Fibre Muscolari A Contrazione Rapida E Lenta: Quali Sono Le Differenze?

Hai mai sentito parlare di fibre muscolari a contrazione lenta e a contrazione rapida? Forse le conosci con il nome di fibre rosse e fibre bianche, l’altro modo in cui esse vengono chiamate.

Devi sapere che ogni muscolo del nostro corpo è costituito da questi filamenti, i veri responsabili della contrazione, e che essi hanno una sorprendente influenza sulla nostra capacità di svolgere determinati tipi di attività sportiva.

Le fibre rosse, infatti, sono quelle responsabili della contrazione lenta e della resistenza muscolare, mentre quelle bianche sono a contrazione rapida.

Le prime, pertanto, sono principalmente coinvolte nelle attività di endurance e cardio, mentre le seconde si attivano maggiormente durante sforzi esplosivi, come negli sprint. Sei curiosa di scoprirne di più? Bene, cominciamo!

Fibre muscolari rosse e bianche

Come anticipato poco fa, i nostri muscoli sono composti da fibre rosse e bianche, responsabili, rispettivamente, della contrazione lenta e di quella rapida.

Questo non significa, tuttavia, che alcuni dei nostri muscoli siano rossi mentre altri siano bianchi: ciascun muscolo contiene, in misura variabile, una certa quantità di fibre sia bianche che rosse.

Cosa determina in che percentuale un muscolo sia composto di fibre rapide anziché lente? In che modo queste influiscono sulla nostra attività fisica? Per meglio comprendere questi concetti, concentriamoci un momento sulla ragione per cui queste fibre hanno un determinato colore: il metabolismo muscolare.

Il metabolismo muscolare

Affinché i nostri muscoli possano contrarsi, sia che si tratti di una semplice camminata o di un allenamento HIIT particolarmente intenso, essi hanno bisogno di una fonte di energia.

Per le cellule del nostro corpo, la valuta energetica è una molecola dal nome di ATP, adenosina trifosfato. Questa, riducendosi ad ADP, adenosina difosfato, rilascia una certa quantità di energia libera, che può essere consumata per svolgere le funzioni della cellula.

Nel caso specifico delle fibre muscolari questa energia viene spesa per sostenere la contrazione.

Questa molecola, tuttavia, è presente in quantità limitata all’interno del muscolo, sufficiente a mantenere la contrazione solo per pochi secondi.

Come potrai immaginare, si tratta di un tempo decisamente insufficiente per qualsivoglia tipo di attività! Deve necessariamente esistere, pertanto, un sistema attraverso il quale il muscolo sia in grado di produrre nuova ATP, perché esso possa sostenere lo sforzo nel tempo.

Si tratta del metabolismo muscolare, che si divide in due forme, entrambe basate sul consumo di glucosio:

Glicolisi anaerobica

Questo sistema si basa sul consumo di glucosio in condizioni di carenza di ossigeno, come può essere nel corso di esercizi anaerobici. Esso produce poca ATP e, come prodotto di scarto, acido lattico.

Per quanto sia poco efficiente nella sua produzione di energia, il vantaggio di questo metabolismo sta principalmente nella sua velocità: esso è in grado di fornire ATP extra in tempi decisamente brevi, dimostrandosi quindi utile in quelle situazioni in cui sia richiesto di affrontare uno sforzo repentino, come uno scatto, o nei casi in cui serva esplosività per il sollevamento di un peso considerevole come nel deadlift.

Metabolismo aerobico

Questo sistema, invece, viene messo in atto dalle cellule quando queste si trovano in presenza di ossigeno.

Stiamo parlando, dunque, di quei casi in cui ci troviamo a svolgere allenamento dall’intensità moderata, come una camminata o una corsa non particolarmente veloce.

Rispetto alla glicolisi anaerobica, in questo caso abbiamo la produzione di molta ATP e, come prodotti di scarto, anidride carbonica e acqua, che possono essere eliminati con il respiro. Pur trattandosi di un sistema molto più efficiente, ha uno svantaggio fondamentale: si tratta di un metabolismo lento, molto più di quello anaerobico.

Per questa ragione non si mostra per nulla adatto ad affrontare richieste rapide e intense di energia, mentre si rivela ideale per gli sforzi sostenuti a intensità pressoché costante.

