Els mecanismes del moviment

L’aparell locomotor

La màquina humana és constituïda per un sistema esquelètic, dotat d’ossos i articulacions de conformació diversa, i moguda per músculs. Els músculs configuren la part activa de l’aparell locomotor, mentre que els ossos i les articulacions en són la part passiva. Per a poder mantenir les diverses postures corporals actives —llevat, doncs, de les posicions supina i prona (ajagut d’esquena i de bocaterrosa, respectivament), en què els músculs estan relaxats— i per a executar els moviments necessaris per als desplaçaments del cos i per a qualsevol activitat en general, cal realitzar un treball muscular que venci les forces (gravetat, inèrcia o fregament) que s’oposen a la posició o al moviment del cos o de les seves parts.

El sistema esquelètic, que és format pels ossos relacionats mitjançant articulacions, que en guien i en limiten els moviments, i pels músculs que s’hi connecten, constitueix, doncs, l’aparell locomotor, la funció fonamental del qual és permetre el desplaçament de l’organisme o el moviment d’una o més parts respecte de les altres. L’esquelet, a més, en explotar les propietats mecàniques i estructurals dels ossos, fa altres funcions importants: a) proporciona un suport a l’organisme que li permet tenir una configuració estable, altrament el cos humà seria una massa informe i els teixits s’enfonsarien els uns en els altres i es malmetrien amb el seu pes; b) protegeix els òrgans i els teixits més delicats i importants, com el cervell, el cor, els pulmons o la medul·la; c) constitueix un dipòsit de substàncies minerals essencials per al desenvolupament de moltes activitats de l’organisme, i n’assegura una ràpida disponibilitat en cas de necessitat.

Aquest és el cas de la concentració de calci i de fòsfor, que pot oscil·lar dins de límits molt estrets en els líquids i les estructures sòlides de l’organisme, i s’ha d’adaptar a les variacions amb rapidesa i precisió extremes.

Els ossos

Els ossos que constitueixen l’esquelet humà tenen formes i dimensions molt variades, des del fèmur, l’os més gran del cos, que té una forma semblant a un tub, fins al pisiforme, un osset arrodonit d’un centímetre de diàmetre aproximadament situat a la mà, o els ossos del crani, que tenen forma de grans escames corbades. Segons les dimensions, es poden distingir tres grups principals d’ossos. Són els ossos llargs, els amples i els curts.

En el cas dels ossos llargs, com el fèmur, el radi o la tíbia, una dimensió, la llargada, preval sobre les altres; en els ossos amples, com l’omòplat o els ossos del crani, dues dimensions, la llargada i l’amplada, prevalen sobre la tercera; i en els ossos curts, les tres dimensions són si fa no fa iguals.

Estructura fonamental dels ossos

Imaginem-nos que observem un os humà, per exemple, un fèmur, l’os de la cuixa. Veiem clarament que és format per diverses parts amb característiques diferents. La part central té l’aspecte d’un tub sòlid, amb parets dures i compactes, d’uns quants mil·límetres de gruix; mentre que als dos extrems, en canvi, és més ample, sembla menys dur i és revestit en part per una substància més fina. La part central rep el nom de diàfisi i és formada externament per teixit ossi compacte, mentre que cada extrem s’anomena epífisi i és format internament per teixit ossi esponjós. La substància fina és el cartílag articular, del qual parlarem més endavant a propòsit de les articulacions. El teixit compacte i el teixit esponjós corresponen a dues maneres diferents d’organització de la substància òssia. Si fem un tall en el teixit compacte amb l’instrument adequat i l’observem a simple vista tindrem la impressió que és una substància homogènia i molt densa. Repetint la mateixa operació en el teixit esponjós, observarem que té una estructura que recorda precisament la d’una esponja, per bé que amb una consistència molt més dura.

La proporció amb què aquests dos components són presents varia d’un os a l’altre. Per exemple, en un os ample del crani la substància compacta és representada per dues làmines primes amb una capa interna més abundant en substància esponjosa. En els ossos curts, si fa no fa arrodonits o de forma paral·lelepipèdica, com ho són molts dels ossos de la mà o del peu, la substància compacta forma una capa cortical, com la pela d’una fruita, i la substància esponjosa és a l’interior.

El teixit esponjós i el compacte s’assemblen més que no aparenten a primer cop d’ull. Si els examinem al microscopi, veiem que el teixit compacte i l’esponjós són constituïts pels mateixos "maons", però combinats de manera diferent. Aquests "maons" s’anomenen lamel·les. En el teixit compacte, les lamel·les estan molt juntes i tenen molt poc espai buit entre elles, mentre que en el teixit esponjós s’agrupen en feixos prims que, en entrecreuar-se, delimiten unes petites cavitats. L’aspecte general recorda precisament el d’una esponja, d’on li ve el nom a aquest tipus d’os.

El teixit ossi, que és travessat per vasos sanguinis prims, té espais plens d’una substància anomenada medul·la òssia, que és el teixit responsable de la producció de les cèl·lules de la sang. Les cèl·lules del teixit ossi són situades a l’interior de les lamel·les.

Els ossos són revestits per una membrana fibrosa i rica en cèl·lules, anomenada periosti. Aquesta membrana és rica en vasos sanguinis, i intervé tant en la nutrició de l’os com, quan cal, en els processos reparadors. Una membrana semblant però més prima, dita endosti, revesteix les cavitats internes dels ossos.

