diff --git a/content/Fysiologi/Block 1 - Nervcellsfysiologi/6. Nervsystemets utveckling Muskelfysiologi/Gabriel - Skelett.md b/content/Fysiologi/Block 1 - Nervcellsfysiologi/6. Nervsystemets utveckling Muskelfysiologi/Gabriel - Skelett.md new file mode 100644 index 0000000..7d244c4 --- /dev/null +++ b/content/Fysiologi/Block 1 - Nervcellsfysiologi/6. Nervsystemets utveckling Muskelfysiologi/Gabriel - Skelett.md @@ -0,0 +1,463 @@ + + +# Skelettmuskelfysiologi + +Skelettmuskelfysiologi +- ​ Motorisk enhet är den minsta enheten som kontrolleras av CNS + - +Motoriska enheten innefattar ett α-motorneuron och alla muskelfibrer +som neuronet synapsar/innerverar. + - +Ap i neuronet orsakar alltid kontraktion genom att frisätta +transmittorer som depolariserar muskelfibrerna (uppnår ap). + - +Motoriska enheter är olika stora (kan innervera 5 och upp +till 10000 muskelfibrer). + +- ​ Uppbyggnad av skelettmuskel + - +Muskelfiber = muskelcell + - +Muskelcell har flera cellkärnor → multinukleär + - +Muskelfascikel = bunt av muskelfibrer. + - +Muskelfibrer = bunt av myofibriller + - +Myofibriller finns intracellulärt och består av +sarkomerer (minsta kontraktila enheten). + +- ​ Sarkomerer byggs upp av myofilament + - +Aktin – utgår från Z-diskar + - +Myosin – förankrad också till Z-diskar via titin (elastiska egenskaper) +- ​ Vid depolarisering binder myosintrådarna till aktintrådarna och +“drar” dem till sig → kontraktion +- ​ Z-trådarna förs närmare varandra (sarkomeren förkortas) + +- ​ Neuromuskulär synaps + - +Neuromuskulär synaps är väldig stor, med 1000 frisättningsställen +(n = 1000) per muskelfiber → enorma mängder transmittorer +frisätts! + - +Därför har synapsen hög EPSP på ca +50 mV, +ändplattepotential/EPP. + - +Därmed är det garanterat att uppnå tröskelvärdet i muskelfibern → +ap → kontraktion. + - +Synapsen finns oftast i mitten av muskelcellen och sprids ut mot +ändar +- ​ Axonen har ledningshastighet på ca 10 m/s, bra för koordination + + - +Acetylkolin (ACh) som transmittor +- ​ Finns i stora mängder i speciella vesiklar i presynapsen +- ​ Orsakar excitation i postsynapsen + + + + +![[image-fef60a923b9f.png]] + + +![[image-ed74afaf6726.png]] + + +![[image-87a9e2c1c74f.png]] + + - +Acetylkolinreceptor av nikotintyp på postsynapsen +- ​ Jonotrop receptor med 2a, 2b, 1 epsilon subenheter +- ​ Kräver bindning av två ACh +- ​ Öppnar upp Na/K–kanal +- ​ Reverseringspotential 0 mV + - +Acetylkolinesteras (AChE) +- ​ I CNS avslutas transmissionen via astrocyter. +- ​ I neuromuskulära synapser avslutas de via enzymet AChE som +bryter ned acetylkolin till → acetyl + kolin. +- ​ Tar endast 1 ms → hög säkerhet +Frågor +1.​ Vad består en motorisk enhet av och vad är dess funktion? +2.​ Beskriv uppbyggnaden av skelettmuskler och myofilament. +3.​ Varför sker alltid en muskelkontraktion om α-motorneuron aktiveras? +4.