Bindweefsel en Pezen: Structuur en Functie

Bindweefsel

• Bindweefsel is essentieel voor beweging en bestaat uit cellen omgeven door eiwitrijke tussencelstof.
• Het zorgt ervoor dat organen op hun plaats blijven en weefsels met elkaar verbonden zijn.
• Er bestaan verschillende types:
  • Pezen: stugge eiwitvezels
  • Huid: elastische vezels
  • Kraakbeen en bot: harde en stugge tussencelstof
  • Vetweefsel: weinig tussencelstof, vet in de cellen

Pezen

• Verbinden skeletspieren met botten.
• Banden verbinden botten onderling.
• Vezels in pezen zijn opgebouwd uit collageen, gemaakt door peescellen.
• Collageenmoleculen (drievoudige helix van collageenketens verbonden door H-bruggen) vormen collageenfibrillen
• Fibrillen vormen collageenvezels, vezels vormen collageenbundels.
• Pezen geven kracht van spieren goed door aan botten maar zijn nauwelijks elastisch.
• De achillespees slaat veerenergie op en geeft die vrij bij het lopen, wat energie bespaart.

Celverbindingen

• Bindweefselcellen staan via dunne uitlopers in contact met elkaar.
• Celmembranen van uitlopers bevatten connexine-eiwitten die gap junctions vormen.
• Gap junctions zijn verbindingen tussen cellen die communicatie mogelijk maken via ionen en kleine moleculen.
• Tight junctions zijn celverbindingen waar eiwitten cellen strak aan elkaar binden.
• Gap junctions en tight junctions zijn vormen van cell junctions (celverbindingen).

Spierweefsel

• Beenspieren zijn skeletspieren, opgebouwd uit bundels spiervezels.
• Spiervezels ontstaan uit samensmelting van spiercellen en bevatten meerdere kernen.
• Elke bundel spiervezels is omgeven door bindweefsel met bloedvaten.
• Spiervezels bevatten myofibrillen (eiwitfilamenten) die zorgen voor samentrekking.
• Dunne filamenten: actine
• Dikke filamenten: myosine
• Actine- en myosinefilamenten zijn geordend en gerangschikt, wat zorgt voor een patroon van lichte (I-banden) en donkere banden (A-banden, met H-band).
• Sarcomeer: deel tussen twee Z-lijnen, de kleinste eenheid van een spiervezel die kan samentrekken.
• Spiervezels van skeletspieren behoren tot de langste cellen in het lichaam, sommige zijn centimeters lang.
• Over de lengte van de spiervezel zijn myofibrillen gerangschikt.
• Rond elke bundel myofibrillen bevindt zich het sarcoplasmatisch reticulum (SR), een netwerk van membranen.
• Het SR, vergelijkbaar met het ER, bevat veel Ca2+-ionen.
• Tegen het SR liggen dunne T-buisjes, uitlopers van het celmembraan (sarcolemma).
• T-buisjes zijn gevuld met vloeistof, bevatten veel ionkanalen en dringen diep door in de spiervezel.
• Bij een impuls komt acetylcholine vrij, waardoor het sarcolemma met de T-buisjes depolariseert en de impuls de spier ingaat.
• Dit leidt tot het opengaan van Ca2+-poorten in het SR, waardoor Ca2+ de spiervezel instroomt.
• Onder invloed van Ca2+ trekken myosinemoleculen aan actinemoleculen, waardoor Z-lijnen naar elkaar toe schuiven en sarcomeren verkorten.
• Ca2+-pompen in het membraan van het SR brengen Ca2+ terug in het SR, waardoor de cyclus zich kan herhalen bij een volgende impuls.
• In rust kunnen myosine- & actinefilamenten niet koppelen door blokkade van tropomyosine.
• Onder invloed van Ca2+ verschuift tropomyosine waardoor bindingsplaatsen vrijkomen en myosine kan koppelen aan actine.
• Myosine is een motoreiwit dat ATP gebruikt om organellen of celonderdelen te laten bewegen.
• Een myosinekop zet ATP om in ADP en Pi, waardoor de kop buigt en op scherp staat.
• Bij koppeling aan actine laat ADP los, veert de kop terug en trekt aan het actinefilament.
• Door een nieuw ATP-molecuul te binden laat de kop het actinefilament los en kan het proces zich herhalen.
• Elke cyclus verkort een spier met ongeveer 1%, de maximale spierverkorting is ongeveer 30%.
• Zolang Ca2+ aanwezig is, blijven myosine- en actinefilamenten gekoppeld en blijft de spier gespannen.
• Ook bij onvoldoende ATP blijft de spier gespannen, wat tot kramp kan leiden.
• Een spier verlengt niet vanzelf na samentrekking, hiervoor is de antagonist nodig.

Hartspierweefsel en Glad Spierweefsel

• Hartspierweefsel is net als skeletspierweefsel dwarsgestreept, de cellen vormen een netwerk.
• Na een impuls trekt de hartspier samen en perst het bloed het hart uit.
• Gap junctions zorgen voor gecoördineerde samentrekking.
• Glad spierweefsel komt voor in wanden van bloedvaten, bronchiën, maag, darmen, baarmoeder en blaas.
• Het heeft geen streeppatroon.
• Gladde spieren werken ook in paren, zoals lengte- en kringspieren in de slokdarm.
• Lengtespieren verwijden de darm, kringspieren vernauwen en duwen de voedselbrok verder.

