H9

# Mechanismen van spiercontractie en excitatie-contractie koppeling Dit onderwerp behandelt de moleculaire mechanismen achter spiercontractie, inclusief de rol van actine en myosine, de cross-bridge cyclus en de excitatie-contractie koppeling in verschillende spiertypen. ### 1.1 Basisstructuur van spieren Spiercellen, ook wel myocyten genoemd, vertonen een dwarsgestreept patroon door de repetitieve structuur van sarcomeren. Skeletspiercellen zijn lang, meerkernig (multi-nucleair) en lopen over de gehele spier, met contact aan de uiteinden. Transverse tubules (T-tubules) in het celmembraan zorgen voor een snelle propagatie van actiepotentialen diep in de cel. #### 1.1.1 Filamenten en contractiele elementen * **Dunne filamenten:** Deze bestaan uit een polymeer van G-actine dat zich vormt tot F-actine, een dubbele helix. Elke helixomwenteling bevat ongeveer 13 F-actine moleculen. Tropomyosine, bestaande uit een spiraalvormige winding, overspant ongeveer 7 F-actine moleculen. Naburige tropomyosine moleculen vormen een continue spoel die in de groef tussen de actinefilamenten ligt. Het troponine complex, bestaande uit troponine T (bindt tropomyosine), troponine C (bindt calcium) en troponine I (blokkeert de cross-bridge cyclus door binding aan actine), reguleert de interactie tussen actine en myosine. * **Dikke filamenten:** Deze bestaan uit myosinemoleculen, die hexameren zijn (twee zware ketens en twee lichte ketens per hoofd). De zware ketens hebben een actine-bindingsplaats en ATPase-activiteit. De lichte ketens stabiliseren het hoofd en reguleren de ATPase-activiteit. Myosinemoleculen fungeren als ATP-consumerende motoren die over actine bewegen. ### 1.2 De cross-bridge cyclus De cross-bridge cyclus is de reeks gebeurtenissen die leidt tot de contractie van de spier door de interactie van actine en myosine. * **Fase 1: ATP-binding:** Binding van ATP aan de myosinekop vermindert de affiniteit van de myosinekop voor actine, waardoor deze loskoppelt. * **Fase 2: ATP-hydrolyse:** ATP wordt gehydrolyseerd tot ADP en anorganisch fosfaat ($P_i$). Deze energie wordt opgeslagen in de myosinekop, waardoor deze in een "opgespannen" toestand komt en 90 graden draait. * **Fase 3: Cross-bridge vorming:** De actieve myosinekop heeft een hoge affiniteit voor actine (wanneer de bindingsplaatsen op actine beschikbaar zijn) en vormt een cross-bridge. * **Fase 4: Power stroke:** De vrijlating van $P_i$ uit de myosinekop veroorzaakt een conformatieverandering, waardoor de kop 45 graden draait. Dit resulteert in een "power stroke" die het dunne filament naar het midden van het sarcomeer trekt, wat leidt tot spierverkorting. * **Fase 5: ADP-vrijlating:** ADP wordt vrijgegeven, en de myosinekop blijft stevig gebonden aan actine in de "attached state" (rigor). Een cross-bridge cyclus resulteert in een verschuiving van ongeveer 11 nanometer. De snelheid van deze cyclus hangt af van de snelheid van ATP-hydrolyse door myosine, en de duur van de contractie hangt af van de beschikbaarheid van ATP en de duur van de interactie. ### 1.3 Regulatie van spiercontractie: de rol van calcium De beschikbaarheid van myosine-actine bindingsplaatsen wordt gereguleerd door de intracellulaire calciumconcentratie ($[Ca^{2+}]_i$). #### 1.3.1 Regulatie in skeletspieren * In skeletspieren fungeert troponine C (TnC) als de calcium-sensor. * Wanneer calcium bindt aan de lage affiniteitsplaatsen op TnC, ondergaat het een conformatieverandering. * Dit trekt troponine I weg van actine en tropomyosine, waardoor tropomyosine de myosinebindingsplaatsen op actine ontbloot. * Hierdoor kan de cross-bridge cyclus starten. #### 1.3.2 Regulatie in hartspieren * Hartspieren hebben ook troponine C als calcium-sensor, maar met één lage affiniteitsplaats minder dan in skeletspieren. * De regulatie is vergelijkbaar met die in skeletspieren, waarbij calciumionen de interactie tussen actine en myosine faciliteren. #### 1.3.3 Regulatie in gladde spieren * In gladde spieren is calmodulin de calcium-sensor. * Calcium-calmodulin complex activeert myosine light chain kinase (MLCK). * MLCK fosforyleert de regulatoire lichte ketens van myosine, wat de ATPase-activiteit van de myosinekop verhoogt en de cross-bridge cyclus activeert. * De contractiekracht in gladde spieren is dus afhankelijk van de mate van fosforylatie van myosine, en de balans tussen de activiteit van MLCK en myosine light chain fosfatase (MLCP). * Gladde spieren hebben ook mechanismen zoals calponin en caldesmon die betrokken zijn bij de regulatie, waarbij calcium-calmodulin deze eiwitten beïnvloedt om de interactie te faciliteren. ### 1.4 Excitatie-Contractie (EC) koppeling EC-koppeling is het proces dat een elektrisch signaal (actiepotentiaal) omzet in een mechanische respons (spiercontractie). #### 1.4.1 EC-koppeling in skeletspieren * Een actiepotentiaal (AP) propageert langs het plasmamembraan en door de T-tubules. * De depolarisatie van het plasmamembraan activeert L-type calciumkanalen (Ca$_v$ kanalen), ook wel dihydropyridine (DHP) receptoren genoemd, die fungeren als spanningssensoren. * De Ca$_v$ kanalen zijn georganiseerd in tetraden. De conformatieverandering van de Ca$_v$ kanalen wordt mechanisch doorgegeven aan ryanodine receptoren (RyRs) in het sarcoplasmatisch reticulum (SR). * Deze mechanische koppeling opent de RyRs (RyR1 in skeletspieren), wat leidt tot een snelle vrijlating van calciumionen uit het SR in het cytoplasma. Dit proces wordt directe koppeling genoemd. * De toename van $[Ca^{2+}]_i$ initieert de cross-bridge cyclus. #### 1.4.2 EC-koppeling in hartspieren * Bij hartspieren is de koppeling tussen Ca$_v$ kanalen en RyRs (RyR2) minder direct en zwakker. * Een AP leidt tot depolarisatie en activatie van Ca$_v$ kanalen, wat een kleine influx van extracellulair calcium veroorzaakt. * Dit extracellulaire calcium activeert de RyR2 receptoren, wat leidt tot een veel grotere vrijlating van calcium uit het SR. Dit mechanisme staat bekend als calcium-geïnduceerde