Het hart als pomp
1. Van contractiele elementen naar regulatie van
pompwerking
1.1. Excitatie-contractie koppeling
Hoe worden de elektrische signalen omgezet in contractie
1. Structurele koppeling: hartspiercellen moeten als één geheel samenwerken
à Gap junctions: zorgen voor de elektrische koppeling: laten ionen door
à Desmosomen: zorgen voor de mechanische koppeling. Houden de cellen stevig bij elkaar,
zodat ze niet losscheuren tijdens de krachtige contracties
2. Het sarcomeer: Het bestaat uit dikke filamenten (myosine) en dunne filamenten (actine). De 'Z-
lijnen' vormen de grenzen. Wanneer de spier samentrekt, schuiven deze filamenten over elkaar
heen, waardoor het sarcomeer korter wordt.
3. De cross-bridge cycle
à binding: myosinekoppen binden zich aan actie (geactiveerd door Ca
à power stroke: myosine kop klapt om en trekt het actinefilament naar het midden.
à Loslaten: ATP bindt aan de myosinekop, waardoor deze loslaat van het actine
à herstel
4. Mitochondriën en matabolisme: zeer hoge nood aan ATP omdat het nooit rust
à Beperkte anaerobe capaciteit
à kan meerdere substraten gebruiken
Ca2+ in de cardiomyocyt
1) De influx van Calcium (excitatie)
Cav1.2: Dit zijn de L-type Ca-kanalen in de T-tubuli. Ze
gaan open en laten een kleine hoeveelheid Ca de cel
binnenstromen
NCX: de Na-Ca uitwisselaar kan in bepaalde fasen ook
bijdragen aan de Ca-instroom
2) Calcium-induced Calcium Release (CICR)
RYR2: Ca bindt aan de RYR2 receptoren op het SR
3) Contractie van de myofilamenten
Het vrijgekomen Ca stroomt naar de myofilamenten
à Ca bindt aan troponine, wat de interactie tussen
actine- en myosinefilamenten mogelijk maakt. à bouwt tension op
4) Relaxatie ( verwijderen van Ca) à gebeurt via 4 routes:
à PMCA & NCX1
à SERCA2a
à MiCa
, Ca2+ in de cardiomyocyt: contractie
Interactie tussen actine en myosine
Actine bestaat uit 3 belangrijke onderdelen:
Actine De rode bollen die dienen als de “aanlegplaats” voor myosine
Tropomyosine De gele draad die om het actine gewikkeld zit
Troponine-complex Een groep van 3 eiwitten die als een schakelaar fungeren:
- Troponine I: Bindt aan actine om alles op zijn plek te houden
- Troponin T: Bindt aan tropomyosine
- Troponine C: bindt met Ca
Contractie:
à Ca bindt aan troponine C
à Deze binding veroorzaakt een vormverandering van het hele troponine-complex. Hierdoor wordt de
gele draad (tropomyosine) opzij getrokken.
à De bindingsplaatsen op het actine komen nu vrij.
à De myosinekoppen kunnen nu binden aan het actine en een "roeibeweging" maken, waardoor de
filamenten langs elkaar glijden en de spier korter wordt (samentrekt).
1.2. Length-tension diagrams & Wet van Frank-Starling
à diagrammen laten zien dat de kracht die hartspier levert, afhangt van de lengte van de sarcomeer
n Passieve spanning (paarse lijn)
à hartspierweefsel heeft een hogere passieve spanning
dan skeletspier
à komt door niet-contractiele componenten zoals titine
(eiwit dat als een veer uitrekt), die minder uitrekbaar
zijn. Dit voorkomt dat het hart te ver uitrekt.
