Sistema scheletrico 2: struttura e funzione del sistema muscoloscheletrico

Introduzione

Il sistema muscoloscheletrico è composto da ossa, cartilagine, legamenti, tendini e muscoli, che formano l’ossatura del corpo. I tendini, i legamenti e il tessuto fibroso legano insieme le strutture per creare stabilità, con i legamenti che collegano le ossa alle ossa e i tendini che collegano i muscoli alle ossa. Ci sono 206 ossa nello scheletro adulto; lo scheletro maschile e quello femminile sono quasi uguali, ma lo scheletro femminile ha un bacino più ampio per adattarsi al parto e lo scheletro maschile è tipicamente più alto con una maggiore densità ossea. Lo scheletro è diviso in:

• Scheletro assiale – che comprende il cranio, la colonna vertebrale e la gabbia toracica;
• Scheletro appendicolare – composto dalle cinture pelviche e pettorali, e gli arti superiori e inferiori (Cedar, 2012).

Il movimento coordinato è reso possibile dalla combinazione di movimenti mirati e sincronizzati tra i muscoli e le ossa pertinenti per creare l’articolazione delle articolazioni. La configurazione della superficie articolare determina il movimento possibile. I piani di movimento includono flessione, estensione, abduzione, adduzione, rotazione e circonduzione (Tabella 1).

Giunture

Le articolazioni sono le superfici di articolazione tra due ossa e possono essere classificate in base a quanto movimento permettono:

• Sinartrosi – un’articolazione fissa, non mobile;
• Ampiartrosi – un’articolazione in cui è possibile qualche movimento;
• Diartrosi – un’articolazione liberamente mobile (Moini, 2020).

Possono anche essere classificate secondo i componenti che uniscono le ossa (come strutture fibrose, strutture cartilaginee e strutture sinoviali), come mostrato di seguito.

Le articolazioni fibrose

Le articolazioni fibrose sono superfici articolate collegate tra loro con connessioni fibrose resistenti. Un esempio sono le linee di sutura nel cranio, dove le ossa che erano inizialmente separate si sono fuse insieme (sinostosi) per formare un unico osso (Danning, 2019). Poiché la linea di sutura non permette il movimento una volta avvenuta la fusione, questa è considerata un’articolazione sinartrosica.

Le sindesmosi sono un altro tipo di articolazione fibrosa, in cui legamenti e membrana interossea collegano l’articolazione per creare una struttura solida. Un esempio è l’articolazione tibiofibulare inferiore, in cui i legamenti interossei, tibiofibulari e trasversali collegano la tibia distale e il perone della gamba inferiore. Un’altra è l’articolazione radio-ulnare, in cui una membrana intraossea collega le ossa distali del radio e dell’ulna dell’avambraccio. Anche questa può essere classificata come un’articolazione anfiartrosica in quanto permette un certo movimento per consentire la pronazione e la supinazione della mano e dell’avambraccio.

I giunti cartilaginei

Queste articolazioni sono collegate da cartilagine dura tra le ossa e possono essere classificate come primarie (sincondrosi) o secondarie (sinfisi).

Sincondrosi
Le sincondrosi sono articolazioni cartilaginee formate da cartilagine ialina, e si trovano principalmente nello scheletro in crescita come centri di ossificazione dell’osso in crescita che si ossificherà nel tempo (sinostosi), come la placca di crescita epifisaria.

Le articolazioni cartilaginee sono solitamente immobili ma, in una rara condizione nei bambini e negli adolescenti, l’attacco dell’epifisi si allenta, permettendo alla testa del femore di scivolare lungo il collo del femore. Questo è noto come epifisi femorale superiore scivolata e spesso si presenta con il bambino che sviluppa una zoppia inaspettata (Robson e Syndercombe Court, 2019).

Nello scheletro maturo, un esempio di sincondrosi è la prima articolazione sternocostale (tra la prima costa e il manubrio); tutte le altre articolazioni sternocostali sono sinoviali.

