➔ Spieren
Skeletspieren kunnen naar eigen wil worden aangestuurd. Bij het autonome zenuwstelsel
(sympatisch en parasympatisch) kan niet naar eigen wil worden aangestuurd. Er bestaan
verschillende soorten spieren: skeletspieren, gladde spieren en hartspieren. Spieren kunnen een (genetische)
afwijking hebben. Voorbeeld: genetische afwijking in een stof/enzym die een rol speelt bij de aanmaak van
spieren, zoals myostatine ko (knock out). Myostatine is een inhiberende groeifactor voor spierontwikkeling.
Wanneer je dus ‘knock out’ bent voor myostatine wordt de spierontwikkeling niet geremd en ontstaat er zeer
veel aanmaak van spieren. Wanneer er een stof wordt ontwikkeld die myostatine inhibeert zal dit dus
resulteren in meer spierontwikkeling (nuttig voor oudere mensen!).
Aansturing skeletspieren: somatische
zenuwen
Skeletspieren worden vanuit het
ruggenmerg, d.m.v. acetylcholinerge
innervatie, aangestuurd. De
neurotransmitter acetylcholine zorgt,
via een nicotine receptor, voor een
effect op de spieren. Deze innervatie
is anders dan bijv. de innervatie van
het autonome zenuwstelsel (zie afb.).
- Verschil: er is geen ganglion bij de
innervatie van spieren, maar wel bij de
innervatie van het autonome
zenuwstelsel.
- Overeenkomst: de eerste stap die
gemaakt wordt in de innervatie
(primaire aansturing) is acetylcholine,
zowel bij spieren als bij het autonome
zenuwstelsel. Altijd bindt
acetylcholine aan nicotine receptoren. Bij het sympatisch zenuwstelsel is er vervolgens noradrenaline (bindt
vervolgens aan alpha- en bèta-receptoren) als secundaire neurotransmitter. Bij het parasympatisch
zenuwstelsel is er vervolgens acetylcholine (bindt vervolgens aan muscarine receptoren) als secundaire
neurotransmitter. (Het bijniermerg is een gemodificeerd ganglion, dat adrenaline afgeeft.)
Autonoom nerveus, versus, somatisch
nerveus
→ De innervatie en aansturing van
skeletspieren is altijd excitatoir =
stimulerend (activeren tot aanspanning,
activeren tot ontspanning wordt gedaan
door inhibitie van cholinerge neuronen en
het niet activeren tot aanspanning (dus niet
actief)).
→ De innervatie van het autonome zenuwstelsel kan zowel excitatoir als inhibitoir = remmend zijn (activeren
tot aanspanning + activeren tot ontspanning).
De skeletspieren worden vanuit het ruggenmerg met alpha motorneuronen / somatische motorneuronen altijd
geëxciteerd. Het autonome zenuwstelsel kan zowel geëxciteerd als geinhibeerd wordt.
1
,Anatomie neuromusculaire junctie
→ Aansturing vanuit het alpha
motorneuron / somatisch
motorneuron, deze neuronen
innerveren skeletspieren. Deze
neuronen zijn erg lang en (daarom)
gemyeliniseerd (schwann cellen:
snelheid actiepotentiaal, ontwikkeling junctie, groeifactoren). Doordat
de neuronen gemyeliniseerd zijn, ontstaat een snelle prikkeloverdracht.
Vervolgens komt het bij een skeletspier aan. Een skeletspier bestaat uit
spiervezels (= spiercel), op deze vezels liggen meerdere kernen. Deze
kernen zijn fusies van spiercellen die in de ontwikkeling zijn
samengesmolten. Een alpha motorneuron kan meerdere spiervezels
innerveren, dit gebeurt op een gespecialiseerde structuur: de motor
eindplaat. De motor eindplaat is een specialisatie (instulping) van de
postsynaptische spiervezelmembraan, er zitten veel meer nicotinereceptoren op de motor eindplaat. Een
spiervezel kan niet door meerdere alpha motorneuronen worden geïnnerveerd, elke spiervezel hoort bij 1
alpha motorneuron. De soorten spierweefsels die bij een alpha motorneuron horen kunnen sterk variëren. De
vertakkingen van de alpha motorneuronen zitten dicht bij de spier. Acetylcholine (oplosbaar in water) wordt
opgeslagen in vesicles (membraan = vet). Via de vesicles (smelten samen met presynaptische membraan)
wordt acetylcholine afgegeven aan de synapsspleet, vanuit de synapsspleet bindt acetylcholine aan de nicotine
receptoren in de postsynaptische membraan. Om ervoor te zorgen dat er een hechte pakking/binding is van
het innerverende axon op de spiervezel is de synapsspleet gevuld met collageen. In het collageen / in de
synapsspleet zit acetylcholinesterase, dit is een enzym dat acetylcholine afbreekt.
Excitatie spiervezels
Er is een depolarisatie van de zenuwuiteinden. Deze
spanningsverschillen gaan over de membraan.
Vervolgens worden er spanningsafhankelijke Ca2+-
kanalen geopend. Ca2+ stroomt naar binnen en reageert
met allerlei eiwitten die betrokken zijn met de fusie van
de vesicles met de membraan. Hierdoor fuseren de
vesicles met de membraan. (Botox grijpt op dit
mechanisme aan.) Doordat de vesicles fuseren met de
membraan wordt acetylcholine afgegeven.