n Actieve spanning (bruine lijn)
Grafiek toont scherpe piek in actieve spanning boven de
1,8 µm + steile val boven de 2,4 µ
à Vanaf 1,8 µm: stijgt de Ca sensitiviteit van de myofilamenten:
Als ze uitrekken gaan de bindingsplaatsen van Ca beter
vrijkomen en een veel krachtigere contractie kan plaatsvinden
à Titin: spacing vanaf 1,8 µmà interferentie met ontwikkeling
van actieve spanning bij hoge sarcomeerlengtes
= Wet Van Frank-Starling
1. Van contractiele elementen naar regulatie van
pompwerking
1.1. Excitatie-contractie koppeling
Hoe worden de elektrische signalen omgezet in contractie
1. Structurele koppeling: hartspiercellen moeten als één geheel samenwerken
à Gap junctions: zorgen voor de elektrische koppeling: laten ionen door
à Desmosomen: zorgen voor de mechanische koppeling. Houden de cellen stevig bij elkaar,
zodat ze niet losscheuren tijdens de krachtige contracties
2. Het sarcomeer: Het bestaat uit dikke filamenten (myosine) en dunne filamenten (actine). De 'Z-
lijnen' vormen de grenzen. Wanneer de spier samentrekt, schuiven deze filamenten over elkaar
heen, waardoor het sarcomeer korter wordt.
3. De cross-bridge cycle
à binding: myosinekoppen binden zich aan actie (geactiveerd door Ca
à power stroke: myosine kop klapt om en trekt het actinefilament naar het midden.
à Loslaten: ATP bindt aan de myosinekop, waardoor deze loslaat van het actine
à herstel
4. Mitochondriën en matabolisme: zeer hoge nood aan ATP omdat het nooit rust
à Beperkte anaerobe capaciteit
à kan meerdere substraten gebruiken
Ca2+ in de cardiomyocyt
1) De influx van Calcium (excitatie)
Cav1.2: Dit zijn de L-type Ca-kanalen in de T-tubuli. Ze
gaan open en laten een kleine hoeveelheid Ca de cel
binnenstromen
NCX: de Na-Ca uitwisselaar kan in bepaalde fasen ook
bijdragen aan de Ca-instroom
2) Calcium-induced Calcium Release (CICR)
RYR2: Ca bindt aan de RYR2 receptoren op het SR
3) Contractie van de myofilamenten
Het vrijgekomen Ca stroomt naar de myofilamenten
à Ca bindt aan troponine, wat de interactie tussen
actine- en myosinefilamenten mogelijk maakt. à bouwt tension op
4) Relaxatie ( verwijderen van Ca) à gebeurt via 4 routes:
à PMCA & NCX1
à SERCA2a
à MiCa
, Ca2+ in de cardiomyocyt: contractie
Interactie tussen actine en myosine
Actine bestaat uit 3 belangrijke onderdelen:
Actine De rode bollen die dienen als de “aanlegplaats” voor myosine
Tropomyosine De gele draad die om het actine gewikkeld zit
Troponine-complex Een groep van 3 eiwitten die als een schakelaar fungeren:
- Troponine I: Bindt aan actine om alles op zijn plek te houden
- Troponin T: Bindt aan tropomyosine
- Troponine C: bindt met Ca
Contractie:
à Ca bindt aan troponine C
à Deze binding veroorzaakt een vormverandering van het hele troponine-complex. Hierdoor wordt de
gele draad (tropomyosine) opzij getrokken.
à De bindingsplaatsen op het actine komen nu vrij.
à De myosinekoppen kunnen nu binden aan het actine en een "roeibeweging" maken, waardoor de
filamenten langs elkaar glijden en de spier korter wordt (samentrekt).
1.2. Length-tension diagrams & Wet van Frank-Starling
à diagrammen laten zien dat de kracht die hartspier levert, afhangt van de lengte van de sarcomeer
n Passieve spanning (paarse lijn)
à hartspierweefsel heeft een hogere passieve spanning
dan skeletspier
à komt door niet-contractiele componenten zoals titine
(eiwit dat als een veer uitrekt), die minder uitrekbaar
zijn. Dit voorkomt dat het hart te ver uitrekt.
n Actieve spanning (bruine lijn)
Grafiek toont scherpe piek in actieve spanning boven de
1,8 µm + steile val boven de 2,4 µ
à Vanaf 1,8 µm: stijgt de Ca sensitiviteit van de myofilamenten:
Als ze uitrekken gaan de bindingsplaatsen van Ca beter
vrijkomen en een veel krachtigere contractie kan plaatsvinden
à Titin: spacing vanaf 1,8 µmà interferentie met ontwikkeling
van actieve spanning bij hoge sarcomeerlengtes
= Wet Van Frank-Starling
