college 7 Flashcards
(78 cards)
waarom zijn skeletspieren ene belangrijk orgaan?
Skeletspieren vormen een belangrijk orgaan niet alleen als motor om te bewegen, maar ze scheiden ook allerlei groeifactoren (en andere cytokinen) uit zullen we later zien. Ze zijn ook zeer belangrijk bij het reguleren van de bloedsuikerspiegel omdat ze glucose kunnen opnemen.
waar gaat het om bij krachtsporters?
Bij krachtsporters gaat het vaak om het kortdurend leveren van een hoog piekvermogen. Daarbij is een groot spiervolume van belang. We hebben gezien dat spiervezellengtes zich kunnen aanpassen in lengte. Echter, daar zit natuurlijk een fysieke grens aan: bij een parallelvezelige spier kunnen de vezels b.v. nooit langer worden dan het lichaamssegment dat de spier overspant. Daarom wordt de meeste winst door training bij krachtsporters toch vaak uit de dwarsdoorsnede gehaald: dikkere spiervezels.
wat is een groot nadeel bij dikkere spiervezels?
Een groot nadeel daarbij is dat de afstand van de capillairen tot het binnenste van de spiervezels relatief groot is, waardoor zuurstof minder makkelijk het middendeel) van de spiervezels bereikt. Daarom hebben duursporters (rechtsboven) vaak veel dunnere spiervezels en dus ook een veel slanker postuur.
wat is het probleem met spiervezels?
dat uit het type sport dat mensen bedrijven je niet kan afleiden hoeveel spiervezels zij in hun spieren hebben. We hebben al gezien da de vastus lateralis ongeveer een miljoen spiervezels bevat maar dat de variatie waarschijnlijk groot is (0.8-1.3 miljoen). Wel zou je kunnen speculeren dat mensen die bij hun geboorte veel spiervezels hebben op dat punt in het voordeel kunnen zijn als je later aan een sport gaan doen waarbij veel kracht (en vermogen) moet worden geleverd:. Immers als 1 miljoen spiervezels 10% dikker worden dan neemt de dwarsdoorsnede van een spier meer toe dan bij een persoon waarbij 0.8 miljoen spiervezels 10% dikker worden.
Adaptatie van spieromvang vereist ;
een verandering in de balans tussen de snelheid van eiwitsynthese en afbraak
Spiervezels kunnen dikker worden als in de balans de eiwit (in dit geval actine en myosine) synthese groter wordt dan de degradatie (die ook altijd plaatsvindt).
Er komen meer myofibrillen en dus meer sarcomeren naast elkaar te liggen binnen de spiervezels.
Belangrijke processen in de synthese van eiwitten:
1 Transcription 2 Splicing 3 mRNA 4 Ribosomal RNA 5 tRNA 6 Translation 7 Termination 8 Protein 9 5’ end cap
Skeletspiervezels beschikken over stamcellen, wat kunnen deze cellen?
(satelliet cellen) die kunnen delen en fuseren met de moedervezel.
waar liggen satelliet cellen?
Satelliet cellen liggen tussen het sarcolemma en de basale lamina
bevatten spiercellen even veel kernen als de meeste cellen in het lichaam?
Nee, veel meer, het zijn grote cellen.
hoe wordt het volume cytoplasma per kern genoemd?
myonuclear domain
Uit onderzoek is gebleken dat in gezonde situaties het myonuclear domain van een kern constant blijft wanneer?
spieren hypertrofiëren. Dit betekent dat het aantal kernen in een spiervezel toeneemt. Dit kan doordat satellietcellen, een soort spierstamcellen welke zijn gelegen tussen het sarcolemma en de basale lamina, delen en fuseren met de spiervezel waartoe ze behoren.
Systemen voor afbraak van eiwitten
1Calpain and caspase proteasen
2 Ubiquitine-proteasome systeem
3 Lysosomen
Eiwitten gaan maar een beperkte tijd mee (de half-lifetime van myosine is b.v. een paar weken) . Ze moeten dus continue worden vervangen. Voordat nieuwe moleculen kunnen worden ingebouwd moeten de beschadigde eiwitten eerst worden verwijderd. Daarvoor zijn er drie systemen in de cel.
welke 3?
1Calpain and caspase proteasen
2 Ubiquitine-proteasome systeem
3 Lysosomen
wat houdt celpains in?
Calpaines zijn een soort knip-enzyme (proteases ‘eiwitoplossend’). Ze worden door Ca2+ geactiveerd en maken de structuur (cytoskelet)van de spiercel kapot door b.v. titine en de z-lijnen te knippen. Als spiervezels beschadigd zijn (b.v. na het lopen van een marathon of na (andere) excentrische contracties) dan zien we dat de intracellulaire [Ca2+] toeneemt (er komt dan extra Ca2+ van buiten naar binnen). Deze Ca2+ activeert de Calpaines waardoor dus andere eiwitten zoals b.v. actine en myosine vrij komen (losmaken van het cytoskelet) en beschikbaar maken voor afbraak via systeem
wat houdt Ubiquitine-proteasome in?
2 systemen die samen werken. Het systeem dat de spiereiwitten afbreekt is het ubiquitine-proteasome systeem. Dit is een complex met afbraakenzymen wat in staat is om eiwitten met een keten van ubiquitine moleculen op te nemen en in korte peptiden te knippen. Eigenlijk is het proteasoom te beschouwen als een soort papierversnipperaar. Om herkend te worden door de proteasome dienen eiwitten te worden gemarkeerd met een keten van ubiquitine moleculen (merkteken of tag). Het proteasome herkent eiwitten die ze moeten afbreken aan dat merkteken (tag). Deze tags/markeringen (ketens van ubiquitine) worden aangebracht in een proces dat logischerwijs ubiquitinatie heet. De ubiquitine ketens worden aan de af te breken eiwitten gekoppeld door zogenaamde E3 ligases. Twee belangrijke E3 ligases die in de spier voorkomen zijn MafBox en MurfI.
