Inspanningsfysiologie
Blok 2 BW jaar 2
Hoorcollege 1 (15 november 2022)
Regeling van het interne milieu
Homeostase: Constant houden van interne milieu van lichaam tijdens rust
- Inspanning is aanslag op homeostase!
Steady state: constante waarde interne milieu
Vb. Lichaamstemperatuur stijgt naar 38 graden en blijft voor constante tijd
op dit niveau → Steady state, maar geen homeostase. Lichaamstemperatuur
van 38 graden is geen normale waarde voor het lichaam!
Interne milieu: leefomgeving van cellen
- Intracellulair (ICF): veel K+, Mg2+ en eiwitten
- Extracellulair (ECF): veel Na+, Ca2+ en HCO3-
Calcium stimuleert veel processen. Als calcium de cel binnenstroomt, ontstaat er meer activiteit. Te
veel calcium → Cel kapotgaat. Calcium zit daarom opgeslagen in ER, zodat je het kunt gebruiken als
je het nodig hebt. In spieren bevindt het zich in het SR
Biologisch controlesysteem
Veranderingen in het lichaam worden waargenomen door sensoren. Doorgeven aan
controlecentrum waar het wordt vergeleken met ‘setpoint’. Als de gemeten waarde afwijkt van de
streefwaarde, wordt er een signaal naar de effector gestuurd.
1. Feedforward: anticipatie op verandering in het lichaam
2. Closed-loop
a. Negatieve feedback: stabilisatie (terug naar setpoint)
i. Vb. Lichaamstemperatuur te hoog dan sturen sensoren een
neuraal bericht naar integrerende centrum. Lichaam gaat
warmte afstaan (zweten)
b. Positieve feedback: destabilisatie (versterkt het proces)
Rol eiwitten & eiwitschade
Cellulaire stress response: controlesysteem in cellen dat verstoringen van homeostase tegengaat
door het maken van eiwitten (stress eiwitten = heat shock proteins)
- Stressfactoren (lage pH of te hoge T) → Denaturatie van eiwitten → verstoring homeostase
→ synthese van heat shock proteins → herstellen homeostase.
o Door training: toename aanmaak heat shock proteins in getrainde skeletspier →
cellulaire adaptatie + verbeterde communicatie tussen cellen → Sneller herstel
Aanmaak eiwitten tijdens training
1. Spiercontractie tijdens beweging
2. Activatie cel signalerende paden
3. Activatie transcriptionele activator
4. Activator gaat nucleolus in en bindt aan gen-motor
5. DNA → mRNA
6. mRNA gaat nucleolus in en naar ribosoom toe
7. mRNA wordt getransleerd naar eiwit
1
,Organisatie zenuwstelsel
Centraal
- Hersenen
- Ruggenmerg
Perifeer
- Afferent (sensorisch): naar hersenen toe
o Somatische sensoriek (houding en beweging)
o Viscerale sensoriek
o Specifieke sensoriek (zien, horen en ruiken)
- Efferent (motorisch): van hersenen af
o Somatische motoriek
o Autonomische motoriek (gladde spieren, hartspier
en klieren)
▪ Sympatisch: Fight or Flight – katabool
• Heel actief bij inspanning
• Verbranding, (bloed naar)
skeletspieren, hartfrequentie, alertheid en verhoogde pupilwijdte
• Verlaagde spijsvertering en immuunsysteem
▪ Parasympatisch: Rest & digest - anabool
• Heel actief in rust
• Spijsvertering, verhoogde herstel en opbouw
• Verlaagde hartfrequentie, skeletspieren en ventilatie
o Enterisch (spijsverteringsstelsel, apart zenuwstelsel)
Rustmembraanpotentiaal
- Cel heeft lage concentratie Na+ en Cl-; hoge concentratie K+ en eiwitten
- Rustmembraanpotentiaal (-70 mV) ligt het dichtste bij K+ evenwichtspotentiaal (-90 mV)
- Permeabiliteit: K+ lekkanalen > Na+ lekkanalen
- Na+/K+ pomp compenseert werking van lekkanalen
Membraankanalen
- Passief: lekkanalen (altijd open!)
- Actief: openen na activatie door bepaalde stimulus
o Ligand/transmittergestuurd
o Mechanisch gestuurd
o Spanningsgestuurd
Evenwichtspotentiaal
- Per ion specifiek (Na+ = +40 mV, K+ = - 90 mV, Cl- = -80 mV)
- Netto geen ionenstroom van dat ion: chemische gradiënt = elektrische gradiënt
Actiepotentiaal
Om signalen te vervoeren over de axon zijn actiepotentialen nodig
1. Drempelwaarde: Na+ influx > K+ efflux
2. Depolarisatie: openen van Na+ kanalen. Positieve feedback: meer Na+ in cel → cel nog
positiever → nog meer spanningsafhankelijke Na+ kanalen open.