calciumvrijlating (CICR). #### 1.4.3 EC-koppeling in gladde spieren * Gladde spieren hebben drie belangrijke mechanismen voor een toename van intracellulaire calcium: * Activering van spanningsgevoelige calciumkanalen (inclusief L-type kanalen) en RyRs, vergelijkbaar met andere spiertypes. * Hormoon- of ligand-gestimuleerde contractie via de vrijlating van inositoltrifosfaat (IP$_3$), wat leidt tot calciumvrijlating uit het SR via IP$_3$ receptoren. * Store-operated calciumkanalen die openen bij een lage calciumconcentratie in het SR, waardoor calcium uit het extracellulaire milieu wordt aangevuld. ### 1.5 Verwijdering van calcium en einde van contractie Na de contractie moet de intracellulaire calciumconcentratie worden verlaagd om ontspanning te bewerkstelligen. * **Pompmechanismen:** * De sarcoplasmic/endoplasmic reticulum calcium-ATPase (SERCA) pomp pompt actief calcium terug in het sarcoplasmatisch reticulum. * De plasmamembraan calcium-ATPase (PMCA) pomp pompt calcium actief uit de cel. * De natrium-calcium exchanger (NCX) faciliteert de uitwisseling van natriumionen voor calciumionen, wat leidt tot calciumextrusie. * **Buffering:** Proteïnen zoals calsequestrine en calreticuline binden calcium in het SR om de vrije concentratie laag te houden. * **Defosforylatie:** In gladde spieren zorgt de activiteit van MLCP voor de defosforylatie van myosine lichte ketens, wat de cross-bridge cyclus beëindigt. ### 1.6 Krachtontwikkeling en contractietypes * **Isometrische contractie:** De spierlengte blijft constant, maar de spanning neemt toe. De maximale krachtontwikkeling is afhankelijk van de uitgangslengte van de spier, met een optimale lengte voor maximale overlap van dunne en dikke filamenten (~2.2-2.3 $\mu$m sarcomeerlengte). * **Isotonische contractie:** De spier verkort tegen een constante belasting. De snelheid van verkorting is omgekeerd evenredig met de belasting. #### 1.6.1 Kracht-lengte relaties * **Passieve kracht:** Ontstaat door de elasticiteit van de spierweefsels en neemt toe bij uitrekking. * **Actieve kracht:** Ontstaat door de contractie en is maximaal bij een optimale lengte, waarna deze afneemt bij langere of kortere spierlengtes door verminderde overlap van filamenten. #### 1.6.2 Snelheid-belasting relaties * De snelheid van spierverkorting is hoog bij lage belasting en neemt af naarmate de belasting toeneemt. Bij maximale belasting vindt er geen verkorting plaats. ### 1.7 Summatie van contracties De kracht van een spiercontractie kan worden verhoogd door de frequentie van stimulatie en het aantal geactiveerde spiervezels. * **Twitch:** Een enkele, kortstondige contractie als reactie op een enkele stimulus. * **Frequentie sommatie (temporal summation):** Bij een verhoogde frequentie van actiepotentialen stapelt calcium zich op in het cytoplasma, wat leidt tot een sterkere contractie. Dit is mogelijk omdat de duur van een actiepotentiaal korter is dan de effectieve spiercontractie. * **Unfused tetanus:** Bij een matige frequentie van stimulatie zijn individuele contracties nog te onderscheiden, maar de totale spanning neemt toe. * **Fused tetanus:** Bij een hoge frequentie van stimulatie (vanaf ~50 Hz) is de calciumconcentratie constant hoog, wat resulteert in een maximale, continue contractie. * **Multiple fiber sommatie (spatial summation):** Het activeren van meer motor units (neuronen en de spiervezels die ze innerveren) leidt tot een grotere kracht. Kleinere motor units worden eerst geactiveerd, gevolgd door grotere, volgens het "size principle". #### 1.7.1 Specifieke regulatie in hartspieren * In de hartspier is frequentie- en multiple fiber sommatie niet mogelijk zoals in skeletspieren. * De contractiekracht kan toenemen door de invloed van adrenaline, wat leidt tot activatie van proteïne kinase A (PKA). * PKA fosforyleert spanningsgevoelige calciumkanalen (Ca$_v$) en ryanodine receptoren (RyR2), wat resulteert in een grotere calciuminflux en -vrijlating, en dus een sterkere contractie. ### 1.8 Energievoorziening Tijdens langdurige contractie wordt ATP geregenereerd door: * **Fosfocreatine:** Levert ATP voor ongeveer 10 seconden door de fosforylering van ADP. * **Glycogeen metabolisme:** Glycogeen wordt afgebroken tot pyruvaat, waarbij de vrijgekomen energie wordt gebruikt voor ATP-productie. Pyruvaat kan zowel aeroob als anaeroob worden gemetaboliseerd. ### 1.9 Verschillen tussen spiertypen | Kenmerk | Skeletspier | Hartspier | Gladde spier | | :------------------ | :---------------------------------------------------- | :--------------------------------------------------------------- | :--------------------------------------------------------------------------- | | Structuur | Lang, meerkernig, gestreept | Kort, vertakt, meestal 1 kern, gestreept, intercallated disks | Spoelvormig, 1 kern, niet gestreept | | Sarcomeren | Sterk georganiseerd | Georganiseerd | Niet georganiseerd | | EC-koppeling | Mechanische koppeling (Ca$_v$ -> RyR1) | Chemische koppeling (Ca-geïnduceerde Ca-vrijlating, CICR) | Diverse mechanismen: voltage-gevoelige kanalen, RyR, IP$_3$, store-operated | | Ca$^{2+}$ sensor | Troponine C | Troponine C | Calmoduline | | Regulatie contractie | Beschikbaarheid myosine-actine binding sites via troponine | Beschikbaarheid myosine-actine binding sites via troponine | Fosforylatie van myosine lichte ketens (MLCK/MLCP balans) | | Contractie snelheid | Snel | Matig | Langzaam, tonisch | | Neuromusculaire controle | Individueel, motor-unit activatie | Pacemaker (SA-knoop), geleiding via gap junctions | Multi-unit: individueel (iris); Unitary: gap junctions (maag-darm) | | Summatie | Frequentie- en multiple fiber sommatie mogelijk | Niet mogelijk, versterking via PKA-gemedieerde Ca$^{2+}$ influx | Versterking via mechanisme van Ca$^{2+}$ influx en fosforylatie | --- # Verschillen tussen skelet-, hart- en gladde spiercellen Dit deel belicht de structurele, functionele en regulatoire verschillen tussen de drie hoofdtypen spierweefsel: skeletspier, hartspier en gladde spier. ### 2.1 Skeletspiercellen (dwarsgestreepte spier) Skeletspiercellen zijn lang, cilindrisch en meerkernig (multinucleair), waarbij de kernen zich aan de periferie van de cel bevinden. Ze vertonen een karakteristiek dwarsgestreept patroon door de geordende overlap van actine (dunne filamenten) en myosine (dikke filamenten) in sarcomeren. #### 2.1.1 Structuur en contractie * **Filamenten:** * **Dunne filamenten:** Bestaan primair uit actine, gemoduleerd door tropomyosine en het troponinecomplex. * Actine: Een polymeer van filamentous (F) actine, gevormd uit een dubbele helix van G-actine monomeren. Eén helical turn omvat ongeveer 13 G-actine moleculen over 70 nanometer. * Tropomyosine: Een molecuul dat in de groeve tussen de actinefilamenten ligt en ongeveer 7 G-actine moleculen overspant. * Troponinecomplex: Bestaat uit drie subeenheden: * Troponine T (TnT): Bindt aan tropomyosine. * Troponine C (TnC): De calcium-bindende eenheid, met twee hoge en twee lage affiniteit calcium-bindingsplaatsen. * Troponine I (TnI): Bindt aan actine en verhindert de start van de cross-bridge cyclus. * **Dikke filamenten:** Bestaan uit myosine-II moleculen. Een myosine-II molecuul is een hexameer, bestaande uit twee zware ketens (met een actine-bindingsplaats en ATPase activiteit) en vier lichte ketens (twee essentiële en twee regulatoire). * **Cross-bridge cyclus:** De contractie wordt aangedreven door de cross-bridge cyclus, waarbij myosine hoofden binden aan actine, ATP hydrolyseren en een "power stroke" uitvoeren die leidt tot het verschuiven van de filamenten en dus contractie. * De cyclus start in een "attached state" (rigor). * Binding van ATP vermindert de affiniteit van het myosinehoofd voor actine, waardoor het loskoppelt. * ATP hydrolyse leidt tot een verandering in de conformatie van het myosinehoofd, waardoor het zich voorbereidt op een nieuwe binding. * Binding aan actine (met vrije myosine-bindingsplaatsen) gevolgd door de vrijlating van Pi resulteert in de "power stroke", waarbij het myosinehoofd zich terugklapt en actine richting het M-lijntje trekt. * Vrijlating van ADP zorgt ervoor dat het myosinehoofd gebonden blijft aan actine totdat een nieuw ATP molecuul bindt. * **Regulatie van contractie:** * **Calcium-afhankelijkheid:** Ca$^{2+}$ binding aan TnC veroorzaakt een conformatieverandering in het troponinecomplex, waardoor de myosine-bindingsplaatsen op actine vrijkomen. Dit is de "calcium sensor". * **ATP consumptie:** Myosine-II hoofden hydrolyseren ATP, wat essentieel is voor de cross-bridge cyclus. ATP moet continu geregenereerd worden via fosfocreatine of glycogeenmetabolisme. #### 2.1.2 Excitatie-Contractie (EC) koppeling * **T-tubuli:** Transverse tubuli (T-tubuli) zijn invaginaties van het plasmamembraan die actiepotentialen diep in de cel geleiden. Ze bevinden zich op de grens van de A- en I-banden. * **Voltage-gevoelige calciumkanalen:** Actiepotentialen depolariseren het T-tubulusmembraan, wat leidt tot de opening van L-type Ca$^{2+}$ kanalen (ook wel dihydropyridine receptoren genoemd). Deze kanalen fungeren als spanningssensoren. * **Ryanodine receptoren (RyR1):** De Ca$^{2+}$ kanalen zijn gekoppeld aan ryanodine receptoren (RyR1) in het sarcoplasmatisch reticulum (SR). In skeletspieren is er een directe mechanische koppeling waarbij de conformatieverandering van het Ca$^{2+}$ kanaal de RyR1 opent. Dit mechanisme staat bekend als EC-koppeling via mechanische koppeling, en Ca$^{2+}$ influx door de plasmamembraan is hierbij van secundair belang voor het initiëren van de contractie. * **Ca$^{2+}$ vrijlating:** De opening van RyR1 leidt tot de vrijlating van Ca$^{2+}$ uit het SR in het cytoplasma, wat de cross-bridge cyclus initieert. * **Ca$^{2+}$ verwijdering:** Na de contractie wordt Ca$^{2+}$ uit het cytoplasma verwijderd door de plasmamembraan Ca$^{2+}$ pomp (PMCA) en de Na$^{+}$/Ca$^{2+}$ exchanger, en door heropname in het SR via de SERCA pomp. #### 2.1.3 Regulatie van contractiekracht * **Frequentie sommatie:** Een verhoogde frequentie van actiepotentialen leidt tot accumulatie van Ca$^{2+}$ in het cytoplasma, wat resulteert in een sterkere contractie. Dit is mogelijk omdat de duur van het actiepotentiaal korter is dan die van de spiercontractie. * **Multiple fiber sommatie (spatiële sommatie):** Activering van meer motor units (groepen spiervezels geïnnerveerd door één motorneuron) leidt tot een sterkere contractie. Kleine motor units worden eerst geactiveerd, gevolgd door grotere motor units ("size principle"), wat een graduele respons mogelijk maakt. * **Isometrische vs. isotonische contractie:** * **Isometrisch:** De spierlengte blijft constant, terwijl de spanning toeneemt. De kracht is afhankelijk van de initiële spierlengte; maximale kracht wordt bereikt bij optimale overlap van actine en myosine. * **Isotonisch:** De spier verkort tegen een constante belasting (load). De snelheid van verkorting is afhankelijk van de load: hoe hoger de load, hoe langzamer de verkorting. * **Tension-length en Load-velocity diagrammen:** Deze diagrammen illustreren de relatie tussen spierlengte en gegenereerde spanning (tension-length), en tussen de belasting en de snelheid van verkorting (load-velocity). ### 2.2 Hartspiercellen (cardiale spier) Hartspiercellen zijn gestreept, maar verschillen structureel en functioneel significant van skeletspiercellen. Ze zijn korter, vertakt en met elkaar verbonden via intercalated disks. #### 2.2.1 Structuur en contractie * **Celfunctie:** Hartspiercellen zijn gespecialiseerd voor continue, ritmische contractie. Ze zijn elektrisch en mechanisch gekoppeld. * **Intercalated disks:** Deze structuren bevatten desmosomen voor mechanische koppeling en gap junctions voor elektrische koppeling, waardoor actiepotentialen zich snel door het hele hart kunnen verspreiden. * **Dwarsstreping:** Net als skeletspieren vertonen ze dwarsstreping door de geordende opstelling van sarcomeren. * **Contractie:** De