El teixit ossi

Visió anterior i posterior de l’esquelet humà amb alguns dels ossos més importants:

ECSA

Hem comentat que l’os és format de lamel·les, però cal tenir present que al teixit ossi hi ha presents diferents components: a) una substància anomenada "fonamental", composta de glúcids, lípids i proteïnes; b) una trama fibrosa immersa en la substància fonamental, formada pel col·lagen, una proteïna organitzada en fibres; c) una substància mineral d’estructura cristal·lina, constituïda per fosfat de calci (tres quartes parts), per carbonat de calci (un 10%) i per altres sals minerals (presents en percentatges menors); i d) les cèl·lules del teixit ossi.

Les cèl·lules presents en l’os són aparentment de tres menes, i s’anomenen osteòcits, osteoblasts i osteoclasts. En realitat, segons es dedueix de recerques recents en aquest camp, aquestes denominacions no corresponen a cèl·lules de diferent tipus, sinó al mateix tipus cel·lular en diversos estadis d’activitat. Per tant, si en parlem com si fossin cèl·lules diferents ho fem només per comoditat en l’exposició. Aquestes cèl·lules queden incloses en la mateixa substància que han produït i esdevenen osteòcits o cèl·lules òssies madures. Els osteoblasts són cèl·lules destinades a la formació d’os nou, mentre que els osteoclasts són cèl·lules destinades a la reabsorció de l’os ja existent.

Els fenòmens de formació, reabsorció i destrucció de l’os són continus durant tota la vida i, en condicions de normalitat, es mantenen en un equilibri perfecte. En altres condicions es pot produir un increment o una alteració d’alguna d’aquestes activitats sobre les altres. Per exemple, si un os es fractura (vegeu més endavant "El guariment de les fractures"), l’organisme comença immediatament un procés de reparació. En una primera fase preval l’activitat dels osteoclasts, que escombren de la fractura les partícules d’os mort; després hi ha una segona fase en què predomina l’activitat dels osteoblasts, als quals es deu la formació d’os nou, que passarà per diversos estadis de maduració abans de completar la fase d’os madur.

El creixement de l’os

Esquema de l’estructura de la diàfasi d’un os llarg. En els ossos compactes, les cèl·lules òssies o osteòcits es disposen entre les làmines concèntriques, al voltant dels vasos, formant els sistemes de Havers.

ECSA

L’os no és un teixit inert, sinó molt actiu. Durant la infància i l’adolescència, l’os creix, i aquest procés de creixement no consisteix en la simple acumulació de capes de substància sobre l’os preexistent, perquè mentre això passa, l’os preexistent és destruït progressivament.

Per tal de comprovar aquest fet, n’hi ha prou amb examinar i confrontar les radiografies d’un mateix os fetes, posem per cas, a l’edat de tres anys i a la de trenta. De seguida s’observa que l’os infantil podria cabre sencer no solament a l’interior de l’os adult, cosa que és òbvia, sinó també dins la seva cavitat central. És fàcil comprendre que això no seria possible si l’os hagués crescut simplement per capes superposades. El que ha passat és que mentre d’una banda s’afegia os nou, de l’altra se’n destruïa. En conclusió, en l’os adult ja no queda res de l’os infantil. En el procés de creixement, l’os infantil ha estat destruït i substituït del tot.

En els ossos que ja no són en fase de creixement es dóna un procés semblant. A l’edat adulta, l’os no augmenta ni disminueix les seves dimensions, però es destrueix i es regenera contínuament.

Examinarem tot seguit amb més detall com té lloc la formació i el creixement ossi en l’infant. Durant el període fetal, els ossos són formats enterament per un teixit connectiu especial, el cartílag, i en néixer encara són així. El pas d’os cartilaginós a os pròpiament dit té lloc a través de l’aparició, a l’interior del cartílag, de nuclis d’ossificació. Es tracta d’"illes" de teixit fortament productiu que comencen a erosionar el cartílag i a substituir-lo per teixit ossi. És un procés lent, que no s’acaba del tot fins a l’edat adulta.

En els ossos llargs, les epífisis s’ossifiquen mitjançant el treball d’aquests nuclis. El creixement en amplada de les diàfisis s’esdevé per deposició d’os per part del periosti. En canvi, el creixement en llargada de les diàfisis depèn dels anomenats cartílags de creixement, estructures en forma d’anell que hi ha entre l’epífisi i la diàfisi. Quan aquests cartílags han complert la seva funció i desapareixen, acaba el creixement de l’os llarg, i quan això s’ha esdevingut en tots els segments, l’individu ha assolit la seva talla definitiva.

Algunes malalties dels ossos

Els ossos o el procés d’ossificació poden patir diverses alteracions, entre les quals les més freqüents són les fractures i l’osteoporosi, i una malaltia ara ja rara en el nostre medi, que és el raquitisme.

El trencament d’un os s’anomena fractura. És una patologia freqüent, ocasionada principalment per traumatismes. N’hi ha de moltes menes. Així, quan els fragments ossis se separen del tot, es parla de fractura completa; mentre que si només hi ha una esquerda, sense que l’os s’arribi a trencar, s’anomena fissura. Les fractures dels ossos grans requereixen normalment una tracció (o estirament) per resituar correctament els fragments, seguida d’una immobilització, que se sol fer amb un embenat de guix. Altres vegades la fixació dels fragments s’efectua amb l’ajuda de claus mitjançant tècniques quirúrgiques. Quan l’os s’ha consolidat, cal portar a terme un programa de rehabilitació amb la finalitat de recuperar la capacitat funcional. Les fractures més perilloses són les de crani, ja que el cervell pot resultar-ne afectat i el malalt pot entrar sovint en coma (pèrdua de la consciència); quan aquest estat de coma és prolongat, i dura hores, dies o fins i tot setmanes, poden quedar seqüeles importants.