​ Var i muskeln finns neuromuskulära synapsen? Vilken transmittor används, +vilken receptor har den och hur avslutas transmissionen? +Farmakologisk aspekt +- ​ Postsynaptiskt + - +Curare = pilgift + - +Curare är en antagonist till ACh i de nikotinerga AChR som hindrar ap +i muskelfibrer, neuronet kan ej överföra signal till skelettmuskeln → +ingen kontraktion. + - +Dödlig då höga doser påverkar även andningsmuskler. +- ​ Kan användas för relaxation + - +Myasthenia gravis – autoimmun sjukdom där kroppen producerar +antikroppar mot AChR → muskelsvaghet + + - +ACh-agonister +- ​ Binder & aktiverar nikotinerga AChR → kanalen öppnas → bryts +dock inte ned av AChE → ger upphov till desensitisering +- ​ Används inom intensivvård, initialt leder det till muskelkramper +(depolarisering) följt av avslappnad (desensitisering). + + - +AChE inhibitorer +- ​ ACh ansamlas → muskelkramp (initial) → muskelavslappnad +(desensitisering) +- ​ Reversibla inhibitorer används som behandling mot myasthenia gravis +- ​ Irreversibla i krig (nervgaser → död) + + + + + +![[image-57e303bb0f7e.png]] + +- ​ Postsynaptiskt finns botulinumtoxin som orsakar protolys av +SNARE-proteiner → vesiklar exocyteras ej (lokal förlamning). +Frågor +1.​ Ge ex. på postsynaptisk antagonist till neuromuskulära synapsen. +2.​ Vad är effekten av AChR-agonister, AChE inhibitorer, varför? +3.​ Vad orsakar botulinumtoxin, varför? +Utveckling hos myocyter +- ​ Omogen muskelcell + - +Bildas genom att flera myoblaster fuserar/smälter samman för att bilda +en multinukleär muskelcell/muskelfiber (myocyt) + - +Uttrycker många nikotinerga AChR som har y-subenhet istället för +epsilon. + - +När axon kommer fram, omvandlas y- till e-subenheter. + - +I början innerveras varje muskelfiber av flera a-motorneuroner +(konkurrens), sedan bildas en stor synaps med en a-motorneuron. + + +- ​ Perifier nervskada + - +Axonet degeneras. + - +Orsakar att AChR omvandlas till omogna AChR med y- +istället för e-subenheter och uttrycks i större mängder över hela fiber. + - +Gamma har högre affinitet till ACh och kan reagera på +“bakgrundsnivåer” av ACh. +- ​ Uttrycket av AChR ger alltså axonet möjlighet att växa ut igen. + - +Om axonet hittar rätt +- ​ Motorneuronet innerverar så många muskelfibrer som möjligt +(viktig för neuronets överlevnad) +- ​ Neuromuskulära synapser återbildas → AChR mognar. + - +Om axonet ej hittar rätt +- ​ Motorneuronet degenereras (kräver faktorer av muskelcellen för +överlevnad) +Frågor +1.​ Beskriv en omogen muskelcell, hur den bildas och hur den mognar. +2.​ Vad händer vid en perifier nervskada? +Kontraktion +- ​ ACh binder till AChR → aktionspotential i 1 ms → Ca2+-inflöde → myosin +binder och “drar” aktin → kontraktion + + + + +![[image-7f5a436d98e8.png]] + + +![[image-7a974e286497.png]] + +- ​ Sarkoplasmatiska retikulum (SR) + - +Membranomsluten organell som finns längs T-tubuli (inbuktningar i +muskelcellen) + - +SR lagrar Ca2+, större [Ca2+] än i cytosolen (men ej högre än EC). + - +SR har följande strukturer +- ​ SERCA: Ca2+-pump (ATP) som ständigt pumpar in Ca2+ +- ​ Ryanodinreceptor-kanal: Spänningsstyrd Ca2+-kanal +- ​ Speciell DHP: DHP egentligen är spänningstyrd Ca2+-kanal men +i muskler är den fysiskt bunden till ryanodinreceptor och +fungerar som spänningssensor som mekaniskt