Verhaal gaat nog verder met proteasomen
wat houden lysosomen in?
organellen (blaasjes) met een zuur (pH 4) intern milieu (systeem 3) waarin zich verschillende afbraakenzymen bevinden (nucleasen om DNA en RNA af te breken, proteasen om eiwitten en peptiden af te breken of fosfatasen die fosfaatgroepen van eiwitten verwijderen). De lysosomen zijn betrokken bij het afbreken van b.v. mitochondriën en membraanstructuren zoals receptoren en is dus niet direct bij de afbraak van spiereiwitten zoals actine en myosine betrokken.
wat zijn 2 belangrijke E3 ligases
MafBox en Murf1
Nadat de contractiele eiwitten (b.v. myosine filamenten) zijn losgeknipt uit het cytoskelet moeten ze verder worden afgebroken. Dit gebeurt door gespecialiseerde eiwitcomplexen:
proteasomen
wat zijn proteasomen?
Proteasomen zijn een soort hakselmachines/papierversnipperaars in het cytosol. Ze herkennen eiwitten die ze moeten afbreken aan een merkteken (tag). Deze tags/markeringen (ketens van ubiquitine) worden aangebracht in een proces dat logischerwijs ubiquitinatie heet. De ubiquitine ketens worden aan de af te breken eiwitten gekoppeld door zogenaamde E3 ligases (ligeert (koppelt) het spiereiwit dat moet worden afgebroken met het ubiquitine)
waar zijn lysosomen nog meer belangrijk voor?
De lysosomen zijn betrokken bij het afbreken van b.v. mitochondriën en membraanstructuren zoals receptoren en is dus niet direct bij de afbraak van spiereiwitten zoals actine en myosine betrokken. Echter door het afbreken van receptoren in de spiervezelmembraan (B) spelen ze indirect wel een rol in de eiwitsynthese. We zullen straks zien dat de spier zelf groeifactoren uitscheidt (IGF b.v.) die vervolgens weer kunnen aanhechten op speciale receptoren in het sarcolemma. Als de eiwitsynthese verminderd wordt (b.v. bij langdurige bedrust) dan zijn er minder receptoren voor IGF en MGF nodig en een deel wordt dan afgebroken. Hierbij spelen de lysosomen dus een belangrijke rol.
Mechanische belasting kan tot gevolg hebben :
Dat transcriptiefactoren geactiveerd worden die betrokken zijn bij de activatie of juist de remming van genexpressie
Directe expressie van de genen voor spiereiwitten
En meer indirecte expressie van van de genen voor spiereiwitten via groeifactoren: IGF-1, MGF and myostatine
Het algemene beeld over hoe een spier kan hypertrofiëren is dat mechanische belasting op spiervezels verschillende processen van synthese en afbraak van eiwitten beïnvloed. Dit kan plaatsvinden op een directe of indirecte wijze. hoe werkt dit?
Het cytoskelet van een spiervezel is via transmembraan eiwitten (Integrines) verbonden met het bindweefsel om de spiervezel. A. Door kracht uit te oefenen op het cytoskelet kunnen mRNA’s die eraan verbonden zijn vrijkomen in het cytoplasma om vervolgens te worden getransleerd door de ribosomen. Dit mechanisme van krachtoverdracht waarbij krachten op het geraamte (lees cytoskelet) van de cel worden overgedragen wordt ook wel tensegrity genoemd.
B. De andere wijze waarop mechanische belasting leidt tot hypertrofie is een indirecte manier waarbij een mechanische stimulus wordt omgezet in een cascade van biochemische reacties welke leidt tot activatie van enzymen betrokken bij de translatie of transcriptie. (via FAK: Focal Adhesion Kinase; college 1, de MAPkinases, mitogen activated protein kinases). Deze cascade leidt tot veranderingen in transcriptiefactoren die de kern in gaan. Via deze weg kan er een toename of remming van transcriptie van spiereiwitten plaatsvinden, maar ook veranderingen in expressie van groeifactoren (IGF, MGF,myostatine) en/of andere cytokinen. Er gaan bij activatie van deze cascade van reacties meer transcriptie factoren de celkern in, waardoor er daar meer mRNA wordt geproduceerd. Niet alleen voor b.v. actine en myosine maar ook voor de aanmaak van anabole factoren. Ook extracellulair Ca2+ kan als er mechanische rek op het sarcolemma wordt uitgeoefend door spiercontracties naar binnen komen en vormt ook een trigger voor allerlei reacties die ook leiden tot productie van transcriptiefactoren die de kernen aanzetten tot transcriptie van spiereiwitten en groeifactoren.
wat is exocytose?
Groeifactoren die in de spier zijn gemaakt worden eerst naar buiten getransporteerd
wat gebeurt er nadat de groeifactoren naar buiten zijn getransporteerd?
waardoor zij niet alleen op de spiercel zelf (ze binden aan receptoren (tyrosine kinase receptoren) in de spiervezelmembraan), maar ook op de omgeving invloed kunnen uitoefenen.Dat is handig want ook het bindweefsel moet zich aanpassen: activatie van fibroblasten
