Muscoli e ossa
Non bisogna più considerare i muscoli e ossa come strutture separate e distinte.
Studi scientifici hanno infatti dimostrato che sia più giusto considerarle come un’ unica struttura come un’unità muscolo-scheletrica.
Le esperienze degli astronauti al ritorno dalle missioni spaziali, l’allettamento prolungato dei pazienti ricoverati, così come osteoporosi e sarcopenia hanno consentito di raccogliere evidenze scientifiche a tale riguardo .
Il carico meccanico che avviene durante l’attività fisica è un meccanismo chiave che unisce entrambi i tessuti , oltre ai ben noti benefici su altri apparati come quello cardiovascolare.
Se vogliamo chiudere il cerchio, anche le cartilagini ed il tessuto adiposo sembrerebbero partecipare a questo anello di controllo e dovrebbero venire seriamente prese in considerazioni.
La comprensione di questo sistema sta già indirizzando dei nuovi metodi di cura per prevenire/curare, allo stesso tempo, la sarcopenia e l’osteoporosi.
Tra le strategie possibili non si possono escludere interventi nutrizionali abbinati all’ esercizio fisico.
Per decenni prove di numerosi studi hanno svelato come esista uno stretto rapporto funzionale ed evolutivo tra massa muscolare ed ossea. Secondo il concetto dell’unità osteo-muscolare esisterebbe un rapporto molto stretto tra la massima forza muscolare e la massa ossea, ed entrambi i tessuti realizzano una funzione comune, la locomozione.
Se la contrazione muscolare è fondamentale per il movimento, lo scheletro attraverso le sue leve è necessario per esercitare la forza.
La principale funzione meccanica delle ossa è di fornire leve rigide (grazie alla mineralizzazione) ai muscoli e di rimanere il più leggero possibile per consentire una locomozione efficiente.
I meccanismi sottesi a tale relazione sono però ancora scarsamente compresi e la maggior parte delle interazioni biomeccaniche tra tessuti e cellule rimane per lo più sconosciuta.
C’è un legame fra muscoli e ossa?
Un componente essenziale del sistema muscoloscheletrico è l’ancoraggio dei muscoli che generano forza al supporto solido dell’organismo: lo scheletro.
La maggior parte dei dati disponibili fornisce prova che muscolo ed osso interagiscano strettamente. Queste osservazioni hanno portato al concetto dell’ “Unità osteo-muscolare” e questo è stato dimostrato fenotipicamente dall’associazione lineare che si osserva durante la vita tra contenuto minerale totale del corpo (BMC) e massa magra corporea.
La massa magra è risultata una miglior predittore della densità minerale ossea totale del corpo (BMD) di quanto non sia la massa grassa
Osservazioni fisiologiche
L’azione del muscolo sulla risposta adattativa dell’osso è ben conosciuta. Secondo queste teorie, il carico meccanico è il determinante più importante della forza ossea.
in una valutazione dell’impatto di differenti sport sul BMD, i controlli sedentari avevano i più bassi valori di densità ossea, il che sottolinea l’importanza dello sport sul BMD (Egan et al., 2006).
E’ stato dimostrato come il calcio aumenta sia il BMD che la funzione muscolare dopo 16 mesi di allenamento durante la corsa (Krustrup et al., 2010).
In uno studio intrapreso su bambini di 7-9 anni di età che praticavano nuoto, ginnastica ed appartenenti ad un gruppo di controllo gli autori hanno anche concluso come attività che determinino carico sull’osso possono portare ad un aumento della densità ossea nelle giovani ragazze (Cassel et al., 1996), con un aumento del BMD per unità di aumento del peso corporeo più elevato tra chi pratica ginnastica rispetto a chi nuota ed ai controlli.
Il nuoto non ha avuto effetti sul BMD, anche se ha permesso di aumentare significativamente la forza dei muscoli delle spalle, della schiena e degli arti superiori.
In accordo con questi dati, nello studio di Duncan adolescenti di sesso femminile che praticavano la corsa avevano un più alto BMD total body, femorale e di gamba rispetto alle nuotatrici (Duncan et al., 2002).
Un confronto tra sport che determinano un carico di peso differente ha mostrato come il BMD è proporzionale alla specificità dello stimolo (Heinonen et al., 1993).
Gli stessi autori in un altro studio hanno concluso come “l’allenamento che include movimenti con alto sforzo ed alti picchi di forza è più influente sulla sintesi di osso di quanto non sia l’allenamento con un gran numero di ripetizioni a bassa forza” (heinonen et al., 1995).
