Functionele anatomie – gesloten boek
Spierarchitectuur
Leerdoelen
- Begrip van het belang van het bestuderen van functionele anatomie.
- Analyseren van de invloed van spiervezellengte op de lengte-kracht eigenschappen
van de spier.
- Verklaren hoe fysiologische dwarsdoorsnede de lengte-kracht eigenschappen van
een spier beïnvloedt.
- Evalueren van hoe de ordening van spiervezels de lengte-kracht eigenschappen van
een spier beïnvloedt.
- Uitleggen wat de effecten van pennatie op de lengte-eigenschappen van een spier.
- Uitleggen wat de effecten van pennatie op de krachteigenschappen van een spier.
- Identificeren van factoren die bijdragen aan de totale kracht van een spier.
- Begrijpen hoe peeslengte en -stijfheid de lengte-kracht eigenschappen van een spier
beïnvloeden.
Waarom bestuderen wij de functionele anatomie?
Om veroudering uit te stellen is kennis nodig van de bouw van de spieren. Het is belangrijk
om de fysieke fitheid hoog te houden zodat er dagelijkse activiteiten plaatsvinden terwijl
spier gegenereerde capaciteiten afnemen. Voor spierziekte is het bijvoorbeeld belangrijk te
weten hoe je de spiereigenschappen zo lang mogelijk goed kan houden. Kennis en
onderzoek naar en over spieren is nodig om betere behandelmethoden te ontwikkelen
voor artsen. Of bijvoorbeeld kennis over spieropbouw en spiervezels voor adviezen aan
trainers om optimaal te trainen. Functionele anatomie en spier morfologie zijn relevant voor
de sportpraktijk en in de kliniek bij behandeling van neuromusculaire en musculoskeletale
aandoeningen.
Nomenclatuur binnen de spiermorfologie
Je hebt 4 onderdelen die hun eigen letters / eigenschappen hebben:
- Fysische grootheid: l = lengte, F = kracht
- Gemeten onderdeel: m = spier, f = vezel, s = sarcomeer
- Activiteit conditie: a = actief, p = passief
- Sarcomeer conditie / lengte: s = slack, o = optimum, m = maximum
Actief houdt in dat er calcium in de spier is, passief houdt in dat er geen stimulatie is.
Passieve kracht ontstaat bij uitrekken van de spier en beschermt de spier tegen
overstrekking. Slack is de kortste lengte waarop de sarcomeer nog elastisch is.
Lmao = lengte spierbuik, actief gemeten op sarcomeer optimum
Lsps = lengte sarcomeer, passief gemeten op slack
Ffam = kracht vezel, actief gemeten op maximum
,Spierbouw
Een spier is opgebouwd uit een spier- pees
complex. De pees is een verbinding van het bot
naar de spierbuik. De spierbuik wordt beschermd
door het epimysium (bindweefsellaag). De
spierbuik bestaat uit verschillende spierbundels
(fasciles) met spiervezels. Deze spierbundels
worden beschermd door het perimysium. Een
spierbundel bestaat dus uit meerdere spiervezels,
die ieder afzonderlijk beschermd wordt door het
endomysium. In de spiervezel liggen weer
myofibrillen. Dit zijn eiwitten die nodig zijn voor
contractie (samentrekken). Myofibrillen bestaan
dan weer uit sarcomeren, de kleinste functionele
eenheid. Een sarcomeer is het zich herhalende
gedeelte van z-lijn tot z-lijn. De z-lijn halveert de I-
band en hecht aan sarcolemma, deze biedt
stabiliteit aan de hele structuur. Het bestaat uit
twee verschillende microfilamenten, de dunne
actine (met tropomyosine en troponine) en de
dikke myosine.
De lichte I-banden (isotrophisch) bevatten het
actine. De donkere A-banden (anisotrophisch) bevatten het myosine. De actinefilamenten
overlappen gedeeltelijk de myosinefilamenten aan beide uiteinden van de A-band. Als de
spier in rust is zal dit niet helemaal tot het midden van de A-band zijn. Hierdoor is de A-band
in het midden iets lichter dan aan beide uiteinden. Dit lichtere deel van de A-band heet de H-
band.
Verder is het sarcolemma het celmembraan van de spiervezel, het sarcoplasma het
cytoplasma van de spiervezel en het sarcoplasmatisch reticulum het endoplasmatisch
reticulum van de spiervezel. Hierin worden eiwitten gemaakt en uitgescheiden.
Spierarchitectuur
Circulaire spieren: vezels vormen een ring rond een opening, bijvoorbeeld de kringspier
rond de mond.
