Apparato Locomotore: componenti e funzioni dei muscoli in Biologia

APPARATO LOCOMOTORE

L'apparato locomotore è la struttura portante del corpo umano ( e non solo) e ne permette il movimento.

Comprende le ossa dello scheletro, il tessuto cartilagineo, i muscoli, i tendini, le articolazioni, i legamenti e tutti quei tessuti connettivi che uniscono tra loro le varie strutture anatomiche (tra cui altri tessuti e altri organi), presenti nel corpo umano:

• le ossa formano lo scheletro e servono a dare stabilità e sostegno al corpo umano, e a proteggere alcuni organi interni;
• il tessuto cartilagineo supporta l'azione delle ossa;
• i muscoli scheletrici servono al movimento;
• i muscoli del cuore servono alla contrazione di quest'ultimo;
• i muscoli lisci rivestono gli organi cavi presenti nel corpo;
• articolazioni, tendini e legamenti permettono a ossa e muscoli di funzionare al meglio e consentono i movimenti corretti dello scheletro.

Il sistema muscolare è l'insieme di tutti i muscoli, ovvero degli organi attivi del movimento; essi sviluppano una forza in grado di permetterci di realizzare qualsiasi movimento.

I muscoli come anticipato sopra si suddividono quindi in: Muscoli Scheletrici Muscolo Cardiaco Muscoli Lisci 27/02/2025 MONICA IEMMI

Funzioni dei Muscoli nel Corpo Umano

Nel corpo umano i muscoli sono circa 600 e le loro principali funzioni sono:

1. Dinamica, consentire il movimento;
2. Posturale, sostenere e proteggere lo scheletro;
3. Termoregolatrice del nostro organismo;
4. Supporto per i tessuti molli, consentire il corretto funzionamento degli organi;
5. Regolazione dell'entrata e uscita di sostanze, dare forma al corpo.

Caratteristiche dei Muscoli

Le caratteristiche dei muscoli sono:

• Eccitabilità: capacità di rispondere a stimoli nervosi o ormonali
• Contrattilità: capacità di contrazione attiva
• Estensibilità: capacità di contrazione ripetuta
• Elasticità: capacità di ritornare alla lunghezza di riposo dopo ogni contrazione

Le fibre muscolari scheletriche sono stimolate da fibre a livello della giunzione neuromuscolare. La sensibilità del muscolo si definisce come sensibilità propriocettiva. Le fibre dolorifiche sono fibre libere, i corpuscoli del Pacini sono sensibili alla pressione mentre gli organi del Golgi rilevano il grado di tensione nei tendini.

Il numero delle fibre di un'unità motoria può variare da 2-3 a più di 2000.

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Origini e Inserzioni dei Muscoli

I muscoli del corpo umano presentano sempre due estremità preposte all'ancoraggio con l'osso: sono il tendine di origine (o semplicemente origine) e il tendine d'inserzione (o semplicemente inserzione).

Prende il nome di origine l'estremità tendinea che rimane fissa durante la contrazione muscolare, mentre è detta inserzione l'estremità tendinea che si muove nel corso della contrazione del muscolo.

La parte centrale dei muscoli, ossia la porzione carnosa compresa tra origine e inserzione, è il cosiddetto ventre muscolare; quest'ultimo è costituito da fibre muscolari, vasi sanguigni e tessuto connettivo.

Componente Connettivale dei Muscoli

La componente fondamentale connettivale dei muscoli si suddivide in 3 zone: Epimisio, Perimisio ed Endomisio; questi tre componenti alle estremità del fascio muscolare convergono e si fondono a formare il Tendine.

Funzione dei Tendini

I tendini rappresentano i segmenti prossimali e distali attraverso i quali la maggioranza dei muscoli scheletrici si inseriscono sull'osso, costituendo la cosiddetta unità muscolo-tendinea (UMT). Essi hanno la funzione di trasmettere alle ossa la forza sviluppata a livello muscolare, rendendo possibili i movimenti articolari.

