Perché vengono i crampi?

I crampi sono contrazioni muscolari involontarie che insorgono per molteplici cause e meccanismi, soprattutto legati alla disponibilità di Sali ionici all’interno delle cellule dei muscoli.

Iniziano come una sensazione di malessere localizzato per poi precipitare in una fitta accompagnata da forte dolore che sparisce nel giro di alcuni secondi.
Andiamo a scoprire insieme le cause di questo fastidioso disturbo.

La contrazione muscolare

La contrazione muscolare è uno dei processi biologici più studiati e conosciuti nel mondo animale, essa è la sintesi tra due grandi sistemi, quello nervoso e quello muscolare, che comunicano tramite una struttura chiamata sinapsi neuromuscolare.

Le terminazioni nervose si dipartono dai nervi e raggiungono i vari tessuti del nostro organismo, tra cui in larghissima parte i muscoli: il terminale nervoso arriva in prossimità di una cellula muscolare che la “ospita” in una struttura a tasca della sua membrana chiamata doccia sinaptica, così che la parete della fibra nervosa e la membrana della cellule muscolare risultano intimamente in contatto.

Il meccanismo che permette alla cellula di contrarsi è l’impulso nervoso che arriva ai muscoli direttamente dal cervello e viene convogliato finemente a tutte le cellule contrattili, passando prima dai nervi per poi giungere alle finissime terminazioni neurologiche che prendono contatto con le cellule muscolari.

L’impulso nervoso è di fatto un segnale elettrico che nasce a causa delle proprietà elettrogeniche delle nostre cellule, infatti ogni cellula del nostro corpo ha un potenziale elettrico di default come le comuni batterie per auto ma circa 1000 volte più basso; quando la cellula nervosa viene stimolata da una molecola chimica chiamata neurotrasmettitore inverte di segno il suo potenziale grazie alla generazione di correnti ioniche di Sodio e Potassio che passano attraverso la sua membrana: questa inversione del potenziale è di fatto un segnale di tipo elettrico.

Questo “bip” di corrente viaggia lungo tutta la fibra nervosa e arriva al terminale sinaptico che prende contatto col muscolo: sulla terminazione nervosa l’impulso elettrico determina una liberazione all’esterno di migliaia di molecole di un neurotrasmettitore chiamato acetilcolina che si riversa nello spazio occupato dalla sinapsi neuromuscolare.

L’acetilcolina una volta occupato lo spazio neuromuscolare, si lega ad alcune proteine presenti sulla membrana della cellula contrattile determinando un rinnovo del segnale elettrico anche sul comparto muscolare, ripetendo da capo i passaggi che abbiamo appena visto: il segnale elettrico si espande su tutta la cellula muscolare e fa aprire delle proteine canale che fanno passare calcio, in questo modo l’interno della cellula muscolare si popola di questo ione che è il primo protagonista nel fenomeno della contrazione muscolare.

L’interno di un cellula contrattile, come quelle che compongono i nostri muscoli, è caratterizzato da una fitta rete regolare formata da due proteine, l’actina e la miosina: queste due grandi molecole quando il muscolo è a riposo vengono immobilizzate da un’altra proteina chiamata Troponina.

Quando il calcio pervade all’interno di questa rete proteica determina un cambiamento di conformazione della troponina, quest’ultima non è più in grado di bloccare la miosina e l’actina che reagiscono scivolando tra di loro consumando molta energia; lo scorrere dell’actina sulla miosina fa restringere in lunghezza tutta la cellula: questo accorciamento su ogni singola cellula, si riflette a livello macroscopico nella contrazione della massa muscolare stimolata.

Nei muscoli scheletrici, l’impulso nervoso determinante la contrazione nasce secondo il comando della sfera volontaria del cervello, ossia siamo noi che lo facciamo partire quando vogliamo; infatti quando un muscolo si contrae senza il comando consapevole dell’individuo compare il dolorosissimo e fastidiosissimo crampo.

Vediamone le cause.

Carenza di Sodio e Potassio

Quando un muscolo ha finito la contrazione richiesta si deve rilassare, ossia le molecole di actina e miosina devono distanziarsi nuovamente grazie alla stabilizzazione della troponina; questo non può avvenire fino a che il Calcio che è presente nella cellula non viene richiamato nei suoi compartimenti di stoccaggio: nella fattispecie esistono alcune proteine sulla membrana cellulare e in dei compartimenti interni della cellula che estrudono il Calcio dalla cellule permettendo a questa di rilassarsi ed essere pronta per un nuovo ciclo di contrazione.