La vitamina D continguda en els aliments és transformada en un compost molt actiu, sobretot a la pell de l’organisme quan s’exposa als raigs solars (vegeu "Absorció i metabolisme del calci"). Una alimentació insuficient o una exposició escassa a la llum del sol comporta un dèficit de vitamina D, amb la formació consegüent d’un teixit ossi menys ferm i d’ossos menys desenvolupats del normal. La poca resistència mecànica que es deriva d’aquest fet duu els ossos a deformar-se i encorbar-se, cosa que pot causar deformitats durant l’etapa de creixement. Aquesta malaltia, típicament infantil, s’anomena raquitisme. Molt estesa antigament, avui ha esdevingut rara als països desenvolupats gràcies a la millora de les condicions de vida i, sobretot, a la qualitat de l’alimentació.

Molt més habitual, per contra, és l’osteoporosi. En la gent gran, els desequilibris hormonals vinculats a l’edat fan que s’alteri l’activitat harmònica dels osteoblasts i els osteoclasts. S’arriba a un punt en què prevalen els osteoclasts i això té com a resultat una reducció progressiva del contingut de calci dels ossos. Consegüentment, els ossos s’aprimen, esdevenen més dèbils, i es poden produir fractures de diversa mena. Aquesta malaltia, que s’anomena osteoporosi, constitueix avui una afecció força estesa, especialment entre les dones durant el període de la menopausa. Però a més de la gent gran, la poden patir, per bé que de manera no tan greu, altres persones, com els pacients immobilitzats llargament per fractures.

Les articulacions

Ja hem dit que les articulacions són estructures anatòmiques que permeten el moviment dels ossos i que, segons les seves característiques, limiten i guien aquests moviments. N’hi ha de molts tipus diferents.

Tipus d’articulacions

Les articulacions es poden diferenciar segons el seu grau de mobilitat. Així, hi ha articulacions mòbils o diartrosis, que permeten una àmplia gamma de moviments, com la del maluc (dibuix situat a dalt, a l’esquerra); articulacions semimòbils o amfiartrosis, que permeten una mobilitat reduïda, com les existents entre les vèrtebres de la columna (a l’esquerra); i articulacions fixes o sinartrosis, gairebé sense capacitat de moviment, com és el cas dels ossos del crani (a dalt).

ECSA

Hi ha tres menes bàsiques d’articulacions, segons quina sigui la mobilitat dels ossos afectats. Les sinartrosis són articulacions pràcticament fixes que permeten només moviments mínims. Les amfiartrosis són articulacions poc mòbils que uneixen els extrems ossis per un pont de teixit fibrós o fibrocartílag i per una càpsula fibrosa, com és el cas de les articulacions dels cossos vertebrals. Les diartrosis són articulacions molt mòbils en què els extrems ossis queden separats (no hi ha cap pont de substància entre ells) i es mantenen en contacte gràcies a unes estructures que estudiarem detalladament, tal com passa al colze i el genoll.

Les sinartrosis i les amfiartrosis són articulacions amb una estructura senzilla. Si volguéssim construir-ne un model podríem agafar dues peces de fusta i unir-les amb silicona, que és un adhesiu flexible i que permet només desplaçaments força limitats.

Les diartrosis són articulacions més complexes. A més de permetre el moviment entre un os i l’altre, mantenen aquests ossos en contacte o, en tot cas, fa que no se separin més enllà de certs límits. La càpsula articular és l’encarregada d’aquesta missió.

Un altre problema que cal resoldre és que el moviment es pugui fer amb poc esforç i de manera que el fregament no desgasti les superfícies en contacte. D’això, se n’ocupen el cartílag articular i el líquid sinovial. A més, una articulació que es pogués moure de la mateixa manera en totes les direccions seria poc fiable. El colze, per exemple, es pot obrir i tancar com una navalla plegable, però no es pot inclinar cap als costats. Aquesta limitació és necessària per donar estabilitat i força a l’articulació.

Per entendre aquest concepte n’hi ha prou amb pensar, per exemple, en la diferència existent entre una marioneta ben feta i una nina de drap normal. Una marioneta, precisament perquè posseeix limitacions del moviment en algunes direccions, pot ser moguda per un bon titellaire de manera precisa mitjançant fils. Per contra, una nina de drap, per més ben dirigida que estigui, es mourà sempre inconnexament. El dispositiu anatòmic que garanteix que l’ésser humà es mogui i es desplaci coordinadament és la forma de les superfícies articulars.

Però no solament cal controlar la direcció del moviment. També s’ha de limitar la quantitat d’aquest moviment per garantir la força i l’estabilitat. El maluc, per exemple, és molt mòbil en totes direccions, però si mirem de desplaçar-lo de la línia central del cos ens adonem que no pot passar d’un cert límit. Si no fos així, els nostres moviments serien més insegurs i força menys estables.

Les superfícies articulars

Articulació del colze, vista en un tall longitudinal, on s’observen les estructures òssies i musculars del braç (l’húmer i els músculs braquial anterior i supinador llarg) i de l’avantbraç (el cúbit i el radi, i els músculs epicondilis i el cubital anterior, entre altres). També s’hi pot veure la càpsula articular, amb la membrana sinovial, que recobreix la superfície interna de la càpsula.

