Hoorcolleges Spierfysiologie
Hoorcollege 1 – Bouw en functie van skeletspieren:
Praktijkvraag: volleybalcoach: “Kunnen mijn spelers getest worden? Ik wil weten hoe
explosief ze zijn en wat ik in de training moet aanpassen om hun explosieve
(sprong)vermogen te verbeteren”
- Wat is explosief vermogen? Waar hangt het van af? Hoe meten we de
onderliggende factoren?
➔ Hoe dikker de vezels, hoe meer kracht
➔ Hypertrofie: dikker worden, atrofie: dunner worden
➔ Lengte van de vezel zegt iets over de snelheid
➔ Vermogen: tijdsaspect
➔ Coördinatie/aansturing → Ca2+ nodig
Vraag: hoe lang zijn spiervezels in bv. Het bovenbeen? → m. vastus lateralis: 10 cm
(komt door pennatie)
Aponeurose: peesplaat → deel van de pees dat aan de spiervezels vastzit
Pennatiehoek: hoek waaronder de vezels staan
Fysiologische dwarsdoorsnede: oppervlak loodrecht op de vezels
Anatomische dwarsdoorsnede: oppervlak loodrecht op de aponeurose.
Een spier met een grotere pennatiehoek (alfa) zal bij dezelfde anatomische
dwarsdoorsnede een veel grotere fysiologische dwarsdoorsnede hebben.
Kadaverstudies leveren ons deze kennis, maar er zijn ook technieken waarmee we in
levende spieren kunnen kijken.
Deze technieken zijn o.a.: MRI (magnetic resonance imaging). In onderstaande
afbeelding is een dwarsdoorsnede van het bovenbeen gemaakt met MRI. De
quadriceps, hamstrings, femur en onderhuids/subcutaan vet (SF) zijn te
onderscheiden
,Nog een MRI voorbeeld: man ligt op zijn rug in de MRI-scanner en we kijken vanaf
zijn voeten naar een dwarsdoorsnede van zijn bovenbenen. Dit doen ze voor en na 6
weken bedrust. De dwarsdoorsnede van de spieren is met 10% afgenomen (atrofie),
er is ook een flinke toename van subcutaan vet (witte rand)
De nieuwste MRI technieken maken gebruik van het feit dat water diffusie binnen
spiervezels in de lengte richting makkelijker plaatsvindt dan dwars op de richting van
de vezels (door het sarcolemma heen). Deze techcniek maakt het mogelijk om
bindweefselstructuren te volgen. Een serie van dwarsdoorsnedes wordt ‘aan elkaar
geplakt’ en zo wordt een 3D structuur gecreëerd, waarin het verloop van de
spiervezels, hun lengte en pennatiehoeken kan worden gezien. Dit heet Magnetic
Resonance Imaging: Diffusion tensor imaging (DTI)
Spierkracht is niet hetzelfde als (gewrichts)moment! In een dynamometer
(ergometer) meten we F1 en vervolgens geeft F1 x b het geleverde moment. Dit
moment is door de spier geleverd en is dus gelijk aan Fspier x a, waarbij a de
(interne) gewrichtsmomentarm is.
Uitwendig gemeten in vivo krachten kunnen dus omgerekend worden naar
spierkracht, maar dan moet a wel bekend zijn. Het probleem is echter dat a meestal
niet bekend is en bovendien varieert met de gewrichtshoek en zelfs met de
spierkracht. Voor fundamenteel onderzoek naar bv. Het effect van de
verkortingssnelheid van de spier op de spierkracht is het daarom vaak handiger om
naar geïsoleerde spieren (of vezels) te kijken.
Wel proberen we tijdens in vivo onderzoek inzicht te
krijgen in spierlengteveranderingen en momentsarmen
d.m.v. echo-onderzoek
Dus: in vivo heb je het eigenlijk altijd over het moment!
,Spierfunctie:
- Hoek-momentrelatie (lengte-kracht)
- Stimulatiefrequentie-momentrelatie
- Moment-snelheidsrelatie (kracht-snelheid)
In de spier kijken: spier-peeseigenschappen:
- Ultrageluid/echografie
- M. vastus lateralis
o Dwarsdoorsnede
o Vezel(bundel)lengte
o Pennatiehoek
o Actief/passief
o 3D-reconstructie: spiervolume
- Patellapees
o Dwarsdoorsnede
o Lengte
o ‘moment-elongatie’-relatie (stijfheid van de pees)
Met echografie (ultrasound) kunnen we een schatting maken van de speirvezellengte
(fascicle (=bundeltje) length) en van de hoek tussen spiervezels en peesplaten
(pennatiehoek)
Echo normaal vs. Dwarslaesie:
V1 = m. vastus lateralis, vi = m. vastus intermedius
Bij dwarslaesie: atrofie + toename subcutaan vet
, Ook kunnen we meten hoever pezen worden uitgerekt ten gevolge van het
aanspannen van spieren: hoe stijf ze dus zijn (bindweefseleigenschappen).
