Sarcomeer: ​​onderdelen, functies en bijbehorende ziekten

Het spierstelsel bestaat uit een set van meer dan 650 spieren die het menselijk lichaam vormen en ondersteunen. Veel van deze kunnen naar believen worden gecontroleerd, waardoor we voldoende kracht op het skelet kunnen uitoefenen om te bewegen. Voor sommige auteurs bestaat het spierapparaat alleen uit die weefsels die naar believen kunnen bewegen, terwijl voor anderen de onwillekeurige spieren (bijvoorbeeld hart en ingewanden) hier ook onder vallen conglomeraat.

Hoe het ook zij, de spieren laten ons toe van beweging naar het leven zelf omdat, zonder verder te gaan, het spierweefsel van de Het hart (myocardium) pompt bij elke slag 70 milliliter bloed rond, dat wil zeggen al het bloed van het lichaam in iets meer dan een hartslag. minuut. Gedurende ons hele leven kan dit gigantische weefsel zo'n 2.000 miljoen keer samentrekken.

Of het nu gaat om het pompen van bloed of het uitvoeren van een bewuste beweging, elke spier in ons lichaam heeft een specifieke, essentiële en onvervangbare functie.

Vandaag komen we om te praten over de sarcomeer, de anatomische en functionele eenheid van dwarsgestreepte musculatuur.

• Gerelateerd artikel: "Spiersysteem: wat het is, onderdelen en functies"

spier soorten

De basiseigenschappen van alle spierweefsel zijn contractiliteit, prikkelbaarheid, rekbaarheid en elasticiteit.. Hierdoor kunnen spieren prikkels ontvangen en erop reageren, uitrekken, samentrekken en terugkeren naar hun oorspronkelijke staat, zodat er geen schade wordt aangericht. Op basis van deze eigenschappen maakt het spierstelsel de productie mogelijk van lichaamsbewegingen (samen met de gewrichten), het samentrekken van de bloedvaten, het hart en de productie van peristaltische bewegingen, houdingsbehoud en mechanische bescherming, onder vele andere dingen.

Naast deze gemeenschappelijke kenmerken is het noodzakelijk om op te merken dat er zijn 3 essentiële soorten spieren. We lichten ze kort toe:

• Gladde spieren: onwillekeurige contractie. Het is het meest primitieve type en vormt de bekleding van de ingewanden, naast het verschijnen in de wanden van bloed- en lymfevaten.
• Dwarsgestreept spierweefsel: het komt het meest voor en heeft zijn oorsprong en insertie in de botten. Het zijn de vrijwillige spieren.
• Hartspierweefsel: uitsluitend te vinden in de hartwand. Het staat niet onder vrijwillige controle, omdat het automatisch werkt.

Het maken van dit eerste onderscheid is essentieel, aangezien de functionele eenheid waar het hier om gaat (de sarcomeer) alleen aanwezig is in de dwarsgestreepte musculatuur. Nu ja, laten we de eigenschappen ervan bekijken.

Wat is een sarcomeer?

De sarcomeer wordt gedefinieerd als de functionele en anatomische eenheid van dwarsgestreepte spieren, dat wil zeggen de vrijwillige. Het zijn een reeks herhaalde eenheden die aanleiding geven tot morfologische structuren genaamd myofibrillen, en zijn misschien wel de meest geordende macromoleculaire structuren in de hele typologie eukaryote cel. We gaan snel veel termen introduceren, dus wanhoop niet, want we zullen in delen gaan.

De cellen waaruit dwarsgestreepte spieren bestaan, worden myofibers genoemd en het zijn lange cilindrische structuren omgeven door een plasmamembraan dat bekend staat als het sarcolemma.. Het zijn zeer lange cellichamen, ze kunnen variëren van enkele millimeters tot meer dan een meter (10 en 100 µm in diameter) en hebben een paar perifere kernen in het cytoplasma, waardoor de cel voldoende ruimte heeft voor machines contracteerbaar.

Als we verder gaan in specificiteit, zullen we zien dat spiermyovezels enkele honderden of duizenden myofibrillen bevatten in hun sarcoplasma (celcytoplasma), een lager niveau van morfologische ordening. Elke myofibril bevat op zijn beurt myofilamenten, in de verhouding van ongeveer 1.500 myosinefilamenten en 3.000 actinefilamenten. Om u een eenvoudig idee te geven, hebben we het over een elektriciteitskabel (myofiber) die, als het wordt doorgesneden, bevat het binnenin duizenden veel kleinere draden (myofibrillen).

Op deze schaal vinden we de sarcomeren omdat, zoals we eerder hebben gezegd, zij de functionele herhalende eenheid zijn waaruit de myofibrillen bestaan.

Sarcomeer-kenmerken

In de samenstelling van de sarcomeer twee biologische elementen van essentieel belang die we al hebben genoemd springen eruit: actine en myosine. Actine is een van de meest essentiële bolvormige eiwitten in levende wezens, aangezien het een van de 3 is belangrijkste componenten van de cytoskeletten (cellulair skelet) van de cellen van organismen eukaryoten.

Aan de andere kant is myosine een ander eiwit dat samen met actine spiercontractie mogelijk maakt, aangezien het tot 70% van de totale eiwitten in dit weefsel vertegenwoordigt. Het is ook betrokken bij celdeling en transport van blaasjes, hoewel dergelijke functionaliteiten bij een andere gelegenheid zullen worden onderzocht.

De sarcomeer heeft sindsdien een zeer complexe structuur Het is samengesteld uit een reeks "banden" die bewegen in de samentrekkende beweging. Dit zijn de volgende:

• Band A: band bestaande uit dikke myosinefilamenten en dunne actinefilamenten. Binnen zijn zones H en M.
• Band I: band bestaande uit dunne actinefilamenten.
• Z-schijven: hier zijn aangrenzende actines bevestigd en wordt de continuïteit met de volgende sarcomeer behouden.

