H8: Excitation and Contraction of Smooth Muscle

Question 1

Wat zijn de verschillen en overeenkomsten in opbouw tussen glad spierweefsel en skeletspierweefsel? (2)

Answer 1

Verschillen: Gladde spierweefsel vezels zijn veel korter en dunner dan skeletaal spierweefsel vezels (30x en 200x).

Overeenkomsten: Zelfde soort contractie met myosine-actine systeem. Wel via ander mechanisme.

Question 2

Welke typen glad spierweefsel bestaan er? (2)

Answer 2

1. Multi-unit glad spierweefsel: Bestaat uit individuele, aparte gladde spiervezels. Elke vezel contracteert onafhankelijk en is vaak geïnnerveerd door één zenuwuiteinde.
2. Single-unit glad spierweefsel: massa van vezels die als één samentrekken. Vezels liggen verdeeld en zijn onderling verbonden (gap junctions) waardoor ionen vrij kunnen stromen van de ene spiercel naar de andere zodat spiervezels samen contracteren.

Question 3

Wat is het verschil in aansturing tussen multi unit en single unit glad spierweefsel?

Answer 3

Multi-unit wordt voornamelijk aangestuurd door zenuwsignalen en single-unit voornamelijk door niet-zenuw stimuli.

Question 4

Wat zijn de verschillen in opbouw tussen Multi unit en single unit glad spierweefsel? (2)

Answer 4

1. MU-vezels zijn bedekt met een basaal membraan. Deze isoleert de vezels van elkaar onderling
2. SU-vezels zijn niet bedekt door zo’n membraan en onderling verbonden via gap junctions.

Question 5

Waaruit ontspringen de actine filamenten in glad spierweefsel

Answer 5

Dense Bodies, zelfde rol als Z-schijven. Deze kunnen in het celmembraan vast liggen of liggen verspreid door de cel. Bij aangrenzende vezels zitten sommige van de lichamen die vastliggen in het membraan ook aan elkaar vast door middel van intracellulaire eiwit bruggen. Met name deze bindingen geven de contractiekracht door van de ene naar de andere cel.

Question 6

Wat is het verschil in actine- en myosine filamenten in glad spierweefsel t.o.v. skeletale spiervezels? (2)

Answer 6

1. 5-10x meer actine filamenten dan myosine filamenten en myosine filamenten meer dan 2x zo grote diameter in glad spierweefsel.
2. myosinefilamenten in glad spierweefsel beschikken over side polar cross bridges. Hierdoor scharnieren de crossbridges aan beide kanten tegenovergesteld van elkaar waardoor de actinefilamenten in tegenovergestelde richting worden getrokken (hierdoor tot 80% van lengte samentrekken t.o.v 30%).

Question 7

Wat is er aan de hand met het walk-along mechanisme in glad spierweefsel?

Answer 7

1. veel trager (10-300x) dan in skeletaal spierweefsel.
2. Toch is de fractie van de tijd dat de crossbridges vastzitten aan het actine, wat bepalend is voor de contractiekracht, verondersteld sterk toegenomen te zijn in gladspierweefsel.

Door het langzamere proces is de totale contractie duur van glad spierweefsel ook een stuk hoger.

Question 8

Welk type weefsel is metabool efficiënter?

Answer 8

Gladspierweefsel, waarschijnlijk komt dit door het langzamere walk-along proces. Er is maar 1 ATP nodig voor een contractiecyclus, ongeacht de duur hiervan.

Deze lage energie benodigdheid is belangrijk voor glad spierweefsel omdat organen zoals bijvoorbeeld de blaas, darmen en galblaas vaak voor onbepaalde tijd tonische spiercontractie handhaven.

Question 9

Welk type spierweefsel heeft een hogere maximale contractiekracht? (per doorsnede)

Answer 9

Glad spierweefsel, door de verlengde periode waarin myosine aan de actine gebonden is.

Question 10

Wat is het latch mechanisme in glad spierweefsel?

