Estructura del múscul
esquelètic
La unitat bàsica
del múscul esquelètic és la fibra o cèl·lula
muscular. Cada una d'aquestes llibres està emboscada per un teixit
connectiu que s'anomena endomisi, i que al mateix temps les uneix formant feixos
de llibres o fascicles. Aquests feixos de fibres o fascicles estan units per un
teixit connectiu, fibrós i blanc, anomenat perimisi. El teixit connectiu
extern que uneix a tots el feixos de fascicles formant un múscul complet
rep el nom d'epimisi o fáscia (Figura l).
A nivell
microscòpic, cada fibra o cèl·lula muscular està
constituïda per una coberta anomenada sarcolema o membrana cel·lular,
i una substància gelatinosa denominada sarcoplasma, a dins de la qual hi
ha cents de miofibril.les contràctils, junt a d'altres importants organel·les
cel.lulars. Tal vegada, cada miofibril·la conté molts filaments
proteínics (miofilaments) dividits en filaments prims d'actina, i
d'altres més gruixuts de miosina. Aquests filaments s'arrangen de forma
irregularment ordenada. Observem unes bandes o estries fosques anomenades
bandes A, i unes altres bandes clares anomenades bandes I. Les bandes I són
més clares perquè contenen fonamentalment filaments prims
d'actina, mentre que les bandes A són més fosques perquè
estan constituïdes per filaments gruixuts de miosina i prims d'actina.
Quan la miofibril.la està relaxada, la part central de la banda A és
una mica més clara, doncs en aquesta part no hi ha filaments d'actina.
Aquesta àrea és la zona H, i desapareix quan els músculs es
contrauen. Per una altra part, la banda I es divideix en dos parts iguals per
la línia Z o disc. La distància entre dues línies Z
s'anomena sarcòmer. Quan una fibra muscular es contrau, les línies
Z s'aproximen i, per tant, els sarcómers s'escorcen (Figura 2).
Microscopia electrònica
de la contracció muscular
Durant la
contracció muscular la longitud de les bandes A no canvia malgrat que les
zones H desapareixen. Per altra part, les bandes I es fan més petites.
D'això es dedueix que els músculs es contrauen pel lliscament dels
filaments d'actina entre si cap a les parts centrals de les bandes A. La zona H
desapareix perquè els filaments d'actina s'escorcen a través dels
de miosina, gràcies als ponts creuats que es flexionen quan tenen energia
disponible (Figura 2).
Química de la
contracció muscular
L'energia necessària
per a la contracció de la fibra muscular prové de I'escisió
del trifosfat d'adenosina (ATP), degut a l'acció de la miosina, que actua
com a un enzim capaç d'escindir l'ATP en difosfat d'adenosina (ADP) més
fosfat (P) i energia:
Activitat miosin-ATPasa
ATP >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
ADP + P + ENERGIA
Aquesta activitat enzimàtica
de la miosina es coneix amb el nom d'activitat miosin-ATPasa, la qual
s'activarà en presència d'ions de calci (Ca++), els quals són
alliberats després que un nervi motor o un a descàrrega elèctrica
estimuli la fibra muscular.
El metabolisme energètic
Fonts d'energia per a
la contracció muscular
El
trifosfat d'adenosina (ATP) és la única font immediata d'energia
per a la contracció muscular. En el múscul esquelètic hi
ha suficient ATP emmagatzemat per a proveir l'energia necessària per a
les primeres contraccions ràpides i fortes d'exercicis bruscos de menys
de 30 segons. A partir d'aquí, el nostre organisme ha dissenyat
processos bioquímics per resintetitzar ATP tan ràpidament com es
desintegra amb la contracció muscular continuada.
Processos anaeròbis
(No requereixen oxigen)
Hi ha dos processos anaeròbics,
coneguts amb el nom del sistema de fosfat de cretina i el sistema de la glucòlisi
anaeròbia. Aquests sistemes són capaços de recarregar ràpidament
l'ATP de les llibres musculars sense requerir la presencia d'oxigen. Ara bé,
la quantitat d'ATP que s'obté en cada reacció química és
petita, i a més a més aquests sistemes s'esgoten ràpidament.
Per tant, els processos anaeròbis sòn útils en exercicis
de menys d'un minut.