Questa proteine specifiche per il calcio, a loro volta funzionano usando il Sodio e il Potassio: se il Sodio e il Potassio non sono presenti nel giusto equilibrio a livello della membrana della cellula, queste non liberano il calcio che ristagna tra l’actina e la miosina e si accumula; quando avrà raggiunto valori critici determinerà l’avvio della contrazione e l’insorgenza del crampo, oltre che alla smorfia grottesca sulla nostra faccia.

Questo è il motivo per cui si dice che mangiare molte banane prevenga il manifestarsi dei crampi: le banane contengono molto potassio e scongiurano da una parte questo problema; vale lo stesso per il sodio che però nella nostra dieta è molto rappresentato vista l’usanza pressoché globale di insaporire i cibi con Cloruro di Sodio.

Cos’è che provoca il depauperamento delle riserve di ioni Sodio e Potassio?

• Una dieta povera di Potassio
• Affaticamento muscolare: il prolungarsi dei cicli di contrazione può portare a un esaurimento delle scorte di potassio e sodio che quindi bloccano il calcio dentro la cellula
• Disidratazione: Gli ioni, ossia i Sali minerali, vengono assunti in larga parte con l’acqua, quindi una scarsa idratazione porta inevitabilmente all’esaurimento delle scorte di ioni all’interno delle cellule muscolari.
• Abuso di diuretici (farmaci usati contro l’ipertensione): allo stesso modo anche un forte smaltimento di acqua indotta farmacologicamente può abbassare le riserve ioniche; nei reni il sodio viene eliminato insieme all’acqua.

Posizioni sbagliate: i crampi notturni

Le cellule muscolari hanno bisogno di energia più di qualsiasi altra cellula, e per produrre energia servono nutrienti e ossigeno che vengono portati ai tessuti dal sangue.

All’interno di una cellula i nutrienti e l’ossigeno vengono metabolizzati ricavando energia che viene immagazzinata all’interno di molecole di ATP.

Se diminuisce l’afflusso di sangue verso un muscolo, questo non riesce più sia a produrre ATP che a mantenere stabili i livelli di ioni sulla membrana, determinando le condizioni per l’insorgenza del crampo.

Affaticamento muscolare: mancanza di ATP

Un’altra cosa molto importante per fare in modo che il muscolo si rilassi è che la miosina si distacchi completamente dall’actina.

Oltre al calcio, il ciclo della contrazione ha bisogno di un altro attore fondamentale: l’energia, contenuta in una piccolissima molecola chiamata ATP.

L’ATP si lega alla miosina e permette il rilascio di quest’ultima dall’actina: quando la miosina si rilega all’actina durante il prossimo impulso, si libera dell’ATP “bruciando” energia biologica.

Se il muscolo è particolarmente affaticato a causa del ripetersi dei cicli di contrazione, le riserve energetiche potrebbero esaurirsi e impedire che alcune teste di miosina si stacchino dall’actina; questo è il motivo per cui l’affaticamento prolungato dei muscoli può portare a crampi: il numero di siti di legame tra actina e miosina aumenta sempre di più e quando raggiunge un valore soglia si può avere l’insorgenza del crampo.

Affaticamento muscolare: l’ipotesi neuromuscolare

L’affaticamento muscolare può essere la causa dell’insorgenza del crampo anche sotto un altro punto di vista: quello del controllo neuromuscolare.

Secondo una ricerca dell’Istituto di scienze sportive del Sud Africa, la fatica muscolare viene percepita anche dalle cellule stesse grazie a dei sensori nervosi che misurano il livello di stiramento del muscolo. L’ipotesi è che quando si raggiungono dei livelli soglia di stretching, questa classe di sensori inizia ad inviare dei messaggi elettrici al sistema nervoso centrale per comunicare che quel muscolo sta lavorando da un po’ troppo tempo e quindi è necessario fermarsi: a livello centrale questa segnalazione provoca una reazione a cascata di impulsi elettrici che poi vengono convogliati nuovamente sul muscolo sotto forma di contrazione involontaria e quindi di crampo.