Le fibre muscolari rapide e lente: differenze

Caratteristiche

Le fibre muscolari, chiamate anche fibrocellule, sono strutture appartenenti al tessuto muscolare.

All’interno del muscolo si riconoscono diversi tipi di fibre muscolari che si differenziano per la velocità della contrazione e per la resistenza alla fatica. Si riconoscono in particolare:

  • Fibre a contrazione rapida, che intervengono nelle azioni muscolari intense. Vengono reclutate durante esercizi di breve durata.
  • Fibre a concentrazione lenta, intervengono nelle azioni muscolari di scarsa intensità ma di lunga durata.

Esistono, in particolare, tre tipi di fibre muscolari:

  • Fibre di tipo I: dette anche rosse, a contrazione lenta.
  • Fibre di tipo IIa: dette anche intermedie, a contrazione rapida fatica-resistenti.
  • Fibre di tipo IIb: dette anche bianche, a contrazione rapida affaticabili.
Visione al microscopio delle tre fibre muscolari
Figura1: Visione al microscopio delle tre fibre muscolari (www.my-personaltrainer.it)

Struttura

Le fibre muscolari, sono cellule cilindriche che si estendono per tutta la lunghezza del muscolo. Derivano della fusione di molte cellule embrionali, chiamati mioblasti, che si uniscono a formare i miotubi, i quali sintetizzano le proteine contrattili. La membrana cellulare della fibra muscolare, detto sarcolemma, è rivestita da uno strato sottile, detto endomisio, che la separa dalle altre fibre. Gruppi di fibre sono raccolti in fascicoletti da un’altra lamina connettivale, detta perimisio. Il materiale contrattile all’interni della fibra muscolare è organizzato in strutture cilindriche, definite miofibrille, disposte in parallelo tra di loro e circondate da reticolo sarcoplasmatico, mitocondri e da granuli di glicogeno. Nelle miofibrille il materiale contrattile è disposto nei sarcomeri che si ripetono in direzione longitudinale per tutta la lunghezza della fibra muscolare. In ogni sarcomero le proteine contrattili actina e miosina sono organizzate in filamenti spessi e filamenti sottili.

Struttura e organizzazione delle fibre muscolari
Figura 2: Struttura e organizzazione delle fibre muscolari. (www.cliccascienze.it)
Ingrandimento della struttura all'interno delle fibre muscolari
Figura 3: Ingrandimento della struttura all’interno delle fibre muscolari. (wikipedia.org)

Le fibre muscolari scheletriche hanno una lunghezza variabile da pochi millimetri a diversi centimetri, con un diametro che va dai 10 ai 100 µm (1 µm = 0.001 mm).

Le fibre muscolari vengono eccitate dalle unità neuromotorie a determinate frequenze di stimolazione. La precisione nel controllare la forza di un muscolo dipende anche dal numero di fibre muscolari associate all’unità motoria.

Le cellule muscolari non possono dividersi per produrre nuove cellule, di conseguenza, il loro numero tende a diminuire con l’età.

Fibre muscolari tipo I

Le fibre muscolari di tipo I sono conosciute anche come fibre rosse o lente. La loro distribuzione è maggiore nei muscoli deputati al mantenimento della postura eretta, o in muscoli che eseguono per natura movimenti lenti e ripetitivi.

Presentano molti mitocondri, organuli deputati alla produzione di energia attraverso il ciclo di Krebs e alla fosforilazione ossidativa. I mitocondri sono localizzati alla periferia delle fibre per assicurare un elevato apporto di ossigeno e nutrienti. Vengono maggiormente reclutate durante gli sforzi anaerobici attraverso l’ossidazione dei substrati energetici glucidici (glucosio) e lipidici (trigliceridi/acidi grassi).

Sono di colore rosso, in quanto sono le più vascolarizzate e contengono un’ alta concentrazione di mioglobina, incaricata di legare ossigeno e ferro. Il loro diametro è inferiore rispetto alle fibre rapide, e sono raggruppate in maggior numero all’interno di un’unità motoria, rispetto alle bianche. La loro contrazione è stimolata da motoneuroni alfa di tipo tonici con frequenze di scarica (potenziali d’azione) ridotte.

Queste fibre sono le prime ad essere attivate e sono adatte al lavoro lento e di durata, mostrano una grande tolleranza alla fatica, una capacità di rimanere a lungo in contrazione.