3. Piek: inactivering Na+ kanalen en langzaam openen van K+ kanalen (begin repolarisatie)
4. Hyperpolarisatie ontstaat doordat K+ kanalen langzaam dichtgaan.
5. Refractaire periode: inactivering Na+
a. Absolute refractie: te veel Na+ kanalen inactief
b. Relatieve refractie: iets meer Na+ kanalen open om met versterkte prikkel depolarisatie
op gang te brengen die de drempelwaarde wel haalt
Natrium-kalium pomp: Concentratieverschil handhaven (3 Na+ naar buiten en 2 K+ naar2
binnen pompen. Na/K-pomp is afhankelijk van ATP.
,Communicatie tussen neuronen: synaptische transmissie
1. Spanningsafhankelijke Ca2+ kanalen in presynaptische cel gaan open bij actiepotentiaal
2. Ca2+: nodig vrijmaken neurotransmitter in vesikels
a. Hoe meer Ca2+ → Hoe meer neurotransmitter
3. Neurotransmitter bindt op receptor postsynaptische membraan
4. Als neurotransmitter loslaat, gaat het kanaal dicht (deactivatie)
5. Actiepotentiaal:
a. Neuron naar spierweefsel → EPP (eindplaatpotentiaal)
b. Neuron naar neuron → IPSP of EPSP
i. EPSP = exciterende postsynaptische potentiaal
o Depolarisatie
o Instroom Na+ en K+
ii. IPSP = Inhiberend postsynaptische potentiaal
o Hyperpolarisatie
o Instroom Cl-
Waar liggen de centra’s?
Autonoom
• Primaire centra: hypothalamus
• Secundaire centra: ontspringen van perifere neuronen
o Sympatisch: zijhoorns van thoracale en lumbale ruggenmerg
o Parasympatisch: hersenstam en sacrale ruggenmerg
• Tertaire centra
o Sympatisch: paravertebraal en prevertebraal
o Parasympatisch: dichtbij effectororganen
Preganglionaire neuronen (met myeline)
- Sympaticus kort → naar grensstreng en prevertebrale ganglia
- Parasympaticus lang → dichtbij doelorganen
Preganglionaire neuronen hebben snelle impulsgeleiding doordat ze gemyeliniseerd zijn!
Postganglionaire neuronen (zonder myeline)
- Sympaticus lang → naar doelorganen
- Parasympaticus kort → naar doelorganen
PREganglionair (met myeline) POSTganglionair (zonder myeline) Doelorgaan
Sympathicus
Parasympathicus
3
, Neurotransmitters en receptoren (autonoom)
In tertiaire centra voor sympaticus en parasympaticus gebeurt hetzelfde: door exocytose van
preganglionaire neuronen wordt acetylcholine vrijgemaakt, dat bindt aan nicotinereceptoren van
postganglionaire neuronen!
Sympaticus
- Neurotransmitter bij effectorgaan: noradrenaline
- Adrenerge receptoren (α- en β-receptoren) op de organen
o α1-receptoren: vasoconstrictie bloedvaten en huid (niet actieve spieren)
o β1-receptoren (hart): vergrote contractiliteit en hartfrequentie
o β2-receptoren: bronchodilatatie, vasoconstrictie in actieve spieren
Parasympaticus
- Neurotransmitter bij effectororgaan: acetylcholine
- Muscarine receptoren (gekoppeld aan G-eiwit) op de organen
Secundair centra Tertiaire centra
Noradrenaline en Acetylcholine worden vrijgemaakt door postganglionaire neuronen van sympaticus
en parasympaticus!
Adrenaline (via bloed): grotere affiniteit voor β-adrenerge receptoren
Noradrenaline (uit axonen): grotere affiniteit voor α-adrenerge receptoren
Autonome receptoren (o.b.v. het mechanisme)
- Ionotroop (directly gated)
o Snelle transmissie
o Acetylcholine bindt aan nicotinereceptor → ligand gestuurd ionkanaal
opent → depolarisatie → altijd excitatie! (stimuleert impulsoverdracht)
- Metabotroop (second messenger)
o Langzame transmissie
o Muscarine- en adrenerge receptoren
o Neurotransmitter gebonden aan receptor G-eiwit →
depolarisatie of hyperpolarisatie
o Postganglionaire neuronen door hun verschillende
neurotransmitters (afhankelijk van receptoren) een activerend
(depolarisatie) of inhiberend (hyperpolarisatie) effect hebben
4
Blok 2 BW jaar 2
Hoorcollege 1 (15 november 2022)
Regeling van het interne milieu
Homeostase: Constant houden van interne milieu van lichaam tijdens rust
- Inspanning is aanslag op homeostase!