Sinfisi
Sono articolazioni cartilaginee permanenti, in cui le ossa sono collegate tramite fibrocartilagine; è interessante notare che queste si trovano tutte sulla linea mediana del corpo (Robson e Syndercombe Court, 2019). I dischi intervertebrali tra i corpi vertebrali della colonna vertebrale sono un esempio di ossa collegate da fibrocartilagine. Queste articolazioni fibrose permettono un movimento relativamente limitato individualmente, ma un ampio movimento può essere raggiunto collettivamente in tutta la colonna vertebrale.

Un altro esempio di sinfisi è la sinfisi pubica nel bacino, che aiuta a mantenere la stabilità pelvica. In gravidanza, la sinfisi pubica è ammorbidita dagli ormoni per permettere l’espansione durante il parto. Questo, insieme alle ossa non fuse del cranio del bambino, permette il passaggio della testa del bambino attraverso il canale del parto.

Poiché le sinfisi permettono un leggero movimento tra le superfici articolari, sono considerate anfiartrosi.

I giunti sinoviali

I giunti sinoviali sono progettati per permettere il libero movimento dell’articolazione e sono classificati come diartrosi. Caratterizzate da uno spazio tra le ossa articolari, sono tenute vicine da una capsula articolare. La contrazione dell’infrastruttura di muscoli intorno all’articolazione mantiene il movimento, mentre la stabilità è mantenuta attraverso l’uso di strutture dei tessuti molli, come legamenti, labra, cuscinetti di grasso e menischi (Danning, 2019).

L’articolazione ha una capsula fibrosa esterna che incapsula l’intera articolazione ed è attaccata al periostio, permettendo il movimento, mantenendo la resistenza alla trazione e aiutando a prevenire la lussazione. All’interno della capsula ci sono fibre nervose sensoriali, che rilevano il dolore e identificano la posizione dell’articolazione (Moini, 2020). Lo strato interno della capsula è altamente vascolarizzato e innervato da fibre nervose lente/piccole che, se stimolate, possono causare una sensazione diffusa di bruciore o dolore (Danning, 2019). Questo strato contiene anche la membrana sinoviale (sinovio), che è composta da sinoviociti di cui esistono due tipi:

• Tipo A – mediano il rilascio di citochine e sono coinvolti nel generare una risposta immunitaria (Robson e Syndercombe Court, 2019);
• Tipo B – producono il liquido sinoviale.

Fluido sinoviale
Il liquido sinoviale aiuta a proteggere l’articolazione dalle lesioni meccaniche e contiene acido ialuronico e lubrificina (Danning, 2019). In un’articolazione sana, il liquido sinoviale è molto viscoso e chiaro, ed è incolore o di un colore paglierino chiaro. L’acqua è in grado di entrare molto facilmente nell’articolazione durante l’infiammazione ma, una volta che si mescola con l’acido ialuronico, non può uscire altrettanto rapidamente (Robson e Syndercombe Court, 2019) – come tale, anche se possono bastare poche ore perché l’articolazione si gonfi, possono essere necessari alcuni giorni perché quel gonfiore si plachi.

Il liquido sinoviale può infettarsi per una diffusione ematogena (trasportata dal sangue) di batteri, estensione di un’infezione adiacente o inoculazione diretta a seguito di un trauma o una procedura invasiva. Questo è noto come artrite settica e può danneggiare la sinovia o la cartilagine.

Artrite reumatoide
Questa è un’artropatia infiammatoria autoimmune che colpisce la sinovia. Si verifica più spesso nei fumatori ed è tre volte più comune nelle donne che negli uomini (Ralston e McInnes, 2014).

L’insorgenza clinica è caratterizzata dalla produzione anomala di citochine e mediatori infiammatori come l’interleuchina 1, l’interleuchina 6, l’interleuchina 15 e il fattore di necrosi tumorale (Ralston e McInnes, 2014). Questo fa sì che la sinovia si infiammi e si ipertrofizzi, per cui i villi sinoviali si ispessiscono e si fondono insieme per formare un pannus. Il pannus invade il tessuto circostante (come la cartilagine, i legamenti e la capsula articolare), il che può portare alla progressiva distruzione dell’articolazione (Danning, 2019).

L’artrite reumatoide può anche colpire le strutture periarticolari, comprese le guaine dei tendini e le borse, oltre ad avere manifestazioni extra-articolari.