ECSA

Imaginem-nos un cilindre ple dins un tub cilíndric buit, el diàmetre del qual no permeti cap moviment lateral del cilindre de l’interior, sinó només moviments verticals. Aquest dispositiu, doncs, es pot moure solament en un pla de l’espai. En canvi, una esfera plena acoblada en la concavitat d’una d’esfera buida es pot moure en diversos plans de l’espai. L’espatlla i el maluc funcionen com aquest segon model. Si fem moure una articulació en una direcció que la seva forma geomètrica no permet, es produirà un allunyament de les superfícies articulars i això pot provocar un esquinç a causa de l’estrebada dels lligaments o una luxació de l’articulació.

Els elements essencials d’una articulació són la càpsula articular, el cartílag articular, la membrana i el líquid sinovial i els lligaments, que reforcen l’articulació i la mantenen al seu lloc.

Articulació del colze (com en el dibuix superior), en una visió que emfatitza la gran importància que hi tenen els lligaments, unes bandes de fibres col·làgenes que estabilitzen l’articulació, i els tendons, que són les fibres amb què els músculs s’insereixen en els ossos. El colze és una articulació mòbil, composta per estructures que faciliten la seva mobilitat i garanteixen la seva estabilitat.

ECSA

La càpsula articular manté el contacte dels ossos que s’articulen entre ells. Es tracta d’un tub de forma més o menys cilíndrica format per una robusta membrana fibrosa, que s’insereix als costats de les extremitats òssies que formen l’articulació. L’espai interior que constitueix la càpsula rep el nom de cavitat articular. En alguns punts crítics, la càpsula articular és reforçada per cordons fibrosos encara més gruixuts i robustos anomenats lligaments. Precisament, els lligaments reforcen la càpsula i contribueixen a mantenir en contacte els extrems articulars dels ossos implicats en l’articulació. Els músculs col·laboren també amb la seva tensió a conservar units els extrems articulars.

Les extremitats dels ossos que s’articulen, mantingudes en contacte per la càpsula articular, llisquen l’una sobre l’altra durant el moviment. Perquè això es pugui fer moltíssimes vegades al llarg de la vida, cal que el fregament entre les formacions òssies, que provocaria dificultats en el moviment i al cap del temps malmetria els mateixos ossos, es redueixi al màxim.

Per tant, és necessari que a les superfícies encarades, l’os, que no és gaire llis, sigui substituït per un altre teixit que es caracteritzi per la robustesa i, al mateix temps, per una gran lleugeresa. I així és el cartílag articular que revesteix aquestes superfícies com una beina. És format per un teixit cartilaginós especial, anomenat hialí, molt elàstic i alhora molt resistent. El cartílag articular aprofita aquestes propietats per absorbir les topades que s’esdevenen durant l’ús d’una articulació, topades que de vegades són molt fortes. Imaginem-nos un salt d’un metre d’alçada. Aquest salt sotmet els genolls a una càrrega de pressió altíssima. Una estructura que no tingués robustesa i resistència mecànica patiria molt.

A més, el cartílag articular és molt llis i polit. Però aquest no és un mèrit exclusiu del cartílag, hi contribueix també el líquid sinovial que el recobreix. Una altra característica important del cartílag articular és la manca de vasos sanguinis. Atès que com qualsevol altre teixit necessita aliment, en comptes d’absorbir-lo de la sang, amb la qual no té contacte, l’obté del ric líquid sinovial.

La cara interior de la càpsula articular és revestida per una capa prima de teixit, que s’anomena membrana sinovial. Aquesta membrana fa diverses funcions, la més important de les quals és la producció del líquid sinovial, que serveix per a la lubrificació i el nodriment del cartílag articular. El líquid sinovial és ric en proteïnes i substàncies nutritives. Quan la seva composició canvia, com passa durant una inflamació, es modifiquen les seves característiques físiques i químiques. L’anàlisi química del líquid sinovial és important per a la diagnosi de les malalties articulars.

Els lligaments són cordons fibrosos robustos que, d’una banda, col·laboren en la funció de la càpsula articular i, d’altra banda, constitueixen un blocatge i una limitació del moviment. Es disposen de manera que es tensen quan un moviment produït en el seu eix arriba al límit permès per l’articulació o quan s’intenta moure l’articulació en una direcció que no li és pròpia. De vegades, els lligaments s’adhereixen a la càpsula articular i s’hi fusionen fins al punt de semblar-ne simples engruiximents; altres cops, en queden clarament separats; i, encara en alguns casos, són a l’interior de la cavitat articular, com els lligaments encreuats del genoll.

En certes articulacions, la correspondència de convexitat-concavitat (o de forma "ple-buit"), que hem vist que és important per guiar el moviment, no és perfecta. És el cas del genoll, on la superfície articular del fèmur és massa convexa per a la concavitat de la superfície articular de la tíbia.

El menisc és una làmina de teixit fibrocartilaginós molt resistent en forma de mitja lluna, que en interposar-se entre les dues superfícies, n’omple els espais buits, amb la qual cosa s’aconsegueix l’adaptació de l’una en l’altra. Ens podríem demanar per què cal aquest replegament, i si no seria millor per al genoll tenir una correspondència perfecta entre la tíbia i el fèmur per a poder prescindir dels meniscs. El fet és que en alguns casos és més oportú per al joc articular que hi hagi una correspondència elàstica entre les superfícies; d’aquesta manera, segons les pressions i les forces exercides, les superfícies de contacte tenen la capacitat de deformar-se de manera reversible. L’os i el cartílag articular no són prou elàstics per a obtenir aquest resultat, mentre que el teixit fibrocartilaginós dels meniscs sí que ho és. Malgrat la seva resistència, els meniscs també es poden trencar. En aquest cas, és una lesió dolorosa que s’ha de reparar quirúrgicament.