cross-bridge cyclus is vergelijkbaar met die in skeletspieren, waarbij actine en myosine betrokken zijn. Echter, de regulatie van de contractiekracht en de snelheid van de cyclus verschillen. #### 2.2.2 Excitatie-Contractie (EC) koppeling * **Ca$^{2+}$ influx is essentieel:** In tegenstelling tot skeletspieren, waar mechanische koppeling domineert, is in hartspieren Ca$^{2+}$ influx door de plasmamembraan cruciaal voor de initiatie van contractie. * **Gekoppelde kanalen:** APs depolariseren het T-tubulusmembraan, openen spanningsgevoelige L-type Ca$^{2+}$ kanalen (Cav), wat leidt tot een toename van intracellulaire Ca$^{2+}$ concentratie ($[Ca^{2+}]_i$). * **Calcium-induced Calcium Release (CICR):** De verhoogde $[Ca^{2+}]_i$ activeert ryanodine receptoren type 2 (RyR2) in het SR, wat leidt tot een grote vrijlating van Ca$^{2+}$ uit het SR. Dit wordt CICR genoemd en is het primaire mechanisme voor Ca$^{2+}$ vrijlating in hartspieren. De koppeling tussen Cav en RyR2 is minder direct dan in skeletspieren. * **Toename contractiekracht:** Contractiekracht kan worden verhoogd door fosforylatie, met name via Proteïnekinase A (PKA) geactiveerd door cAMP. Dit verhoogt de influx door Cav-kanalen en de Ca$^{2+}$ vrijlating via RyR2, en zorgt ook voor een snellere verwijdering van Ca$^{2+}$ uit het cytoplasma. #### 2.2.3 Regulatie van contractiekracht * **Geen frequentie of multiple fiber sommatie:** Hartspiercellen kunnen geen frequentie- of multiple fiber sommatie ondergaan zoals skeletspieren. * **Hormonale regulatie:** Adrenaline kan via PKA-signalering de contractiekracht verhogen door de Ca$^{2+}$ influx en vrijlating te moduleren. * **Frank-Starling mechanisme:** Vulling van de hartkamers leidt tot een lichte uitrekking van de hartspiercellen, wat de contractiekracht verhoogt (preload-dependent contractility). ### 2.3 Gladde spiercellen Gladde spiercellen zijn spoelvormig en hebben een enkele centrale kern. Ze zijn niet gestreept omdat de actine- en myosinefilamenten niet in een geordende sarcomeerstructuur zijn gerangschikt. #### 2.3.1 Structuur en contractie * **Filamenten:** Gladde spieren bevatten ook actine- en myosinefilamenten, maar deze zijn verspreid in het cytoplasma en verbonden aan dense bodies. * **Contractie mechanisme:** Contractie wordt gereguleerd door de fosforylatie van de regulatoire lichte ketens van myosine. * **Ca$^{2+}$ en Calmoduline:** Intracellulaire Ca$^{2+}$ bindt aan calmoduline (CaM). * **MLCK activatie:** Het Ca$^{2+}$/CaM-complex activeert myosine light chain kinase (MLCK). * **Myosine fosforylatie:** MLCK fosforyleert de regulatoire lichte keten van myosine, wat de ATPase activiteit van het myosinehoofd verhoogt en de cross-bridge cyclus initieert. * **Krachtontwikkeling:** De contractiekracht is afhankelijk van de mate van myosinefosforylatie en de balans tussen MLCK en myosine light chain fosfatase (MLCP) activiteit. * **Langzame contractie:** De cross-bridge cyclus in gladde spieren is trager dan in dwarsgestreepte spieren, wat resulteert in een langzamere respons, maar wel een efficiënte krachtontwikkeling met laag ATP-verbruik. #### 2.3.2 Excitatie-Contractie (EC) koppeling Gladde spieren hebben verschillende mechanismen voor Ca$^{2+}$ toename: * **Spanningsgevoelige Ca$^{2+}$ kanalen:** Depolarisatie van het celmembraan opent deze kanalen, wat Ca$^{2+}$ influx veroorzaakt (vergelijkbaar met hartspier). * **Ryanodine receptoren (RyR):** CICR kan optreden, hoewel dit minder dominant is dan in hartspier. * **Hormoon/ligand-gestimuleerde contractie:** Hormonen of andere liganden kunnen via G-eiwit-gekoppelde receptoren (GPCRs) de productie van inositoltrifosfaat (IP3) stimuleren. IP3 bindt aan IP3 receptoren op het SR, wat Ca$^{2+}$ vrijlating uit het SR induceert. * **Store-operated Ca$^{2+}$ kanalen (SOCE):** Wanneer het SR Ca$^{2+}$ verarmd is, openen deze kanalen, wat leidt tot Ca$^{2+}$ influx om het SR te herstellen. #### 2.3.3 Regulatie van contractiekracht * **Graduele respons:** Gladde spieren kunnen een graduele contractie vertonen door variatie in de hoeveelheid geactiveerd myosine. * **Langdurige contractie (tonus):** Gladde spieren kunnen langdurig gecontracteerd blijven met relatief laag ATP-verbruik door de trage cross-bridge cyclus en de mogelijkheid tot "latch-bridge" vormen waarbij myosine gebonden blijft aan actine zonder ATP hydrolyse. * **Elektrische activiteit:** Sommige gladde spiercellen kunnen actiepotentialen opwekken, gedragen door Ca$^{2+}$ kanalen in plaats van Na$^{+}$ kanalen, wat leidt tot een tragere depolarisatie. Ze kunnen ook langzame golven van depolarisatie vertonen (pacemaking). #### 2.3.4 Verschillen in innervatie Gladde spieren kunnen op twee manieren geïnnerveerd worden: * **Multi-unit gladde spieren:** Cellulaire responsen zijn individueel, vergelijkbaar met de neuromusculaire junctie (NMJ) in skeletspieren (bv. iris van het oog). Contacten zijn vaak "varicosities" langs de axon. * **Unitary (viscerale) gladde spieren:** Cellen zijn elektrisch gekoppeld via gap junctions en reageren als een gecoördineerde eenheid, vergelijkbaar met hartspier (bv. maag-darmkanaal). ### 2.4 Samenvattende tabel van verschillen | Kenmerk | Skeletspier | Hartspier | Gladde spier | | :---------------------- | :---------------------------------------------- | :------------------------------------------------------- | :------------------------------------------------------ | | **Structuur** | Lang, cilindrisch, multinucleair, gestreept | Kort, vertakt, meestal 1 nucleus, gestreept | Spoelvormig, 1 nucleus, niet-gestreept | | **Sarcomeer** | Aanwezig, geordend | Aanwezig, geordend | Afwezig | | **Excitation-Contr. Koppeling** | Mechanische koppeling (Cav-RyR1) | CICR (Ca$^{2+}$ influx initieert RyR2) | CICR, IP3, SOCE, Ca$^{2+}$ influx via Cav | | **Ca$^{2+}$ Sensor** | Troponine C | Troponine C | Calmoduline | | **Contractie Regulatie** | Ca$^{2+}$ bindt aan TnC, ontmaskert bindingsites | Ca$^{2+}$ bindt aan TnC, ontmaskert