Om te begrijpen wat er in vivo precies gebeurt en om meetgegevens die in de intacte
mens zijn verkregen te kunnen interpreteren, is fundamentele kennis nodig.
Cel:
Een cel in ons lichaam bevat een aantal standaardstructuren en -organellen. Cellen
en ook de organellen in een cel worden omgeven door een membraan.
De celkern bevat het genetisch materiaal van de cel (DNA). Het aflezen van het DNA
is transcriptie (DNA → mRNA).
Het mitochondrion is betrokken bij de ATP-productie.
Centriolen hebben een rol bij celdeling
Lysosomen hebben een rol bij het opruimen van
afval (bv. Kapotte mitochondriën)
Eiwitsynthese (translatie: het mRNA wordt
afgelezen en aminozuren worden gekoppeld tot
eiwitten) vindt plaats op de ribosomen.
Het endoplasmatisch reticulum (ER) zou je kunnen
zien als een soort fabriek waar grondstoffen voor de
cel worden gemaakt: eiwitten, vetten en hormonen.
Het golgi-apparaat zorgt voor de afwerking van
producten uit het ER en voor het vervoer naar de
plaats van bestemming.
Belangrijkste verschillen met spiercellen:
- Spiercellen (vezels) zijn veel groter
- Ze bevatten een paar honderd kernen per mm!!
- In de spiercellen zit naast het ER ook een SR: sarcoplasmatisch recticulum
- Het cytosol van de spiercellen is voor 80% opgevuld met de contractiele
eiwitten actine en myosine
- Spiercellen bevatten speciale stamcellen → satellietcellen
Satellietcellen liggen tussen de basale membraan en de daaronder gelegen
celmembraan. Ze liggen dus bovenop de vezel en spelen een belangrijke rol bij
spiergroei en herstel van spierschade. Normale celkernen zitten onder het
sarcolemma.
1-5% van het totaal aantal kernen zijn satellietcellen. Dit zijn de stamcellen van de
spier. Als er kernen stukgaan, als de spier groeit, of als er beschadigingen hersteld
moeten worden, kunnen de satellietcellen delen: na deling kunnen ze satellietcel
blijven, of ze kunnen zich ontwikkelen tot echte spiercelkernen.
Als ze een echte celkern worden gaan ze onder de sarcolemma liggen.
Hoorcollege 1 – Bouw en functie van skeletspieren:
Praktijkvraag: volleybalcoach: “Kunnen mijn spelers getest worden? Ik wil weten hoe
explosief ze zijn en wat ik in de training moet aanpassen om hun explosieve
(sprong)vermogen te verbeteren”
- Wat is explosief vermogen? Waar hangt het van af? Hoe meten we de
onderliggende factoren?
➔ Hoe dikker de vezels, hoe meer kracht
➔ Hypertrofie: dikker worden, atrofie: dunner worden
➔ Lengte van de vezel zegt iets over de snelheid
➔ Vermogen: tijdsaspect
➔ Coördinatie/aansturing → Ca2+ nodig
Vraag: hoe lang zijn spiervezels in bv. Het bovenbeen? → m. vastus lateralis: 10 cm
(komt door pennatie)
Aponeurose: peesplaat → deel van de pees dat aan de spiervezels vastzit
Pennatiehoek: hoek waaronder de vezels staan
Fysiologische dwarsdoorsnede: oppervlak loodrecht op de vezels
Anatomische dwarsdoorsnede: oppervlak loodrecht op de aponeurose.
Een spier met een grotere pennatiehoek (alfa) zal bij dezelfde anatomische
dwarsdoorsnede een veel grotere fysiologische dwarsdoorsnede hebben.
Kadaverstudies leveren ons deze kennis, maar er zijn ook technieken waarmee we in
levende spieren kunnen kijken.
Deze technieken zijn o.a.: MRI (magnetic resonance imaging). In onderstaande
afbeelding is een dwarsdoorsnede van het bovenbeen gemaakt met MRI. De
quadriceps, hamstrings, femur en onderhuids/subcutaan vet (SF) zijn te
onderscheiden
,Nog een MRI voorbeeld: man ligt op zijn rug in de MRI-scanner en we kijken vanaf
zijn voeten naar een dwarsdoorsnede van zijn bovenbenen. Dit doen ze voor en na 6
weken bedrust. De dwarsdoorsnede van de spieren is met 10% afgenomen (atrofie),
er is ook een flinke toename van subcutaan vet (witte rand)
De nieuwste MRI technieken maken gebruik van het feit dat water diffusie binnen
spiervezels in de lengte richting makkelijker plaatsvindt dan dwars op de richting van
de vezels (door het sarcolemma heen). Deze techcniek maakt het mogelijk om
bindweefselstructuren te volgen. Een serie van dwarsdoorsnedes wordt ‘aan elkaar
geplakt’ en zo wordt een 3D structuur gecreëerd, waarin het verloop van de
spiervezels, hun lengte en pennatiehoeken kan worden gezien. Dit heet Magnetic
Resonance Imaging: Diffusion tensor imaging (DTI)
Spierkracht is niet hetzelfde als (gewrichts)moment! In een dynamometer
(ergometer) meten we F1 en vervolgens geeft F1 x b het geleverde moment. Dit
moment is door de spier geleverd en is dus gelijk aan Fspier x a, waarbij a de
(interne) gewrichtsmomentarm is.
