1.1.2. Collegeaantekeningen

Deze samenvatting is gebaseerd op het studiejaar 2013-2014.

Week 1

24-09-2013 - Openingscollege 1 – Introductie

Drs. M.W. van Eemden

Tijdens dit college zullen ten eerste de globale leerdoelen besproken worden en een overzicht van de cursus gegeven worden. Ook zal er gesproken worden over de CAT en wordt een introductie gegeven van de anatomie.

De cursus gaat over het bewegingsapparaat. Over alle spieren die het skelet doen bewegen, de soorten gewrichten er zijn, en welke spieren daar een functie op hebben. Ook wordt de histologie en celbiologie dit blok besproken. Denk hierbij aan hoe botten, spierweefsels, kraakbeen en dergelijke zijn opgebouwd. De fysiologie van spieren komt ook aan bod. Genetica en pathologie staan niet direct in relatie tot het thema, maar zullen wel worden behandeld. Hierbij horen zaken als DNA-replicatie, eiwitsynthese, cel- en weefsel schade en apoptose. De anatomie beslaat 50% van dit blok. De andere disciplines vullen de stof voor ongeveer 10%.

Anatomie

Eén van de eerste anatomische atlassen werd al in de 16^e eeuw gepubliceerd. Bij de anatomie wordt de macroscopische bouw van het menselijk lichaam bestudeerd. De naamgeving bestaat uit de structuren (bijvoorbeeld os sacrum, corpus vertebrae, etc.) en uit de topografische relaties (bijvoorbeeld frontaal, lateraal, etc.).

Doorsnedes

De anatomische stand is rechtop, met de handpalmen naar voren toe. Vanuit deze positie wordt alles besproken. De achterkant is posterior of dorsaal en de voorkant is anterieur of ventraal.

De extremiteiten zijn je benen en armen. De armen zijn de bovenste extremiteit en de benen de onderste extremiteit. De borst is de thorax en de buik het abdomen.

Het lichaam is in verschillende vlakken te verdelen. Ten eerste is er een mediane doorsnede, of midsagittaal. Deze doorsnede loopt over de gehele lengte van het lichaam, dwars door het midden (door de neus). Wanneer een doorsnede in dezelfde richting wordt gemaakt maar deze niet in het midden is, wordt dit een sagittale doorsnede genoemd, of paramediaan. Ten derde is er een frontale doorsnede. Deze is ook over de gehele lengte van het lichaam en in het midden, maar dan door de oren. In de afbeelding hiernaast is het verduidelijkt weergegeven. De doorsnede dwars door het lichaam heet transversaal, axiaal of horizontaal. De term axiaal wordt veel door radiologen gebruikt.

De termen sagittaal en coronaal zijn ontstaan door twee schedelnaden: de sutura coronalis en de sutura sagittalis. Deze naden lopen evenwijdig aan de termen van de doorsnedes

Richtingen

In de afbeelding rechtsonder staan de verschillende namen voor richtingen aangegeven. Naar boven toe is superior, naar beneden inferieur. Vanuit de romp gesproken is naar boven craniaal en naar beneden caudaal. Vanuit de extremiteiten is naar boven proximaal en naar beneden distaal. De voorkant is anterieur en naar de achterkant posterieur. Naar het midden van het lichaam is mediaal en naar de buitenkant van het lichaam is lateraal. Mijn arm zit dus lateraal ten opzichte van mijn romp. Deze termen worden ook gebruikt in de anatomische naamgeving.

Bewegingen

Als voorbeeld wordt het schoudergewricht gebruikt. Dit is een kogelgewricht dat erg bewegelijk is. De arm naar voren toe bewegen is flexie (ook wel buigen, anteflexie of anteversie) en naar achter toe is extensie (ook wel strekken, dorsaalflexie, retroflexie of retroversie). Van de mediaanlijn af bewegen heet abductie. Het tegenovergestelde hiervan is adductie, hierbij beweeg je de arm naar de romp toe. Het schoudergewricht kan ook roteren. Naar buiten toe roteren is exorotatie (in het Engels is dit lateral rotation) en naar binnen toe endorotatie (in het Engels medial rotation). De heup en de schouder kunnen ook nog een samengestelde beweging uitvoeren, de circumductie. Dit is ronddraaien.

Anatomie wervelkolom

De wervelkolom bestaat uit 24 presacrale wervels. Deze presacrale wervels worden onderverdeeld in 7 cervicale wervels (nekwervels), 12 thoracale wervels (borstwervels) en 5 lumbale wervels (lendenwervels). Hieronder zit het heiligbeen. Dit bestaat uit 5 gefuseerde sacrale wervels. De Latijnse term voor het heiligbeen is het os sacrum. Hier onder zit het staartbeentje, in het Latijn os coccygis, dat bestaat uit 4 gefuseerde coccygeale wervels. Er zijn variaties in deze aantallen.

De wervelkolom heeft welvingen. Cervicaal en lumbaal is er een kromming naar ventraal toe. Dit heet een lordose. (Ezelsbruggetje: Lumbaal Lordose) Thoracaal en sacraal is er een kromming naar dorsaal toe. Dit heet kyfose. Bij een baby is er sprake van een grote kyfose. De overige krommingen ontstaan tijdens de groei.

De craniale wervels maken verbinding met het hoofd, de thoracale wervels met de ribben en de lumbale wervels met de bekkengordel.

Bouwplan wervel

Een wervel bestaat uit verschillende onderdelen. Simpel bestaat het uit een lichaam en een boog. (corpus vertebrae en arcus vertebrae) Aan de arcus vertebrae zitten allerlei onderdelen die benoemd kunnen worden, zoals boogplaatjes en –voetjes (pediculi en laminae). Ook zijn er verschillende uitsteeksels (=processus), zoals het doornuitsteeksel (proc. spinosus), dwarsuitsteeksels (procc. transversi) en gewrichtsuitsteeksels die zowel onder als boven zitten (respectievelijk proc. articulares inferior en proc. articulares superior).

Wervels zijn onderling verbonden middels facetgewrichten en de discus intervertebralis (tussenwervelschijven). De beweeglijkheid van de rug wordt per regio bepaald door de stand van deze facetgewrichten en door contractie van de spieren. In de wervels zit een gat (foramen intervertebralis) waardoor zenuwen het wervelkanaal kunnen verlaten.

Bewegingsmogelijkheden van de rug

Opzij buigen is lateraalflexie. Naar achteren buigen is extensie of dorsaalflexie. Naar voren buigen is een anteflexie of flexie. Ook is rotatie mogelijk.

24-09-2013 – Openingscollege 2 – Een patiënt met recidiverende lage rugpijn met uitstraling

Dr. Henk de Vries

De patiënt van dit college is een 69 jaar oude man die zelf niet kon komen wegens te veel last van lage rugpijn. De patiënt had in 2003 en in 2005 nieuwe knieën gekregen.

In 2010 kwam de patiënt voor het eerst bij de huisarts met klachten van lage rugpijn, waarbij de pijn uitstraalde in het linker been tot in de voet. Er werd een LRS gediagnostiseerd op basis van een HNP tussen wervels L4 en L5. De patiënt werd geopereerd en was daarna klachtvrij.

In 2012 kwam de patiënt weer terug bij de huisarts met dezelfde klachten, nu was de uitstraling alleen in het rechterbeen. Patiënt is doorverwezen naar een neuroloog maar is niet geopereerd. Een chiropractor verminderde de pijnklachten.

In 2013 heeft patiënt nieuwe lage rugklachten. Patiënt is naar fysiotherapie geweest, dit heeft niet geholpen. Ondertussen is door de neuroloog een MRI gemaakt. Hiervan is nog geen uitslag.

Medische termen bij rugpijn

In de volgende opsomming worden enkele termen en ziektebeelden bondig beschreven.

• Lage rugpijn (lumbago): dit is pijn in het lumbale deel van de rug. Hier zijn vele oorzaken voor te vinden.

• Spit: dit is een vorm van lage rugpijn. Deze pijn is heel acuut en ernstig. De lumbale rugspieren zijn hypertoon, verkrampt.

• Ischias: de ischias is een zenuw die vanuit de heup via de achterzijde van het been tot in de voet loopt. Wanneer men last heeft van ischias is deze zenuw geïrriteerd. Er is sprake van zenuwpijn. De patiënt heeft rugpijn met uitstraling in één been, meestal voorbij de knie.