Convergerende spieren: vezels waaieren uit naar één aanhechtingspunt. Vezels komen
vanuit verschillende richtingen samen op een gemeenschappelijk punt. Bijvoorbeeld de
m.pectoralis major.
Fusiform spieren: de vezels lopen parallel en de spier heeft een taps toelopende vorm. Dit
type spier is goed voor snelle/krachtige contracties over een groot bewegingsbereik.
Bijvoorbeeld de biceps.
Parallelle spieren: vezels lopen recht en evenwijdig wat resulteert in een spier met uniforme
breedte. Deze spieren hebben een grote bewegingsafstand maar minder kracht.
Pennate spieren: vezels lopen schuin ten opzichte van de pees. De spier kan meer vezels
bevatten en dus een grotere kracht genereren,
maar met een beperkte bewegingsafstand.
- Unipennate: de vezels lopen diagonaal
ten opzichte van de pees aan éen kant
- Bipennate: de vezels lopen diagonaal ten
opzichte van de pees aan beide zijden
- Multipennate: in meerdere richtingen
georiënteerd rondom meerdere pezen
,Spieractivatie
Wanneer je een beweging wilt maken, stuurt je
zenuwstelsel een elektrisch signaal via een motorisch
neuron naar een spier. Bij de overgang van de zenuw naar
de spier, de neuromusculaire synaps, wordt de
neurotransmitter acetylcholine afgegeven. Deze stof bindt
aan receptoren op het sarcolemma, het membraan van de
spiervezel en veroorzaakt daar een elektrisch signaal
(depolarisatie).
Dat signaal verplaats zich via de t-tubuli diep de spiervezel
in en bereikt het sarcoplasmatisch reticulum (SR). Het
SR reageert door calciumionen vrij te geven in het
spierplasma. Deze calciumionen binden aan troponine,
wat een verandering veroorzaakt in het tropomyosine,
een eiwit dat normaal de bindingsplaatsen op actine
blokkeert.
Doordat tropomyosine verschuift, worden de bindingsplaatsen op actine blootgelegd. Nu
kunnen de myosinekoppen zich vasthechten aan het actine. De tropomyosine klapt dan om
en ontstaat er een crossbridge. Met behulp van ATP buigen de myosinekoppen, trekken het
actine naar zich toe en veroorzaken zo een samentrekking van de spier. Dit proces herhaalt
zich meerdere keren zolang calcium en ATP beschikbaar zijn. Wanneer het signaal stopt,
wordt calcium teruggepompt in het SR, blokkeren tropomyosine opnieuw de
bindingsplaatsen en ontspant de spier zich weer.
Lengte-kracht relatie van een sarcomeer
De lengte van de sarcomeer is bepalend voor de mate waarin kracht gegenereerd kan
worden. De kracht begint zich op te bouwen daar waar de sarcomeer het kortst is, bij het
slack punt. In nomenclatuur is dit lsas (lengte sarcomeer, actief, slack)
De kracht is maximaal in het optimum van het sarcomeer (lsao: lengte sarcomeer, actief,
optimum). Op dit moment hebben actine en myosine het maximale overlap en kunnen er dus
een maximaal aantal crossbridges gemaakt worden. Dit zorgt ervoor dat de crossbridges
parallel liggen en de kracht opgeteld wordt.
Als de lengte van de sarcomeer maximaal is, kan er geen actieve kracht meer geleverd
worden (lsam: lengte sarcomeer, actief, maximaal). Als je de sarcomeren namelijk verder uit
elkaar trekt, wordt de overlap tussen actine en myosine steeds minder. Ook bij verkorting
wordt de overlap steeds minder totdat er slack optreedt.
De vezellengte is de som van de sarcomeer lengtes
- Lsas = 0.55 * lsao
- Lsam = 1.55 * lsao
Aantal sarcomeren in een spier= lfao / lsao
- Lfao = lsao * sarcomeren in serie
- Lfam = lsam * sarcomeren in serie
- Lfas = lsas * sarcomeren in serie
, Lengte-kracht eigenschappen van een spier
De kracht die je meet aan een spier is de totale kracht: actief en
passief samen. Bij optimale kracht hoort een optimale lengte. Het
lengtebereik is het verschil tussen optimum en slack. Er zijn vier
belangrijke variabelen die actieve krachteigenschappen van een spier
beschrijven, namelijk:
- Fmao: optimale actieve spierkracht
- Lmao: optimale actieve spierlengte
- Lmas: slack actieve spierlengte
- Lmao – lmas: lengtebereik van actieve krachtleverantie
Dit gaat echter over spieren en niet van enkele spiervezels.