Fibre muscolari tipo IIa

Le fibre muscolari di tipo IIa presentano delle caratteristiche intermedie tra le fibre di tipo I (rosse) e quelle di tipo IIb (bianche). Sono caratterizzate da una colorazione rossa come le fibre I; riescono ad idrolizzare ATP rapidamente, tramite un’ abbondante presenza dell’enzima miosina ATP-asi come le fibre IIb, e sono dotate di una capacità ossidativa maggiore rispetto alle IIb. Hanno quindi una buona capacità aerobica e anaerobica grazie all’alto contenuto sia di enzimi glicolitici sia di quelli ossidativi. Vengono reclutate da motoneuroni alfa di tipo fasico.

Sono in grado di eseguire rapide contrazioni, meno rapide delle bianche, ma che possono essere sostenute per un tempo maggiore prima di incontrare l’affaticamento ed hanno una maggiore capacità di recupero.

Fibre muscolari tipo IIb

Le fibre muscolari di tipo IIb hanno un colorito biancastro a causa della scarsa presenza di mioglobina e capillarizzazione.

Sono le fibre più grandi e più forti presenti poiché hanno un diametro maggiore delle altre e riescono a sviluppare tensioni molto maggiori seppur per breve tempo. Sono innervate da motoneuroni alfa di tipo fasico e vengono reclutate con frequenze di scarica molto elevate, per questo sono le ultime ad essere attivate.

Queste fibre hanno un’elevata presenza dell’enzima miosina ATPasi, responsabile della velocità di accorciamento del sarcomero. Idrolizzano l’ATP molto più rapidamente e sono inadatte al lavoro protratto. Possiedono grandi quantità di glicogeno al loro interno, che viene usato attraverso la glicolisi nel caso di sforzi lunghi e quindi del metabolismo anaerobico lattacido. In caso di sforzi molto brevi sfruttano i meccanismi anaerobici alattacidi. Hanno un maggiore diametro e sono raggruppate in un numero minore all’interno di un’unità motoria rispetto alle rosse. Il ripristino delle riserve energetiche avviene solo durante il riposo.

Le fibre di tipo IIb hanno maggiore potenza, sono quindi adatte a sforzi intensi e di breve durata che richiedono un grande impegno neuromuscolare. Hanno una rapida risposta allo stimolo nervoso, e hanno una resistenza limitata, quindi accusano una grande affaticabilità.

Tabella differenze

Fibre di tipo IFibre di tipo IIaFibre di tipo IIb
Unità motoriaLenta ossidativaVeloce ossidativa Veloce glicolitica
ColoreRosso intensoRosso Biancastro
DiametroRidottoGrandeGrande
Reticolo sarcoplasmaticoSviluppatoAbbondanteScarso
Presenza mitocondriAltaMediaBassa
MiofibrilleRidotteRidotteRidotte
Lunghezza linea ZSpessaSpessaSpessa
Velocità di contrazioneLentaVeloceVeloce
Forza di contrazionePocaMediaAlta
Resistenza alla faticaAltaAltaBassa
Velocità di contrazioneLentaRapidaRapida
Velocità di rilassamentoLentaRapidaRapida
Capacità ossidativa enzimatica AltaIntermedia-altaBassa
Metabolismo prevalente (produzione ATP)Aerobico ossidativo (fosforilazione ossidativa)Anaerobico glicolitico (glicolisi)
Aerobico ossidativo (fosforilazione ossidativa)
Aerobico glicolitico (glicolisi)
Sistema energetico prevalenteAnaerobico lattacido;
Aerobico
Anaerobico lattacido;
Aerobico
Anaerobico lattacido;
Anaerobico alattacido
Substrato energeticoGlucidi (glucosio/glicogeno) per l’anaerobico lattacido;
Glucidi/lipidi (acidi grassi/trigliceridi) per l’aerobico
Glucidi (glucosio/glicogeno) per l’anaerobico lattacido;
Glucidi/lipidi (acidi grassi/trigliceridi) per l’aerobico
Glucidi (glucosio/glicogeno) per l’anaerobico lattacido; 
Creatinfosfato e ATP per l’anaerobico alattacido
Contenuto di glicogenoBassoAltoAlto
Enzima miosina ATP-asiRidottaElevataElevata
Prestazioni Azioni muscolari di scarsa entità e lunga durataAttività rapida e prolungataAttività esplosiva e proteine per breve tempo
Caratteristiche principali delle diverse fibre muscolari

Fonti

Fonti immagini

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