Osteoartrite
Le superfici articolari delle articolazioni sinoviali sono rivestite da circa 2-3 mm di cartilagine ialina, che fornisce una superficie liscia e riduce l’attrito durante il movimento. Questo aiuta a distribuire il peso attraverso l’articolazione, riducendo l’attrito e i danni alla superficie ossea (Robson e Syndercombe Court, 2019).

L’osteoartrite è una condizione degenerativa che comporta la perdita focale della cartilagine articolare, quindi la cartilagine diventa meno efficiente nel proteggere le estremità dell’osso (Ralston e McInnes, 2014). Nel tempo, questo può causare lo sfregamento delle superfici ossee durante il movimento, causando dolore e crepitio udibile. Nel tentativo di compensare la perdita di cartilagine articolare, l’osso produce nuovo osso per cercare di stabilizzare l’articolazione. Questo provoca l’ispessimento dell’osso sotto la cartilagine rimanente (sclerosi) e la formazione di osteofiti ai margini dell’articolazione, che possono ridurre la gamma di movimento dell’articolazione.

Legamenti di sostegno
Le articolazioni sinoviali sono progettate per permettere il movimento e, allo stesso tempo, mantenere l’equilibrio, la forza e la stabilità. Variano nella struttura e nel tipo di movimento che permettono – la tabella 2 riassume i diversi tipi.

La stabilità dell’articolazione dipende dalla sua forma, dal numero e dalla posizione dei legamenti di sostegno intorno ad essa, dalla loro forza e dalla tensione che esercitano (Tortora e Derrickson, 2009). I legamenti di sostegno sono descritti in base alla loro posizione rispetto alla capsula (extracapsulare o intracapsulare). Una tensione eccessiva sui legamenti, come lo spostamento dell’articolazione oltre il suo range di movimento funzionale, può causare il loro stiramento e può significare una distorsione o uno strappo. Il danno ai legamenti può compromettere la stabilità e la funzione dell’articolazione.

Il disuso prolungato dell’articolazione, per esempio a causa dell’immobilizzazione in un gesso o attraverso il riposo a letto, spesso dà una ridotta flessibilità dei legamenti e dei tendini, così come l’atrofia muscolare (Tortora e Derrickson, 2009). Questo può portare a una ridotta mobilità delle articolazioni e a difficoltà nell’attività funzionale.

Muscolo

Ci sono tre tipi di muscoli nel corpo:

• Liscio;
• Cardiaco;
• Scheletrico.

A differenza dei muscoli scheletrici, i muscoli lisci e cardiaci non sono sotto controllo volontario (Soames e Palastanga, 2019). Il muscolo scheletrico è innervato dai nervi somatici (motori) per simulare il movimento volontario, mentre i muscoli cardiaci e lisci sono innervati dal sistema nervoso autonomo.

Muscolo scheletrico
L’anatomia del muscolo scheletrico è mostrata in Fig 1. Le cellule delle fibre del muscolo scheletrico sono strette, ma possono essere lunghe (Danning, 2019) e ogni fibra ha il suo rivestimento di tessuto connettivo chiamato endomisio (Soames e Palastanga, 2019). Le fibre muscolari sono in fasci noti come fascicoli, che sono tenuti insieme da uno strato di tessuto connettivo chiamato perimisio. Questi sono raggruppati insieme per formare i muscoli, legati da una guaina di tessuto connettivo fibroso noto come epimisio. L’epimisio si fonde con il perimisio per formare il tendine muscolare, che attacca il muscolo al periostio dell’osso.

Il sito in cui tendini e legamenti si inseriscono nell’osso è noto come entesi; questo è il sito comunemente interessato nelle spondiloartro-patie sieronegative (per esempio, spondilite anchilosante, artrite psoriatica e artrite reattiva). Le artropatie sieronegative sono un tipo di artrite che non hanno anticorpi del fattore reumatoide.

