Wat is spierfysiologie?

Spierfysiologie is de studie van spierfunctie. Een spier is een bundel vezels die samentrekken om warmte, houding en beweging te produceren, van interne organen of van het organisme zelf. Spierfysiologie bestudeert de fysieke, mechanische en biochemische aspecten van spieren in ontwikkeling, vezelstructuur, spierstructuur, contractie en krachtopbouw.

Het lichaam heeft drie soorten spieren: hart, glad en skelet. Skeletspier is een vrijwillige spier, of een spier die bewust kan worden bestuurd, gekenmerkt door gelijkmatige strepen of strepen. Skeletspieren hechten zich aan botten om beweging van het skelet te bewerkstelligen voor doeleinden zoals houding en motoriek. Gladde spier is een onvrijwillige spier, gekenmerkt door een gebrek aan strepen, die beweging in de interne organen beïnvloedt. Hartspier is een onvrijwillige, ongelijkmatig gestreepte spier die het hart samenstelt en zijn samentrekkingen of het kloppen van het hart veroorzaakt.

Het begrijpen van de spierfysiologie van skeletspier vereist een basiskennis van de structuur ervan. Skeletspieren hechten zich meestal aan pezen via pezen en verschijnen vaak in antagonistische paren, zodat wanneer de ene spier samentrekt, de andere langer wordt. De spier zelf bestaat uit een bundel, of fascicle, van lange, cilindrische cellen die spiervezels worden genoemd. Elke vezel bevat veel draadachtige structuren die myofilamenten worden genoemd en die in het sarcoplasma zitten, een vloeistof die vergelijkbaar is met cytoplasma en wordt vastgehouden door het sarcolemma of membraan van de vezel. De myofilamenten bevatten contractiele structuren die myofibrillen worden genoemd, waarvan de elementen geometrisch worden herhaald om functionele eenheden te creëren die sarcomeren worden genoemd.

Elke sarcomeer bevat overlappende dikke filamenten, samengesteld uit myosinemoleculen, en dunne filamenten, samengesteld uit actine, troponine en tropomyosinemoleculen. Glijdende filamenttheorie van samentrekking stelt voor dat, tijdens contractie, de myosine bindt aan de moleculen van dunne filament om de dunne filamenten over of onder het dikke filament te trekken. De sarcomeer wordt in zijn geheel korter, hoewel geen enkel element van de vezel in omvang krimpt. De binding van moleculen die verantwoordelijk zijn voor deze contractie wordt gestimuleerd door een afgifte van calciumionen uit het sarcoplasma. Het calcium wordt vrijgegeven als reactie op een elektrische impuls, een actiepotentiaal genoemd dat van een neuron naar een spier wordt gestuurd via een neuromusculaire synaps.

Gladde spierfysiologie verschilt van skeletspierfysiologie omdat gladde spieren geen sarcomeren hebben, wat het gebrek aan strepen in gladde spieren verklaart. In plaats daarvan trekken gladde spieren samen als een enkele eenheid, waarbij elektrische impulsen van cel naar cel worden overgedragen via gap junctions. Deze elektrische impulsen worden gecommuniceerd door neuronen afkomstig van het autonome zenuwstelsel. Sommige gladde spieren kunnen spontaan samentrekken, zonder stimulatie van een neuron, vanwege de aanwezigheid van pacemakercellen, die hun eigen elektrische impulsen kunnen veroorzaken. Net als skeletspieren treden samentrekkingen op door het binden en glijden van dikke filamenten met dunne filamenten in reactie op een afgifte van calcium in de spiervezel.

Cardiale spierfysiologie is op verschillende manieren vergelijkbaar met skeletspierfysiologie. Hartspieren trekken samen als reactie op verhoogde calciumgehaltes en zijn ook gestreept; wat aangeeft dat het ook sarcomeren gebruikt als contractiele eenheid. Net als gladde spieren en in tegenstelling tot skeletspieren, hoeft hartspier niet bij elke vezel te worden geïnnerveerd omdat het elektrische signalen van cel tot cel kan communiceren. Deze communicatie wordt bereikt via geïntercaleerde schijven, een functie die uniek is voor de hartspier.