Il diagramma lunghezza-tensione mette in relazione la forza espressa da una fibra muscolare in base alla lunghezza della stessa. In pratica la tensione sviluppata dipende dalla lunghezza dei sarcomeri all’inizio della contrazione. Dei muscoli e della contrazione muscolare abbiamo già discusso qui Introduzione al sistema muscolare La contrazione muscolare.
Durante una contrazione il sarcomero sviluppa la sua forza massima se si trova ad una lunghezza di lavoro ottimale, non deve quindi essere troppo allungato o troppo accorciato. Normalmente allo stato di riposo i muscoli si trovano vicino alla lunghezza ottimale.
La lunghezza del sarcomero è in relazione con il grado di sovrapposizione dei filamenti di actina e miosina. Secondo la teoria dello scorrimento dei filamenti la tensione che la fibra muscolare può generare è direttamente proporzionale al numero dei legami che si formano tra le teste della miosina ed i siti dell’actina. Per cui se la fibra inizia la contrazione da una posizione molto allungata, i filamenti spessi e sottili si sovrappongono solo in parte formando pochi ponti trasversi. In questa condizione si ha un’interazione minima tra i filamenti col risultato di generare poca forza.
In figura il diagramma lunghezza-tensione.
Al contrario, se la contrazione inizia da una posizione di accorciamento i filamenti si trovano già molto sovrapposti. In questo caso i filamenti di miosina sono in grado di far scorrere i filamenti di actina solo per un breve tratto prima di arrivare ad una sovrapposizione completa. Se la lunghezza dei sarcomeri raggiunge valori minimi, i filamenti di miosina arrivano a livello delle linee Z, le teste della miosina non trovano nuovi siti di legame e la tensione si riduce velocemente.
Se il sarcomero si trova alla lunghezza ottimale si possono formare il massimo numero di ponti acto-miosinici, e come conseguenza le fibre hanno la possibilità di esprimere la massima forza.
Legge della plasticità muscolare
Direttamente collegato al diagramma lughezza-tensione abbiamo la legge della plasticità muscolare nota anche come legge di Borelli Weber Fick. Secondo questa legge la lunghezza di un muscolo è soggetta a variazioni in base agli stimoli che riceve.
Se un muscolo riceve uno stimolo in perenne accorciamento, abbiamo una diminuzione del numero di sarcomeri in serie con conseguente alterazione della curva lunghezza-tensione. All’opposto un muscolo tenuto in posizione di allungamento presenta un aumento dei sarcomeri in serie portando anche in questo caso al cambiamento della curva lunghezza-tensione.
Per esempio soggetti che lavorano al PC che presentano la classica postura con spalle anteposte, hanno muscoli della parte alta della schiena allungati e deboli e muscoli anteriori (pettorale) accorciati e deboli. Secondo la legge della plasticità, l’arco di movimento (ROM, Range Of Motion) determina dei cambiamenti strutturali dei fasci muscolari a causa di un adattamento. Possiamo quindi optare per quattro range di movimento diversi:
- massimo allungamento – accorciamento incompleto;
- massimo allungamento – accorciamento completo;
- allungamento incompleto – accorciamento incompleto;
- allungamento incompleto – accorciamento completo;
Allungamento completo e accorciamento completo
Il movimento eseguito con la massima ampiezza dall’allungamento completo all’accorciamento completo, aumenta la parte contrattile e diminuisce la parte tendinea, il muscolo mantiene la lunghezza a riposo inalterata.
Allungamento completo e accorciamento incompleto
Se si esegue un movimento dalla posizione di completo allungamento ma con accorciamento incompleto, la parte tendinea aumenta e diminuisce quella contrattile, dando luogo ad un aumento della lunghezza complessiva del muscolo a riposo.
Allungamento incompleto e accorciamento completo
Il movimento con accorciamento completo e allungamento incompleto fa diminuire la parte contrattile mentre quella tendinea rimane inalterata. A riposo il muscolo la lunghezza del muscolo si riduce.
Allungamento incompleto e accorciamento incompleto
Se viene svolto un movimento in cui il muscolo non raggiunge né il massimo allungamento né la massima contrazione, sia la parte contrattile che tendinea diminuiscono. A riposo la lunghezza del muscolo diminuisce.