Le borse sono sacche piene di fluido situate in siti dove ci possono essere forze di taglio, come quando i muscoli e i tendini passano sopra, o intorno al bordo dell’osso – per esempio, nella spalla (borsa subacromiale) o nell’anca (borsa trocanterica) (Robson e Syndercombe Court, 2019). Le borse permettono alle strutture di scorrere agevolmente l’una sull’altra, riducendo l’attrito durante il movimento. Occasionalmente, possono infiammarsi e diventare dolorose a causa di infezioni, artrite o movimento ripetitivo e “uso eccessivo” dell’articolazione, una condizione nota come borsite. Esempi comuni includono la borsite prepatellare (ginocchio della cameriera) e la borsite dell’olecrano (gomito dello studente).

I muscoli scheletrici hanno diverse funzioni chiave, tra cui:

• Mantenere la postura e la posizione del corpo;
• Produrre movimento;
• Aiutare il ritorno del sangue venoso dagli arti inferiori al lato destro del cuore (pompa muscolare scheletrica);
• Convertire l’energia chimica in energia meccanica, che genera calore e contribuisce alla temperatura del corpo (Moini, 2020; Robson e Syndercombe Court, 2019).

Molti muscoli sono nominati secondo le loro varie caratteristiche, come: brevis (corto), longus (lungo), maximus (grande) e minimus (piccolo). I loro nomi possono anche indicare la direzione del muscolo – per esempio, l’addome trasverso corre trasversalmente e il muscolo retto addominale corre verticalmente (‘rectus’ significa dritto) – e possono anche indicare la funzione; per esempio, flexor pollicis longus indica un muscolo che si flette (Drake et al, 2020).

I muscoli scheletrici sono antagonisti – lavorano in opposizione tra loro per creare movimento. Quando il muscolo scheletrico riceve un segnale dal nervo somatico (motore), si accorcia, tirando un osso verso l’altro. Quando un muscolo della coppia si contrae, l’altro muscolo si rilassa; il processo è quindi invertito per raddrizzare l’articolazione dell’osso.

Il muscolo scheletrico richiede quattro proprietà chiave:

• Contrattilità – così si contrae per produrre forze sufficienti a muovere l’osso;
• Estensibilità – assicurando che sia in grado di allungarsi senza essere danneggiato;
• Elasticità – permettendo di tornare al suo stato di riposo dopo essere stato allungato o contratto;
• Eccitabilità – quindi è in grado di rispondere a uno stimolo (potenziale d’azione).

La giunzione neuromuscolare è la sinapsi chimica che si forma tra la fibra nervosa e la fibra muscolare. Il nervo nella sinapsi tra il muscolo e la fibra nervosa rilascia acetilcolina, che agisce come neurotrasmettitore chimico per trasmettere l’impulso elettrico dal nervo ai recettori nel muscolo. Durante l’intervento chirurgico, la giunzione neuromuscolare è un sito importante per l’azione dei farmaci, poiché bloccando i recettori dell’acetilcolina si ottiene un blocco neuromuscolare che provoca la paralisi del muscolo.

Il muscolo scheletrico funziona meglio quando viene usato regolarmente, e l’uso di un allenamento o di un esercizio mirato può migliorarne la resistenza e la potenza. Allo stesso modo, la perdita di massa muscolare (atrofia), come una diminuzione delle dimensioni e della forza dei muscoli, può verificarsi a causa dell’inattività o di fattori come una cattiva alimentazione o una malattia cronica. Anche se l’invecchiamento, e la riduzione della mobilità che lo accompagna, può ridurre la qualità del tessuto connettivo e far sì che i legamenti perdano parte della loro flessibilità (Robson e Syndercombe Court 2019), è importante ottimizzare la salute muscoloscheletrica mantenendo una dieta sana e continuando l’attività fisica al meglio delle capacità di una persona (Rowe et al, 2019).

Conclusione

Muscoli e articolazioni sono una parte importante del sistema muscoloscheletrico. La struttura delle superfici articolari e il tipo di tessuti connettivi giocano un ruolo significativo nella gamma e nel piano di movimento consentito all’articolazione. I muscoli scheletrici sono responsabili del movimento e della postura, e funzionano meglio se usati regolarmente per prevenire l’atrofia. La patologia che colpisce le articolazioni può avere un impatto significativo sulla funzione e sulla gamma di movimento – capire come la patologia colpisce il sistema muscolo-scheletrico permette ai medici di affrontare i segni e i sintomi e promuovere proattivamente la salute muscolo-scheletrica.

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