Acetylcholine gaat naar de motor eindplaat en bindt
aan de nicotine receptoren (op de 2 bindingsplekken).
Als acetylcholine bindt wordt het ionkanaal (nicotine
receptor) geopend.. Na+ stroomt in overmaat naar
binnen, K+ stroomt naar buiten. Doordat er meer Na+
naar binnen stroomt dan er K+ naar buiten stroomt ontstaat er
depolarisatie in de spiervezelmembraan (waardoor er contractie
van de spier plaatsvindt: Ca2+ uit sarcoplasmatisch reticulum).
Het proces wordt uiteindelijk geïnactiveerd d.m.v.
acetylcholinesterase.
De samenstelling van de nicotine receptoren is in de periferie
(spiervezels) (α, β, δ, en ε subunits) anders dan in het brein
(alleen α en β subunits). Hierdoor kunnen bepaalde stoffen in de periferie een andere werking hebben dan in
het brein (bijv. slangengif: perifeer zorgt het voor remming, verlamming, maar in het brein doet het niets).
2
,Depolarisatie en intracellulaire
calciumafgifte: excitatie-constrictie
Er is een hele snelle depolarisatie nodig
voor spierconstrictie (interactie tussen
myosine filamenten en actine filamenten),
en spiervezels zijn erg groot. Spiervezels
zitten vol met actine filamenten en
myosine filamenten. Om de depolarisatie
overal even snel te laten komen in de
spiervezels zijn er instulpingen in de
spiervezels: T-tubuli. T-tubuli gaan tot in de
kern van de spiervezel zodat de depolarisatie ook in de kern heel snel aankomt
(actiepotentiaal gaat heel snel over de membraan, zie afb.).
Spieren kunnen beter herstellen dan zenuwen (na beschadiging). De innervatie van
spieren is dus moeilijk te herstellen bij schade. Bij jongeren gaat herstel (van
spieren) beter dan bij ouderen. Stamcellen kunnen geactiveerd worden waardoor
nieuwe spiervezels worden gemaakt, deze spiervezels gaan vervolgens fuseren en er
ontstaat nieuw spierweefsel. Bij jongeren gaat dit proces
beter/sneller dan
bij ouderen.
Soorten spieren
→ Dwarsgestreepte
spieren:
skeletspieren en
hartspieren.
→ Gladden spieren.
Skeletspieren zijn met name bedoeld voor beweging (zowel
naar eigen wil als niet naar eigen wil (onbewust): reflex).
Skeletspieren hebben altijd exitatoire controle (alles of
niets).
Gladde spieren en hartspieren zijn met name bedoeld voor
de verplaatsing van inhoud/volume (vast/vloeibaar)
(niet naar eigen wil). Gladde spieren en hartspieren
hebben zowel excitatoire als inhibitoire controle.
Antagonistische skeletspieren
Beweging van gewrichten door flexor (zorgt voor flexie)
en extensor (zorgt voor extensie).
Flexie; arm buigen → biceps (= flexor) contracteren,
triceps relaxeren.
Extensie; arm strekken → biceps relaxeren, triceps (=
extensor) contracteren.
De triceps en biceps zijn antagonistische spieren. Er kan
alleen een beweging
worden uitgevoerd
wanneer er contractie
is in de ene
spiergroep, en relaxatie in de andere spiergroep.
3
, De musculaire terminologie is afwijkend van de algemene terminologie
Anatomie van de spier
Een skeletspier bestaat uit bindweefsel,
bloedvaten, zenuwen en spierfascicles.
Spierfascicles zijn bundels van
spiervezels. Een spiervezel is
opgebouwd uit sarcolemma
(celmembraan), T-tubuli, meerdere
kernen, en sarcoplasma (cytoplasma).
Het sarcoplasma bevat het
sarcoplasmatisch reticulum,
mitochondria, glycogeen granules, en
myofibrillen. De myofibrillen bestaan uit
dunne filamenten en dikke filamenten.
Deze filamenten zijn georganiseerd in
sarcomeren.
Spiervezel
Een spiervezel zit helemaal vol met
myofibrillen. Een myofibril is een bundel van dunne
filamenten en dikke filamenten. De filamenten gaan een
interactie met elkaar aan om beweging te kunnen
realiseren. Tussen de myofibrillen zitten veel mitochondria (er is veel zuurstof en energie nodig voor
beweging). Ook de T-tubuli (membraan, dus eigenlijk nog steeds buiten de spier) bevinden zich in de
spiervezels. Het sarcoplamatisch reticulum (blauwe structuur in afb.) ligt om de myofibrillen heen en is de
opslag van Ca2+ (= ‘brandstof’ voor beweging).
Spiervezel: sarcoplasmatisch reticulum
Het sarcoplasmatisch reticulum bevindt zich
met name aan de buitenkant (zodat er nauwe
interactie kan plaats vinden wanneer er
depolarisatie is) van de spiervezels. Door de
depolarisatie ontstaat er een opening in het
sarcoplasmatisch reticulum en kan Ca2+ in het
sarcoplasma/cytoplasma terecht komen. Het
lumen, de T-tubuli, is extra-cellulair aangezien
het een verlengde is de membraan.
4