Algunes malalties de les articulacions

Dues formes freqüents de patologia articular traumàtica són les luxacions i els esquinços. Imaginem que una força externa fa moure una articulació en un sentit que no li és natural o bé en el bon sentit però de manera excessiva. Per posar un exemple, imaginem que volem moure l’articulació del genoll cap endins o enfora de la cama en comptes d’endavant i enrere o que pretenem moure’l tan endavant i amb tanta força que superi el límit que determina la cama estirada.

Si aquest trauma no és gaire fort, el resultat serà l’estirament de la càpsula articular i els lligaments, cosa que produirà algunes ruptures fibril·lars o petites laceracions. En aquest cas es parla d’esquinç lleu. Si el trauma és més fort, ens trobarem davant d’una veritable ruptura de la càpsula articular i els lligaments, és a dir, d’un esquinç greu.

Un trauma encara més fort agreuja tant la laceració de les estructures de contenció de l’articulació que els extrems ossis, normalment en contacte, se separen i adopten una posició anormal. En aquest cas es parla de luxació. La luxació impedeix que l’articulació afectada faci la seva funció, a banda del dolor i la inflor de la zona danyada. Existeixen diverses maniobres ortopèdiques que permeten tornar al seu lloc l’articulació luxada.

Com hem vist, en un esquinç la càpsula i els lligaments són estirats i s’estripen en un grau més o menys elevat. La conseqüència d’aquest fet és que si durant el tractament no tornen del tot, o gairebé, al seu estat natural, ja no podran guiar i limitar eficaçment el moviment. Això provocarà una afectació de tota l’articulació, que esdevindrà inestable i farà moviments incongruents que causaran danys a altres estructures, sobretot a la membrana sinovial (que pot patir una malaltia inflamatòria anomenada sinovitis) i al cartílag articular (artrosi).

El tractament adequat per a impedir que això passi és sotmetre les articulacions afectades a un període més o menys llarg d’immobilització.

Quan una articulació pateix un procés d’inflamació es parla d’artritis. Acabem de veure que un moviment anòmal, per tant una anomalia mecànica, pot causar una artritis que hem anomenat sinovitis perquè l’estructura més afectada és la membrana sinovial. Però hi ha altres causes d’artritis, com és ara l’excés de cristalls d’àcid úric, que provoca la gota; l’acció nociva d’anticossos produïts erròniament per l’organisme (artritis reumatoide); la infecció d’una articulació (artritis sèptica), i moltes altres. Una artritis no guarida amb fàrmacs, repòs i fisioteràpia pot comprometre totalment una articulació.

L’artrosi és un procés degeneratiu de les articulacions. L’existència de traumatismes repetits, a vegades poc intensos, i la sobrecàrrega continuada poden ser causa d’una lesió progressiva dels cartílags articulars. Aleshores, sol disminuir la capacitat funcional de les articulacions i els moviments esdevenen dolorosos. Pot afectar qualsevol articulació, però entre les localitzacions més típiques cal esmentar l’esquena (artrosi vertebral), els genolls, els dits de les mans i els malucs. Comporta sovint un cert grau d’invalidesa. Sol aparèixer després dels quaranta anys i afecta més el sexe femení. El seu tractament sol ser difícil, perquè té tendència a ser crònica, i la medicació sol tenir efectes secundaris freqüents i molestos.

Els músculs

Els ossos són l’armadura de l’organisme i el suport del moviment, les articulacions en són la guia i els músculs en constitueixen el motor. En realitat, també fan una funció de guia perquè, tot i els límits imposats per les estructures articulars, la contracció de certs músculs causa certs moviments, però n’impossibilita d’altres.

Aspecte i estructura dels músculs

Alguns dels músculs més importants del cos humà:

ECSA

Un múscul és una estructura que té la capacitat de variar activament la seva llargada, escurçant-se o estirant-se, quan un estímul nerviós li dóna l’ordre de fer-ho. Aquesta modificació s’anomena contracció quan el múscul s’escurça, i relaxació, estirament o distensió quan s’allarga. Com que els músculs, a través dels tendons, es fixen als ossos en determinats punts d’inserció, quan un múscul s’encongeix els extrems ossis als quals és fixat s’acosten. Així, es produeix una variació de les relacions espacials, o sigui, un moviment. En el moment en què el múscul es distén, els extrems ossis són lliures de tornar a allunyar-se, moviment que és executat per altres músculs que reben el nom d’antagonistes dels anteriors. Per tant, el múscul és, en essència, un mecanisme capaç de contreure’s o escurçar-se i de relaxar-se o allargar-se.

Un examen superficial revela que els músculs són formats per diverses parts. La part central, o ventre muscular, és vermella i de consistència tova; es prolonga en una estructura fibrosa, blanquinosa i molt resistent denominada tendó, els extrems del qual s’insereixen en l’os.

El múscul té una estructura fibrosa, és a dir, que s’organitza en fibres paral·leles que es barregen estretament. Cada fibra muscular és constituïda per una sola cèl·lula. Les fibres musculars són generalment tan llargues com el mateix múscul i tenen un diàmetre de 20 mil·lèsimes de mil·límetre de mitjana. Són innervades per una fibra nerviosa que en comanda el moviment.

Si examinem una fibra muscular veurem que té una estructura de tipus fascicular. De fet, cada fibra muscular conté centenars i de vegades milers de miofibril·les. Al seu torn, cada miofibril·la conté uns 4 500 filaments encara més petits, dues terceres parts dels quals són constituïts per una proteïna, l’actina, i l’altre terç per una altra proteïna, la miosina. Tot seguit veurem com s’interrelacionen aquests filaments proteics, perquè és precisament la seva disposició que fa possible la contracció dels músculs i, consegüentment, el moviment.