öppnar/stänger +ryanodinreceptor-kanaler utifrån spänningen + - +Vid ap → DHP öppnar ryanodinreceptor-kanal → Ca2+ flödar ut från SR +till cytoplasman → myosin binder aktin → kontraktion. + - +Skiljer mellan hjärtmuskel och skelettmuskel. + +- ​ Myosin-aktin-cykeln + - +Aktinfilamentet är spiralformad aktinmonomerer (“proteinkulor”), där +varje proteinkula har ett bindningsställe för myosin. +- ​ Spiralformen är viktig så myosin inte krockar med varandra. + - +Bindningsställen för myosin i aktinfilamentet är dock blockerade av +tropomyosin → steriskt hinder. + - +Vid hög IC [Ca2+] binder Ca2+ till troponin som fysiskt flyttar bort +tropomyosin → bindningsstället synliggörs. +1.​ Myosin antar högt energitillstånd – genom att hydrolysera ATP till +ADP + Pi som binds till myosinet. +2.​ Myosin binder aktin – när bindningsstället blottas kan myosinarmen +som är i ett högt energitillstånd binda aktin. +3.​ Myosin “nickar” aktin – Pi lossnar vilket frigör energi som drar +aktinfilamentet mot sarkomerens mitt, ADP-lossnar +4.​ ATP binder till myosinarmen → Myosinets affinitet till aktin minskar +→ släpper loss aktin och antar lågt energitillstånd. +5.​ Kan hydrolysera ATP → högt energitillstånd, hög affinitet till aktin → +binder in osv + - +Cykeln upprepas så länge hög IC [Ca2+] finns och tillgång till ATP. +Frågor +1.​ Vad orsakar en muskelkontraktion? Vad är SR, var finns +den, hur bidrar den till kontraktionen? +2.​ Beskriv myosin-aktin-cykeln. + + + + + + +![[image-f5629fc596b7.png]] + +Kontraktion +- ​ [Ca2+] sjunker IC pga SERCA-pumpar → relaxerar muskeln +- ​ Om inget ATP finns i skelettmuskeln förblir myosin bunden till aktin → +kontraherad muskel, kramp. + - +ATP sänker myosinets affinitet till aktin. + - +Händer vid död → likstelhet. + - +Levande muskelceller har skyddsmekanismer mot detta. + +- ​ Muskelstyrkan är proportionell mot mängden aktiva aktin-myosin +bindningar (korsbryggor). +- ​ Ökad antal parallellkopplad sarkomerer (t.ex styrketräning) → styrka +- ​ Ökad antal seriekopplade sarkomerer (t.ex stretching)→ flexibilitet/större +dynamik. + + +- ​ Relationen mellan sarkomerens längd och +kraftutveckling + - +Optimal längd = maximal styrka +- ​ Optimal överlapp mellan aktin & +myosin → maximal +aktin-myosin-bindningar → maximal +styrka + - +För korta (kontraherad) sarkomerer +- ​ Aktin överlappar → vissa bindningsställen blockeras +- ​ Även myosintrådarna stöttar på varandra eller Z-disk + - +För långa sarkomerer +- ​ Minskad antal aktin-myosin-bindningar (aktin & myosin +överlappar mindre) + +- ​ Relationen mellan kraftutveckling och kontraktionshastighet + - +Låg hastighet = mer kraft + - +Hög hastighet = mindre kraft + - +Isometrisk kontraktion (ingen hastighet = maximal +kraft) + - +Relationen beror på att vid hög kontraktionshastighet +hinner inte alla myosinarmar i sarkomererna binda +aktin samtidigt eftersom vissa just har just släppt eller +håller på att binda igen. + - +Låg hastighet → fler myosinarmar genererar kraft tillsammans. + + + + +![[image-b9317cecdb9d.jpeg]] + + +![[image-002c91e1ef10.png]] + +- ​ Excentrisk kontraktion + - +Maximal kontraktion/aktin-myosinbindningar men muskeln förlängs +ändå - excentrisk kontraktion + - +Excentrisk kontraktion genererar högst kraftutveckling (mer än +isometrisk också) pga ökad tension (maximal passiv & aktiv tension)! +- ​ Aktiv tension = aktin-myosinbindningar +- ​ Passiv tension = muskelfibrer sträcks, förlängning + - +Maximal tension = maximal kraftutveckling + - +För hög tension (excentrisk kontraktion) kan orsaka skador i Z-diskarna +i enstaka myofibriller eller även många muskelfibrer. + - +Träningsvärk beror på dessa skador och den efterföljande +inflammationen som leder till reparation och muskeltillväxt. + +- ​ Högre belastning aktiverar fler myosinfilament. + - +Vid viloläge är myosinarmar “infällda”/”otillgängliga” + - +Vid ökad spänning/tension (passiv eller aktiv) övergår fler och +fler myosinarmar från infällda till aktiva som kan binda in +aktin. + - +Det finns en automatisk inbyggd rekrytering av myosinarmar +utifrån ökning på spänning. +- ​ Elasiticitet + - +Vid kontraktion är muskeln mindre elastisk. + - +Ca2+ minskar även titins elasticitet +- ​ Praktiskt för att förankra myosin medan aktin dras + - +Stretching bör därför göras när musklerna är avslappnade. +Frågor +1.​ Hur stoppar en muskelcell kontraktion i rätt tid? Vad är likstelhet? +2.​ Vad avgör muskelstyrkan? Hur kan muskelns dynamik resp. styrka öka? +3.​ Vad är relationen mellan sarkomerens längd och kraftutveckling, varför? +4.​ Vad är relationen mellan kontraktion hastigheten och kraftutveckling, varför? +5.​ Varför har excentrisk kontraktion maximal kraftutveckling? +6.​ Vad orsakas träningsvärk av? +7.​ Vad menas med "inbyggd rekrytering av myosinarmar” i muskelcellen? +8.​ Varför bör stretching göras när musklerna är avslappnade? +Nervsystemets inflytande +- ​ Nervsystemet kan reglera kontraktionsstyrkan i motorisk enhet-nivå (ej +enskilda muskelfibrer) via två mekanismer. + +- ​ Summation + + + + +![[image-7625eabd7d55.png]] + + - +Ökad frekvens av ap översätts till ökad kontraktionsstyrka. + - +Det beror på att IC Ca2+ inte hinner pumpas tillbaka till SR i samma +takt som ryanodinreceptor-kanaler släpper Ca2+ ut till IC +- ​ Eftersom upprepade ap ger muskeln inte möjligheten att +relaxera till följd av hög frekvens av ap. +- ​ Maximal summation = maximal +kontraktion +→ [Ca2+] IC hålls hög → tropomyosin blockerar +ej aktinsbindningsställen → maximal +aktin-myosin-bindning + + - +Effekten av summationen börjar när perioden +mellan två på varandra ap är max 200 ms. +- ​ 5 Hz (5 ap/s) + - +Summationen uppnår maximum vid 20 ms (50 Hz) + - +Motorneuronen arbetar mellan 5-50Hz. + +- ​ Rektyrering + - +I en muskel finns oftast stora mängder motoriska enheter, dessa kan +samarbeta – rekrytering + - +Motoriska enheterna har olika egenskaper (både muskelfibrer och +a-motorneuroner). + - +Rekryteringen sker på ett förutsatt sätt, utifrån enheternas egenskaper. + - +Det finns tre typer av motoriska enheter +- ​ S (Slow) + - +Motorneuronet har lägst tröskel → högst excitabilitet + - +Muskelfibrerna uthålliga