Composizione dei Tendini

I tendini sono costituiti da fibre collagene (~70%), elastina (~2%), acqua, proteoglicani e dalle cellule "proprie" del tendine, tenociti e tenoblasti, che si dispongono in file parallele alle fibre. Il collagene tendineo è prevalentemente di tipo I (in misura minore di tipo III e V) e si organizza in strutture chiamate fibrille. Le fibrille tendinee a loro volta si uniscono a formare le fibre collagene che rappresentano l'unità fondamentale di un tendine. Le fibre collagene si raggruppano progressivamente in fasci primari, secondari e terziari, orientati nella direzione della trazione ed avvolti ciascuno da tessuto connettivo reticolare chiamato endotenonio. Un gruppo di fasci terziari forma il tendine che è circondato da tessuto 27/02/2025 MONICA IEMMI

Strutture Peritendinee

connettivo lasso denominato epitenonio all'interno del quale decorre la rete vascolo-linfatica e nervosa. La maggioranza dei tendini è poi avvolta da tessuto connettivo aureolare lasso chiamato peritenonio che facilita lo scorrimento tendineo. Alcuni tendini, invece, sono avvolti da una guaina sierosa formata da due foglietti, uno viscerale e uno parietale all'interno dei quali è presente liquido sinoviale. Peritenonio, guaina sinoviale e borse tendinee (sotto- acromion-deltoidea, retrocalcaneare, trocanterica .. ) hanno come funzione principale la riduzione dell'attrito con i piani sopra e sottostanti. Altre strutture peritendinee sono i retinacoli, ad esempio dei flessori e degli estensori di mani e piedi e le troclee di flessione, come ad esempio quella del capo lungo del bicipite brachiale. Il punto di passaggio tra muscolo e tendine viene definito giunzione mio-tendinea che è una regione anatomica specifica in cui la tensione generata dal muscolo viene trasmessa al tendine. La giunzione mio-tendinea è molto sensibile alle forze meccaniche di trazione per cui risulta spesso sede di patologia. Nella giunzione mio-tendinea le fibre collagene si uniscono ai miociti a formare un ripiegamento che aumenta di circa 20 volte l'area di contatto tra il muscolo ed il tendine, al fine di ridurre la forza applicata per unità di superficie durante la contrazione muscolare.

Giunzione Osteo-Tendinea

I tendini si ancorano saldamente all'osso attraverso la giunzione osteo-tendinea, rinforzata da grossi fasci di fibre collagene (fibre di Sharpey) che si approfondano nell'osso. Nella giunzione osteo- tendinea si distinguono 4 zone ben distinte:

• tendine
• fibrocartilagine
• fibrocartilagine mineralizzata
• OSSO

Il tessuto fibrocartilagineo interposto fra tendine ed osso agisce da cuscinetto per diminuire gli stress inserzionali.

Vascolarizzazione Tendinea

La vascolarizzazione tendinea è garantita da capillari presenti nei foglietti peritendinei e nelle guaine sinoviali. Inoltre sono presenti sistemi intrinseci situati a livello della giunzione mio tendinea ed osteotendinea. Esiste pertanto a livello pre-inserzionale una zona di relativa ipo-irrorazione che costituisce l'area più comune di degenerazione e rottura tendinea. La vascolarizzazione dei tendini, inoltre, si riduce con l'avanzare dell'età e con l'aumento del carico.

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Fisiologia del Movimento

La maggior parte dei movimenti dell'uomo sono caratterizzati da una fase di contrazione muscolare eccentrica, immediatamente seguita da una fase concentrica (ciclo stiramento-accorciamento).

L'unità muscolo-tendinea (UMT) possiede una estensibilità tale da permettere un accumulo di energia elastica durante la fase eccentrica e sufficiente rigidità da consentire la conversione dell'energia elastica in energia meccanica durante la fase concentrica.

Proprietà Biomeccaniche del Tendine

Il tendine è molto robusto, possedendo una forza tensile di 50-100 N/mm2, è in grado di allungarsi fino a circa il 4% della sua lunghezza a riposo e accumula da solo il 70% dell'energia elastica totale.

Le caratteristiche biomeccaniche del tendine vengono di solito rappresentate dalla curva carico-allungamento in cui si individuano quattro fasi di cui solo le prime due rappresentano i carichi funzionali per un tendine (stiramento < 4%). Stiramenti tra 4-8% determinano micro-lacerazioni tendinee, quelli oltre l'8% vere e proprie rotture.

Debolezza e Invecchiamento dei Tendini

I tendini costituiscono l'anello debole della catena osso-tendine- muscolo perché presentano una bassa capacità di adattamento all'allenamento. Inoltre i tendini sono predisposti a patologia e lesioni in ragione del fisiologico invecchiamento, perdendo in elasticità e robustezza.