Imaginem que tenim un manat d’espàrrecs format per 15 espàrrecs vermells i 30 espàrrecs verds. Com que som cuiners un pèl extravagants, disposarem els espàrrecs de manera que cada espàrrec vermell quedi envoltat d’espàrrecs verds. A més, farem que tots els espàrrecs vermells sobresurtin uns centímetres dels verds. Així, complementàriament, els espàrrecs verds sortiran uns centímetres per sota del manat. Organitzat d’aquesta manera, el manat serà més llarg que si l’haguéssim lligat amb tots els espàrrecs enrasats, sense que els vermells sobresortissin dels verds. Si ara ens imaginem que tenim un sistema per a desplaçar automàticament els espàrrecs interiors vermells fins que quedin anivellats amb els verds i viceversa, tindrem una estructura capaç de modificar la seva llargada. Així funcionen els músculs.

Entre les cadenes de miosina i les d’actina (els espàrrecs verds i els vermells de l’exemple) tenen lloc unes complexes reaccions de naturalesa electroquímica, on la modificació de les càrregues elèctriques d’aquestes molècules fa que les llargues cadenes es desplacin les unes respecte de les altres i s’encavalquin més o menys en la contracció i en la distensió. El resultat és que el múscul s’encongeix o s’estira. Com que els extrems dels músculs són fixats als segments ossis mitjançant els tendons, s’obté una variació de posició relativa de les parts òssies, és a dir, un moviment. Els músculs esquelètics reben també el nom de músculs estriats per distingir-los de la musculatura de les vísceres i els vasos, que rep el nom de musculatura llisa. El motiu és que, examinada al microscopi, la musculatura esquelètica presenta unes estries disposades transversalment a les fibres. Aquestes estries són els punts on s’encavalquen les cadenes d’actina i de miosina.

El moviment muscular

Visió tridimensional de l’estructura del múscul estriat. Les miofibril·les són els filaments que constitueixen les fibres musculars. Les fibres s’apleguen en els feixos musculars. El múscul es una estructura capaç de variar de longitud, ja que pot escurçar-se (contracció) o allargar-se (relaxació) seguint les ordres del sistema nerviós. Els músculs són la part activa de l’aparell locomotor i permeten els moviments del cos.

ECSA

La fibra muscular és una cèl·lula amb moltes característiques comunes a la resta de cèl·lules, però també amb algunes d’específiques segons la feina que té encomanada. El citoplasma de les cèl·lules musculars, que rep el nom de sarcoplasma, a més dels orgànuls cel·lulars habituals conté també una formació especial constituïda per un sistema de túbuls, anomenat el reticle sarcoplasmàtic, que és anàleg al reticle endoplasmàtic cel·lular però amb una funció del tot especial. La funció d’aquest sistema de membranes tubulars és la conducció de l’ona elèctrica de l’impuls nerviós des del nervi a les miofibril·les i, en darrera instància, als filaments d’actina i miosina durant el procés de la contracció muscular.

Una altra consideració molt important és que els músculs treballen en equip. Cadascun d’aquests equips s’anomena unitat motora. Una unitat motora és formada per una motoneurona (o sigui, una cèl·lula nerviosa que innerva els músculs) i per un feix amb un nombre variable de fibres musculars, innervades totes elles per aquesta motoneurona. El nombre de fibres musculars contingudes en una unitat motora oscil·la entre unes poques desenes i molts centenars. Els músculs destinats als moviments més precisos i delicats disposen d’unitats motores petites, mentre que els destinats als moviments més grollers són formats per unitats motores més grans.

La seqüència en què s’executa el moviment és la següent. Per les raons que siguin, una estructura del sistema nerviós central decideix moure una part del cos; aleshores, del sistema nerviós central surt un impuls elèctric que, a través de les motoneurones d’un nervi perifèric, arriba a les fibres musculars de la unitat motora que es vol fer contreure. El senyal elèctric passa al sistema tubular de les fibres musculars, i a través d’aquest arriba a les miofibril·les i les cadenes d’actina i miosina, amb la qual cosa provoca l’alliberament d’ions de calci en el sarcoplasma circumdant. Els ions de calci s’escampen per les miofibril·les i afavoreixen el procés de lliscament dels filaments d’actina i miosina. El moviment invers dels ions de calci causa el retorn dels filaments a la condició anterior, i així es posa fi a la contracció muscular. Aquesta és una de les funcions importants que fan els ions de calci, la concentració dels quals en la sang i els teixits ha de romandre estable i per als quals els ossos representen un "banc" de reserves (vegeu "Absorció i metabolisme del calci").

Regulació de la força muscular

Una fibra muscular, i per tant la unitat motora que la conté, es contreu segons l’esquema de "o tot o res", és a dir, sense terme mitjà, ja que es contreu del tot o no es contreu gens. Però tots sabem que els músculs es poden contreure graduant amb una precisió extrema la seva força. Hi ha dos mecanismes que permeten aquesta variació de força. Un sistema és el que convoca un nombre major o menor d’unitats motores i, per tant, de fibres musculars del múscul en qüestió. A major nombre de fibres implicades, major serà la força desenvolupada i, consegüentment, el moviment serà més enèrgic.

Així, la intensitat contràctil d’un múscul depèn de la quantitat de fibres musculars que són estimulades. Per exemple, els músculs oculars, que han de fer moviments precisos, posseeixen unitats motores amb poques fibres musculars, mentre que en els músculs potents, com els de les extremitats, cada terminació nerviosa innerva força fibres musculars.