Answer 10

Wanneer maximale contractie eenmaal is ontwikkeld door gladde spiervezels is er veel minder stimulatie en energie nodig om deze contractie te behouden.

Question 11

Wat zijn de stress-relaxatie en omgekeerde stress-relaxatie verschijnselen van glad spierweefsel?

Answer 11

Het vermogen (in holle organen) om terug te keren naar zijn oorspronkelijke samentrekkingskracht seconden of minuten nadat het verlengd of verkort is. Ze stellen een hol orgaan in staat dezelfde hoeveelheid druk te behouden in het lumen ondanks veranderingen in volume

Denk hierbij bijvoorbeeld aan de blaas.

Question 12

Wat is het equivalent van troponine in glad spierweefsel?

Answer 12

Calmoduline, gladde spiervezels beschikken over grote hoeveelheden hiervan.

Het bindt met calcium en dit calcium-calmoduline complex en dit hecht aan/activeert myosine lichte keten kinase, een fosforylering enzym. Hierdoor wordt één van de lichte ketens (de regelgevende keten) rondom de myosine koppen gefosforyleerd en vind het walk-along proces plaats leidend tot contractie.

Question 13

Waaruit komen de calciumionen bij glad spierweefsel vandaan?

Answer 13

Uit het ECF (grote gradiënt) t.o.v. het SR in skeletspierweefsel. In glad spierweefsel is het SR maar licht ontwikkeld.

De benodigde tijd voor diffusie (de latente periode) duurt wel veel langer dan bij skeletspiervezels (ca. 50x zo groot).

Question 14

Zijn er sarcoplasmatische reticula aanwezig in glad spierweefsel?

Answer 14

Ja, maar veel minder goed ontwikkeld dan in skeletspiervezels. Hoe uitgebreider het SR -> hoe sneller de contractie.

Question 15

Hoe worden in glad spierweefsel de calciumionen verwijderd?

Answer 15

Ook door een ATPase calciumpomp, maar deze keer op het celmembraan, kan ook pompen naar SR wanneer dit aanwezig is, verbruikt ATP en werkt langzamer waardoor een gladde spiercel contractie langer duurt dan bij skeletaal spierweefsel.

Question 16

Welk enzym is benodigd voor het stoppen van contractie in een gladde spiercel?

Answer 16

Myosine fosfatase, bevind zich in cytosol en gaat en maakt de fosforylering van de myosine kop ongedaan door het fosfaat van de regelgevende keten te splitsen waarnaar het walk-along proces stopt en contractie eindigt.

Question 17

Wat is het verschil in stimulatie tussen skelet en glad spierweefsel?

Answer 17

Skeletspierweefsel kan alleen worden gestimuleerd door zenuwen; Glad door zenuw, hormonen, strekken, etc.

Question 18

Wat is het verschil tussen NMJ’s in gladspierweefsel en skeletaal spierweefsel?

Answer 18

In gladspierweefsel vertakken autonome zenuwvezels zich over het algemeen diffuus over een vlak gladde spiercellen. Deze zenuwvezels raken het spiercelmembraan meestal niet aan maar vormen diffusie juncties welke transmitter substantie loslaten in de matrix coating van de gladde spier, een paar micrometers op afstand van de spiercellen. De transmitter substantie diffundeert vanaf hier de cellen in.

Waar er veel spierlagen zijn wordt vaak alleen de bovenste spierlaag geïnnerveerd. Via geleiding of diffusie van transmitter substantie dringt de stimulatie vervolgens tot de binnenste spierlagen.

Question 19

Wat is het verschil in gebruikte neurotransmitters tussen skeletaal spierweefsel en glad spierweefsel?

Answer 19

In glad spierweefsel bevatten de blaasjes, naast acetylcholine, in sommige vezels ook norepinefrine en soms ook andere stoffen.

