vault backup: 2026-01-23 09:15:36

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]]