cos'è la fisiologia muscolare?
La fisiologia muscolare è lo studio della funzione muscolare. Un muscolo è un fascio di fibre che si contraggono per produrre calore, postura e movimento, sia degli organi interni che dell'organismo stesso. La fisiologia muscolare studia gli aspetti fisici, meccanici e biochimici dei muscoli nello sviluppo, nella struttura delle fibre, nella struttura muscolare, nella contrazione e nel rafforzamento della forza.
Il corpo ha tre tipi di muscoli: cardiaco, liscio e scheletrico. Il muscolo scheletrico è un muscolo volontario o un muscolo che può essere controllato coscientemente, caratterizzato da striature o strisce uniformi. Il muscolo scheletrico si attacca alle ossa per effettuare il movimento dello scheletro per scopi come la postura e la locomozione. La muscolatura liscia è un muscolo involontario, caratterizzato da una mancanza di striature, che influisce sul movimento degli organi interni. Il muscolo cardiaco è un muscolo involontario, irregolarmente striato che compone il cuore e provoca le sue contrazioni o il battito del cuore.
Comprendere la fisiologia muscolare del muscolo scheletrico richiede una comprensione di base della sua struttura. I muscoli scheletrici in genere si attaccano alle ossa attraverso i tendini e spesso compaiono in coppie antagoniste, in modo che quando un muscolo si contrae, l'altro si allunga. Il muscolo stesso è costituito da un fascio, o fascicolo, di cellule cilindriche lunghe chiamate fibre muscolari. Ogni fibra contiene molte strutture simili a corde chiamate miofilamenti che si trovano all'interno del sarcoplasma, un fluido simile al citoplasma che è trattenuto dal sarcolemma della fibra, o membrana. I miofilamenti contengono strutture contrattili chiamate miofibrille, i cui elementi si ripetono geometricamente per creare unità funzionali chiamate sarcomeri.
Ogni sarcomere contiene filamenti spessi sovrapposti, composti da molecole di miosina e filamenti sottili, composti da molecole di actina, troponina e tropomiosina. La teoria della contrazione a filamento scorrevole propone che, durante la contrazione, la miosina si leghi alle molecole del filamento sottile per trascinare i filamenti sottili sopra o sotto il filamento spesso. Il sarcomere diventa più corto nel suo insieme, sebbene nessun elemento della fibra si stia effettivamente riducendo di dimensioni. Il legame delle molecole responsabili di questa contrazione è stimolato da un rilascio di ioni calcio dal sarcoplasma. Il calcio viene rilasciato in risposta a un impulso elettrico chiamato potenziale d'azione inviato da un neurone a un muscolo attraverso una sinapsi neuromuscolare.
La fisiologia dei muscoli lisci differisce dalla fisiologia dei muscoli scheletrici perché i muscoli lisci non hanno sarcomeri, il che spiega la mancanza di striature nei muscoli lisci. Invece, la muscolatura liscia si contrae come una singola unità, con impulsi elettrici comunicati da cellula a cellula attraverso giunzioni gap. Questi impulsi elettrici sono comunicati dai neuroni derivanti dal sistema nervoso autonomo. Alcuni muscoli lisci possono contrarsi spontaneamente, senza stimolo da un neurone, a causa della presenza di cellule del pacemaker, che possono creare i propri impulsi elettrici. Come il muscolo scheletrico, le contrazioni si verificano dal legame e dallo scorrimento di filamenti spessi con filamenti sottili in risposta a un rilascio di calcio all'interno della fibra muscolare.
La fisiologia del muscolo cardiaco è simile alla fisiologia del muscolo scheletrico in diversi modi. Il muscolo cardiaco si contrae in risposta a livelli elevati di calcio ed è anche striato; indicando che utilizza anche sarcomeri come unità contrattile. Come i muscoli lisci e diversamente dai muscoli scheletrici, il muscolo cardiaco non ha bisogno di essere innervato in ogni fibra perché può comunicare segnali elettrici da una cellula all'altra. Questa comunicazione è ottenuta attraverso dischi intercalati, una caratteristica unica del muscolo cardiaco.