Ti starai, giustamente, chiedendo cosa tutto questo c’entri con le fibre bianche e rosse. Ebbene, il loro colore deriva dal metabolismo che esse prediligono e, di conseguenza, dal fabbisogno di ossigeno.

Mioglobina

Come saprai, l’ossigeno nel nostro sangue viene trasportato ai vari distretti del corpo dai globuli rossi. All’interno di questi, infatti, è presente una proteina di nome emoglobina, contenente ferro e in grado legare l’ossigeno. Ebbene, anche il muscolo dispone di una proteina dalle funzioni simili, chiamata mioglobina.

La mioglobina ha il compito di accumulare ossigeno e di fornirlo, quando necessario, ai mitocondri dei miociti, le cellule che costituiscono il muscolo.

Proprio come avviene nel caso del sangue, il ferro presente all’interno di questa proteina, quando si trova a essere combinato con l’ossigeno, è responsabile della colorazione rossa.

Cosa possiamo dedurre da tutto ciò? I muscoli che prediligono il metabolismo aerobico necessitano di più ossigeno rispetto a quelli che preferiscono la glicolisi anaerobica, pertanto i loro miociti devono contenere un quantitativo maggiore di mioglobina.

Questo determina la colorazione tipica di quelle che noi chiamiamo fibre rosse, mentre quelle bianche, che preferiscono la glicolisi anaerobica e quindi necessitano di un quantitativo inferiore di ossigeno, sono povere in questa proteina.

Inoltre, dal momento che esse devono ricevere più ossigeno dal sangue, le fibre rosse sono meglio irrorate, con un letto capillare più diffuso, che contribuisce ulteriormente alla tipica colorazione. Tutto torna!

I mitocondri sono degli organelli presenti all’interno delle cellule deputati alla produzione di energia e sono i responsabili della respirazione cellulare. Possono, di fatto, essere considerati la centrale energetica della cellula.

Fibre I, IIa e IIb

Dopo questa panoramica, vediamo più nel dettaglio come si classificano i diversi tipi di fibre muscolari. Esse possono, infatti, essere divise in tre categorie:

• Fibre di tipo Ia;
• Fibre di tipo IIa;
• Fibre di tipo IIb.

Fibre di tipo Ia

Le fibre di tipo Ia sono quelle che gli anglosassoni chiamano slow-oxidative muscle fibers, quindi a contrazione lenta.

Esse sono ricche di mioglobina, basano il loro funzionamento sul metabolismo aerobico e sono in grado di mantenere lo sforzo molto a lungo. Più in particolare, le caratteristiche principali di queste fibre sono:

• Dimensione della fibra: Le fibre di tipo Ia hanno dimensioni ridotte, per cui non sono capaci di grandi contrazioni;
• Forza prodotta: Il quantitativo di forza prodotto in seguito alla contrazione è piuttosto ridotto;
• Resistenza all’affaticamento: Le fibre di tipo Ia sono molto resistenti all’affaticamento e possono mantenere lo sforzo per lunghi periodi;
• Velocità di contrazione: Le fibre di tipo Ia sono a contrazione lenta
• Capillari: L’irrorazione di queste fibre muscolari è ben sviluppata, in quanto necessitano di estrarre ossigeno dal torrente circolatorio;
• Mitocondri: Le fibre Ia sono ricche in mitocondri, dal momento che il loro metabolismo si basa sulla respirazione aerobica;
• Mioglobina: I livelli di mioglobina all’interno delle fibre Ia sono elevati, fatto che conferisce loro il caratteristico colore rosso;

Fibre di tipo IIa

Le fibre di tipo IIa sono anche note come fast-oxidative muscle fibers.

Si tratta di una forma intermedia tra le fibre a contrazione lenta e quelle a contrazione rapida, dal momento che, pur basandosi principalmente sul metabolismo aerobico, esse sono in grado di produrre contrazioni più esplosive rispetto alle fibre slow-oxidative e, al contempo, sono più propense all’affaticamento.