Steady state: constante waarde interne milieu
Vb. Lichaamstemperatuur stijgt naar 38 graden en blijft voor constante tijd
op dit niveau → Steady state, maar geen homeostase. Lichaamstemperatuur
van 38 graden is geen normale waarde voor het lichaam!
Interne milieu: leefomgeving van cellen
- Intracellulair (ICF): veel K+, Mg2+ en eiwitten
- Extracellulair (ECF): veel Na+, Ca2+ en HCO3-
Calcium stimuleert veel processen. Als calcium de cel binnenstroomt, ontstaat er meer activiteit. Te
veel calcium → Cel kapotgaat. Calcium zit daarom opgeslagen in ER, zodat je het kunt gebruiken als
je het nodig hebt. In spieren bevindt het zich in het SR
Biologisch controlesysteem
Veranderingen in het lichaam worden waargenomen door sensoren. Doorgeven aan
controlecentrum waar het wordt vergeleken met ‘setpoint’. Als de gemeten waarde afwijkt van de
streefwaarde, wordt er een signaal naar de effector gestuurd.
1. Feedforward: anticipatie op verandering in het lichaam
2. Closed-loop
a. Negatieve feedback: stabilisatie (terug naar setpoint)
i. Vb. Lichaamstemperatuur te hoog dan sturen sensoren een
neuraal bericht naar integrerende centrum. Lichaam gaat
warmte afstaan (zweten)
b. Positieve feedback: destabilisatie (versterkt het proces)
Rol eiwitten & eiwitschade
Cellulaire stress response: controlesysteem in cellen dat verstoringen van homeostase tegengaat
door het maken van eiwitten (stress eiwitten = heat shock proteins)
- Stressfactoren (lage pH of te hoge T) → Denaturatie van eiwitten → verstoring homeostase
→ synthese van heat shock proteins → herstellen homeostase.
o Door training: toename aanmaak heat shock proteins in getrainde skeletspier →
cellulaire adaptatie + verbeterde communicatie tussen cellen → Sneller herstel
Aanmaak eiwitten tijdens training
1. Spiercontractie tijdens beweging
2. Activatie cel signalerende paden
3. Activatie transcriptionele activator
4. Activator gaat nucleolus in en bindt aan gen-motor
5. DNA → mRNA
6. mRNA gaat nucleolus in en naar ribosoom toe
7. mRNA wordt getransleerd naar eiwit
1
,Organisatie zenuwstelsel
Centraal
- Hersenen
- Ruggenmerg
Perifeer
- Afferent (sensorisch): naar hersenen toe
o Somatische sensoriek (houding en beweging)
o Viscerale sensoriek
o Specifieke sensoriek (zien, horen en ruiken)
- Efferent (motorisch): van hersenen af
o Somatische motoriek
o Autonomische motoriek (gladde spieren, hartspier
en klieren)
▪ Sympatisch: Fight or Flight – katabool
• Heel actief bij inspanning
• Verbranding, (bloed naar)
skeletspieren, hartfrequentie, alertheid en verhoogde pupilwijdte
• Verlaagde spijsvertering en immuunsysteem
▪ Parasympatisch: Rest & digest - anabool
• Heel actief in rust
• Spijsvertering, verhoogde herstel en opbouw
• Verlaagde hartfrequentie, skeletspieren en ventilatie
o Enterisch (spijsverteringsstelsel, apart zenuwstelsel)
Rustmembraanpotentiaal
- Cel heeft lage concentratie Na+ en Cl-; hoge concentratie K+ en eiwitten
- Rustmembraanpotentiaal (-70 mV) ligt het dichtste bij K+ evenwichtspotentiaal (-90 mV)
- Permeabiliteit: K+ lekkanalen > Na+ lekkanalen
- Na+/K+ pomp compenseert werking van lekkanalen
Membraankanalen
- Passief: lekkanalen (altijd open!)
- Actief: openen na activatie door bepaalde stimulus
o Ligand/transmittergestuurd
o Mechanisch gestuurd
o Spanningsgestuurd
Evenwichtspotentiaal
- Per ion specifiek (Na+ = +40 mV, K+ = - 90 mV, Cl- = -80 mV)
- Netto geen ionenstroom van dat ion: chemische gradiënt = elektrische gradiënt
Actiepotentiaal
Om signalen te vervoeren over de axon zijn actiepotentialen nodig
1. Drempelwaarde: Na+ influx > K+ efflux
2. Depolarisatie: openen van Na+ kanalen. Positieve feedback: meer Na+ in cel → cel nog
positiever → nog meer spanningsafhankelijke Na+ kanalen open.