Passieve slack lengte: lmps
Rustlengte = lmao
Bouw pees
Een pees is een bindweefselstructuur die de spier met het skelet verbindt. Pezen hebben
elastische eigenschappen, wat betekent dat ze een zekere mate van rekbaarheid en
energieopslag bezitten. Dit is belangrijkrijk voor het efficiënt overbrengen van spierkracht op
het skelet, bijvoorbeeld tijdens lopen of springen.
Pezen bestaan voornamelijk uit collageen, een structureel eiwit dat de pees zijn treksterkte
geeft. Twee belangrijke collageen types komen voor:
- Type I collageen: zorgt voor treksterkte (belangrijk bij krachtbelasting)
- Type III collageen: draagt bij aan het opvangen en drukkrachten en verhoogt de
flexibiliteit.
Daarnaast bevat collageen veel van de aminozuren glycine en proline, met het
gemodificeerde aminozuur hydroxyproline, wat essentieel is voor de stabiliteit van het
collageenmolecuul.
Collageen bestaat uit de volgende structuren:
- Drie polypeptideketens: vormen samen een tropocollageenmolecuul via een
triple-helix
- Tropocollageenmoleculen: worden in serie geschakeld en vormen een microfibril
- Microfibrillen: worden via zwavelbruggen verbonden tot subfibrillen
- Subfibrillen: vormen samen een collageenfibril
- Collageenfibrillen: bundelen tot vezels, die uiteindelijk de zichtbare structuur van de
pees vormen
Collageen wordt geproduceerd door fibroblasten, die verspreid liggen binnen de
bindweefselbundels (fascicles). De eiwitten worden eerst in de cel geproduceerd en
vervolgens buiten de cel samengevoegd tot hun functionele structuur. Dit proces is
essentieel voor het onderhoud en herstel van pezen.
De pees is omgeven en onderverdeeld door verschillende bindweefsellagen (fascia):
- Paratenon: losmazig bindweefsel rondom de gehele pees → zorgt voor
beweeglijkheid ten opzichte van de omgeving
- Epitenon: dun bindweefsellaagje direct aan de buitenkant van de pees → bevat
bloedvaten en zenuwen
- Endotenon: fijn bindweefsel binnenin de pees, dat individuele vezelbundels omhult
en bloedvaten bevat.
Spierarchitectuur
Leerdoelen
- Begrip van het belang van het bestuderen van functionele anatomie.
- Analyseren van de invloed van spiervezellengte op de lengte-kracht eigenschappen
van de spier.
- Verklaren hoe fysiologische dwarsdoorsnede de lengte-kracht eigenschappen van
een spier beïnvloedt.
- Evalueren van hoe de ordening van spiervezels de lengte-kracht eigenschappen van
een spier beïnvloedt.
- Uitleggen wat de effecten van pennatie op de lengte-eigenschappen van een spier.
- Uitleggen wat de effecten van pennatie op de krachteigenschappen van een spier.
- Identificeren van factoren die bijdragen aan de totale kracht van een spier.
- Begrijpen hoe peeslengte en -stijfheid de lengte-kracht eigenschappen van een spier
beïnvloeden.
Waarom bestuderen wij de functionele anatomie?
Om veroudering uit te stellen is kennis nodig van de bouw van de spieren. Het is belangrijk
om de fysieke fitheid hoog te houden zodat er dagelijkse activiteiten plaatsvinden terwijl
spier gegenereerde capaciteiten afnemen. Voor spierziekte is het bijvoorbeeld belangrijk te
weten hoe je de spiereigenschappen zo lang mogelijk goed kan houden. Kennis en
onderzoek naar en over spieren is nodig om betere behandelmethoden te ontwikkelen
voor artsen. Of bijvoorbeeld kennis over spieropbouw en spiervezels voor adviezen aan
trainers om optimaal te trainen. Functionele anatomie en spier morfologie zijn relevant voor
de sportpraktijk en in de kliniek bij behandeling van neuromusculaire en musculoskeletale
aandoeningen.
Nomenclatuur binnen de spiermorfologie
Je hebt 4 onderdelen die hun eigen letters / eigenschappen hebben:
- Fysische grootheid: l = lengte, F = kracht
- Gemeten onderdeel: m = spier, f = vezel, s = sarcomeer
- Activiteit conditie: a = actief, p = passief
- Sarcomeer conditie / lengte: s = slack, o = optimum, m = maximum
Actief houdt in dat er calcium in de spier is, passief houdt in dat er geen stimulatie is.