Effettivamente, un aumento della massa muscolare impatta la superficie dei due organi e stimola localmente la crescita di osso stirando le fibre di collagene ed il periosteo (kaji, 2013).
Concentrandosi maggiormente sull’impatto dell’esercizio sul muscolo, esercizi di resistenza sono noti per determinare diversi adattamenti muscolari (Tanaka and Swense, 1998). Billeter and Hoppeler (2003) hanno dimostrato come la distribuzione di tipi di fibre fosse diversa in un nuotatore dei 50 m stile libero (circa l’80% delle fibre del vasto laterale di tipo II (fast-twitch) ed in un ciclista professionista (80% di fibre di tipo I (slow-twitch).
Un ulteriore prova che sottolinea l’importanza dell’attività fisica sia sull’osso che sul muscolo è stata osservata in adulti obesi sottoposti a restrizione dietetica, nei quali le modificazioni negative dei parametri di geometria dell’anca sono scomparse nel momento in cui questi sono stati sottoposti anche ad esercizio fisico (Armamento-Villareal et al., 2012).
Per riassumere, l’attività fisica ed ancor più esercizi di carico possono modulare il sistema locomotore.
Tuttavia, l’osso non è sottoposto solo alle forze di contrazione muscolare, ma anche a quella di gravità.
Infatti, il rimodellamento osseo sembra essere sensibile sia ai carichi esterni derivanti dalla forza di gravità sia a quelli interni, generati dall’attività muscolare. Infatti, vibrazioni applicate con una intensità molto bassa possono essere percepite grazie alla trasmissione del segnale attraverso lo scheletro, in assenza di attività muscolare (Judex and Rubin, 2010).
Questo è il motivo per cui numerosi studi sull’impatto di voli spaziali ed allettamento sulla salute di muscolo ed osso enfatizzano il ruolo centrale della gravità e del carico meccanico.
L’impatto dell’esercizio di resistenza sia sul muscolo che sull’osso è stato valutato nello studio Long Time Bed Rest (LTBR), che fu concluso sottolineando l’importanza di stimoli meccanici (Rittweger et al., 2005).
In conclusione, il carico meccanico, dovuto all’ attività fisica e/o alla forza di gravità, gioca un ruolo centrale nell’unità osso-muscolo ed in particolare nel determinare massa e struttura ossea e muscolare.
Cartilagine, Il terzo Agente
La cartilagine svolge un ruolo centrale nella locomozione. In entrambi gli arti, le articolazioni garantiscono la flessibilità necessaria per il movimento corporeo e la locomozione . Questo è il motivo per cui Rittweger (2008) ha ipotizzato che le articolazioni siano il “terzo agente” dell’unità osso-muscolo.
Anche il tessuto adiposo è coinvolto in questo anello di controllo.
Il ruolo chiave del tessuto adiposo su muscolo scheletrico ed osso non può essere ignorato. Infatti, gli adipociti, i mioblasti e gli osteoblasti derivano da cellule staminali mesenchimali comuni , il tessuto adiposo è un tessuto endocrino, una riserva energetica.
Molti dati spiegano perchè ci sia una crescente consapevolezza dell’impatto negativo di un eccesso di tessuto adiposo sul metabolismo osseo, con una differenziazione preferenziale in adipociti delle cellule staminali mesenchimali, a spese degli osteoblasti, ed una maggior produzione di citochine pro-infiammatorie (Cao, 2011).
Allo stesso modo, l’eccesso di tessuto adiposo altera il metabolismo del muscolo scheletrico aumentando la resistenza all’insulina e la lipotossicità (Karpe et al., 2011).
Tendini
Il sistema muscoloscheletrico non è formato solo da osso, muscolo e cartilagine, ma anche da tessuto connettivo come tendini e legamenti, che costituiscono una interfaccia specializzata come sito di inserizione, l’entesi .
In caso di un’alterata formazione o mantenimento dei siti di attacco muscolo-tendine, si osserva una riduzione nella generazione della forza durante la contrazione muscolare ed una progressiva atrofia muscolare.
Di conseguenza, la dipendenza della differenziazione tendinea dall’interfaccia col muscolo rappresenta una convergenza delle funzioni dei due sistemi.
Questo è il motivo per cui lesioni e condizioni degenerative di tendini e legamenti rappresentano quasi la metà delle lesioni muscoloscheletriche trattate dal medico Fisiatra.
Per concludere, il sistema muscoloscheletrico, che comprende muscoli, tendini ed ossa (e persino il grasso), rappresenta un affascinante esempio nel quale l’assemblaggio accurato di differenti tipi cellulari risulta cruciale per un movimento efficiente, così come per la stabilità, dell’intero organismo.