• Lumbo-radiculair syndroom (LRS): hierbij heeft de patiënt rugpijn met uitstraling in het been. De oorzaak van deze pijn is een beklemming van een zenuwwortel. Dit kan door meerdere dingen veroorzaakt worden.

• Hernia nuclei pulposi (HNP): dit betekent letterlijk uitpuilende tussenwervelschijf. Dit is een oorzaak van het LRS. De uitpuiling van de kern van de tussenwervelschijf drukt tegen een zenuw.

• Radiculaire pijn: deze vorm van pijn ervaart de patiënt als scherp. Er is sprake van uitstraling aan één zijde die meestal tot in het onderbeen doorloopt.

De oorzaak van de rugpijn is bij de meeste patiënten mechanisch. Dit is in ongeveer 90% van de gevallen zo. Mechanisch kan zijn aspecifieke lage rugpijn of kan komen door een fractuur, osteoporose of artrose. De oorzaak van lage rugpijn is in 7-8% van de gevallen mechanisch én neurologisch. Voorbeelden hiervan zijn kanaalstenose of LRS. Bij 1-2% van de gevallen is de rugpijn een uitstraling van pijn vanuit de inwendige organen. Dit kan veroorzaakt worden door bijvoorbeeld een nierbekkenontsteking of chronische pancreatitis. Een overige 1% van de gevallen is een niet-mechanische aandoening in de wervelkolom. Hierbij kan gedacht worden aan gezwellen of ontstekingen, zoals bij de ziekte van Bechterew.

30-09-2013 – Slotcollege 1 – Anatomie Wervelkolom deel 1

M. van Eemden

Tijdens dit college worden verschillende aspecten van de wervelkolom besproken. Er wordt begonnen met de topografie van de wervelkolom en het bouwplan van een wervel. Daarna worden de verschillen tussen cervicale, thoracale en lumbale wervels besproken. Ook wordt de bouw van de discus intervertebralis (tussenwervelschijf) beschreven. Het college wordt afgesloten met uitleg over ter beschikking stelling van de wetenschap van je lichaam.

Wervelkolom

De wervelkolom bestaat uit 24 aparte wervels. Deze aparte wervels noemt men ook wel presacraal. Tussen deze wervels worden 7 cervicale, 12 thoracale en 5 lumbale wervels onderscheiden. Onder de laatste lumbale wervel zitten vijf sacrale wervels die gefuseerd zijn tot het os sacrum. Hieronder zitten nog vier gefuseerde coccygeale wervels, die samen het os coccygis vormen. De wervelkolom heeft kyfose en lordose. Dit zijn krommingen. Lordosen zijn krommingen naar ventraal en worden gevonden in het cervicale en lumbale deel. Kyphosen zijn krommingen naar dorsaal en worden gevonden in het thoracale en sacrale deel.

Wervel algemeen

Alle wervels zijn in principe hetzelfde gebouwd. Ze bestaan uit een wervellichaam (corpus vertebrae) met daaraan vast een wervelboog (arcus vertebrae). Deze twee delen worden met elkaar verbonden middels boogvoetjes (pediculi). Aan de wervelboog zitten allerlei uitsteeksels verbonden, die fungeren als gewrichten of waar spieren of gewrichtsbanden aan vastzitten.

Aan de dorsale zijde zit een doornuitsteeksel (processus spinosus). Deze is te voelen op de rug. Aan beide laterale zijdes zitten processus transversi. De uitsteeksels zijn per wervel verschillend.

Cervicale wervels

De bovenste twee wervels (C1 en C2) zijn twee gevallen apart. Eerst worden C3 tot en met C7 besproken. Deze wervels hebben verschillende kenmerken:

1. Processus uncinatus. Het corpus van deze wervels is boogvormig waardoor aan de laterale zijdes hoeken ontstaan. Deze noemt men processus uncinati.

2. Het foramen vertebrale is triangulair (driehoekig) en niet rond.

3. De processus spinosus is bifide (gevorkt).

4. De foramen transversaria vormen lateraal van de wervel openingen waar de vertebrale arteria door kunnen. Deze ontspringen in het sleutelbeen en vormen een belangrijke voeding voor de hersenstam.

Een andere benaming voor C1 is atlas. Atlas wordt gevormd door twee laterale massa’s die verbonden worden door een voorste en achterste boog. Atlas is ringvormig en heeft geen corpus of processus spinosus. Wel heeft deze wervel een vierde foramen (naast twee foramen transversaria en één foramen vertebrae), namelijk een foramen voor de dens van C2. C2 wordt ook wel Axis genoemd. Deze wervel heeft een klein corpus. Erg kenmerkend is de dens. Deze vormt samen met het fovea dentis het atlanto-axiale gewricht. Door dit gewricht is de nee-schud beweging mogelijk.

Thoracale wervels

Er zijn 12 thoracale wervels, genummerd van T1 tot en met T12. Deze wervels hebben ook karakteristieke eigenschappen. Ten eerste is het corpus van deze twaalf wervels hartvormig. Ook zijn er plaatsen voor de aanhechting van de ribben, een zogeheten fovea costalis. Ten tweede is het foramen vertebrale rondvormig. Een laatste kenmerk van de thoracale wervels is de spitse processus spinosus. Deze processus is posterior-inferior gericht, dus schuin naar beneden, of dakpansgewijs.

Lumbale wervels

Onder de thoracale wervels bevinden zich 5 lumbale wervels. Deze wervels zijn het grootst, met name het corpus. De onderste lumbale wervel (L5) maakt verbinding met de bekkengordel. Kenmerkend voor deze vijf wervels is de korte, vierkante processus spinosus. Deze is dorsaal gericht. Ook is het foramen vertebrale driehoekig, triangulair.

Os sacrum

Onder L5 bevindt zich het heiligbeen, of os sacrum. Dit bot bestaat uit vijf gefuseerde sacrale wervels. Het os sacrum maakt onderdeel uit van de bekkengordel en speelt een rol bij de verdeling van het gewicht over de bekkengordel. Hierdoor speelt het os sacrum een grote rol bij de stabiliteit van het bekken en geeft het het bekken kracht. Het os sacrum vormt samen met de heup de sacro-iliacale gewrichten.

Os coccygis

Het staartbeentje of os coccygis bestaat uit (meestal) 4 gefuseerde wervels. Dit bot vormt een staartrest uit de embryologie.

Discus intervertebralis

De tussenwervelschijven of discus intervertebralis zitten tussen de corpus van de wervels. De functie van deze schijven is het vormen van gewrichten waardoor de rug kan bewegen. Ook geven deze schijven kracht en zorgen ze dat het gewicht van het lichaam gedragen kan worden. Ze vormen ook de schokdempers.

De discus intervertebralis zijn opgebouwd uit stevige ringen van bindweefsel (collageen) die we anuli fibrosis noemen. Hierbinnen bevindt zich een vloeibare gelachtige substantie: de nucleus pulposus. Door deze samenstelling is de tussenwervel erg flexibel. Bij een hernia nuclei pulposi is er een scheur in de anulus fibrosus waardoor de kern naar buiten kan stulpen. Deze uitstulping geeft druk tegen de zenuwen wat de pijn veroorzaakt. Een HNP is een oorzaak van het lumbosacraal-radiculair syndroom. Wanneer dit gebeurt bij de discus intervertebralis tussen L4 en L5, is de spinale zenuw van L4 niet aangedaan, omdat deze uittreedt boven de discus intervertebralis.

Beeldvormende technieken

Hieronder volgt een opsomming van verschillende beeldvormende technieken die op de wervelkolom worden toegepast:

• X-WK: röntgenopnamen van de wervelkolom. Bij een röntgenfoto wordt een 2D projectie gemaakt. Het voordeel is dat het snel gemaakt kan worden en snel klaar is. Ook is het relatief goedkoop. Het geeft een goed overzicht van voornamelijk de harde delen. Het is dan ook met name gericht op botstructuren. Fracturen, standsafwijkingen, slijtage, verminderde botdichtheid en bottumoren kunnen worden afgebeeld. De discus intervertebralis is vrijwel niet te zien. De luchtpijp is zwart. Het nadeel is dat alles gelaagd wordt weergegeven en dat er straling vrijkomt.

Wanneer bij een röntgenfoto staat AP is deze anterieur-posterior gemaakt, dus van voor naar achter.