El segon sistema és la variació de freqüència amb què cada fibra muscular es contreu. Quan això esdevé necessari per la força i la durada que es desitja obtenir en la contracció, la mateixa fibra muscular es pot contreure a intervals molt curts, cosa que disminueix la durada dels períodes de distensió entre una contracció i l’altra.

En definitiva, podríem comparar l’activitat de les fibres musculars amb la d’un conjunt de nombrosos equips de treballadors dedicats a una feina determinada. Quan la quantitat de treball augmenta, aquest increment es pot assumir sia augmentant el nombre d’equips d’obrers que treballen sia augmentant la freqüència dels torns de treball i disminuint els temps de descans. Amb tot, existeixen uns límits per sobre dels quals els treballadors ja no poden rendir més. Això mateix s’esdevé amb les fibres musculars. Quan el treball és massa dur, les fibres musculars se’n ressenten, i no poden augmentar el seu rendiment per sobre de certs límits. És més, tendeixen a reduir-lo espontàniament. Això ens porta al problema del cansament, del qual parlem just a "L’entrenament i l’esport".

Algunes malalties dels músculs

Les lesions o els trastorns musculars més freqüents són els esquinços, les inflamacions i les distròfies musculars. Quan se sotmet un múscul a una exigència excessiva, pot patir esquinços musculars de diversa gravetat, des de les ruptures fibril·lars lleus, que es manifesten amb dolor i una certa contractura del múscul i que remeten bàsicament amb repòs i massatges, fins a les grans laceracions que poden interessar un múscul en tota la seva extensió, i que de vegades requereixen reparació quirúrgica. L’esquinç pot afectar el ventre muscular però també pot resultar perjudicat el tendó. El trencament d’un tendó sol ser una lesió més greu.

La inflamació d’un tendó rep el nom de tendinitis o tenonitis. Pot ser consegüent a un petit esquinç o bé a estimulacions massa intenses, massa repetides o per sobrecàrrega. Però de vegades pot sorgir sense una causa aparent o tenir relació amb un estat inflamatori més general, com l’artritis. De tota manera, el símptoma més general de la tenonitis és l’adoloriment lleu de la zona lesionada, que apareix o s’intensifica quan s’estira el tendó danyat. A voltes, la inflamació és accentuada i s’acompanya d’inflor a la zona afectada, escalfor local i vermellor de la pell. Es guareix amb repòs, immobilització de la part afectada i, en ocasions, amb fàrmacs antiinflamatoris. En pocs casos, quan no n’hi ha prou amb aquestes mesures i l’alteració no remet, cal practicar una intervenció quirúrgica que descomprimeixi el tendó. Les tendinitis són freqüents en esportistes.

Pot passar també que un múscul, per motius semblants als relacionats amb la tendinitis, desenvolupi al seu interior unes zones d’enduriment i de contractura que causin dolor. Molts dolors de l’adult, erròniament atribuïts a l’artrosi, són deguts en realitat a la miositis (o miïtis), que són inflamacions que es guareixen amb teràpies físiques com gimnàstica, massatges o aplicacions elèctriques, entre d’altres.

Les distròfies musculars són un grup de malalties que tenen com a denominador comú la degeneració dels músculs. Aquests perden progressivament la capacitat de desenvolupar la funció contràctil i, a més, presenten una disminució progressiva de la massa, és a dir, una atròfia. Les distròfies són malalties hereditàries. Tenen una gravetat molt variable. La més coneguda és la distròfia muscular progressiva o malaltia de Duchenne. És una malaltia molt greu, però els últims anys s’han assolit alguns avenços importants pel que fa a la seva comprensió i el seu tractament. La causa principal rau en una anomalia en la connexió entre el nervi i el múscul. El missatge nerviós resulta, doncs, sistemàticament alterat; en conseqüència, el múscul degenera progressivament fins a un estadi d’atròfia que impedeix tot moviment.

L’entrenament i l’esport

La contracció muscular requereix energia. L’energia s’obté a través de la degradació dels sucres en un procés que s’anomena glucòlisi (vegeu "La cèl·lula"). En condicions de necessitat energètica normal, la glucòlisi té lloc per via aeròbica, és a dir, utilitzant l’oxigen transportat per la sang. Aquest procés té un rendiment energètic elevat. Però si el requeriment d’energia per part de l’organisme fa insuficient l’oxigen disponible, com pot passar durant un exercici físic intens i sostingut, la glucòlisi té lloc per la via anomenada anaeròbica ("sense oxigen"). Aleshores, la degradació dels sucres només és parcial i el rendiment energètic, molt més reduït. A més, hi ha producció d’àcid làctic, que és una substància tòxica per als músculs. És precisament l’acumulació d’àcid làctic en els teixits allò que causa la sensació d’indolència anomenada fatiga o cansament.

Si aleshores reposem, el flux arterial torna a aportar oxigen als músculs i la circulació venosa s’enduu l’excés d’àcid làctic. La sensació de fatiga minva progressivament i els músculs tornen a l’estat de normalitat. Així, s’entén que la fatiga és en realitat un senyal d’alarma de l’organisme, que ens informa que el sistema muscular experimenta una situació límit, que no es pot prolongar més enllà d’un cert temps sense que esdevingui perjudicial.

El to muscular i la força

Els músculs, fins i tot quan són en repòs, presenten sempre un cert grau de contracció. Aquesta tensió de base s’anomena to muscular. Aquest to és baix en els músculs de les persones sedentàries, però l’entrenament el fa augmentar. El to muscular és regulat pel múscul mateix mitjançant l’anomenat fus neuromuscular, que és una petita part del múscul diferenciada de tal manera que funciona com a reparador de l’estat de tensió del múscul, i per les fibres nervioses que connecten el múscul amb la medul·la espinal. El fus neuromuscular informa el sistema nerviós central sobre l’estat de tensió de base del múscul en qüestió, per tal que el sistema nerviós pugui intervenir amb missatges d’excitació o inhibició. La finalitat d’això és assolir la tensió ideal per a les necessitats de l’organisme.