bindingsites | Ca$^{2+}$/CaM activeert MLCK, fosforyleert myosine LC | | **Snelheid Contractie** | Snel | Middelmatig | Langzaam | | **Vermoeibaarheid** | Hoog | Laag (continu werk) | Zeer laag (tonus) | | **Innervatie** | Somatisch zenuwstelsel (NMJ) | Autonoom zenuwstelsel, intrinsieke pacemaker | Autonoom zenuwstelsel (multi-unit of unitary) | | **Gap Junctions** | Afwezig | Aanwezig (intercalated disks) | Aanwezig (unitary gladde spier) | | **Frequentiesommatie** | Ja | Nee | Nee | | **Multiple Fiber Sommatie**| Ja | Nee | Nee | > **Tip:** Het begrijpen van de specifieke mechanismen van Ca$^{2+}$ regulatie en de rol van verschillende receptoren (RyR1 vs. RyR2, TnC vs. Calmoduline) is cruciaal voor het verklaren van de functionele verschillen tussen de spiertypes. Besteed extra aandacht aan de unieke aspecten van de EC-koppeling in elk type spier. --- # Regulatie van spiercontractie en krachtontwikkeling De regulatie van spiercontractie en krachtontwikkeling omvat de factoren die bepalen hoe sterk en hoe snel een spier kan samentrekken, zoals de lengte van de spier, de belasting, en de sommatie van signalen. ### 3.1 Excitatie-contractie koppeling De excitatie-contractie (EC) koppeling is het proces dat een elektrisch signaal (actiepotentiaal) omzet in een mechanische respons (spiercontractie). #### 3.1.1 EC-koppeling in skeletspieren * **Rol van T-tubuli en L-type calciumkanalen:** Actiepotentialen propageren via het plasmamembraan en de T-tubuli diep in de spiercel. De depolarisatie van het T-tubuli-membraan activeert spanningsgevoelige L-type calciumkanalen (ook wel dihydropyridine-receptoren, DHP-receptoren genoemd). * **Mechanische koppeling met ryanodine receptoren:** Vier L-type calciumkanalen (een tetrade) zijn mechanisch gekoppeld aan één ryanodine receptor (RyR1 in skeletspieren). De konformatieverandering van het calciumkanaal, veroorzaakt door de depolarisatie, opent direct de RyR1-receptor. * **Calciumvrijgave uit het sarcoplasmatisch reticulum (SR):** De geopende RyR1-receptoren laten calciumionen ($Ca^{2+}$) vrij uit het SR in het sarcoplasma. Dit mechanisme, waarbij de calciumkanalen de RyR-receptoren direct openen, wordt mechanische koppeling genoemd. * **Rol van calcium in contractie:** De toename van de intracellulaire calciumconcentratie ($[Ca^{2+}]_i$) is de sleutel tot het starten van de cross-bridge cyclus en daarmee de spiercontractie. #### 3.1.2 EC-koppeling in hartspieren * **Chemische koppeling via calcium-geïnduceerde calciumvrijgave (CICR):** In hartspiercellen is de koppeling tussen L-type calciumkanalen en ryanodine receptoren (RyR2) minder direct. Wanneer calciumionen het intracellulaire milieu binnenkomen via de geactiveerde L-type calciumkanalen, detecteert dit een toename van $[Ca^{2+}]_i$. * **Trigger voor RyR2 activatie:** Deze verhoogde $[Ca^{2+}]_i$ activeert de RyR2-receptoren op het SR, wat leidt tot een grotere vrijgave van calciumionen uit het SR. Dit proces heet calcium-geïnduceerde calciumvrijgave (CICR) en is het primaire mechanisme voor calciumregulatie in hartspiercellen. * **Rol van PKA:** Bij stimulatie door bijvoorbeeld adrenaline, kan Proteïne kinase A (PKA) de L-type calciumkanalen fosforyleren, wat leidt tot een grotere calcium influx. PKA kan ook RyR2-receptoren fosforyleren, wat resulteert in een grotere calciumvrijgave uit het SR. #### 3.1.3 EC-koppeling in gladde spieren * **Meerdere calciumtoevoer routes:** Gladde spieren hebben diverse mechanismen voor het verhogen van de intracellulaire calciumconcentratie: * Via spanningsgevoelige calciumkanalen (veroorzaakt door membraandepolarisatie). * Via ryanodine receptoren (RyR) en calcium-geïnduceerde calciumvrijgave (CICR). * Via hormoon- of ligand-gestimuleerde contractie, waarbij de vrijgave van inositoltrifosfaat (IP3) uit het sarcoplasmatisch reticulum (SR) leidt tot calciumvrijgave uit het SR via IP3-receptoren. * Via "store-operated calcium channels" die openen wanneer het calciumgehalte in het SR laag is. ### 3.2 Cross-bridge cyclus en regulatie De cross-bridge cyclus is de reeks gebeurtenissen die plaatsvindt tussen actine en myosinefilamenten, resulterend in spiercontractie. #### 3.2.1 Cross-bridge cyclus in skeletspieren * **Componenten:** * **Dunne filamenten:** Bestaan voornamelijk uit actine, tropomyosine en troponine. Tropomyosine bedekt de myosinebindingsplaatsen op actine, en het troponinecomplex (TnT, TnI, TnC) regelt deze blokkade. * **Dikke filamenten:** Bestaan uit myosinemoleculen met koppen die ATPase-activiteit en een actinebindingsplaats hebben. * **Start van de cyclus:** * Calciumionen binden aan troponine C (TnC). * Dit veroorzaakt een conformatieverandering in troponine, waardoor tropomyosine verschuift en de myosinebindingsplaatsen op actine vrijkomen. * **Fasen van de cross-bridge cyclus:** 1. **Attached state (Rigor):** Myosinekop is gebonden aan actine in afwezigheid van ATP. 2. **ATP-binding:** ATP bindt aan de myosinekop, waardoor de affiniteit voor actine afneemt en de kop loslaat. 3. **ATP-hydrolyse:** ATP wordt gehydrolyseerd tot ADP en anorganisch fosfaat ($P_i$). De energie die hierbij vrijkomt, "spant" de myosinekop op in een hoek van 90 graden. 4. **Cross-bridge vorming:** De opgespannen myosinekop bindt opnieuw aan actine, maar met een hogere affiniteit voor ADP en $P_i$. 5. **Power stroke:** Vrijlating van $P_i$ leidt tot een conformatieverandering waarbij de myosinekop 45 graden draait, wat een trekkende beweging (power stroke) van het actinefilament veroorzaakt. 