• CT: computed tomography. Bij deze manier van afbeelden wordt ook gebruik gemaakt van röntgenstraling. Het verschil met een conventionele röntgenfoto is dat een CT-scanner ringvormig is waardoor er transversale (axiale) coupes kunnen worden weergegeven. Met behulp van computertechnologie kunnen reconstructies van allerlei andere vlakken gemaakt worden. Het nadeel is dat er een vrij hoge dosis straling vrijkomt. Hetzelfde geldt voor de weergave van harde/zachte structuren als bij een gewone röntgenfoto.

• MRI: magnetic resonance imaging. Hierbij wordt geen gebruik gemaakt van straling maar van magneetvelden en radiofrequentiegolven. De beelden kunnen vanuit alle hoeken gemaakt worden. Deze beeldvormende techniek is met name gericht op de weke delen, dus op de spieren en tussenwervelschijven. Met een MRI kan men bijvoorbeeld een hernia of kanaalstenose vaststellen.

Ter beschikking stellen van de wetenschap

Na het overlijden zijn verschillende opties mogelijk. Zo kan men zich opgeven als orgaandonor, en kan begraven of gecremeerd worden. Ook is het mogelijk om het lichaam ter beschikking van de wetenschap te stellen. Hiervoor is een handgeschreven wilsverklaring nodig. Wanneer de persoon daarna overlijdt, dient verlof tot ontleding aan de burgemeester te worden gevraagd. Wanneer dit proces is afgerond, komt een lichaam bij de afdeling anatomie waar het wordt geconserveerd. Het lichaam wordt gebalsemd met een vloeistof met formaline. Dit gebeurt in de balsemkamer (obductiekamer). Er wordt een snee in de lies gemaakt, waarna een naald wordt ingebracht in de dijbeenslagader. Er wordt onder druk zo’n 8 liter balsemvloeistof in het lichaam gespoten. Het bloed wordt dus niet verwijderd maar zal veranderen van structuur waardoor het ontbindingsproces wordt gestopt. Hierna wordt het lichaam in een grote plastic zak bewaard met extra balsemvloeistof. Het lichaam wordt in een koeling bewaard voor zo’n 9 maanden. Hierna is het gereed voor dissectie en kan het gebruikt worden voor onderzoeks- en onderwijsdoeleinden.

30-09-2013 – Slotcollege 2 – Anatomie Wervelkolom deel 2

M. van Eemden

Tijdens dit college wordt de wervelkolom besproken, met de bijbehorende gewrichten, ligamenten, spieren met functies en enkele bewegingen. Ook de vascularisatie & innervatie van de wervelkolom wordt gehandeld.

Gewrichten

Het eerste belangrijke gewricht in de wervelkolom is het articulatio atlanto-occipitalis, dat door het occipitale gedeelte van de schedel en atlantis wordt gevormd. Dit gewricht is verantwoordelijk voor de ja-knik beweging.

Het tweede gewricht is dat tussen atlantis en axis (C1 en C2). Dit gewricht bestaat uit 3 subgewrichten, waarvan de dens van C2 de belangrijkste is. Door dit gewricht is de nee-knik beweging mogelijk. Deze dens fungeert dan als draaipunt.

De discus intervertebralis zijn ook gewrichten. Deze bestaan uit kraakbeenverbindingen die symphysen genoemd worden.

Daarnaast zijn er aan de voor en achterkant van de wervelkolom ligamenten. Ligamenten zijn banden van bindweefsel (collageen) die structuren met elkaar verbinden. Hiernaast is hun functie zorgen voor stevigheid, en in de rug het voorkomen van hyperflexie. De functie is daar dus vooral beweging beperkend. Door een combinatie van deze drie functies is hoog mechanische belasting mogelijk. In de wervelkolom lopen twee belangrijke ligamenten: het ligament longitudinale anterius en het ligament anterius en het ligament longitudinale posterius. De eerste loopt aan de ventrale kant van de corpus en de tweede loopt dorsaal van de corpus. Het ligament longitudinale posterius is zwakker ten opzichte van het ligament longitudinale anterius en is met name verantwoordelijk voor hyperflexie van de wervelkolom.

De corpus van de cervicale wervels buigen licht in de kindertijd, waardoor de processus uncinati ontstaan. Hierdoor ontstaan ook zijwaartse spleten in de discus. Deze worden uncovertebrale spleten of gewrichten genoemd. Hierdoor kan de hals bewegen.

De processus articulares superior van het ene gewricht vormt met de processus articulares inferior een facetgewricht. Dit geld voor alle wervels. De stand van deze gewrichten bepaalt de beweeglijkheid. Bij de cervicale wervels staan deze gewrichten ongeveer in een hoek van 45 graden. Hierdoor is bewegen in bijna alle richtingen mogelijk. De gewrichten in de thoracale wervels staan frontaal gericht. Hierdoor kunnen deze wervels roteren. Deze rotatiemogelijkheid wordt echter beperkt door de ribben. Lateraal liggen deze gewrichten in het sagittale vlak, waardoor flexie en extensie van de rug mogelijk is.

Bewegingen in de wervelkolom

Er zijn vier bewegingen te onderscheiden die de wervelkolom kan maken. Ten eerste is er flexie (anteflexie). Dit is naar voren buigen. De hele wervelkolom helpt hier aan mee. Ten tweede is er extensie (dorsaalflexie, retroflexie). Dit is naar achteren buigen. Hiervoor zijn vooral cervicale en lumbale wervels van belang. Ten derde is er lateraalflexie. Dit is opzij buigen. Hierbij speelt ook de hele wervelkolom een rol. Terug naar het midden buigen is lateraalextensie. Als laatste is er nog rotatie. Hiervoor zijn de cervicale en thoracale wervels belangrijk. Voor alle bewegingen wordt gebruik gemaakt van de tussenwervelschijven en de facetgewrichten.

Rugspieren

Er worden twee soorten rugspieren onderscheiden: extrinsieke en intrinsieke rugspieren. De extrinsieke rugspieren Deze spieren hebben geen directe functie op de wervelkolom, maar fixeren de bovenste extremiteiten aan de romp en zorgen voor bewegelijkheid, met name van de schoudergordel. De eerste belangrijke spier is de musculus trapezius. Deze verbindt de romp met de schoudergordel. Er zijn drie vezelrichtingen: pars descendens (verantwoordelijk voor elevatie van de scapula), pars transversa (verantwoordelijk voor retractie van de scapula) en pars ascendens (verantwoordelijk voor deptressie en rotatie van de scapula). De spier wordt geïnnerveerd door de nervus accesorius. Een tweede grote spier is de musculus latissimus dorsi. Deze spier verbindt de romp met de humerus. Deze grote platte rugspier zorgt voor extensie, adductie en endorotatie van het schoudergewricht en wordt geïnnerveerd door de nervus thoracodorsalis.

De intrinsieke rugspieren hebben een specifieke functie op de wervelkolom. Deze spieren zorgen voor de houding en bewegelijkheid van de rug. Er zijn drie lagen van intrinsieke rugspieren. Er is de oppervlakkige laag (mm. splenius), de intermediaire laag (m. erector spinae) en de diepe laag (Kleine intrinsieke rugspieren als de mm. semispinalis, multifidus en rotatores). De oppervlakkige laag is verantwoordelijk voor extensie van de cervicale wervelkolom (lateraalflexie van het hoofd). De intermediaire laag heeft eigenlijk dezelfde functie als de oppervlakkige laag, maar dan op het niveau van de thoracale en lumbale wervels. De diepe laag assisteert bij bewegingen als extensie, lateraalflexie en rotatie. Zij fine tunen deze bewegingen.

30-09-2013 – Slotcollege 3 – Lage rugklachten

Prof. Dr. J. van Royen

Orthopedie betekent letterlijk ‘recht maken wat krom is’ en is een heel oud specialisme. Het symbool van de orthopedie is een kromgroeiende boom die met touwen is vastgebonden aan een houten paal. De orthopedisch chirurg is gespecialiseerd in het steun- en bewegingsapparaat. De orthopedisch chirurg houdt zich bezig met aangeboren afwijkingen, groeistoornissen, trauma’s, ontstekingen en veroudering. De orthopedie grenst veel aan de psychiatrie omdat ook het zich ook bezighoudt met het milieu en de geest van de patiënt. De aandoeningen van de patiënt hebben vaak heel veel invloed op zijn dagelijks functioneren.