Neuromusculaire Synapsen en Motorische Eenheden

• Impulsen vanuit de hersenen gaan via het ruggenmerg naar de beenspieren.
• Axonen van motorische neuronen eindigen in neuromusculaire synapsen (motorische eindplaatjes).
• Acetylcholine komt vrij en activeert de spiervezels.
• Bundels myosine en actine schuiven langs elkaar, waardoor sarcomeren verkorten.
• Een axon vertakt zich naar meerdere spiervezels, waardoor meerdere spiervezels tegelijk reageren.
• Motorische eenheid: groep spiervezels die reageert op impulsen van één neuron.
• Een spier bevat meerdere motorische eenheden.
• Meer kracht wordt gezet door extra motorische eenheden te activeren.
• Skeletspieren bevatten snelle en langzame spiervezels.
• In snelle spiervezels splitst ATP-ase ATP sneller, wat zorgt voor meer bindingen tussen actine en myosine.
• Mensen met veel snelle spiervezels hebben aanleg voor korte, krachtige inspanningen.
• Door krachttraining kan het volume en de kracht van spiervezels vergroot worden.
• Marathonlopers hebben voornamelijk langzame spiervezels, geschikt voor langdurige acties.
• Langzame spiervezels zijn rood door myoglobine en veel haarvaten.
• Met duurtraining kan het aantal mitochondriën en bloedvaten vergroot worden, wat zorgt voor betere aanvoer van glucose en O2 en afvoer van afvalstoffen.
• Een antagonist is een spier die tegengesteld werkt aan de samengetrokken spier, spieren werken koppels
• Peeslichaampjes registreren spanning en sturen impulsen naar het ruggenmerg, waardoor de spier ontspant en de antagonist samentrekt.
• Zenuwcellen en hormonen beïnvloeden organen om goed te functioneren onder stress, dit is neurale en hormonale regulatie, een homeostatisch mechanisme.
• Orthosympatische zenuwen prikkelen de sinusknoop in de boezem bij activiteit, waardoor het hart sneller klopt.
• Het zenuwstelsel prikkelt het hart en de longen direct, en via adrenaline uit de bijnieren.
• Het hormoon ACTH uit de hypofyse prikkelt ook de bijnieren.
• Bij stress komt naast adrenaline ook cortisol vrij uit de bijnieren, wat diverse organen en weefsels beïnvloedt.
• Ganglia in de grensstreng naast het ruggenmerg prikkelen het hart via noradrenaline.
• Prikkeling van zenuwen zorgt voor adrenalineafgifte uit de bijnieren, waardoor het hart sneller klopt en skeletspieren meer bloed krijgen.
• Glad spierweefsel in bloedvaten ontspant en spieren rond de luchtwegen, waardoor er meer lucht naar de longen kan.
• Corticotroop releasing hormoon (CRH) komt vrij uit de hypothalamus bij langdurige stress.
• CRH stimuleert de hypofyse om ACTH af te geven, waarna cortisol vrijkomt uit de bijnierschors.
• Cortisol stimuleert eiwitafbraak en de omzetting van aminozuren in glucose (gluconeogenese) voor extra energie.
• Vanuit het gehoorcentrum gaan impulsen naar de premotorcortex, die de beweging plant en impulsen stuurt naar de motorische schors en vrijwel alle skeletspieren.
• Spierspoeltjes in strekspieren reageren op uitrekking door beenbuigspieren en zenden impulsen naar het ruggenmerg.
• Motorische neuronen in het ruggenmerg reageren reflexmatig op veranderingen in de beenspieren.
• Hogere zenuwcentra zijn betrokken bij het hardlopen, zoals zenuwcellen in de hersenstam die de reflexmatige bewegingen aanpassen.
• De grote en kleine hersenen zijn betrokken bij het vloeiend bewegen.
• Basale ganglia werken inhiberend op delen van de motorische schors.
• Sensorische centra ontvangen informatie uit zintuigen in de huid, pezen en spieren, die naar de motorische schors gaat.
• De visuele schors verwerkt informatie uit de ogen en zendt impulsen via de premotorische schors naar de motorische schors.
• De frontaalkwab maakt de planning in orde voor doelgerichte bewegingen.
• De kleine hersenen coördineren de krachten en spanningen in spieren en pezen en sturen motorische centra bij.
• Motorprogramma’s zijn netwerken van neuronen voor een bepaalde beweging.

Spiercontractie

• Bij een impuls trekken spiervezels van een motorische eenheid samen en ontspannen daarna meteen, dit heet een enkelvoudige contractie.
• Twee impulsen vlak achter elkaar laten de spier een beetje verder samentrekken, dit heet summatie.
• Een verdere verhoging van de impulsfrequentie leidt tot een schokkerige samentrekking van de spier, genaamd getande tetanus.
• Wanneer de impulsfrequentie zo hoog is dat er geen tijd is om te ontspannen tussen twee impulsen, trekt de spier soepel samen, dit heet een gladde tetanus.
• Om de lichaamshouding te kunnen handhaven, staan spieren altijd onder een zekere spanning, dit heet spiertonus.