Esse si caratterizzano per i seguenti aspetti:

• Dimensione della fibra: Queste fibre muscolari sono di dimensioni maggiori rispetto a quelle lente;
• Forza prodotta: Le fibre di tipo IIa sono in grado di produrre una forza di contrazione elevata, maggiore rispetto alle IIa ma minore delle IIb;
• Resistenza all’affaticamento: Le fibre IIa si affaticano piuttosto velocemente;
• Velocità di contrazione: La contrazione di queste fibre è rapida, non quanto le IIb, ma più delle Ia;
• Capillari : Le fibre di tipo IIa sono modestamente irrorate, dal momento che esse sfruttano l’ossigeno per il loro metabolismo. La rete capillare è comunque minore rispetto a quella delle fibre Ia;
• Mitocondri: I mitocontri sono presenti in numero inferiore rispetto alle fibre Ia;
• Mioglobina: Il contenuto in mioglobina è inferiore rispetto alle Ia (rosse) e maggiore rispetto alle IIb (bianche), il che conferisce a queste fibre un colore intermedio.

Fibre di tipo IIb

Le fibre di tipo IIb sono anche dette fast-glycolitic muscle fibers, dal momento che esse si basano sulla glicolisi anaerobica per la produzione di ATP.

Esse sono in grado di contrazioni particolarmente rapide, ma, allo stesso tempo, sono poco resistenti all’affaticamento. Le caratteristiche di queste fibre sono:

• Dimensione della fibra: Le fibre IIb sono di elevate dimensioni;
• Forza prodotta: La forza di contrazione di queste fibre è maggiore rispetto a quella degli altri tipi;
• Resistenza all’affaticamento: Le fibre IIb si affaticano molto rapidamente, per cui sono in grado di mantenere l’attività solo per periodi molto brevi;
• Velocità di contrazione: La velocità di contrazione delle fibre fast-glycolitic è elevata, maggiore rispetto agli altri tipi di fibre muscolari;
• Capillari: Queste fibre sono meno irrorate rispetto alle Ia e IIa, dal momento che per il loro metabolismo non necessitano di ossigeno;
• Mitocondri: Il numero di mitocondri è ridotto, poiché queste fibre non si basano sulla respirazione aerobica;
• Mioglobina: Il contenuto di mioglobina è scarso, cosa che conferisce a queste fibre il loro caratteristico colore bianco.

Fibre muscolari e attività sportiva

Ora che abbiamo visto le caratteristiche dei diversi tipi di fibre muscolari possiamo iniziare a concentrarci sul modo in cui queste influenzano la nostra attività fisica.

La diversa propensione di ciascun tipo di fibra per determinati tipi di sforzi, infatti, fa sì che queste si attivino di più in certe situazioni, piuttosto che in altre.

Le fibre muscolari slow-twitch, ossia quelle di tipo Ia, sono deputate a contrazioni lente e di lunga durata. Pertanto queste fibre saranno attivate soprattutto negli sforzi submassimali, come camminata e corsa lenta.

Oltre a questo, esse svolgono un ruolo fondamentale nel mantenimento dell’equilibrio e nella stabilizzazione del corpo, come avviene, per esempio, durante la pratica dello yoga.

Le fibre muscolari fast-twitch, quindi quelle di tipo IIa e IIb, sono chiamate in azione in caso di sforzi intensi e rapidi, come può essere nel caso di sprint, salti o allenamento di forza con manubri o Kettlebell.

È possibile influenzare il tipo di fibre che formano i nostri muscoli?

Sia un centometrista che un maratoneta utilizzano i muscoli delle gambe per competere nei rispettivi sport, ma ti sembrerà facile immaginare come la composizione dei loro muscoli debba necessariamente essere differente.

Da un lato parliamo, infatti, di uno sforzo esplosivo, mentre dall’altro siamo di fronte a un impegno della durata di molte ore.

I muscoli del maratoneta, pertanto, saranno composti principalmente da fibre di tipo Ia, a contrazione lenta, mentre quelli dell’atleta di velocità conterranno soprattutto fibre IIa e IIb, a contrazione rapida.

Questo si riflette anche nella struttura fisica di questi atleti, per cui i maratoneti tendono a essere più snelli, mentre gli sprinter hanno solitamente una massa muscolare ben più sviluppata.

Come abbiamo accennato in precedenza, infatti, le fibre a contrazione rapida hanno una dimensione superiore rispetto a quelle lente, il che si riflette anche sulla corporatura di questi atleti, oltre che sulle capacità fisiche.