Rugklachten worden onderverdeeld in specifieke rugklachten en aspecifieke rugklachten. Bij specifieke rugklachten is het meestal (98%) een mechanisch probleem. De overige 2% slaat op niet-mechanische problemen, zoals een tumor, infectie of inflammatie.

De patiënte bezoekt op 35 jarige leeftijd voor de eerste keer de poli orthopedie. Zij heeft last van “lage rugpijn”. Na ongeveer 5 minuten lopen moet zij zitten of liggen omdat de pijn in haar rug te erg wordt. Deze pijn heeft ze al een jaar. Ook wordt de pijn in het been steeds erger. De uitstraling is niet verder dan de knie. De pijn neemt toe bij druk verhogende momenten. Er is ook sprake van gevoelsverlies in het linkerbeen. Nu is de pijn in het been erger dan in de rug.

De loop is licht antalgisch/stijf. Bij naar voren buigen is de lumbale wervelkolom beperkt en pijnlijk. De proef van Lasègue geeft pijn in het linker been bij 45 graden; rechts is negatief.

Op de röntgenfoto laat een kleine verschuiving van L2 zien. Op de MRI is te zien dat zich een grote massa bevindt naast het corpus van L2. Omdat het naast een wervel zit en niet naast een discus intervertebralis is geen sprake van een hernia nuclei pulposi. Ook op een botscan is ter hoogte van L2 verhoogde celdeling te zien. Een biopsie laat zien dat de massa een reusceltumor is. Dit is een goed goedaardige tumor en alleen het wervellichaam is aangedaan. Er is sprake van een lumbale kanaalstenose met prikkeling van de zenuw bij L3 ten gevolge van een goedaardige tumor. De wervel is verwijderd en de rug wordt gestabiliseerd met pinnen.

Week 2

01-10-2013 – Openingscollege 1 - Compressiesyndromen van het Perifere Zenuwstelsel

Prof. dr. M.J.P.F. Ritt

De patiënt was een man van 64 jaar waarbij ongeveer een jaar geleden tintelingen in de linkerhand begonnen, met uitzondering van de pink. Meneer heeft een zwaar beroep en is de gehele dag bezig met machines en tractors. De trillingen van de machines maken de klachten erger. De pijn en tintelingen werden gedurende het jaar erger. Meneer had ook een doof gevoel in de vingers en een verminderde sensibiliteit.

De huisarts constateerde het Carpale Tunnel Syndroom en diende tweemaal een injectie met corticosteroïden toe. Dit hielp voor zo’n 10 weken. Jaar later is in het ziekenhuis stroomschokjestest gekregen. Daarna is de hand geopereerd, dit is 14 dagen geleden. De hand werd 4x verdoofd: de man had grote handen. De tintelingen zijn nu weg.

Voor de operatie had hij pijn in alle vingers en in de muis van de hand, behalve de pink. Meneer werd wakker van de pijn en wapperde veel met de hand.

Carpale tunnel syndroom

Bij het carpale tunnel syndroom raakt de nervus medianus bekneld in de carpale tunnel. Deze tunnel ligt in de pols en wordt gevormd door de handwortelbeentjes (ossa carpi) en het ligamentum carpi. De handwortelbeentjes vormen een soort u, het ligamentum carpi sluit deze u af. Door deze tunnel lopen de buigpezen van de vingers en de nervus medianus.

De oorzaak van het carpale tunnelsyndroom te vinden in aandoeningen die zorgen voor een volumeverandering in de carpale tunnel. Dat kan zijn doordat de carpale tunnel nauwer wordt, of dat de inhoud van de carpale tunnel zwelt. Enkele oorzaken zijn overgewicht, zwangerschap, diabetes mellitus, menopauze, hypo/hyperthyreoïdie en reuma. Ook kan ontstaan door trauma of afwijkingen in de nervus medianus zelf.

De nervus medianus innerveert sensibel de duim, wijs- middel- en de laterale zijde van de ringvinger. Klachten bij het carpale tunnel syndroom bestaan uit tintelingen, een doof gevoel, verminderde oppositie en sensibiliteitsverlies in dit gebied. Patiënten schudden vaak met hun hand.

Vaak wordt er niets gedaan bij het carpale tunnel syndroom, omdat de oorzaak vaak tijdelijk is (zoals bij zwangerschap of de menopauze). Er wordt dan vaak een nachtspalk aangemeten zodat de nervus medianus niet nog meer bekneld raakt tijdens de slaap. Ook kunnen injecties met corticosteroïden toegediend worden, om de zwelling tegen te gaan. Dit is echter niet goed voor de weefsels en wordt meestal niet meer dan twee keer gedaan. Operatief kan de druk van de carpale tunnel gehaald worden door deze open te leggen. In enkele gevallen wordt de zenuw verplaatst.

01-10-2013 – Openingscollege 2 – Zenuwen bovenste extremiteit

M. van Emden

Dit college behandelt de anatomie van de zenuwen van de bovenste extremiteit. Zenuwen dienen te worden herkend en te worden benoemd. Behandeld wordt welke zenuwen welke spieren innerveren en welk gebied ze sensibel maken. Ook wordt behandeld welke spiergroepen er zijn. Eerst wordt de indeling van het zenuwstelsel herhaald. Vervolgens wordt het onderscheid tussen motoriek en sensibiliteit benadrukt en uitgelegd wat het verschil is tussen dermatomen en perifere huidzenuwgebieden. Ten slotte wordt de plexus brachialis met  de uitlopers besproken.

Indeling zenuwstelsel

Het zenuwstelsel bestaat uit een centraal deel (hersenen en ruggenmerg) en een perifeer deel, dat bestaat uit alle overige zenuwen. Deze zenuwen bestaan uit een bundel zenuwvezels met myeline-omhulsels. Dit is een structurele indeling. Een andere indeling is somatisch (willekeurig) versus autonoom (onwillekeurig). Deze indeling is functioneel. Het somatische zenuwstelsel staat onder invloed van je eigen willekeur, zoals het aansturen van spieren. Over het autonome zenuwstelsel heb je geen controle. Dit zenuwstelsel is bijvoorbeeld verantwoordelijk voor de aansturing van het hart en de aansturing van de luchtwegen.

Bouw van een zenuw

Een zenuw ziet eruit als een dikke streng. Het is een hele bundel van axonen die een myelineschede omvatten. In deze zenuw liggen ook dunne bloedvaatjes die de zenuw voorzien van energie.

De meeste perifere zenuwen werken zowel motorisch als sensibel. Sommige perifere zenuwen werken alleen motorisch of alleen sensibel. Een motorische functie is bijvoorbeeld bewegen, het aansturen van spieren. Een sensibele functie is bijvoorbeeld pijn- of temperatuursensatie. Een sensibele zenuwvezel is dan ook altijd afferent en een motorische efferent. Onthoud: efferente vezels hebben nog een effect.

Spinale zenuwen

Uit de ruggenmergsegmenten komen 31 paar spinale zenuwen. Er zijn 8 cervicale, 12 thoracale, 5 lumbale, 5 sacrale en 1 coccygeale zenuwparen.  De cervicale spinale zenuwen heten hetzelfde als de wervel waar ze boven liggen. De thoracale en lumbale wervels heten hetzelfde als de wervel waar ze onder liggen. Een spinale zenuw bestaat uit een achterste en voorste worteltje (radix posterior en radix anterior). De radix posterior verzorgt afferente zenuwvezels, dus daar komen sensibele signalen aan. De radix anterior verzorgt efferente zenuwvezels, dus signalen naar de periferie toe. De gemengde spinale zenuw splitst zich daarna weer op in een voorste en achterste tak (ramus posterior en ramus anterior). De ramus anterior gaat naar de voorzijde (ventrale) kant van de romp en naar de armen en benen. De ramus posterior gaat naar de rug toe en innerveert de intrinsieke rugspieren en de rughuid.

