VCNW Functie
Hoofdstuk 5: Spieren: hartspier, gladde spier en skeletspier
1. Contractie-relaxatie mechanismen
1.1 Dwarsgestreepte spieren
1.1.1 Functionele morfologie van de skeletspiercel
Spieren zijn opgebouwd uit spiervezelbundels of fascikels. Deze zijn opgebouwd uit
verschillende spiervezels. Deze zijn de eigenlijke spiercellen. De spiercel is een meerkernige
cel ontstaan door de fusie van myoblasten. Ze zijn volgestapeld met myofibrillen/sarcomeren
en doorkruist door het sarcoplasmatisch reticulum (t-tubules). De sarcomeren, de
contractiele eenheden van de cel zijn opgebouwd uit myofilamenten.
Eiwitten:
1) Actine (dunne filament):
Globulair proteïne, F-actine dubbelstreng
2) Troponine (dunne filament):
Het troponine-complex regelt de interactie tussen actine en myosine. Bij een Ca 2+–
instroom ondergaat troponine een conformatieverandering en komt de
bindingsplaats voor myosine vrij te liggen.
3) Myosine (dikke filament):
Myosine II, ATP-ase activiteit
Myosine II bestaat uit 4 peptideketens: - Zware: Myosine-arm (S2) en –hoofd (S1)
- Lichte: Regulatorische en essentiële LC
S1 heeft de ATPase activiteit en bindt op actine.
4) Titine:
Structureel, elastisch element dat Z-schijf met het myosine en actine verbindt
Actine, mysosine en titine maken 3/4e van de proteïne massa uit.
Elk segment van het sarcomeer heeft vele mysoinehoofdjes die onafhankelijk van elkaar op
actine binden.
De dwarsbrugcyclus is als een motor waarbij Ca de contactsleutel is. De binding aan actine
is Ca2+–afhankelijk.
1
, VCNW Functie
De totale kracht op een spier is de som van de kracht van alle myosinehoofdjes. Krampen of
vermoeidheid is niet het gevolg van een tekort aan ATP in de spiercel. Wanneer de cel te
weinig ATP heeft, is hij dood.
1.1.2 Functionele morfologie van de hartspiercel
De spiervezel bestaat hier uit individuele cellen die met elkaar in contact staan. De
verschillende myoblasten hebben dus niet gefuseerd. De hartspier functioneert wel als een
syncitium, gedraagt zich dus als 1 cel.
Tussen 2 hartspiercellen bevindt zich een intercalated disk. Het vormt de interface tussen 2
cardiomyocyten. Beide cellen zijn aan elkaar verbonden via gap junctions en desmosomen.
Ook hier zijn er invaginaties van het SR: T-tubules.
De myosines zijn weefselspecifiek. In de hartspier bevindt zich dus een ander type dan in de
skeletspier.
De contractie in de hartspiercel is vergelijkbaar met die in de skeletspiercel. Het
linkerventrikel is het sterkste compartiment van het hart en het rechteratrium bevat de
pacemakercellen. In tegenstelling tot de skeletspier genereert hij niet enkel longitudinale
kracht.
1.2 Gladde spieren
Gladde spieren zijn de spieren voor holle organen (darm, bloedvaten, …), maar ook voor vb
de beweging van het oog, klieren, … Er is een grote variatie in werking en regulatie. Ze
bepalen het volume van het lumen van holle organen en zijn zeer belangrijk bij oa het
bepalen van de bloeddruk.
De skelet-/hartspier kan volledig ontspannen zijn. Veel gladde spiercellen kunnen niet
volledig ontspannen (vb darm, bloedvaten, ooglens,…). De spanning kan verhogen of
verlagen, maar nooit verdwijnen.
Uiteraard bevindt zich in gladde spieren ook een contractiel apparaat, maar hier is het
anders georganiseerd dan in dwarsgestreepte spieren. De myofibrillen liggen door elkaar in
alle richtingen. De spier contraheert dus niet enkel in de lengte, maar ook in de omtrek.
De actine-myosine filamenten lopen vrij chaotisch doorheen de cel, in verschillende
richtingen en soms loodrecht op elkaar. De sarcomeren worden hier met elkaar verbonden
via dense bodies. Plasma membraan dense bodies koppelen ook de sarcomeren aan de
PM. De sarcomeren kunnen over verschillende cellen ook met elkaar verbonden via deze
dense bodies. Intermediaire filamenten houden de dense bodies op hun plaats en
verzekeren zo de integriteit het actine-myosine filament.
De trigger voor contractie is nu niet alleen maar Ca2+, maar ook fosforylatie van de light
chains. Deze fosforylatie bepaalt of de dwarsbrugcyclus kan doorgaan. Ca 2+ zorgt niet
rechtstreeks voor een stijging maar bindt aan calmoduline die dan MLCK (myosine light
chain kinase) activeert. Enkel dan is er interactie tussen actine en myosine mogelijk.
Myosine light chain fosfatase (MLCP) defosforyleert de myosine hoofdjes. De
dwarsbrugcyclus zal stoppen. De fosfatase- en kinase-activiteit kunnen onafhankelijk
geregeld worden:
− PKA: Inactivatie van MLCK → Relaxatie
− ROK (Rho-dependent kinase): Inactivatie van MLCP → Contractie
In elk stadium van de dwarsbrugcyclus kan het myosinehoofdje ge(de)fosforyleerd worden.