Nel caso della persona comune, invece, cosa accade? Un individuo non allenato si trova ad avere muscoli costituiti circa dal 50% da fibre rapide e 50% da fibre lente. Iniziando a fare allenamento, questi inizieranno a differenziarsi in una direzione o nell’altra, in base a:

• Genetica della persona
• Tipo di allenamento svolto

Il controllo dei geni sulle fibre muscolari

La predisposizione di una persona verso esercizi di endurance o di potenza è, almeno in parte, determinata da polimorfismi genetici. In particolare si sottolinea l’importanza di:

• Pathway Calcineurina-NFAT;
• Biogenesi mitocondriale;
• Metabolismo di glucosio e lipidi;
• Citoscheletro;
• Angiogenesi;
• Omeostasi circolatoria.

Un ruolo particolare sembra avere la miostatina, un fattore di crescita che pare sia strettamente legato alla crescita muscolare.

Si è visto, infatti, come in topi nei quali questo gene è stato disattivato artificialmente, così come in casi di mutazione naturale in umani e bovini, la mancata espressione di miostatina porti a una crescita delle fibre di tipo IIb e un corrispettivo calo di quelle Ia.

Ciò risulta in un visibile aumento della massa muscolare per incremento delle fibre bianche.

Si può pertanto dedurre che, anche in un individuo normale, la miostatina abbia un ruolo nel determinare quanto questo sia propenso allo sviluppo di fibre a contrazione rapida, piuttosto che a contrazione lenta.

Si tratta, comunque, di un argomento ancora da esplorare e sviluppare a fondo e che porterà a interessanti sviluppi col proseguire della ricerca.

Il polimorfismo genetico è una variazione a livello dell’espressione di uno o più geni presente in almeno l’1% di una popolazione, e quindi non rara. Un esempio tipico di polimorfismo sono i gruppi sanguigni.

Come l’allenamento influenza lo sviluppo muscolare

Il muscolo è un organo plastico, in grado di adattarsi, nel tempo, agli sforzi richiesti. Questo puoi facilmente vederlo in seguito a un periodo di allenamento di forza, in conseguenza del quale il muscolo va incontro a ipertrofia, ossia un aumento della massa.

L’adattamento muscolare, tuttavia, non si limita solo alle dimensioni, ma arriva a interessare persino la composizione delle singole fibre muscolari.

Nel periodo successivo a un allenamento, infatti, sotto la stimolazione di fattori di crescita rilasciati in seguito al danno e all’infiammazione, il muscolo va incontro a rigenerazione e diversificazione, che porta a risultati diversi sulla base del tipo di sforzo eseguito.

In caso di allenamento di endurance, il muscolo tenderà a preferire la differenziazione in fibre di tipo lento, per meglio poter affrontare uno sforzo simile in futuro, mentre l’opposto vale nel caso di allenamento di forza, che indurrà la proliferazione delle fibre rapide.

Conclusione

Che importanza hanno, dunque, i fattori genetici e quelli adattativi sulla performance delle diverse fibre muscolari?

È difficile a dirsi, ma sicuramente la componente genetica risulta essere ben più rilevante negli atleti di élite. Per arrivare a prestazioni a livelli da atleta olimpico, infatti, il solo allenamento non è sufficiente, serve anche una notevole predisposizione a livello biologico.

Mentre per quanto riguarda noi, persone comuni? Nel nostro caso la componente genetica risulta essere meno importante rispetto ai processi di adattamento in seguito all’allenamento.

Specialmente nel caso dei principianti, infatti, gli effetti del rimodellamento muscolare possono essere evidenti in tempi anche piuttosto brevi, sia dal punto di vista della performance che, specialmente nel caso dell’allenamento di forza, dal punto di vista estetico, attraverso un aumento della massa e a una maggiore tonicità.

Al di là di quale sia il tuo obiettivo di fitness, sappi che l’allenamento non si limita a influenzare quale tipo di fibra muscolare debba diventare predominante, ma arriva a influenzare la funzione muscolare in toto.

Si è visto, ad esempio, come l’esercizio porti a un aumento del numero dei mitocondri, che si riflette in un miglioramento della performance e della VO2 max.

Questo, in ultimo, cosa significa? L’aumento di un tipo di fibra muscolare piuttosto che un altro non dev’essere il fine dei nostri allenamenti, ma un mezzo che ci consenta di performare secondo i nostri desideri e che ci aiuti a stare bene.

Il messaggio importante, quindi, è che l’allenamento fa bene sempre e comunque. Buon fitness!