Dermatomen en perifere huidzenuwgebieden

Het huidgebied dat motorisch (efferent) wordt verzorgd door een bepaalde zenuw noem je myotoom. Een myotoom is dus een bepaald spiergebied dat correspondeert met een bepaald ruggenmergsegment. Het huidgebied dat sensibel (afferent) wordt verzorgd door een bepaalde zenuw noem je dermatoom. Een dermatoom is dus een huidgebied dat correspondeert met een bepaald ruggenmergsegment. Op een dermatomenkaart is weergegeven welke segmenten op de huid corresponderen met welke spinale zenuw. Het is belangrijk bepaalde punten te herkennen. Zo wordt het tepelgebied geïnnerveerd door C4, de navel door C10, de liezen L1 en over de knieën is L4, de tenen L5 en de kleine teen S1. Zo is bij een radiculair syndroom de locatie van de knelling te bepalen. Ook in de arm zijn punten. Zo is de duim C7, wijs- en middelvinger C7 en de pink is C8. Er is altijd overlap in dermatomen, de grenzen op de dermatomenkaart zijn dus niet heel hard.

Perifere huidzenuwgebieden zijn anders dan dermatomen. Deze ontstaan door vertakkingen van de spinale zenuwen. In de arm zit de plexus brachialis, waar een reorganisatie van de spinale zenuwen is. De spinale zenuwen worden dan perifere zenuwen. Schematisch is dit weergegeven in onderstaande afbeelding, waarin de vijf belangrijkste perifere zenuwen zijn opgenomen:

Bron: http://home.deds.nl/~kvwh/zenuwen/plexusbrachialis/index.htm 

Dermatomen corresponderen met spinale zenuwen, men spreekt dan over zenuwen voor de plexus. Wanneer er uitval is in een perifeer huidgebied, is er een probleem in de perifere zenuw, dus na de plexus, of distaal van de plexus.

Uit de plexus brachialis ontstaat vijf belangrijke zenuwen:

·         Plexus brachialis

De plexus brachialis is een vlechtwerk van reorganisatie van de spinale zenuwen C5 tot en met Th1. Deze plexus ligt tussen de hals en de axilla (oksel), onder de clavicula en bij longtop. Er komen in totaal 15 perifere zenuwen uit. Supraclaviculair ligt de trunci (onderverdeeld in de truncus superior, truncus medius en truncus inferior; benoemd naar hun positie ten opzichte van elkaar) en infraclaviculair ligt de fasciculi (onderverdeeld in fasciculus lateralis, fasciculus posterior en fasciculus medialis, benoemd naar hun positie ten opzichte van de arterie axillaris).

De plexus kan beschadigd raken wanneer een schouder blijft haken tijdens de bevalling en er te hard aan het hoofd wordt getrokken. Ook kan er een overrekking ontstaan bij een val op de nek. Het gaat in deze gevallen om een bovenste plexuslaesie van de wortels C5 en C6. Dit heet een erbse parese. Het gevolg hiervan is de ‘waiter’s tip position’: de arm hangt langs het lichaam in endorotatiestand, adductiestand en met gestrekte elleboog. Een onderste plexuslaesie is ook mogelijk. Dit kan ontstaan bij de bevalling wanneer er te hard aan de arm van de baby wordt getrokken, of wanneer iemand aan een tak hangt. Hierbij zijn wortels C8 en Th1 aangedaan. Men spreekt dan van een klumpke parese. Hierbij ontstaat een klauwhand.

·         Nervus axillaris

Deze zenuw loopt om de humeruskop heen (achterlangs) en is opgebouwd uit delen van C5 en C6. Motorisch innerveert deze zenuw de m. deltoideus en de m. teres minor. De m. teres minor is onderdeel van de rotatorcuff spier. De m. deltoideus is verantwoordelijk voor abductie van de schouder. Sensibel is deze verantwoordelijk voor het huidgebied rond de schouder.

·         Nervus radialis

Deze bestaat uit delen van C5 tot en met Th1. Deze zenuw loopt om de humerus heen (en raakt soms beschadigd bij een humerus breuk). Deze zenuw innerveert motorisch alle dorsale boven- en onderarmspieren. Dit zijn allemaal extensoren van de schouder, elleboog, pols en vingers. Sensibel is deze zenuw verantwoordelijk voor de dorsale zijde van de arm en de hand. Als iets met deze zenuw gebeurt, ontstaat de zogeheten ‘dropping hand’, dan is de hand in een flexie.

·         Nervus ulnaris

Deze wordt opgebouwd uit delen van C8 en Th1. Deze zenuw innerveert voor een deel de ventrale onderarmspier maar met name de intrinsieke handspieren. Deze zenuw is verantwoordelijk voor de zogeheten pincetgreep. Wanneer deze zenuw beschadigd raakt zal dan ook een klauwhand optreden, want dit is het tegenovergestelde van de pincetgreep. Sensibel is deze verantwoordelijk voor de ulnaire zijde van de hand, dus de pink en een deel van de ringvinger. Deze zenuw loopt langs het telefoonbotje. Dit is een kwetsbaar gedeelte.

·         Nervus medianus

De nervus medianus wordt gevormd uit de fasciculus lateralis en medialis en bestaat uit delen van C6 tot en met Th1. Deze zenuw innerveert de ventrale onderarmspieren en zorgt voor flexoren in de pols en vingers. Sensibel is deze zenuw verantwoordelijk voor de huid van de hand aan de palmzijde en voor de vingers aan de radiale zijde (lateraal). Bij het carpale tunnel syndroom raakt deze zenuw bekneld. Wanneer de zenuw beschadigd is kan de patiënt geen vuist meer maken en ontstaat de zogeheten predicushand. Dit is een motorisch verhaal.

·         Nervus musculocutaneus

Deze zenuw is opgebouwd uit delen van C5 tot en met C7 en innerveert de ventrale bovenarmspieren. Deze zenuw loopt door de m. coricobrachialis. De ventrale bovenarmspieren zijn verantwoordelijk voor flexie van de elleboog en bovenarm. Sensibel is deze zenuw verantwoordelijk voor de laterale onderarmhuid.

01-10-2013 – Openingscollege 3 – Zenuwen onderste extremiteit

M. van Emden

Tijdens dit college worden de zenuwen in de onderste extremiteiten besproken. De plexus lumbosacralis wordt uitgelegd en ook welke zenuwen hier uit ontstaan. Vervolgens worden de functies van deze zenuwen besproken.

De plexus lumbosacralis is een vlechtwerk van de spinale zenuwen L1 tot en met S3. Deze plexus is onderverdeeld in de plexus lumbalis en de plexus sacralis.

Plexus lumbalis

De plexus lumbalis wordt gevormd uit de spinale zenuwen L1 tot en met L4. Deze zenuwen verlaten het bekken anterieur via het canalis obturatorius en onder het ligamentum inguinale door. Het ligamentum inguinale ligt in de lies en naar mediaal toe lopen er onder dit ligament zenuwen, aders, venen, een lege ruimte en lymfeklieren. Uit de plexus lumbalis ontstaat drie belangrijke zenuwen:

·         N. cutaneus femoris lateralis

Deze zenuw ontstaat uit spinale zenuwen L2 en L3 en is een puur sensibele zenuw. Het huidgebied beslaat de laterale zijde van het bovenbeen. Deze zenuw loopt onder het ligamentum inguinale door, richting het been.

·         N. femoralis

Deze zenuw ontstaat uit de spinale zenuwen L2 tot en met L4. Deze zenuw innerveert motorisch de ventrale bovenbeenspieren.  Deze zijn van belang bij flexie van de heup en extensie van de knie. Voorbeelden van deze spieren zijn de m. iliopsoas en de m. quadriceps. Deze zenuw loopt ook onder het ligamentum inguinale door. Het gebied dat door deze zenuw sensibel is, is de huid van het ventrale bovenbeen en de huid anteromediaal van de knie, onderbeen en de voet.

·         N. obturatorius

Deze zenuw ontstaat uit spinale zenuwen L2 tot en met L4 en verlaat het bekken via het canalis obturatorius in het foramen obturatum. Deze zenuw verzorgt de sensibiliteit van de huid mediaal van het bovenbeen en innerveert de mediale bovenbeenspieren, de zogeheten adductoren. Deze spieren zorgen voor adductie van het heupgewricht.