3. Piek: inactivering Na+ kanalen en langzaam openen van K+ kanalen (begin repolarisatie)
4. Hyperpolarisatie ontstaat doordat K+ kanalen langzaam dichtgaan.
5. Refractaire periode: inactivering Na+
a. Absolute refractie: te veel Na+ kanalen inactief
b. Relatieve refractie: iets meer Na+ kanalen open om met versterkte prikkel depolarisatie
op gang te brengen die de drempelwaarde wel haalt
Natrium-kalium pomp: Concentratieverschil handhaven (3 Na+ naar buiten en 2 K+ naar2
binnen pompen. Na/K-pomp is afhankelijk van ATP.
,Communicatie tussen neuronen: synaptische transmissie
1. Spanningsafhankelijke Ca2+ kanalen in presynaptische cel gaan open bij actiepotentiaal
2. Ca2+: nodig vrijmaken neurotransmitter in vesikels
a. Hoe meer Ca2+ → Hoe meer neurotransmitter
3. Neurotransmitter bindt op receptor postsynaptische membraan
4. Als neurotransmitter loslaat, gaat het kanaal dicht (deactivatie)
5. Actiepotentiaal:
a. Neuron naar spierweefsel → EPP (eindplaatpotentiaal)
b. Neuron naar neuron → IPSP of EPSP
i. EPSP = exciterende postsynaptische potentiaal
o Depolarisatie
o Instroom Na+ en K+
ii. IPSP = Inhiberend postsynaptische potentiaal
o Hyperpolarisatie
o Instroom Cl-
Waar liggen de centra’s?
Autonoom
• Primaire centra: hypothalamus
• Secundaire centra: ontspringen van perifere neuronen
o Sympatisch: zijhoorns van thoracale en lumbale ruggenmerg
o Parasympatisch: hersenstam en sacrale ruggenmerg
• Tertaire centra
o Sympatisch: paravertebraal en prevertebraal
o Parasympatisch: dichtbij effectororganen
Preganglionaire neuronen (met myeline)
- Sympaticus kort → naar grensstreng en prevertebrale ganglia
- Parasympaticus lang → dichtbij doelorganen
Preganglionaire neuronen hebben snelle impulsgeleiding doordat ze gemyeliniseerd zijn!
Postganglionaire neuronen (zonder myeline)
- Sympaticus lang → naar doelorganen
- Parasympaticus kort → naar doelorganen
PREganglionair (met myeline) POSTganglionair (zonder myeline) Doelorgaan
Sympathicus
Parasympathicus
3
, Neurotransmitters en receptoren (autonoom)
In tertiaire centra voor sympaticus en parasympaticus gebeurt hetzelfde: door exocytose van
preganglionaire neuronen wordt acetylcholine vrijgemaakt, dat bindt aan nicotinereceptoren van
postganglionaire neuronen!
Sympaticus
- Neurotransmitter bij effectorgaan: noradrenaline
- Adrenerge receptoren (α- en β-receptoren) op de organen
o α1-receptoren: vasoconstrictie bloedvaten en huid (niet actieve spieren)
o β1-receptoren (hart): vergrote contractiliteit en hartfrequentie
o β2-receptoren: bronchodilatatie, vasoconstrictie in actieve spieren
Parasympaticus
- Neurotransmitter bij effectororgaan: acetylcholine
- Muscarine receptoren (gekoppeld aan G-eiwit) op de organen
Secundair centra Tertiaire centra
Noradrenaline en Acetylcholine worden vrijgemaakt door postganglionaire neuronen van sympaticus
en parasympaticus!
Adrenaline (via bloed): grotere affiniteit voor β-adrenerge receptoren
Noradrenaline (uit axonen): grotere affiniteit voor α-adrenerge receptoren
Autonome receptoren (o.b.v. het mechanisme)
- Ionotroop (directly gated)
o Snelle transmissie
o Acetylcholine bindt aan nicotinereceptor → ligand gestuurd ionkanaal
opent → depolarisatie → altijd excitatie! (stimuleert impulsoverdracht)
- Metabotroop (second messenger)
o Langzame transmissie
o Muscarine- en adrenerge receptoren
o Neurotransmitter gebonden aan receptor G-eiwit →
depolarisatie of hyperpolarisatie
o Postganglionaire neuronen door hun verschillende
neurotransmitters (afhankelijk van receptoren) een activerend
(depolarisatie) of inhiberend (hyperpolarisatie) effect hebben
4