Uitwendig gemeten in vivo krachten kunnen dus omgerekend worden naar
spierkracht, maar dan moet a wel bekend zijn. Het probleem is echter dat a meestal
niet bekend is en bovendien varieert met de gewrichtshoek en zelfs met de
spierkracht. Voor fundamenteel onderzoek naar bv. Het effect van de
verkortingssnelheid van de spier op de spierkracht is het daarom vaak handiger om
naar geïsoleerde spieren (of vezels) te kijken.
Wel proberen we tijdens in vivo onderzoek inzicht te
krijgen in spierlengteveranderingen en momentsarmen
d.m.v. echo-onderzoek
Dus: in vivo heb je het eigenlijk altijd over het moment!
,Spierfunctie:
- Hoek-momentrelatie (lengte-kracht)
- Stimulatiefrequentie-momentrelatie
- Moment-snelheidsrelatie (kracht-snelheid)
In de spier kijken: spier-peeseigenschappen:
- Ultrageluid/echografie
- M. vastus lateralis
o Dwarsdoorsnede
o Vezel(bundel)lengte
o Pennatiehoek
o Actief/passief
o 3D-reconstructie: spiervolume
- Patellapees
o Dwarsdoorsnede
o Lengte
o ‘moment-elongatie’-relatie (stijfheid van de pees)
Met echografie (ultrasound) kunnen we een schatting maken van de speirvezellengte
(fascicle (=bundeltje) length) en van de hoek tussen spiervezels en peesplaten
(pennatiehoek)
Echo normaal vs. Dwarslaesie:
V1 = m. vastus lateralis, vi = m. vastus intermedius
Bij dwarslaesie: atrofie + toename subcutaan vet
, Ook kunnen we meten hoever pezen worden uitgerekt ten gevolge van het
aanspannen van spieren: hoe stijf ze dus zijn (bindweefseleigenschappen).
Om te begrijpen wat er in vivo precies gebeurt en om meetgegevens die in de intacte
mens zijn verkregen te kunnen interpreteren, is fundamentele kennis nodig.
Cel:
Een cel in ons lichaam bevat een aantal standaardstructuren en -organellen. Cellen
en ook de organellen in een cel worden omgeven door een membraan.
De celkern bevat het genetisch materiaal van de cel (DNA). Het aflezen van het DNA
is transcriptie (DNA → mRNA).
Het mitochondrion is betrokken bij de ATP-productie.
Centriolen hebben een rol bij celdeling
Lysosomen hebben een rol bij het opruimen van
afval (bv. Kapotte mitochondriën)
Eiwitsynthese (translatie: het mRNA wordt
afgelezen en aminozuren worden gekoppeld tot
eiwitten) vindt plaats op de ribosomen.
Het endoplasmatisch reticulum (ER) zou je kunnen
zien als een soort fabriek waar grondstoffen voor de
cel worden gemaakt: eiwitten, vetten en hormonen.
Het golgi-apparaat zorgt voor de afwerking van
producten uit het ER en voor het vervoer naar de
plaats van bestemming.
Belangrijkste verschillen met spiercellen:
- Spiercellen (vezels) zijn veel groter
- Ze bevatten een paar honderd kernen per mm!!
- In de spiercellen zit naast het ER ook een SR: sarcoplasmatisch recticulum
- Het cytosol van de spiercellen is voor 80% opgevuld met de contractiele
eiwitten actine en myosine
- Spiercellen bevatten speciale stamcellen → satellietcellen
Satellietcellen liggen tussen de basale membraan en de daaronder gelegen
celmembraan. Ze liggen dus bovenop de vezel en spelen een belangrijke rol bij
spiergroei en herstel van spierschade. Normale celkernen zitten onder het
sarcolemma.
1-5% van het totaal aantal kernen zijn satellietcellen. Dit zijn de stamcellen van de
spier. Als er kernen stukgaan, als de spier groeit, of als er beschadigingen hersteld
moeten worden, kunnen de satellietcellen delen: na deling kunnen ze satellietcel
blijven, of ze kunnen zich ontwikkelen tot echte spiercelkernen.
Als ze een echte celkern worden gaan ze onder de sarcolemma liggen.