Plexus sacralis

De plexus sacralis wordt gevormd uit de spinale zenuwen L4 tot en met S3. De zenuwen uit deze plexus verlaten het bekken posterieur via het foramen ischiadicum majus en het foramen ischiadicum minus. Ook uit deze plexus ontstaan belangrijke zenuwen:

·         Nn. Glutei superior en inferior

Deze zenuwen worden gevormd uit de spinale zenuwen L4 tot en met S2. De zenuwen verlaten de bekken via het foramina supra- en infrapiriforme aan de dorsale zijde. Deze foramina bevinden zich in het foramen ischiadicum majus en worden gevormd door de m. piriformis. Deze zenuwen zijn alleen motorisch en innerveren de oppervlakkigte gluteale spieren, zoals de mm. gluteus maximus en medius. Dit zijn de grote en kleine bilspieren. Deze spieren zijn belangrijk voor extensie van de hoop, maar ook voor rotatie en abductie.

·         N. cutaneus femoris posterior

Deze zenuw wordt gevormd door de spinale zenuwen S2 en S3. Deze zenuw gaat ook de periferie in via het foramen infrapiriforme. Deze zenuw is slechts sensibel en verzorgt, zoals de naam al zegt, de huid aan de dorsale bovenbeenzijde.

·         N. ischiadicus

Deze zenuw ontstaat uit de spinale zenuwen L3 tot en met S3 en is de dikste zenuw in het lichaam. Deze komt het been binnen via het foramen infrapiriforme, maar hier zijn interanatomische variaties op. Deze zenuw bestaat uit twee zenuwen, namelijk de n. tibialis en de n. fibularis. De n. ischiadicus (en vertakkingen) innerveert motorisch alle dorsale bovenbeenspieren en alle onderbeenspieren. Sensibel is deze zenuw verantwoordelijk voor de waarneming van de huid van het onderbeen en de voet.

·         n. tibialis

Eén van de twee takken van de n. ischiadicus, die in de knieholte splitst. Deze zenuw innerveert alle dorsale boven- en onderbeenspieren. Hierdoor zijn de volgende bewegingen mogelijk: flexie vanuit de knie, extensie vanuit de heup en flexie (=plantarflexie) van de enkel.

03-10-2013 – Capita Selecta college 1 – Cel- en Weefseladaptatie, schade

prof. dr. W.J. Mooi

Pathologie is de studie van ziekte, letterlijk vertaald vanuit het Grieks. Het beslaat de zoektocht naar de oorzaken van ziektes en de bijbehorende veranderingen in cellen, weefsels en organen. Twee belangrijke termen spelen hierbij een rol. Ten eerste de term etiologie. Dit heeft betrekking op de oorzaak van de ziekte, zoals een microbacterie. Etiologie bestaat uit twee factoren, namelijk een genetische en een omgevingsfactor. Vaak wordt een ziekte veroorzaakt door een combinatie van beide. Het tweede begrip is pathogenese. Dit slaat op het ontstaansmechanisme van een ziekte, op hoe een ziekte ontstaat. Vaak is dit de beschrijving van de gevolgen van een afweerreactie.

Wat is ziekte?

Wat een lastig punt is in de pathologie, is de term ‘ziekte’. Wanneer is iets een ziekte? In het lichaam, en eigenlijk in de hele wereld, draait alles om biologische processen. Wat we ziek noemen, zijn afwijkingen van die biologische processen en de gradatie daarvan, dus wat we “erg” noemen. Een voorbeeld hiervan is achondroplasia, dwerggroei. De patiënt ervaart het zelf niet als een ziekte, maar het is wel een sterke afwijking van biologische processen en het wordt ook in het pathologieboek genoemd. Het tegenovergestelde gebeurt ook, dat een patiënt wel klachten ervaart maar dat er geen sprake is van ziekte.

Een ander voorbeeld van wanneer men spreekt over ziekte is wanneer fysiologische processen zich voordoen zonder directe functie. Zo heeft niezen of hoesten een beschermende functie. Hierdoor komen dingen die niet in het lichaam horen naar buiten. Maar bij een verkoudheid niest en hoest men ook veel, doordat de slijmvliezen zijn geïrriteerd.

Algemeen kan men zeggen dat pathologie fenomenen beschrijft die als nieuw gunstig worden beschouwd binnen de biologie. Pathologie is dus een onderdeel van de biologie.

Moderne pathologie

In de 19^e eeuw werd geconcludeerd dat het leven uit cellen bestaat. Virchow redeneerde hierop door en concludeerde dat elke cel ontstaat uit een nieuwe cel. Er bestaan ook eencelligen die facultatief meercellig zijn. Zo is de dictyostelium discoideum een sociale amoebe die overleeft door zich te organiseren tot een multicellulair aggregaat in tijden van schaarste. Ons lichaam bestaat uit ongeveer 60.000.000.000.000 cellen. Dit is 10.000 keer de bevolking van de aarde. Elke seconde gaan er 10.000.000 cellen dood en worden er net zoveel aangemaakt. Dit houdt in dat we per dag ongeveer een kilo aan cellen vervangen. Het heeft vele voordelen om meercellig te zijn, maar ook nadelen. Meercelligen ondervinden veel problemen. Er heerst een goed klimaat in het interne milieu voor cellen om te overleven. Daarom is het ook erg gunstig voor eencelligen om hier in te leven. Door deze pogingen van eencelligen kunnen infectieziekten optreden. Een goed afweermechanisme is dus een vereiste voor meercelligen. Ook kanker is onlosmakelijk verbonden met meercelligen, omdat er veel discipline nodig is van de cellen om hun eigen taak uit te voeren. Dit kan mis gaan, waarna cellen zich abnormaal gaan gedragen en uit kunnen groeien tot een tumor.

Adaptatie

Cellen kunnen zich heel goed aanpassen aan veranderende situaties. Het lichaam verandert immers ook continu van vorm. Er zijn verschillende vormen van adaptatie:

·         Hypertrofie. Hierbij wordt weefsel groter, doordat de cellen zelf groter worden. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij het sporten. Ook gebeurt dit tijdens de zwangerschap. De baarmoederwand rekt steeds verder op en wordt ook sterker. Dit is allemaal ter voorbereiding op de uitdrijving, die veel spierkracht vergt.

·         Hyperplasie. Hierbij wordt weefsel groter door celdeling.

·         Atrofie. Dit is het tegenovergestelde van zowel hypertrofie als hyperplasie. Er is maar één woord voor, omdat bij weefselafname vaak cellen kapot gaan en ook kleiner worden. Het is een gecombineerd proces. Een voorbeeld hierbij is Alzheimer. Hierbij worden de sulci in het brein veel groter en nemen de gyri af in volume.

·         Metaplasie. Hierbij verandert weefsel in een andere soort. Zo kan door prikkels (zoals rook) het epitheel in de bronchea veranderen van structuur, waardoor een squameuze metaplasie kan ontstaan. Dit is een soort laagje over de trilharen. Deze kunnen dan niet meer functioneren. Een metaplasie kan weer verdwijnen.

Celdood

Celdood kan op twee manieren, via apoptose of necrose. Wanneer een cel niet (meer) kan adapteren, of wanneer een cel daadwerkelijk beschadigd raakt, kan deze beschadigd raken. Hierdoor kan deze in apoptose gaan, wat een gecontroleerd proces is en wat de cel zelf doet. Een andere optie is dat de cel zich probeert te herstellen, en wanneer dit niet lukt zal de cel in necrose gaan. Hierbij overlijdt de cel dus ook, maar minder gecontroleerd. Er zijn verschillende vormen van necrose:

·         Coagulatienecrose. Hierbij voelt het necrotische weefsel net zo vast als een stolsel. Het blijft ook gewoon zitten in de structuur waar het gebeurt.

·         Colliquatienecrose. Hierbij wordt het necrotische weefsel vloeibaar. Dit gebeurt in het brein.

·         Verkazende necrose. Hierbij krijgt het weefsel een kaasachtige structuur. Dit gebeurt in de longen bij tubercolose.

·         Vetnecrose. Het necrotisch weefsel krijgt hierbij een vettige structuur. Dit gebeurt in de pancreas bij pancreatitis.

·         Fibrinoïde necrose. Het necrotisch weefsel krijgt de structuur van bindweefsel. Dit gebeurt in de arteriewand.