I fenomeni "involutivi" tendinei iniziano intorno ai 30 anni e sono favoriti da:

• basso turnover metabolico
• scarsa vascolarizzazione a livello preinserzionale
• microtraumatismi ripetuti (sportivi o lavorativi)
• precedenti patologie tendinee
• malattie metaboliche (iperuricemia, ipertiroidismo)

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Recettori da Stiramento

• cause iatrogene (corticosteroidi, fluorchinolonici) RECETTORI DA STIRAMENTO I muscoli e i tendini contengono recettori sensibili allo stiramento:
• i fusi neuromuscolari, organizzati in parallelo con le normali fibre muscolari; segnalano la lunghezza del muscolo e le sue variazioni Fuso Neuromuscolare
• Nel muscolo scheletrico
• Informa dello stato di allungamento del muscolo
• Organo tendineo del Golgi
• Nelle fibre tendinee in prossimità della giunzione col muscolo

- gli organi tendinei del Golgi, disposti in serie rispetto alle fibre; segnalano la tensione esercitata sul tendine Le informazioni fornite da organi tendinei del Golgi e fusi neuromuscolari sono complementari e sono utilizzate dal SNC per determinare le posizioni relative dei vari segmenti degli arti e per la corretta esecuzione dei vari atti motori.

Fuso Neuromuscolare: Funzione e Struttura

Fuso neuromuscolare I fusi neuromuscolari sono recettori di stiramento localizzati all'interno dei muscoli scheletrici.

La loro funzione è quella di captare lo stato di allungamento dei muscoli e di inviare le informazioni raccolte al midollo spinale e all'encefalo.

L'attività dei fusi neuromuscolari è quindi importante sia per prevenire infortuni legati ad un eccessivo allungamento, sia per mantenere il normale tono muscolare, sia per eseguire movimenti fluidi in maniera armonica e controllata.

I fusi neuromuscolari sono costituiti da 2-12 fibre muscolari, dette fibre intrafusali, racchiuse in una capsula di tessuto connettivo. Le 27/02/2025 MONICA IEMMI

Fibre Intrafusali ed Extrafusali

fibre intrafusali decorrono parallelamente alle fibre del muscolo, che per distinzione prendono il nome di fibre extrafusali.

Le fibre intrafusali sono innervate alla loro estremità da fibre motorie provenienti dai motoneuroni y delle corna anteriori del midollo spinale (mentre i motoneuroni a innervano le fibre extrafusali).

Le fibre intrafusali presentano avvolte a spirale intorno alla loro regione centrale due tipi di terminazioni sensoriali: fibre afferenti di primo tipo (Ia) (grande diametro ed elevata velocità di conduzione) e secondo tipo (IIa) (diametro medio e velocità di conduzione media) localizzate alle estremità contrattili del fuso.

Risposta allo Stiramento e Contrazione

Quando il muscolo viene stirato, lo sono anche le fibre intrafusali. Lo stiramento attiva i recettori sensoriali determinando un aumento della frequenza dei potenziali d'azione delle fibre sensoriali afferenti.

Al contrario durante la contrazione, le fibre sensoriali non sono sollecitate meccanicamente, per cui la frequenza dei potenziali d'azione delle fibra afferenti diminuisce.

In questo caso la contrazione delle fibre muscolari porta il fuso neuromuscolare ad assumere una posizione rilasciata, condizione che, se non compensata, potrebbe inficiare la capacità del fuso di rispondere alla variazione di lunghezza del muscolo.

Ruolo dei Motoneuroni Gamma

Per mantenere la capacità di risposta del fuso durante la contrazione del muscolo intervengono i motoneuroni y. Essi inducono la contrazione delle estremità del fuso, riportandolo il fuso nella sua condizione basale.

Nel corso di una contrazione muscolare volontaria i motoneuroni a (che innervano le fibre del muscolo) e i motoneuroni y che innervano le estremità del fuso sono attivati contemporaneamente dai motoneuroni superiori presenti nel tratto piramidale.

Poiché gli assoni dei motoneuroni a hanno un diametro maggiore di quello dei motoneuroni y, i potenziali d'azione saranno condotti più velocemente verso le fibre extrafusali rispetto a quelle intrafusali. Pertanto, le fibre extrafusali si contrarranno determinando un rilasciamento del fuso neuromuscolare. Entro qualche millesimo di secondo, tuttavia, le fibre intrafusali si contrarranno anch'esse, 27/02/2025 MONICA IEMMI