Processos aeròbics
(Requereixen oxigen)
Aquests
processos són molt més lents que els anteriors, doncs tarden de
minuts a diverses hores en recarregar l'ATP muscular. Una gran part de les
reaccions aeròbiques (Cicle de Krebs, sistema transportador d'electrons,
oxidació del NADH) tenen lloc a les mitocòndries de les cèl·lules
musculars, i característicament necessiten oxigen. Com a contrapartida,
la quantitat de molècules d'ATP que originen pot arribar a ser fins a 18
vegades superior a la quantitat aconseguida mitjançant els sistemes
anaerobis. La majoria de les vegades, aquests sistemes utilitzen hidrats de
carboni (sucres), però també poden fer servir grasses i proteïnes.
Tipus de fibres
musculars
Tipus de fibres
musculars i combustibles pe a I'exercici
Totes les
fibres del múscul esquelètic no són exactament iguals. La
característica que ha estat utilitzada per a distingir dos tipus de
fibres en els humans és el temps de contracció de la fibra. Si
una fibra es contrau ràpidament, és una fibra de contracció
ràpida (també denominades blanques, tipus II 2 FT; si ho fa
lentament, és de contracció lenta (també denominades
vermelles, tipus I o ST). Les fibres de contracció ràpida són
més importants en les activitats que requereixen contraccions breus i
poderoses, "explosives" : els salts, les proves d'halterofília
(aixecament de peses), les carreres de velocitat en pista, les proves de
velocitat en natació i els moviments ràpids en hoquei, futbol, bàsquet
i altres esports d'equip. Les fibres de contracció lenta, contràriament,
estan millor adaptades per a proves de resistència que requereixen
contraccions repetides en un període de temps més llarg. Aquestes
proves estan representades per les carreres de fons (distancia) i per la majoria
de les proves de natació, piragüisme, rem, ciclisme, camp a través,
esquí de fons i la majoria de carreres realitzades en esports d'equip com
el bàsquet i el futbol.
Una de les
raons per les qual les fibres de contracció ràpida estan
especialment adaptades a les contraccions breus i explosives, i les lentes són
utilitzades més en les contraccions submaximals, és que aquests
tipus de fibres presenten diferents graus d'activitat en alguns dels importants
enzims que regulen el metabolisme energètic (Taula l). Per exemple, les
fibres de contracció ràpida tenen nivells alts d'activitat
miosin-ATPasa en comparació amb les lentes. Recordi que l'activitat
ATPasa és responsable de l'escisió de l'ATP, la qual alliberarà
l'energia necessària per al lliscament dels filaments d'actina sobre els
de miosina. Una altra raó que diferencia les fibres de contracció
ràpida i lenta és que les primeres tenen una major activitat dels
enzims que controlen el metabolisme de la glucólisi anaeròbia.
Així doncs, les llibres de contracció ràpida estan millor
dotades per contraure's sota condicions on el subministrament d'oxigen és
limitat (com en les contraccions fortes i sostingudes que tanquen els vasos
sanguinis), on la producció aeròbica d'ATP és insuficient
per satisfer les demandes d'ATP ais músculs que es contrauen (per
exemple, durant un "sprint" màxim).
Les fiibres
de contracció lenta estan millor adaptades a l'exercici de llarga durada
perquè contenen majors quantitats d'enzims mitocondrials; és a
dir, els enzims del Cicle de Krebs, el cicle oxidatiu dels àcids grassos,
i del sistema transportador d'electrons, que són responsables de la
producció aeròbica d'ATP. Les llibres de contracció lenta
també tendeixen a tenir una major quantitat de greix de dipòsit
intracel·lular que pot ser sol·licitat com a energia durant un
exercici de llarga durada. Finalment, les fibres de contracció lenta
tenen una xarxa de capil·lars més extensa que pot facilitar ràpidament
oxigen, glucosa i àcids grassos a les llibres.
Encara que
les llibres de contracció ràpida tendeixen a ser utilitzades amb més
freqüència en les activitats breus i explosives, i les lentes en les
de llarga durada, ambdós tipus de llibres es fatiguen en un exercici fort
i perllongat. D'altra banda, en l'exercici de llarga durada a I'esgotar-se les
llibres de contracció lenta, les ràpides entren a participar en
I'exercici.