Passieve kracht ontstaat bij uitrekken van de spier en beschermt de spier tegen
overstrekking. Slack is de kortste lengte waarop de sarcomeer nog elastisch is.
Lmao = lengte spierbuik, actief gemeten op sarcomeer optimum
Lsps = lengte sarcomeer, passief gemeten op slack
Ffam = kracht vezel, actief gemeten op maximum
,Spierbouw
Een spier is opgebouwd uit een spier- pees
complex. De pees is een verbinding van het bot
naar de spierbuik. De spierbuik wordt beschermd
door het epimysium (bindweefsellaag). De
spierbuik bestaat uit verschillende spierbundels
(fasciles) met spiervezels. Deze spierbundels
worden beschermd door het perimysium. Een
spierbundel bestaat dus uit meerdere spiervezels,
die ieder afzonderlijk beschermd wordt door het
endomysium. In de spiervezel liggen weer
myofibrillen. Dit zijn eiwitten die nodig zijn voor
contractie (samentrekken). Myofibrillen bestaan
dan weer uit sarcomeren, de kleinste functionele
eenheid. Een sarcomeer is het zich herhalende
gedeelte van z-lijn tot z-lijn. De z-lijn halveert de I-
band en hecht aan sarcolemma, deze biedt
stabiliteit aan de hele structuur. Het bestaat uit
twee verschillende microfilamenten, de dunne
actine (met tropomyosine en troponine) en de
dikke myosine.
De lichte I-banden (isotrophisch) bevatten het
actine. De donkere A-banden (anisotrophisch) bevatten het myosine. De actinefilamenten
overlappen gedeeltelijk de myosinefilamenten aan beide uiteinden van de A-band. Als de
spier in rust is zal dit niet helemaal tot het midden van de A-band zijn. Hierdoor is de A-band
in het midden iets lichter dan aan beide uiteinden. Dit lichtere deel van de A-band heet de H-
band.
Verder is het sarcolemma het celmembraan van de spiervezel, het sarcoplasma het
cytoplasma van de spiervezel en het sarcoplasmatisch reticulum het endoplasmatisch
reticulum van de spiervezel. Hierin worden eiwitten gemaakt en uitgescheiden.
Spierarchitectuur
Circulaire spieren: vezels vormen een ring rond een opening, bijvoorbeeld de kringspier
rond de mond.
Convergerende spieren: vezels waaieren uit naar één aanhechtingspunt. Vezels komen
vanuit verschillende richtingen samen op een gemeenschappelijk punt. Bijvoorbeeld de
m.pectoralis major.
Fusiform spieren: de vezels lopen parallel en de spier heeft een taps toelopende vorm. Dit
type spier is goed voor snelle/krachtige contracties over een groot bewegingsbereik.
Bijvoorbeeld de biceps.
Parallelle spieren: vezels lopen recht en evenwijdig wat resulteert in een spier met uniforme
breedte. Deze spieren hebben een grote bewegingsafstand maar minder kracht.
Pennate spieren: vezels lopen schuin ten opzichte van de pees. De spier kan meer vezels
bevatten en dus een grotere kracht genereren,
maar met een beperkte bewegingsafstand.
- Unipennate: de vezels lopen diagonaal
ten opzichte van de pees aan éen kant
- Bipennate: de vezels lopen diagonaal ten
opzichte van de pees aan beide zijden
- Multipennate: in meerdere richtingen
georiënteerd rondom meerdere pezen
,Spieractivatie
Wanneer je een beweging wilt maken, stuurt je
zenuwstelsel een elektrisch signaal via een motorisch
neuron naar een spier. Bij de overgang van de zenuw naar
de spier, de neuromusculaire synaps, wordt de
neurotransmitter acetylcholine afgegeven. Deze stof bindt
aan receptoren op het sarcolemma, het membraan van de
spiervezel en veroorzaakt daar een elektrisch signaal
(depolarisatie).
Dat signaal verplaats zich via de t-tubuli diep de spiervezel
in en bereikt het sarcoplasmatisch reticulum (SR). Het
SR reageert door calciumionen vrij te geven in het
spierplasma. Deze calciumionen binden aan troponine,
wat een verandering veroorzaakt in het tropomyosine,
een eiwit dat normaal de bindingsplaatsen op actine
blokkeert.
Doordat tropomyosine verschuift, worden de bindingsplaatsen op actine blootgelegd. Nu
kunnen de myosinekoppen zich vasthechten aan het actine. De tropomyosine klapt dan om
en ontstaat er een crossbridge. Met behulp van ATP buigen de myosinekoppen, trekken het
actine naar zich toe en veroorzaken zo een samentrekking van de spier. Dit proces herhaalt
zich meerdere keren zolang calcium en ATP beschikbaar zijn. Wanneer het signaal stopt,
wordt calcium teruggepompt in het SR, blokkeren tropomyosine opnieuw de
bindingsplaatsen en ontspant de spier zich weer.
