Meccanica muscolare e Lesioni muscolari

A cura del Dott. Stefano Casali


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Utilità del ciclo allungamento-accorciamento

La contrazione eccentrica serve a:

Pre-attivare il muscolo, permettendogli di iniziare la fase di accorciamento con il massimo della tensione ("pre-tensione"). Altrimenti, all'inizio dell'accorciamento ci vorrebbero alcune frazioni di secondo per raggiungere la massima tensione. L'accorciamento inizierebbe ugualmente, ma con una minore tensione (vedi curva forza-tempo).

Stimolare il riflesso da stiramento.

Stirare le componenti elastiche in serie (SEC) del muscolo, accumulando energia elastica. Nella fase di accorciamento queste componenti si accorciano più velocemente dei sarcomeri, restituendo l'energia immagazzinata. Ciò permette ai sarcomeri di accorciarsi meno e più lentamente, sviluppando maggiore tensione ("muscle potentiation"). Grazie all'accorciamento delle SEC, il muscolo si accorcerebbe di qualche centimetro anche se i sarcomeri mantenessero costante la loro lunghezza.

Curva forza-tempo

Grafico di J. Dapena (1977), in base a dati di Clarkson et al. (1971).

meccanica muscolare

 

Altri esempi di ciclo allungamento-accorciamento

 

L'intensità della contrazione
eccentrica è relativamente bassa.
meccanica muscolare

1) Deambulazione

 

2) Corsa

 

3) Salti con la rincorsa (in lungo,
in alto, pallavolo...)

 

4) Bruschi cambi di direzione

 

5) Corsa in discesa e salti in basso (3000 siepi)

 

6) Esercizi pliometrici  

L'intensità della contrazione eccentrica è più alta.

 

Tensione di singole fibre


Problema:

Come abbiamo visto, l'intensità della contrazione eccentrica è relativamente bassa nel salto con contromovimento. Lo è anche nella corsa, e in particolare nella corsa di lunga distanza  (ad esempio: maratona). Perché questo tipo di corsa può produrre lesioni muscolari?

 

Ipotetico muscolo in allungamento (velocità 0,6 m/s).

20unità motorie attive
1 unità motoria attiva = 5N

20 N

meccanica muscolare

 

Ipotetico muscolo in accorciamento (velocità 0,6 m/s).

100unità motorie attive
1 unità motoria attiva = 1N

100 N

meccanica muscolare

Una risposta riguardante solamente l'aspetto meccanico del problema:

Non solo il muscolo nel suo insieme, ma ciascuna delle sue fibre è più forte mentre si allunga. Nella contrazione eccentrica, a parità di tensione muscolare, vengono reclutate meno fibre che nella contrazione concentrica. Ciascuna fibra produce più forza, quindi ne servono di meno. Ad esempio, per produrre 100N di forza potrebbe bastare il 20% delle fibre se il muscolo si allungasse con velocità di 0,6 m/s, mentre ne servirebbe il 100% se si accorciasse alla stessa velocità.
Il risultato è che la contrazione eccentrica sottopone sempre le singole fibre a un maggiore stress meccanico, anche quando il muscolo, nel suo complesso, non è attivato al massimo.

 

Possibile iper-stiramento

 

Proske & Morgan, J. Physiol. (2001).

 

meccanica muscolare

 

Ipotesi di Proske & Morgan (2001):

 

Se una fibra viene attivata mentre si allunga, la parte più debole della fibra stessa può iper-stirarsi ("popping-sarcomere") e conseguentemente  danneggiarsi o rompersi.
Quanto spiegato precedentemente ci suggerisce che nella contrazione concentrica e isometrica un fenomeno di questo tipo è meno probabile, in quanto la tensione delle singole fibre è notevolmente inferiore.

 

SOMMARIO:

La contrazione eccentrica genera maggiore forza rispetto alla contrazione concentrica

La contrazione eccentrica viene utilizzata in molte attività sportive immediatamente prima di una contrazione concentrica (ciclo allungamento-accorciamento)

Nelle attività sportive, raramente un muscolo raggiunge la massima tensione durante la contrazione eccentrica.

Nella contrazione eccentrica, vengono reclutate meno unità motorie, ma ciascuna fibra genera una maggiore forza e subisce un maggiore stress meccanico.

E' plausibile (ma non ancora verificata) l'ipotesi che la parte più debole delle fibre attivate durante una contrazione eccentrica possa iper-stirarsi e danneggiarsi.

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Ultima modifica dell'articolo: 17/06/2016