Tipus de fibres i
rendiment esportiu
Els músculs
de I'esquelet humà posseixen una barreja de tipus de llibres. Existeix
un ampli ventall de mescla dels tipus de llibres que va del 13 al 60% de lentes
fins al 40-87% de ràpides. El percentatge mitjà de llibres de
contracció lenta en els subjectes desentrenats oscil·la entre el 38
i el 46% en els músculs de les cuixes i de les espatlles respectivament.
Estudis en esportistes campions han mostrat relacions marcades entre les
habilitats especifiques i certes peculiaritats de la població del tipus
de fibra. Per exemple, els corredors de fons campions es caracteritzen per
percentatges extremadament alts (fins al 75%) de fibres de tipus lent en els músculs
de les cames, mentre que velocistes de classe mundial tendeixen a posseir una
proporció major de la normal (fins al 74%) de fibres de contracció
ràpida. De la mateixa manera, nedadors i remers tendeixen a tenir un alt
percentatge de fibres de contracció lenta en els músculs de les
espatlles al comparar-se'ls amb individus desentrenats.
¿Pot
deduir-se d'aquests estudis que el qui ha nascut amb un alt percentatge de
fibres ràpides o lentes en les seves cames està en disposició
de ser excel·lent velocista o corredor de distancia? Naturalment que no!
Hi ha d'altres factors importants que participen en els alts rendiments com la
motivació, la destresa, el biotipus i la dedicació, que pot
encobrir un aparent avantatge fisiològic tals com un alt percentatge d'un
tipus de fibra en els músculs esquelètics. Malgrat tot, sembla
ser cert que la composició de la fibra muscular juga un paper important
en determinar el rendiment del campió, i que aquest rendiment no
s'observa en aquells que no estan ben constituïts per una particular prova,
d'acord amb la distribució dels tipus de fibres en els seus músculs.
L'herència i
I'entrenament en la determinació del nombre i proporció de les
fibres
És cert que una
proporció alta d'un tipus particular de fibres és essencial per al
rendiment d'alta competició. Aquí una pregunta important és,
si es pot canviar la proporcionalitat de fibres heretades mitjançant la
dieta, I'entrenament, o qualsevol altre factor del medi ambient.
Estudis
inicials realitzats en animals de laboratori oferiren evidencies de la
possibilitat que un programa d'entrenament de resistència podria
augmentar la proporció de fibres de contracció lenta en els
animals. Malgrat això, estudis posteriors semblen haver demostrat que únicament
canvia la capacitats i no el temps de contracció de les llibres. És
a dir, amb I'entrenament de la resistència, les fibres de contracció
ràpida s'adapten millor a produir més ATP, mantenint-se com a tals
i no es converteixen en lentes per I'entrenament. L'entrenament estimula la
producció d'enzims mitocondrials per augmentar la producció aeròbica
d'ATP en ambdues llibres, però els dos tipus de fibres es continuen
distingint en base als temps de contracció.
Les
investigacions realitzades en éssers humans sustenten la idea que
I'entrenament no produeix canvis en les proporcions de llibres ràpides i
lentes en el múscul. Per tant, és poc probable que un esportista
que hagi nascut amb una proporció normal de fibres de contracció
lenta en els músculs de les carns pugui convertir-se en un corredor de
fons de classe mundial, sense que importi el molt que s'entreni. Quan les tècniques
per determinar els tipus de fibres es facin rutinàriament, els
entrenadors podran determinar veritablement si un esportista podrà ser
campió. (Per determinar el predomini d'un tipus de fibres es requereix
I'extracció d'un petit tros de múscul amb una àguila de
biopsia, que després s'haurà d'estudiar al microscopi A més
a més, quan l'entrenador tingui la solució al trencaclosques de la
pobra resposta d'un esportista a I'entrenament, pot considerar la possibilitat
que I'esportista en qüestió hagi arribat al seu màxim
potencial genètic. Ambdós podrien quedar més satisfets si
l'esportista es canvia a una altra prova o esport pel qual estigui més
predisposat genèticament.
La
consideració de l'herència i la població de fibres
musculars exposada en el paràgraf anterior són de poca importància
a nivells baixos de competició En la competició preadolescent i
adolescent, alguns candidats dubtosos poden convertir-se en campions per alguna
combinació peculiar de sort, coratge, resistència als problemes,
dedicació i entrenament. És en els esportistes nacionals i
internacionals on el factor hereditari del tipus de fibra predominant juga un
paper més gran en determinar el rendiment del campió. | 