Question 20

Welke vormen actiepotentialen zijn er in single-unit gladde spiervezels? (2)

Answer 20

1. Piekpotentialen (typisch, ook in skeletspier, kan op meerdere manieren worden opgewekt).
2. AP met plateau’s (kan tot 1s lang, verklaren de langdurige contracties).

Question 21

Sommige gladde spiervezels zijn zelf-excitatoir, wat houdt dit in?

Answer 21

Dit wordt vaak geassocieerd met een basaal langzaam golf ritme (slow-wave) van het membraan potentiaal. Het belang van de langzame golven is dat ze actiepotentialen kunnen initiëren wanneer ze sterk genoeg zijn (toenemen tot -35 mV). De langzame golven worden pacemaker golven genoemd.

Lokale eigenschap van de gladde spiervezels waaruit de spier ontstaat. Oorzaak onbekend.

Question 22

In welk type glad spierweefsel treden er spontaan actiepotentialen op bij voldoende strekking en waarom? (2)

Answer 22

Bij visceraal (single-unit) glad spierweefsel.

Resulteren door een combinatie van:

1. De normale langzame golfpotentialen (pacemaker golven).
2. Een afname van de algehele negativiteit van de membraanpotentiaal veroorzaakt door rek.

bijvoorbeeld de strekking van de darmwand die de darmen in staat tot het automatisch en ritmisch contracteren waarmee inhoud gewoonlijk wordt verschoven richting de anus.

Question 23

Wat zijn voorbeelden van hormonen die invloed hebben op de tonus glad spierweefsel? (5)

Answer 23

1. Norepinefrine
2. epinefrine
3. Angiotensine 2
4. Vasopressine
5. Histamine

Question 24

Wat zijn manieren waarop hormonen de tonus van glad spierweefsel kunnen beïnvloeden? (3)

Answer 24

1. Werken als zenuwstimulatie (openen Na/Ca kanalen). Hierbij kunnen actiepotentialen optreden of leidt dit direct tot contractie.
2. Inhibitie, treed op wanneer hormonen de natrium- en calciumkanalen sluiten; wanneer de normaal gesproken dichte kaliumkanalen geopend worden. Beide leiden tot hyperpolarisatie en voorkomen contractie.
3. Initiëren contractie/inhibitie zonder verandering in membraanpotentiaal via receptormechanismen. Activatie adenylate cyclase of guanylate cyclase. Vorming van cyclisch adenosine monofosfaat (cAMP) of cyclisch guanosine monofosfaat (cGMP), second messengers.

Question 25

Hoe wordt glad spierweefsel ook wel genoemd?

Answer 25

Wordt ook wel syncytieel glad spierweefsel of visceraal glad spierweefsel genoemd. Dit laatste omdat het zich bevind in de wanden van de meeste ingewanden in het lichaam, waaronder maagdarmkanaal, galkanalen, ureters, baarmoeder en veel bloedvaten.

Question 26

Wat zijn voorbeelden van multi-units glad spierweefsel? (3)

Answer 26

1. ciliaire (kringspier) in het oog
2. M. arrector pili (haren rechtop zetten huid)
3. Iris spier van het oog.

Question 27

Wat is het equivalent voor de T tubuli in glad spierweefsel?

Answer 27

kleine inhammen in het celmembraan, genaamd de caveolae die tegen de sarcoplasmatische reticula aanliggen.

Question 28

Waar is de kracht van contractie in gladspierweefsel van afhankelijk?

Answer 28

De extracellulaire calcium concentratie, Wanneer de calciumconcentratie in de extracellulaire vloeistof hier afneemt tot ongeveer een derde of tiende van normaal stopt contractie in glad spierweefsel.

Question 29

Waardoor wordt de benodigde tijd voor relaxatie van glad spierweefsel grotendeels bepaald?

Answer 29

door de hoeveelheid actief myosine fosfatase in de cel.

Question 30

De axonen die gladde spiervezels innerveren vertakken zich niet in een motorische eindplaat, waarin wel?