03-10-2013 – Capita Selecta college 2 – Cel- en Weefseladaptatie, schade

prof. dr. W.J. Mooi

Necrose kan door vele gebeurtenissen ontstaan, maar verloopt altijd gelijk. Een organel dat hierbij een belangrijke rol speelt, is het mitochondrion. Het mitochondrion is een belangrijk voor de ATP-productie en daarmee de grootste energieleverancier van de cel. Bij necrose zal de membraam van het mitochondrion permeabel worden waardoor waterstofionen erdoor kunnen diffunderen en het membraanpotentiaal verdwijnt. Hierdoor stopt de ATP-productie en kan de cel niet meer bestaan. Het mitochondrion is vroeg in de evolutie overleefd door zijn eigen genoom. Het is familie van de rickettsia, een verwekker van vlektyfus.

Als cellen necrotisch worden vallen ze uit elkaar en komt de inhoud van de cel vrij in de omgeving. Dit induceert een ontstekingsreactie, met een weefselherstelrespons tot gevolg. Op zich is een ontstekingsreactie gunstiger, omdat het necrotisch weefsel opruimt. Dat is beter dan zo’n zwakke plek te laten bestaan. Ontstekingen worden geïnduceerd door DAMPs (damage associated molecular patterns). Dit kunnen verschillende moleculen zijn, bijvoorbeeld bepaalde eiwitten in de cel die bij necrose buiten de cel komen. Deze zijn in staat de receptoren van afweercellen te activeren, daarom lijkt het op een infectie.

Stapeling van stoffen

Verschillende soorten stoffen liggen ergens heel erg lang, maar heel veel stoffen worden continu vervangen. Er is weinig dat stabiel is. De aanmaak en afvoer van stoffen is precies in balans, als dit niet zo is krijg je tekorten of opstapeling. Dit kan last geven.

·         Calciumzouten. Calcium kan reageren met fosfaatgroepen die aan eiwitten zitten. Wanneer er teveel calcium in het bloed circuleert, is de kans op vorming van kalkzouten groter. Wanneer cellen kapot gaan ontstaat zogeheten dystrophische calcificatie. Dit komt door chronisch gering celverval met verkalking tot gevolg. Dit gebeurt vaak in de aders, deze worden dan heel hard.

·         Amyloïdose. Hierbij zijn eiwitten opgestapeld in onze weefsels. Normaal gesproken zijn eiwitten zo gevouwen, zodat dezelfde eiwitten nooit aan elkaar kunnen binden, doordat de hydrofiele moleculen naar buiten staan en de hydrofobe naar binnen. Wanneer er veranderingen in de vouwing ontstaan, kunnen dezelfde eiwitten wel aan elkaar kleven.

·         Steatose. Dit is opstapeling van vetzuren. Dit kan gebeuren in de lever, bijvoorbeeld na veel alcohol of hepatitis. Dit is vaak niet ernstig.

·         Haemosiderose. Hierbij zijn teveel ijzerionen opgestapeld, door teveel ijzerinname of door aangeboren afwijkingen.

·         Lipofuscinepigment. Dit gebeurt vaak in cellen die (bijna) niet delen, zoals hartspiercellen. Hierbij accumuleren de autofagosomen, waarin slecht afbreekbare stoffen zitten. Dit is niet schadelijk.

Veroudering van cellen

Cellen van een jonge kweek en een oude kweek zijn verschillend. Cellen kunnen maar een bepaald aantal keer delen. Het maximale aantal noemen we de “Hayflick limiet”. Als het aantal op is, zal de cel nooit meer delen. Dit limiet komt doordat de telomeren (de uiteinden aan de chromosomen van het DNA) steeds korter worden. Telomeren verschillen van breuk-uiteinden, doordat de telomeren een repeterende sequentie van basen hebben (TTAGGG), waardoor een loop ontstaat. DNA polymerase begint nooit compleet aan het einde, maar staat altijd een paar herhalende sequenties over, waardoor die telomere loop steeds kleiner wordt. Als deze te klein is, kan het DNA polymerase niet meer werken. De cel zal het dan herkennen als een dubbelstrengsbreuk, en lijkt het DNA op beschadigd DNA. Hierdoor wordt de cel reproductie gestopt.

Geslachtscellen en telomerase

In geslachtscellen worden de telomeren niet korter. Dit zou niet kunnen, anders ontstaan nakomelingen met veel te korte telomeren. Er bestaat een enzym, telomerase, dat een klein stukje RNA dat precies complementair is aan het overhangende 3’ stukje DNA. Na de binding aan die streng kunnen er nieuwe basen gebonden worden. Telomerase is in staat telomere regio’s te verlengen. Dit is met name belangrijk in kiemcellen, weefselstamcellen en in dochtercellen.

In principe kunnen alle cellen telomerase genereren, maar niet alle cellen gebruiken telomerase. Dit is noodzakelijk, omdat cellen anders zouden kunnen blijven delen omdat de telomeren niet korter worden. Dit is wat er gebeurt in maligne tumoren.

07-10-2013 – Slotcollege 1 – Histologie: kraakbeen en skelet

prof. dr. J. van Horssen

Dit college gaat over kraakbeen en over botweefsel. Deze twee structuren zijn erg belangrijk in het lichaam. Kraakbeen is een gespecialiseerde vorm van bindweefsel. Kraakbeencellen ontstaan uit mesenchymale stamcellen. Deze vorm van stamcellen kan differentiëren tot fibroblasten, tot vetcellen, chondroblasten (die tot chondroyten zullen differentiëren)en osteoblasten (die tot osteocyten zullen differentiëren).

Kraakbeen

Kraakbeen is een gespecialiseerde vorm van bindweefsel. De functies van kraakbeen zijn steun bieden aan weke delen, het verbinden van botten, het smeren van gewrichten en het is belangrijk voor de lengtegroei van pijpbeenderen. Kraakbeenweefsel is niet gevasculariseerd. Schade aan kraakbeen (zoals de meniscus) zal daardoor slecht regenereren. Kraakbeen ontvangt voedingsstoffen uit het perichondrium, dat om het kraakbeenweefsel ligt. Daar liggen wel bloedvaten in. Er zitten ook geen lymfevaten en zenuwen in. De stofwisseling gaat erg langzaam in kraakbeen.

Het perichondrium is een kapsel van vast bindweefsel. In het perichondrium zitten cellen die zullen differentiëren tot chondroblasten, die uiteindelijk weer differentiëren tot chondroblasten die het daadwerkelijke kraakbeen vormen. In de extracellulaire matrix om de chondroblasten vindt men collageen voor de stevigheid, hyaluronzuur, proteoglycanen en glycoproteïnen. In specialistisch elastisch kraakbeen zit ook nog elastine.

De matrix is met name opgebouwd uit collageen type II. Dit ligt aan elkaar verankerd met behulp van proteoglycanen, die zo een netwerk vormen.

Chondroblasten zijn voorlopercellen en komen vanuit het perichondrium. Ze zijn vaak afgeplat en hebben helder cytoplasma. Wanneer ze het perichondrium verlaten worden het chondrocyten. Deze liggen vaak in groepen die we chondromen noemen. In chondroblasten en chondrocyten is het RER sterk ontwikkeld. In sommige chondrocyten is glycogeen ook in hoge mate aanwezig. Hierin ligt glycose opgeslagen.

Kraakbeen groeit in groepjes. Chondroblasten kunnen in groepjes delen, deze groepjes noemen we chondromen. Een andere manier van groeien is in de lengterichting; dit gebeurt in de pijpbeenderen. Dit gebeurt in het interstitium en daarom heet het interstitiële groei. Dit gebeurt met name in een embryo. Appositionele groei is wanneer cellen vanuit het perichondrium differentiëren tot chondroblasten.

Er zijn drie typen kraakbeen:

·         Hyalien kraakbeen: dit is het meest voorkomend. Men vindt dit in de wand van de trachea en in de groeischijven. Het bestaat uit collageen type II

·         Elastisch kraakbeen: dit bevindt zich in de oorschelp. Naast collageen type II zijn er ook elastische vezels in te vinden

·         Vezelig kraakbeen: dit is opgebouwd uit collageen type I en is veel steviger. De discus intervertebralis is daaruit opgebouwd. Het bevat veel meer collageenvezels dan hyalien kraakbeen. Het heeft geen perichondrium. Er is ook heel erg veel extracellulaire matrix (waar dus die collageenvezels in zitten).

Een aandoening waarbij kraakbeen niet goed gevormd wordt in de pijpbeenderen is achondroplasie(dwerggroei). Er ontwikkelen zich geen goede groeischijven waardoor de ledematen erg kort zijn. Een andere aandoening is recidiverende polychondritis. Hierbij worden de chondroblasten en –cyten aangevallen door het eigen lichaam. Deze patiënten krijgen problemen op alle locaties waar kraakbeen zit.