Lengte-kracht relatie van een sarcomeer
De lengte van de sarcomeer is bepalend voor de mate waarin kracht gegenereerd kan
worden. De kracht begint zich op te bouwen daar waar de sarcomeer het kortst is, bij het
slack punt. In nomenclatuur is dit lsas (lengte sarcomeer, actief, slack)
De kracht is maximaal in het optimum van het sarcomeer (lsao: lengte sarcomeer, actief,
optimum). Op dit moment hebben actine en myosine het maximale overlap en kunnen er dus
een maximaal aantal crossbridges gemaakt worden. Dit zorgt ervoor dat de crossbridges
parallel liggen en de kracht opgeteld wordt.
Als de lengte van de sarcomeer maximaal is, kan er geen actieve kracht meer geleverd
worden (lsam: lengte sarcomeer, actief, maximaal). Als je de sarcomeren namelijk verder uit
elkaar trekt, wordt de overlap tussen actine en myosine steeds minder. Ook bij verkorting
wordt de overlap steeds minder totdat er slack optreedt.
De vezellengte is de som van de sarcomeer lengtes
- Lsas = 0.55 * lsao
- Lsam = 1.55 * lsao
Aantal sarcomeren in een spier= lfao / lsao
- Lfao = lsao * sarcomeren in serie
- Lfam = lsam * sarcomeren in serie
- Lfas = lsas * sarcomeren in serie
, Lengte-kracht eigenschappen van een spier
De kracht die je meet aan een spier is de totale kracht: actief en
passief samen. Bij optimale kracht hoort een optimale lengte. Het
lengtebereik is het verschil tussen optimum en slack. Er zijn vier
belangrijke variabelen die actieve krachteigenschappen van een spier
beschrijven, namelijk:
- Fmao: optimale actieve spierkracht
- Lmao: optimale actieve spierlengte
- Lmas: slack actieve spierlengte
- Lmao – lmas: lengtebereik van actieve krachtleverantie
Dit gaat echter over spieren en niet van enkele spiervezels.
Passieve slack lengte: lmps
Rustlengte = lmao
Bouw pees
Een pees is een bindweefselstructuur die de spier met het skelet verbindt. Pezen hebben
elastische eigenschappen, wat betekent dat ze een zekere mate van rekbaarheid en
energieopslag bezitten. Dit is belangrijkrijk voor het efficiënt overbrengen van spierkracht op
het skelet, bijvoorbeeld tijdens lopen of springen.
Pezen bestaan voornamelijk uit collageen, een structureel eiwit dat de pees zijn treksterkte
geeft. Twee belangrijke collageen types komen voor:
- Type I collageen: zorgt voor treksterkte (belangrijk bij krachtbelasting)
- Type III collageen: draagt bij aan het opvangen en drukkrachten en verhoogt de
flexibiliteit.
Daarnaast bevat collageen veel van de aminozuren glycine en proline, met het
gemodificeerde aminozuur hydroxyproline, wat essentieel is voor de stabiliteit van het
collageenmolecuul.
Collageen bestaat uit de volgende structuren:
- Drie polypeptideketens: vormen samen een tropocollageenmolecuul via een
triple-helix
- Tropocollageenmoleculen: worden in serie geschakeld en vormen een microfibril
- Microfibrillen: worden via zwavelbruggen verbonden tot subfibrillen
- Subfibrillen: vormen samen een collageenfibril
- Collageenfibrillen: bundelen tot vezels, die uiteindelijk de zichtbare structuur van de
pees vormen
Collageen wordt geproduceerd door fibroblasten, die verspreid liggen binnen de
bindweefselbundels (fascicles). De eiwitten worden eerst in de cel geproduceerd en
vervolgens buiten de cel samengevoegd tot hun functionele structuur. Dit proces is
essentieel voor het onderhoud en herstel van pezen.
De pees is omgeven en onderverdeeld door verschillende bindweefsellagen (fascia):
- Paratenon: losmazig bindweefsel rondom de gehele pees → zorgt voor
beweeglijkheid ten opzichte van de omgeving
- Epitenon: dun bindweefsellaagje direct aan de buitenkant van de pees → bevat
bloedvaten en zenuwen
- Endotenon: fijn bindweefsel binnenin de pees, dat individuele vezelbundels omhult
en bloedvaten bevat.