La capacitat dels músculs de fer un treball més o menys difícil i potent depèn de dues característiques: el to muscular i el volum del múscul. A igualtat de to muscular, als músculs més grans els correspon una força major. D’això es desprèn que per augmentar la nostra força haurem d’augmentar el to muscular o el volum dels músculs, o bé totes dues coses.

La gimnàstica isomètrica s’ha pensat expressament per augmentar el to muscular sense interferir en el volum de les masses musculars. El seu nom s’explica pel fet que es practica sense fer cap variació en la llargada dels músculs, és a dir, sense realitzar cap moviment aparent. Expliquem-nos. La gimnàstica isomètrica es practica obligant els músculs a fer un esforç contra una resistència que no poden vèncer. Per exemple, si premem amb força els palmells de les mans l’un contra l’altre no es produirà cap desplaçament, però els músculs dels braços i el tòrax entraran en un estat de tensió que produirà amb el temps un augment del to muscular i, per tant, de la força.

En canvi, si volem augmentar la massa dels músculs, els haurem d’exercitar de tal manera que durant l’exercici es doni la màxima variació de llargada i, per tant, el màxim moviment. El culturisme, o una seva aproximació moderna coneguda com a body building, és una gimnàstica típicament inspirada en aquesta "concepció isotònica".

Els avantatges de la gimnàstica isomètrica respecte de la isotònica són evidents. En efecte, mentre que la isomètrica augmenta la força sense augmentar la massa muscular i, per tant, no hi ha increment del pes de la persona, la isotònica fa augmentar tant la força com el pes corporal. En aquest darrer cas, doncs, tindrem una reserva de força més gran, però aquesta força haurà de moure una massa corporal més gran. Una bona activitat gímnica o esportiva ha de saber combinar totes dues concepcions, però destacant la isomètrica, que és mecànicament més favorable. Per contra, el body building té una finalitat principalment estètica, i és desfavorable des del punt de vista de la relació força-pes.

L’esport i els límits fisiològics

L’activitat física en l’esportista actua en l’organisme de manera molt intensa. Cap agressió morbosa no provoca efectes generals tan enèrgics. El pols assoleix una freqüència desconeguda en patologia, a vegades de més de 200 pulsacions per minut; la pressió sanguínia pot superar els 250 mm de mercuri; el consum d’oxigen i la producció de diòxid de carboni són enormes. Aquestes reaccions tan intenses són causades pel fet que el múscul actiu necessita més sang que quan és en repòs, utilitza més oxigen i glucosa, i produeix més diòxid de carboni. En els esforços extrems, el múscul pot exigir una quantitat de sang divuit vegades superior a la que necessita en situació de repòs. Amb tot, en poc temps, generalment en menys d’una hora després d’efectuar un exercici intens, l’organisme retroba la calma i les seves funcions retornen a la normalitat.

Hi ha una creença molt estesa segons la qual l’esport beneficia sempre l’organisme. Aquesta convicció no correspon sempre a la realitat. Com qualsevol altra activitat humana, l’esport conté un conjunt d’elements positius i negatius per a l’organisme.

Els elements beneficiosos de l’exercici físic practicat amb criteris raonables se centren en els aparells cardiovascular, respiratori i locomotor, que es beneficien d’aquest estímul augmentant les reserves i la pròpia capacitat funcional, amb el notable avantatge de poder disposar d’aquestes reserves durant les activitats normals de la vida.

Però durant les activitats esportives les estructures físiques sovint són portades a situacions límit, i la seva resistència és posada a prova amb duresa. Hem de tenir en compte aquest fet, perquè no hem d’oblidar mai que el nostre cos és un patrimoni que ens ha de durar tota la vida. Les articulacions, els tendons i els músculs tractats sense consideració i sense prudència, només pensant en els resultats, ens passaran factura en la maduresa i la vellesa, perquè no funcionaran bé. Per això, cal deixar de banda l’actitud, desgraciadament molt estesa entre els esportistes, d’acceptació i de vegades d’exaltació del patiment per a obtenir millors prestacions.

L’organisme disposa d’uns senyals d’alarma extremadament precisos, i si ens envia un missatge de dolor vol dir que hi ha estructures que estan danyades o que estan a punt de ser-ho. Per això, més enllà del seu valor moral, la màxima que diu que allò important no és guanyar sinó participar adquireix un valor fisiològic precís de respecte envers el propi cos.

L’esport pot ser causa de malaltia, sobretot d’origen traumàtic, que de vegades pot ser fortuït però que moltes vegades està estretament relacionat amb la mateixa activitat esportiva (com per exemple el cop de puny en el boxador), i en aquest cas es dóna un trauma típic. Algunes vegades, es tracta d’un trauma únic i violent, causant de fractures, luxacions o esquinços musculars i de tendons. D’altres, pot ser degut a petits traumes inobservats però continus i sostinguts al llarg del temps, de vegades durant anys, i sovint associats a notables esforços prolongats (usual en els esportistes professionals), que poden tenir com a conseqüència, per exemple, alguna forma d’artrosi. En la teràpia dels traumes derivats de l’activitat esportiva és aconsellable sobretot el repòs prolongat, regla que sovint s’incompleix perquè, per diversos motius, l’esportista frisa per tornar a la competició.