2
Hoofdstuk 5: Spieren: hartspier, gladde spier en skeletspier
1. Contractie-relaxatie mechanismen
1.1 Dwarsgestreepte spieren
1.1.1 Functionele morfologie van de skeletspiercel
Spieren zijn opgebouwd uit spiervezelbundels of fascikels. Deze zijn opgebouwd uit
verschillende spiervezels. Deze zijn de eigenlijke spiercellen. De spiercel is een meerkernige
cel ontstaan door de fusie van myoblasten. Ze zijn volgestapeld met myofibrillen/sarcomeren
en doorkruist door het sarcoplasmatisch reticulum (t-tubules). De sarcomeren, de
contractiele eenheden van de cel zijn opgebouwd uit myofilamenten.
Eiwitten:
1) Actine (dunne filament):
Globulair proteïne, F-actine dubbelstreng
2) Troponine (dunne filament):
Het troponine-complex regelt de interactie tussen actine en myosine. Bij een Ca 2+–
instroom ondergaat troponine een conformatieverandering en komt de
bindingsplaats voor myosine vrij te liggen.
3) Myosine (dikke filament):
Myosine II, ATP-ase activiteit
Myosine II bestaat uit 4 peptideketens: - Zware: Myosine-arm (S2) en –hoofd (S1)
- Lichte: Regulatorische en essentiële LC
S1 heeft de ATPase activiteit en bindt op actine.
4) Titine:
Structureel, elastisch element dat Z-schijf met het myosine en actine verbindt
Actine, mysosine en titine maken 3/4e van de proteïne massa uit.
Elk segment van het sarcomeer heeft vele mysoinehoofdjes die onafhankelijk van elkaar op
actine binden.
De dwarsbrugcyclus is als een motor waarbij Ca de contactsleutel is. De binding aan actine
is Ca2+–afhankelijk.
1
, VCNW Functie
De totale kracht op een spier is de som van de kracht van alle myosinehoofdjes. Krampen of
vermoeidheid is niet het gevolg van een tekort aan ATP in de spiercel. Wanneer de cel te
weinig ATP heeft, is hij dood.
1.1.2 Functionele morfologie van de hartspiercel
De spiervezel bestaat hier uit individuele cellen die met elkaar in contact staan. De
verschillende myoblasten hebben dus niet gefuseerd. De hartspier functioneert wel als een
syncitium, gedraagt zich dus als 1 cel.
Tussen 2 hartspiercellen bevindt zich een intercalated disk. Het vormt de interface tussen 2
cardiomyocyten. Beide cellen zijn aan elkaar verbonden via gap junctions en desmosomen.
Ook hier zijn er invaginaties van het SR: T-tubules.
De myosines zijn weefselspecifiek. In de hartspier bevindt zich dus een ander type dan in de
skeletspier.
De contractie in de hartspiercel is vergelijkbaar met die in de skeletspiercel. Het
linkerventrikel is het sterkste compartiment van het hart en het rechteratrium bevat de
pacemakercellen. In tegenstelling tot de skeletspier genereert hij niet enkel longitudinale
kracht.
1.2 Gladde spieren
Gladde spieren zijn de spieren voor holle organen (darm, bloedvaten, …), maar ook voor vb
de beweging van het oog, klieren, … Er is een grote variatie in werking en regulatie. Ze
bepalen het volume van het lumen van holle organen en zijn zeer belangrijk bij oa het
bepalen van de bloeddruk.
De skelet-/hartspier kan volledig ontspannen zijn. Veel gladde spiercellen kunnen niet
volledig ontspannen (vb darm, bloedvaten, ooglens,…). De spanning kan verhogen of
verlagen, maar nooit verdwijnen.
Uiteraard bevindt zich in gladde spieren ook een contractiel apparaat, maar hier is het
anders georganiseerd dan in dwarsgestreepte spieren. De myofibrillen liggen door elkaar in
alle richtingen. De spier contraheert dus niet enkel in de lengte, maar ook in de omtrek.
De actine-myosine filamenten lopen vrij chaotisch doorheen de cel, in verschillende
richtingen en soms loodrecht op elkaar. De sarcomeren worden hier met elkaar verbonden
via dense bodies. Plasma membraan dense bodies koppelen ook de sarcomeren aan de
PM. De sarcomeren kunnen over verschillende cellen ook met elkaar verbonden via deze
dense bodies. Intermediaire filamenten houden de dense bodies op hun plaats en
verzekeren zo de integriteit het actine-myosine filament.
De trigger voor contractie is nu niet alleen maar Ca2+, maar ook fosforylatie van de light
chains. Deze fosforylatie bepaalt of de dwarsbrugcyclus kan doorgaan. Ca 2+ zorgt niet
rechtstreeks voor een stijging maar bindt aan calmoduline die dan MLCK (myosine light
chain kinase) activeert. Enkel dan is er interactie tussen actine en myosine mogelijk.
Myosine light chain fosfatase (MLCP) defosforyleert de myosine hoofdjes. De
dwarsbrugcyclus zal stoppen. De fosfatase- en kinase-activiteit kunnen onafhankelijk
geregeld worden:
− PKA: Inactivatie van MLCK → Relaxatie
− ROK (Rho-dependent kinase): Inactivatie van MLCP → Contractie
In elk stadium van de dwarsbrugcyclus kan het myosinehoofdje ge(de)fosforyleerd worden.
2