6. **ADP-vrijlating:** Vrijlating van ADP laat de myosinekop gebonden achter op actine in de "power stroke" positie. De cyclus kan herhalen zolang er calcium en ATP aanwezig zijn. * **Resultaat:** De herhaalde power strokes zorgen voor een verschuiving van de actinefilamenten ten opzichte van de myosinefilamenten, wat leidt tot verkorting van het sarcomeer en spiercontractie (sliding filament mechanisme). Elke cyclus resulteert in ongeveer 11 nanometer verschuiving. #### 3.2.2 Cross-bridge regulatie in gladde spieren * **Calcium-calmodulin complex:** In gladde spieren is de calcium-sensor calmodulin (een evolutionair verwant eiwit van troponine C). * **MLCK activatie:** Calcium bindt aan calmodulin, en het Ca-calmodulin complex activeert myosine light chain kinase (MLCK). * **Regulatie van myosine:** MLCK fosforyleert de regulatoire lichte ketens van myosine. Deze fosforylatie regelt de ATPase-activiteit van de myosinekop en activeert daarmee de cross-bridge cyclus. * **Samenhang met contractiekracht:** De contractiekracht in gladde spieren is direct afhankelijk van de mate van fosforylatie van de myosine lichte ketens, wat een balans is tussen de activiteit van MLCK en myosine light chain phosphatase (MLCP). * **Langzamere respons:** Dit mechanisme reageert langzamer op veranderingen in $[Ca^{2+}]_i$ vergeleken met het troponine-mechanisme in skelet- en hartspieren, wat resulteert in een tragere contractierespons maar met potentieel voor krachtbehoud bij een lage ATP-consumptie. * **Andere regulatie:** Ca-calmodulin kan ook de contractiekracht beïnvloeden door effecten op calponin en caldesmon, die de interactie tussen actine en myosine kunnen desinhiberen. ### 3.3 Factoren die spierkracht en snelheid beïnvloeden Verschillende factoren bepalen de maximale kracht en snelheid van spiercontractie. #### 3.3.1 Spierlengte (Force-Length relatie) * **Optimale lengte:** Spierkracht is maximaal bij een specifieke uitgangslengte van de spiervezel. Dit is de lengte waarbij de overlap tussen actine en myosinefilamenten optimaal is, waardoor het maximale aantal cross-bridges kan worden gevormd. Voor skeletspieren ligt deze optimale sarcomeerlengte rond 2,2-2,3 micrometer. * **Passieve kracht:** Wanneer een spier wordt uitgerekt voorbij zijn rustlengte, ontstaat er een passieve spanning die bijdraagt aan de totale spanning. Deze passieve kracht neemt toe bij verdere uitrekking. * **Actieve kracht:** De actieve kracht die een spier kan genereren is ook afhankelijk van de lengte. Deze is maximaal bij de optimale lengte en neemt af bij zowel kortere als langere spierlengtes, omdat de overlap van filamenten vermindert. > **Tip:** Onthoud dat de relatie tussen spierlengte en actieve kracht een kromme grafiek volgt, met een piek bij de optimale lengte. #### 3.3.2 Belasting (Load-Velocity relatie) * **Isotonische contractie:** Bij een isotonische contractie wordt een spier verkort tegen een constante belasting (load). * **Snelheid van verkorting:** De snelheid waarmee een spier verkort is omgekeerd evenredig met de aangelegde belasting. Een hogere belasting leidt tot een lagere verkortingssnelheid. * **Mechanisme:** Een hogere belasting vereist dat meer cross-bridges "dragende" posities innemen om de belasting te weerstaan, waardoor er minder cross-bridges beschikbaar zijn voor de verkortingsbeweging. * **Optimale belasting:** De grootste "load" kan worden gedragen bij de optimale lengte. #### 3.3.3 Sommatie van contracties Spiercontracties kunnen worden opgebouwd door de frequentie van stimulatie te verhogen of door het aantal geactiveerde spiervezels te vergroten. ##### 3.3.3.1 Frequentie sommatie (Temporal Summation) * **Mechanisme:** Spiervezels reageren op individuele actiepotentialen met een kortdurende contractie, een "twitch". Als de spiervezel snel achter elkaar wordt gestimuleerd, kan de volgende actiepotentiaal optreden voordat de vorige contractie volledig is beëindigd. * **Calcium accumulatie:** De herhaalde stimulatie leidt tot een accumulatie van calciumionen in het sarcoplasma, omdat de calcium-uitscheiding mechanismen niet snel genoeg zijn om het calcium te verwijderen tussen de stimulaties door. * **Versterkte contractie:** De verhoogde intracellulaire calciumconcentratie leidt tot een sterkere cross-bridge activatie en dus een sterkere contractie. * **Tetanus:** Bij zeer hoge frequenties van stimulatie blijft de calciumconcentratie constant hoog, wat resulteert in een maximale, continue contractie die bekend staat als tetanus. Ongefuseerde tetanus (unfused tetanus) treedt op bij matige frequenties, waarbij de contracties nog enigszins zichtbaar pulseren. Gefuseerde tetanus (fused tetanus) treedt op bij hogere frequenties (>50 Hz) en wordt gekenmerkt door een continue, gladde contractie. > **Tip:** Frequentie sommatie is mogelijk omdat de duur van een actiepotentiaal in spiercellen korter is dan de effectieve contractieduur. ##### 3.3.3.2 Multiple Fiber Summatie (Spatial Summation) * **Mechanisme:** Een spier bestaat uit vele motor units, die elk bestaan uit één motorneuron en de spiervezels die het innerveert. Door het aantal geactiveerde motor units te verhogen, kan de totale kracht van de spier geleidelijk worden versterkt. * **Grootte principe (Size Principle):** Kleinere motor units, die minder spiervezels innerveren, worden doorgaans eerst geactiveerd. Bij toenemende krachtvereisten worden grotere motor units, die meer spiervezels innerveren, geactiveerd. Dit zorgt voor een geleidelijke en fijne controle over de spierkracht. * **Fijne controle vs. Krachtige respons:** Kleine motor units zorgen voor fijne controle (bv. oogbewegingen), terwijl grote motor units zorgen voor krachtige bewegingen (bv. springen, vechten). #### 3.3.4 Energievoorziening en ATP-regeneratie * **ATP-verbruik:** De cross-bridge cyclus verbruikt ATP. Tijdens intense contractie kan ATP binnen enkele seconden uitgeput raken. * **ATP-regeneratie:** Om de contractie te continueren, wordt ATP continu geregenereerd via: * **Fosfocreatine:** Levert ATP voor meer dan 10 seconden door ADP te fosforyleren. * **Glycolyse:** Afbraak van glycogeen tot pyruvaat, wat anaeroob (lactaatvorming) of aeroob kan worden gemetaboliseerd. * **Oxidatieve fosforylering:** Aeroob metabolisme van pyruvaat en vetzuren levert grote hoeveelheden ATP. ### 3.4 Einde van contractie Het einde van een spiercontractie wordt gekenmerkt door de verwijdering van calciumionen uit het sarcoplasma en de