men genererar låg +kontraktionsstyrka/kraft. +- ​ FR (Fast, fatigue resisting) + - +Egenskaper mellan S & FF. +- ​ FF (Fast, fatigue) + - +Motorneuronet har högst tröskel → lägst excitabilitet + - +Muskelfibrer är explosiva (hög kontraktionsstyrka), ej +uthålliga + - +Skillnaderna beror på myosin, enzymer, metabolism mm. + - +Summation av olika typer är olika +- ​ S – Orkar länge +- ​ FF – Kontraktionsstyrkan avtar efter 1-2 min +trots summation (fatigue, läs nedan). + - +Ordning typerna aktiveras i + + + + +![[image-48ae977e1db8.png]] + + +![[image-33b296507317.png]] + +1.​ S – Låg kontraktion vid lätt arbete +2.​ FR – Medel kontraktion +3.​ FF – Maximal + - +Rekryteringsordningen är programmerad i ryggmärgen. +- ​ Tidigare typer stängs inte av när nya läggs till. +- ​ Fatigue + - +Muskeltrötthet där kontraktionstyrkan minskar trots aktiverad muskel + - +Perifer fatigue +- ​ Beror huvudsakligen på ökad ATP-hydrolys. Hög IC [Pi] +hämmar ryanodinreceptor-kanaler → minskad [Ca2+] IC → +tropomyosin täcker bindningsstället → ↓ myosin-aktinbindningar. +- ​ Skyddsmekanism mot likhetskramp +- ​ Perifer fatigue beror på muskelns fysiologiska begränsningar → +kan drf inte påverkas. +- ​ Kontraktionsstyrkan minskar men inte ap-frekvensen i EMG. + - +Central fatigue +- ​ Frekvensen ap sjunker parallellt med kontraktionsstyrkan, i +EMG. +- ​ Beror på motorneuronet, börjar med maximal ap-frekvens och +sjunker med tiden + - +Motorneuronets excitabilitet sjunker & inhibitionen ökar + - +Ökad muskelaktivitet → ökad laktatnivåer → låg pH → +aktivering av pH-känsliga smärtafferenter som skickar +inhibitoriska signaler till motorneuronet +- ​ Kan “påverka” genom att excitera a-motorneuronet mer. +Frågor +1.​ Hur kan nervsystemet reglera muskelkraft? +2.​ Vad menas med fatigue? Vilka två typer finns? +Muskeltillväxt +- ​ Initieras av excentrisk kontraktion → små mikroskador i +sarkomerer → inflammatorisk respons (makrofager invaderar) → +cytokiner & tillväxtsfaktorer frisätts → signalerar åt cellen för +proteinsyntes och aktivering av stamceller → satellitceller +prolifererar och differentierar till myoblaster och smälter samman, +med muskelcellen → ökad produktion (pga ökad antal kärnor) av +sarkomerer (inkorporeras parallellt) och myofibriller → +muskeltillväxt, hypertrofi (ökad tvärsnittsarea)! +Frågor +1.​ Hur går muskeltillväxten till? + + + +![[image-0c6403ebe86d.png]] diff --git a/content/Fysiologi/Block 1 - Nervcellsfysiologi/6. Nervsystemets utveckling Muskelfysiologi/Neuromuskulär transmission och skelettmuskelkontraktion.pdf b/content/Fysiologi/Block 1 - Nervcellsfysiologi/6. Nervsystemets utveckling Muskelfysiologi/Neuromuskulär transmission och skelettmuskelkontraktion.pdf new file mode 100644 index 0000000..a108a2e --- /dev/null +++ b/content/Fysiologi/Block 1 - Nervcellsfysiologi/6. Nervsystemets utveckling Muskelfysiologi/Neuromuskulär transmission och skelettmuskelkontraktion.pdf @@ -0,0 +1,3 @@ +version https://git-lfs.github.com/spec/v1 +oid sha256:54247f8fdbb8800e37f2b32b75ce6559c4197d42b063cf065b9e52013220fc22 +size 1168110