Perché senti la tensione quando allunghi un muscolo

Perché senti la tensione quando allunghi un muscolo
Credito fotografico: lululemon athletica, Wikimedia, cc 2.0.

Il fluido è una fonte in precedenza non riconosciuta della tensione che proviamo quando allunghiamo i muscoli, suggerisce la ricerca.

In ogni animale, incluso l'uomo, ogni fibra muscolare è riempita con fluido incomprimibile e rivestita in una rete di tessuto connettivo di collagene. Quando un muscolo si allunga in lunghezza, la rete circostante si allunga e diventa più stretta di diametro.

Quello che segue è come quello che succede in uno di quei giocattoli "trappola per dita", riferisce David Sleboda, dottorando della Brown University, autore principale dello studio pubblicato su Biology Letters. Proprio come il giocattolo stringe le dita inguainate quando lo allunghi abbastanza lontano, la rete di collagene finisce per schiacciare la fibra muscolare. Poiché la fibra è piena di fluido incomprimibile, Sleboda ha scoperto, il suo volume spinge contro la rete restringente, creando una tensione che rende molto più difficile l'ulteriore allungamento.

"Il problema fondamentale qui è un conflitto di volumi", dice Sleboda. "Il manicotto a rete può cambiare volume ma la fibra è un volume costante. Alla fine i due si incontreranno l'un l'altro, ed è qui che vedi che la tensione si innalza davvero ".

Altri fattori precedentemente posizionati contribuiscono anche alla tensione che si prova quando si allunga, riconosce Sleboda. Uno è la tensione creata da nodi nella rete di collagene stessa, e un'altra è una proteina elastica in fibre muscolari chiamata titina. Ma la natura piena di liquido delle fibre muscolari sembra giocare anche un ruolo.

Condom + Techflex

Sleboda lavora nel laboratorio del coautore dello studio Thomas Roberts, professore di ecologia e biologia evolutiva che studia struttura muscolare e prestazioni. Sleboda stava osservando le immagini al microscopio elettronico delle fibre muscolari animali e le loro guaine di collagene e decise di costruire lui stesso un modello semplice.

I materiali per il modello Sleboda non erano difficili da trovare. La rete di collagene è ben simulata dalla guaina intrecciata Techflex (tipicamente utilizzata per raggruppare ordinatamente i cavi dei computer insieme), e la fibra muscolare potrebbe essere ricavata da un preservativo riempito d'acqua acquistato presso il drugstore d'angolo.

Il modello ha rivelato che il fluido ha svolto un ruolo significativo nelle proprietà meccaniche del muscolo: la resistenza del preservativo riempito d'acqua ha reso il Techflex più difficile da allungare. Scienziati hanno raramente modellato la meccanica muscolare per spiegare il fluido nelle fibre, dice Sleboda. Avevano in gran parte supposto che il fluido svolgesse solo un ruolo chimico all'interno delle cellule.


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Muscolo di rana toro

Ma il modello di Sleboda ha detto qualcosa di significativo sulla fisiologia attuale? Ha condotto esperimenti per scoprirlo. Nello studio, Sleboda e Roberts riportano attente misurazioni dell'estensione longitudinale e della tensione risultante non solo nel modello, ma anche nel vero muscolo rana toro in quanto hanno variato la quantità di fluido nelle fibre muscolari (e nei preservativi).

Il modello e il muscolo reale hanno entrambi mostrato la stessa curva caratteristica nelle loro trame: maggiore è il volume fluido nelle fibre muscolari, maggiore è la tensione per una determinata lunghezza di allungamento. Il fluido fa una differenza meccanica specifica, misurabile.

"Potremmo ottenere lo stesso identico comportamento usando solo un modello semplice", dice Sleboda. "Il nostro studio fornisce la prima evidenza empirica del fluido che influenza la tensione muscolare".

Sleboda dice che i suoi risultati sostengono la contabilità dei fluidi nei modelli di meccanica muscolare. Ad esempio, dopo l'esercizio, le fibre muscolari sembrano assumere maggiore fluidità. L'aggiunta di effetti del fluido a modelli di comportamento muscolare potrebbe quindi migliorare la comprensione di come i muscoli si comportano dopo l'esercizio.

Ci sono anche condizioni mediche che influenzano il modo in cui la rete di collagene è strutturata o si comporta, dice Sleboda. Sapere come interagisce con le fibre muscolari piene di liquido potrebbe rivelarsi importante anche nelle ricerche future.

Studi in altre aree della fisiologia animale forniscono una tabella di marcia pronta, infatti, perché le cavità dei fluidi fibrorinforzate, chiamate "scheletri idrostatici" sono elementi strutturali comuni in alcuni organismi, afferma Sleboda.

Il National Institutes of Health ha finanziato lo studio.

Fonte: Brown University

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