inactivering van de cross-bridges. * **Calcium verwijdering:** * **Uit de cel gepompt:** Via de plasmamembraan calcium-pomp (PMCA) en de natrium-calcium-exchanger. * **Terug naar SR:** Via de SERCA-pomp (Sarco/Endoplasmic Reticulum Calcium ATPase). De activiteit van SERCA wordt beïnvloed door $[Ca^{2+}]$ in het SR en fosforylering. * **Buffering in SR:** Calsequestrin en calreticulin bufferen calcium in het SR. * **Defosforylatie van myosine (enkel gladde spieren):** Myosine light chain phosphatase (MLCP) verwijdert de fosfaatgroep van de regulatoire lichte ketens van myosine, waardoor de cross-bridge activiteit afneemt. ### 3.5 Vergelijking met hart- en gladde spieren * **Hartspier:** * Geen frequentie- of multiple fiber sommatie mogelijk zoals in skeletspieren. * Krachttoename wordt bewerkstelligd door farmacologische of hormonale stimulatie (bv. adrenaline), die de calcium influx en vrijgave vergroot. * Cellen zijn mechanisch en elektrisch gekoppeld via intercalated disks en gap junctions. * **Gladde spiercel:** * Niet dwarsgestreept vanwege de ongeordende filamentstructuur. * Regulatie van cross-bridging is afhankelijk van de fosforylering van myosine lichte ketens, wat resulteert in een langzamere respons maar potentieel langdurige contractie met lage ATP-consumptie. * Membraandepolarisatie wordt voornamelijk gedragen door spanningsgevoelige calciumkanalen, wat leidt tot een tragere depolarisatie (upstroke) van het actiepotentiaal. * Vertonen soms "pacing" activiteit (slow waves). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Dwarsgestreepte spier | Een type spierweefsel dat, onder een microscoop, een gestreept patroon vertoont als gevolg van de regelmatige rangschikking van sarcomeren. Dit type omvat zowel skeletspieren als hartspieren. | | Sarcomeer | De fundamentele contractiele eenheid van een spiervezel, bestaande uit een geordende repetitie van actine- en myosinefilamenten, begrensd door Z-lijnen. | | I-band | De isochrome band in een sarcomeer, die bestaat uit enkel dunne filamenten (actine). Deze band wordt korter tijdens contractie. | | A-band | De anisotrope band in een sarcomeer, die de gehele lengte van het dikke filament (myosine) omvat, inclusief de overlap met de dunne filamenten. | | Transverse tubules (T-tubules) | Invaginaties van het celmembraan van een spiercel die de actiepotentialen diep in de cel transporteren, essentieel voor de snelle voortplanting van de prikkel naar het sarcoplasmatisch reticulum. | | Actiepotentiaal (AP) | Een snelle, tijdelijke verandering in het membraanpotentiaal van een prikkelbare cel, zoals een spiercel of neuron, die wordt gebruikt voor signaaloverdracht. | | L-type Ca2+-kanaal (Cav) | Een spanningsafhankelijk calciumkanaal dat zich in het celmembraan bevindt en opent bij depolarisatie, wat leidt tot calcium influx in de cel. Deze kanalen spelen een cruciale rol in de excitatie-contractie koppeling. | | Dihydropyridine Receptor (DHP-receptor) | De chemische naam voor de L-type calciumkanalen (Cav) die een rol spelen bij de excitatie-contractie koppeling in spieren. | | Ryanodine receptor (RyR) | Een calciumkanaal gelegen op het sarcoplasmatisch reticulum dat verantwoordelijk is voor de vrijlating van calciumionen uit het SR in het cytoplasma, wat contractie initieert. Er zijn verschillende types, waaronder RyR1 (skeletspier) en RyR2 (hartspier). | | Excitatie-Contractie koppeling (EC-koppeling) | Het proces waarbij een elektrische prikkel (actiepotentiaal) wordt omgezet in een mechanische respons (spiercontractie), voornamelijk via de regulatie van intracellulair calcium. | | Tetrad | Een functionele groep van vier L-type calciumkanalen (Cav) die gekoppeld zijn aan één ryanodine receptor (RyR) en samenwerken om de calciumvrijlating te reguleren. | | Sarcoplasmatisch reticulum (SR) | Een gespecialiseerd endoplasmatisch reticulum in spiercellen dat calciumionen opslaat en vrijgeeft, essentieel voor spiercontractie en relaxatie. | | Calcium-induced Calcium Release (CICR) | Een mechanisme waarbij een kleine toename van intracellulair calcium (geïnduceerd door calcium influx of lokale vrijlating) leidt tot de opening van ryanodine receptoren en verdere vrijlating van calcium uit het sarcoplasmatisch reticulum. | | Dun filament (thin filament) | Bestaat voornamelijk uit actine, samen met regulerende eiwitten zoals tropomyosine en troponine. Deze filamenten schuiven tijdens contractie over de dikke filamenten. | | Dik filament (thick filament) | Bestaat voornamelijk uit myosine II, een motorproteïne dat ATP hydrolyseert en de kracht genereert die nodig is voor spiercontractie door interactie met de dunne filamenten. | | Actine | Een globulair eiwit dat de primaire component vormt van de dunne filamenten in spieren. F-actine is de gepolymeriseerde vorm, gevormd uit G-actine monomeren. | | Tropomyosine | Een eiwit dat langs de groeven van de actinefilamenten loopt en bij afwezigheid van calcium de bindingsplaatsen voor myosine blokkeert. | | Troponine complex | Een complex van drie eiwitten (TnT, TnI, TnC) gebonden aan tropomyosine. TnC bindt calciumionen, wat een conformatieverandering veroorzaakt die tropomyosine verplaatst en myosinebinding op actine mogelijk maakt. | | Troponine T (TnT) | Het troponine-eiwit dat bindt aan tropomyosine, en deze helpt positioneren om de interactie tussen actine en myosine te reguleren. | | Troponine C (TnC) | De calcium-bindende subeenheid van het troponinecomplex. Binding van calcium aan TnC leidt tot de initiatie van spiercontractie. | | Troponine I (TnI) | Het troponine-eiwit dat direct aan actine bindt en de binding van myosine verhindert in afwezigheid van calcium. | | Myosine | Een motorproteïne dat bestaat uit zware en lichte ketens. Myosine II heeft een kop die ATP kan hydrolyseren en kan binden aan actine, wat de cross-bridge cyclus en contractie mogelijk maakt. | | Cross-bridge cyclus | Een reeks cyclische veranderingen in de interactie tussen de myosinekop en actinefilamenten, aangedreven