Het gebied van een myofibril dat zich tussen twee opeenvolgende Z-schijven bevindt, kan dus het sarcomeer worden genoemd, wat een lengte van ongeveer twee micron betekent. Tussen de Z-schijven bevindt zich een donker gedeelte (overeenkomend met de A-band) waar, wanneer samengetrokken, de dikke myosinefilamenten en dunne actinefilamenten glijden langs elkaar, variërend in grootte sarcomeer.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "Neuromusculaire junctie: de brug tussen neuron en spier"

eiwit vraag

Naast de typische contractiele eiwitten, actine en myosine, bevat het sarcomeer nog twee andere grote groepen. We vertellen het je in het kort.

Een van de eiwitaccessoiregroepen die in het sarcomeer aanwezig zijn, zijn regulerende eiwitten., verantwoordelijk voor het initiëren en stoppen van de samentrekkende beweging. Misschien wel de bekendste van allemaal is tropomyosine, met een opgerolde structuur die bestaat uit twee lange polypeptiden. Dit eiwit reguleert samen met tropine de interacties van actine en myosine tijdens spiercontractie.

We observeren ook in een ander blok de structurele eiwitten, die ervoor zorgen dat dit zeer complexe cellulaire netwerk op orde blijft en niet instort. De belangrijkste van allemaal is titine, het grootste bekende eiwit, met een moleculaire massa van 3 tot 4 miljoen Dalton (Da). Dit essentiële molecuul werkt door de lijn van de Z-schijf te verbinden met de lijn van de M-zone in de sarcomeer, wat bijdraagt ​​aan de overdracht van kracht in de Z-lijn en het loslaten van spanning in de regio van de i-band Het beperkt ook het bewegingsbereik van het sarcomeer wanneer het onder druk staat.

Een ander essentieel structureel eiwit is dystrofine of nebuline. De laatste bindt zich aan spieractine en reguleert de verlenging van de fijne filamenten. Samenvattend zijn het eiwitten die de communicatie van banden en schijven in de sarcomeer mogelijk maken, waardoor de de zeer complexe en effectieve contractiele beweging die spieren kenmerkt, kan efficiënt worden geproduceerd.

Gerelateerde pathologieën

Het is interessant om te weten dat wanneer de transcriptie van een van deze eiwitten faalt, er zeer ernstige gezondheidsproblemen kunnen ontstaan. Bijvoorbeeld, sommige titin-genmutaties zijn in verband gebracht met familiaire hypertrofische cardiomyopathie, een aangeboren hartaandoening die 0,2% tot 0,5% van de algemene bevolking treft.

Een andere van de meest beruchte ziekten wat betreft de spieren is Duchenne spierdystrofie, veroorzaakt door een defect gen voor dystrofine. Dit wordt in verband gebracht met een verstandelijke beperking, vermoeidheid, motorische problemen en algemene gebrekkige coördinatie die meestal eindigt met de dood van de patiënt als gevolg van ademhalingsinsufficiëntie. Hoewel het misschien verrassend lijkt, kan zoiets simpels als een defect in de synthese van een eiwit zich vertalen in dodelijke pathologieën.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "Spierdystrofie van Duchenne: wat het is, oorzaken en symptomen"

Samenvatting

Als je vandaag iets hebt geleerd, is het zeker dat de sarcomeer een buitengewoon complexe en georganiseerde functionele eenheid is, waarvan de structuur probeert om De balans vinden tussen sterke en efficiënte contractie en biologische levensvatbaarheid (dat wil zeggen, alles blijft op zijn plaats als de contractie eenmaal heeft plaatsgevonden). beweging).

Tussen banden, schijven en lijnen is ons één ding duidelijk: de sarcomeren zouden alleen met hun anatomische organisatie een boek kunnen bedekken. De organisatie van actine, myosine en andere geassocieerde eiwitten is de sleutel tot beweging in levende wezens.

Bibliografische referenties:

• Araña-Suárez, M., & Patten, S. B. (2011). Musculoskeletale aandoeningen, psychopathologie en pijn. Musculoskeletale aandoeningen Psychopathologie, 1.
• Banda, A., Zona, H., Banda, I., & Disco's, Z. Sarcomeer: ​​structuur en onderdelen, functies en histologie.
• Bonjorn, M., Rosines, M. D., Sanjuan, A., & Forcada, P. (2009). Verwondingen door wrijving van zacht weefsel. Biomechanica, 17(2), 21-26.
• Duchenne spierdystrofie, Medlineplus.gov. Verzameld op 10 januari in https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/000705.htm#:~:text=La%20distrofia%20muscular%20de%20Duchenne, een%20prote%C3%DNA%20in%20de%20m%C3%Bascules).
• Gomez Díaz, ik. (2013). Titin in de genetische diagnose van familiale hartziekte.
• Marrero, R. C. M., Rull, ik. M., & Cunillera, M. Q. (2005). Klinische biomechanica van de weefsels en gewrichten van het bewegingsapparaat. Masson.
• Martin Dantas, E. H., da Silva-Borges, E. G., Gastélum-Cuadras, G., Lourenço-Fernandes, M., & Ramos-Coelho, R. (2019). Concentraties en relatieve mobiliteit van titine-isovormen na drie verschillende flexibiliteitstrainingssessies. Technowetenschap Chihuahua, 13(1), 15-23.
• Mora, ik. S. (2000). Spierstelsel.
• Rosas Cabrera, RA (2006). Studie van de mechanische eigenschappen van het eiwit titine.