Answer 30

In plaats daarvan hebben de terminale axonen varicositeiten (bevatten blaasjes met transmitter) die langs hun assen zijn verdeeld. Op deze punten worden de omhullende Schwann-cellen onderbroken zodat de transmitter substantie hier door de wanden van de varicositeiten kan worden uitgescheiden.

Question 31

In gladde spiervezels bevinden zich contact juncties, wat zijn dat?

Answer 31

In sommige gevallen, vooral bij multi-unit vezels, bevinden de varicositeiten zich op enkele nanometers (20-30 nm) van het spiercelmembraan. Dezelfde breedte als de synaptische spleet in skeletspieren.

Werken veel op dezelfde manier als neuromusculaire juncties en de snelheid van contractie bij deze vezels is sneller dan bij de vezels met diffusie juncties.

Question 32

Wat zijn de belangrijkste transmitters gescreteerd door autonome zenuwvezels in glad spierweefsel?

Answer 32

Acetylcholine en Norepinefrine. Worden nooit gesecreteerd door dezelfde zenuwvezels. Werken in op exciterende of inhiberende receptoren.

Wanneer het één exciterend werkt op het orgaan, werkt het anders gewoonlijk inhiberend op hetzelfde orgaan en andersom.

Question 33

Waardoor wordt bepaald of een transmitter exciterend of inhiberend werkt?

Answer 33

door het type receptor waar het transmitter mee bindt, exciterende of inhiberende receptoren.

Question 34

Wat is het normale rustmembraan potentiaal voor glad spierweefsel?

Answer 34

-50 tot -60 mV.

Question 35

Waar komen actiepotentialen wel en niet voor in glad spierweefsel?

Answer 35

wel in visceraal (single-unit) spierweefsel.

normaal gesproken niet in multi-unit spierweefsel.

Question 36

Wat is in gladspierweefsel veel meer aanwezig dan in skeletaal spierweefsel?

Answer 36

Spanningsafhankelijke calciumkanalen, echter maar enkele natriumkanalen.

Instroom van calciumionen dus met name belangrijk voor het genereren van AP’s. De calciumkanalen zijn echter veel langzamer in het openen en blijven ook veel langer open. Dit verklaart grotendeels het verlengde actiepotentiaal plateau van sommige gladde spiervezels.

Een ander belangrijk kenmerk van calcium instroom hier is, is dat het calcium direct inwerkt op het contractiemechanisme van gladde spiervezels leidend tot contractie.

Question 37

Waarom treden er in multi-unit gladde spiervezels geen actiepotentialen op en wat zorgt er dan voor contractie?

Answer 37

Trekken gewoonlijk samen als gevolg van zenuwsignalen (secretie acetylcholine/norepinefrine). Actiepotentialen worden hierbij gewoonlijk niet ontwikkeld omdat de vezels te klein zijn.

Echter zorgt lokale depolarisatie bij kleine gladde spiervezels zelfs zonder actiepotentiaal ontwikkeling voor elektrische verspreiding over het gehele membraan leidend tot contractie.

Question 38

Hoe heet de lokale depolarisatie bij (kleine) multi-unit gladde spiervezels die voor contractie zorgt zonder actiepotentiaal?

Answer 38

Junctioneel potentiaal.

Question 39

Wat zijn twee types van niet-zenuw en niet-actiepotentiaal stimulerende factoren die in glad spierweefsel leiden tot contractie?

Answer 39

1. Lokale weefsel chemische factoren.
   voorbeeld: de kleinste bloedvaten hebben geen tot weinig zenuw innervatie maar toch vasodilatatie/-constrictie door veranderingen in lokale chemische factoren in weefsel rondom (O2/CO2 gehalte etc.).
2. Verschillende hormonen.

Veel hormonen in het bloed hebben effect op glad spierweefsel. De een meer dan de ander. Of het hormoon tot contractie of relaxatie leidt is afhankelijk van excitatoire- en inhiberende receptoreiwitten op het membraan.