door ATP-hydrolyse, die leidt tot de sliding van filamenten en spiercontractie. | | Isometrische contractie | Een type spiercontractie waarbij de spierlengte constant blijft, maar de spanning in de spier toeneemt. Dit gebeurt wanneer de weerstand groter is dan de gegenereerde kracht. | | Isotonische contractie | Een type spiercontractie waarbij de spanning in de spier constant blijft, maar de spierlengte verandert (verkort of verlengt). Dit gebeurt wanneer de gegenereerde kracht groter is dan de belasting. | | Passieve kracht | De kracht die wordt gegenereerd door de rek van de elastische componenten van de spier wanneer deze wordt uitgerekt, zonder actieve contractie. | | Actieve kracht | De kracht die wordt gegenereerd door de cross-bridge cycli tussen actine en myosine tijdens spiercontractie. | | Load-velocity relatie | Beschrijft de relatie tussen de snelheid van spierverkorting en de opgelegde belasting. Hogere belastingen resulteren in lagere verkortingssnelheden. | | Twitch | De contractie van een enkele spiervezel als reactie op een enkele zenuwimpuls. | | Sommatie (Summation) | Het proces waarbij opeenvolgende spiervezelcontracties worden gecombineerd om een sterkere totale contractie te produceren. Dit kan frequentiesommatie (snelle opeenvolging van APs) of multiple fiber sommatie (activatie van meer motorunits) zijn. | | Tetanus | Een langdurige, maximale spiercontractie die optreedt wanneer de prikkelfrequentie hoog genoeg is om frequentiesommatie te bereiken, waardoor de calciumconcentratie constant hoog blijft. | | Motor unit | Een enkele motorneuron en alle spiervezels die het innerveert. Het activeren van verschillende motorunits zorgt voor graduele controle van spierkracht. | | Kleinere motor units | Motor units die slechts een klein aantal spiervezels innerveren, wat fijne motoriek en precieze controle mogelijk maakt. | | Grotere motor units | Motor units die een groot aantal spiervezels innerveren, vaak geassocieerd met snelle, krachtige bewegingen zoals de 'fight or flight' respons. | | Hartspier | Een type spierweefsel dat de wanden van het hart vormt. Het is gestreept, vertakt en wordt gekenmerkt door intercalated discs die mechanische en elektrische verbindingen tussen cellen tot stand brengen. | | Intercalated discs | Speciale celverbindingen die skelet- en hartspiercellen met elkaar verbinden, met desmosomen voor mechanische stevigheid en gap junctions voor elektrische geleiding. | | Gap junctions | Kanaaltjes in celmembranen die directe cytoplasmatische verbindingen tussen naburige cellen mogelijk maken, waardoor ionen en kleine moleculen snel kunnen passeren. Dit zorgt voor gecoördineerde elektrische activiteit, zoals in de hartspier. | | Sino-Atrial node (SA-knoop) | De primaire pacemaker van het hart, gelegen in de rechteratrium. Deze genereert spontaan elektrische impulsen die de hartslag regelen. | | Gladde spiercel | Een type spierweefsel dat, onder microscoop, geen gestreept patroon vertoont. Het bevindt zich in de wanden van inwendige organen zoals de darmen en bloedvaten en is verantwoordelijk voor langzame, aanhoudende contracties. | | Multi-unit gladde spier | Een type gladde spier waarbij individuele spiercellen worden geïnnerveerd door verschillende motorneuronen, wat fijne controle mogelijk maakt (bv. in de iris). | | Unitary (viscerale) gladde spier | Een type gladde spier waarbij spiercellen via gap junctions met elkaar verbonden zijn, waardoor ze synchroon samentrekken als één functionele eenheid (bv. in het maag-darmkanaal). | | Myosin light chain kinase (MLCK) | Een enzym dat de regulatoire lichte keten van myosine fosforyleert, wat de ATPase-activiteit van myosine activeert en contractie in gladde spieren initieert. | | Calmodulin | Een calciumbindend eiwit dat een sleutelrol speelt bij intracellulaire signaaltransductie. In gladde spieren activeert calcium-calmodulin complex MLCK. | | Caldesmon/Calponine | Eiwitten in gladde spieren die, in hun ongeregenereerde vorm, de interactie tussen actine en myosine kunnen remmen. Calcium/calmodulin kan deze remming opheffen. | | Pacemaking | Het vermogen van sommige spiercellen om spontaan elektrische activiteit te genereren en te propageren, wat leidt tot ritmische contracties. Dit komt voor in de hartspier en sommige gladde spieren. | | Store-operated Ca2+ channels (SOC) | Membraankanalen die zich openen wanneer het calciumgehalte in het sarcoplasmatisch reticulum laag is, wat leidt tot calciuminflux uit de extracellulaire ruimte om het SR te herladen. | | Force-Length relatie | Beschrijft hoe de maximale contractiekracht van een spier varieert met de uitgangslengte van de spiervezel. Er is een optimale lengte voor maximale krachtontwikkeling. | | Force-velocity relatie | Beschrijft hoe de snelheid van spierverkorting (bij isotone contractie) afhangt van de opgelegde kracht. | | Calsequestrin/Calreticulin | Calcium-bindende eiwitten in het sarcoplasmatisch reticulum die helpen bij de opslag van grote hoeveelheden calciumionen. | | MLC phosphatase | Een enzym dat de fosforylering van de regulatoire lichte keten van myosine ongedaan maakt, wat leidt tot relaxatie in gladde spieren. | | PKA (Proteïne kinase A) | Een enzym dat een belangrijke rol speelt bij de regulatie van spiercontractie, met name in de hartspier, door de fosforylering van calciumkanalen en ryanodine receptoren. | | Ca2+ exchanger (NCX) | Een membraantransporter die calciumionen uit de cel pompt in ruil voor natriumionen, een belangrijk mechanisme voor calciumhomeostase in spiercellen. | | PMCA (Plasma membrane Ca2+-ATPase) | Een calcium-ATPase pomp in het celmembraan die actief calciumionen uit de cel pompt, wat bijdraagt aan het verlagen van de intracellulaire calciumconcentratie. | | SERCA (Sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase) | Een calcium-ATPase pomp in het membraan van het sarcoplasmatisch reticulum die calciumionen actief terugpompt in het SR, essentieel voor spierrelaxatie. |