Botweefsel

De functies van botweefsel lijken op de functies van kraakbeen. Het is ook een gespecialiseerde vorm van bindweefsel. Botweefsel is met name opgebouwd uit cellen, maar er is ook een matrix en er zijn kalkzouten in het weefsel te vinden. Het is een heel dynamisch weefsel. Er wordt continu botweefsel afgebroken en aangemaakt: remodellering. Botweefsel is belangrijk voor steun en bescherming van organen. Ook is het onmisbaar bij beweging, het brengt de kracht van de spieren over. In het beenmerg worden rode bloedcellen aangemaakt en het botweefsel dient ook als reservoir van mineralen.

De ongedifferentieerde mesenchymcellen differentiëren tot osteoblasten die weer tot osteocyten differentiëren. De osteoclasten ontstaan uit beenmergstamcellen. Deze zijn een soort macrofagen. Ze bevatten veel kernen, omdat ze ontstaan uit meerdere stamcellen die samen één cel gevormd hebben.

Botten kunnen gevormd worden door endesmale botvorming. Hierbij vindt botweefsel plaats vanuit bindweefselcellen, die een bepaalde trigger krijgen en differentiëren tot osteoblasten. Deze produceren osteoïd: een matrixlaag. Deze laag verkalkt (door middel van calciumzouten wat we hydroxyapatiet noemen) en daarna is het botweefsel.

Osteoblasten zijn de actieve cellen. Hun kern is licht en er vindt veel transcriptie plaats. Er is dan ook veel RER, zodat veel collageen geproduceerd kan worden. Wanneer de osteoblaten ingesloten raken door botmassa. Dan worden het osteocyten.

Osteocyten zijn circulaire structuren met in het midden een kanaal voor een bloedvat. Dit systeem heet een osteon of een systeem van Havers. De osteocyten zijn met elkaar verbonden via canaliculi. Hierdoor kunnen de cellen communiceren en is transport mogelijk.

Osteoclasten kunnen botweefsel afbreken. Dit zijn hele grote cellen met veel nuclei. Het is een type macrofaag dat allerlei proteases, zodat het bot kan worden afgebroken. De lysosomen zijn dus goed ontwikkeld.

Er zijn twee soorten bot, namelijk compact en spongieus bot. In beide soorten bot is een laminaire opbouw van circulaire stukjes (systemen van Havers). Om het bot heen ligt een periost. Dit is een bindweefselstructuur waarin osteoblasten gevormd worden. Aan de binnenkant ligt het endost. In deze structuren liggen collagene vezels, bloedvaatjes en osteoprogenitorcellen. Er lopen loodrecht op het oppervlak van het bot bloedvaten naar de kanalen van Havers. Deze kanalen heten de kanalen van Volkmann. Er zijn twee manieren waarop bot kan groeien:

·         Endesmale botvorming. Hierbij wordt bot gevormd vanuit bindweefsel. Dit gebeurt rechtstreeks, bijvoorbeeld in de schedel. Deze vorming gebeurt intramembraneus.

·         Chondrale botvorming. Dit is een indirecte manier van botvorming. Hierbij wordt kraakbeen vervangen door botweefsel. Kraakbeencellen gaan kapot en tegen de matrix die er nog ligt wordt botweefsel aangelegd. Dit kan op twee manieren, namelijk perichondraal of endochondraal.

07-10-2013 – Slotcollege 2 – Pathologie: Apoptose 

prof. dr. W.J. Mooi

Dit college gaat over apoptose, wat een erg belangrijk biologisch fenomeen is. Het is een strikt gereguleerd en complex proces. Het is een vorm van celeliminatie waarbij nooit een ontstekingsreactie ontstaat. De inhoud van de cel komt niet vrij en het is een onderdeel van de normale fysiologie. Het gebeurt met eiwitten, delen van cellen (dat heet autofagie) en hele cellen, maar ook van weefsels (zoals het vervangen van het gebit) en van hele organismen. Structuren die gemakkelijk beschadigd raken, zullen snel vervangen worden middels apoptose.

Apoptose gebeurt tijdens de embryonale ontwikkeling (bijv. vliezen tussen vingers), tijdens normale homeostase (cellen die makkelijk beschadigd raken), tijdens selectie van vroege lymfocyten, bij atrofie, bij het einde van een ontstekingsreactie (deze moet immers ook weer stoppen om de schade te beperken), tijdens de eliminatie van cellen die zijn geïnfecteerd door een virus en bij de eliminatie van cellen die zijn beschadigd.

In principe hebben alle cellen in ons lichaam de neiging om in apoptose te gaan, maar worden tegengehouden door overlevingsmechanismen. Er zijn twee routes voorn apoptose:

·         Extrinsieke apoptose inductie route: signalen van buitenaf leiden in de cel tot reacties die de apoptose bewerkstelligen. Cytotoxische T cellen geven signalen aan bijvoorbeeld keratinocyten om in apoptose te gaan. De target cel bevat specifieke apoptose receporen: Fas. Cytotoxische T cellen bevatten een Fas ligand. FADD kan binden aan de celwand, waarna het enzym caspase kan gaan werken, die de executie gaspase in werk kan stellen. Het zijn een heleboel stappen. Dit is gunstig, zodat de amplificatie van de response groot is. Ook kan het proces na elke stap geremd worden.

·         Intrinsieke apoptose inductie route: de cel zelf genereert signalen zodat de apoptose start. Dit gebeurt wanneer er beschadiging is aan het DNA bijvoorbeeld, of wanneer eiwitten verkeerd gevouwen zijn. Ook bij een tekort aan overlevingssignalen kan de apoptose starten. Bij dit proces wordt het buitenste membraan van het mitochondrium permeabel. Het belangrijkste molecuul dat ontsnapt aan het mitochondrium is cytochrome C. Dit is een eiwit dat bindt aan Apaf-1, waarna het een heptameer complex vormt dat weer een caspase in werking zet. Cytochrome C draagt bij aan het transport van electronen in de oxidatieve fosforylering. De energieproductie in het mitochondrium stopt dan, waarna de cel niet meer kan functioneren. Het werkt dus op twee manieren.

Week 3

08-10-2013 – Openingscollege 1 – Patiëntdemonstratie artrose

Drs. R. Saouti

Artrose

Artrose is een aandoening waarbij het kraakbeen dunner wordt. Hierdoor worden de gewrichten stijver en minder beweeglijk. De klachten bestaan vaak uit pijn, met name bij het opstaan, het starten van de gewrichten. Deze pijn kan ook ’s nachts voorkomen. Vaak komen de klachten voor in de lies, omdat hier het heupgewricht zit. De pijn kan ook in de bil of in de knie zitten. Dit komt vaak doordat patiënten minder goed lopen en zo deze lichaamsdelen overbelasten. De bewegingsmogelijkheden van de patiënt worden sterk beperkt. Zo is lopen en fietsen lastig.

Het lichamelijk onderzoek bestaat uit verschillende aspecten.

·        Eerst wordt het looppatroon van de patiënt bekeken. Vaak is de heup wat gekanteld en loopt de patiënt in een voorovergebogen houding, door de stijfheid in de heup.

·        De proef van Trendelenburg wordt uitgevoerd. Hierbij staat de patiënt op één been. Normaliter kan een patiënt de heupen horizontaal houden, maar een patiënt met artrose zal de gezonde heup naar beneden laten zakken.

·        Vaak is er sprake van een schijnbaar beenlengteverschil. De patiënt krijgt het gevoel dat één been langer is, omdat de heup iets mediaal of lateraal georiënteerd staat.

·        Hiernaast kan de beperking van de heup bepaald worden. Eén manier is de proef van Thomas. Hierbij ligt de patiënt met beide benen gestrekt op de onderzoekstafel, waardoor de wervelkolom in meer lordose staat. Bij maximale flexie van het gezonde been (met knie in flexiestand) zal het been met de aangedane heup mee omhoog komen. Dit duidt op verminderde beweeglijkheid in het heupgewricht.

Met behulp van röntgenonderzoek (foto van de bekken voorachterwaarts en een foto van de heupen zijdelings) kan gekeken worden naar de ruimte tussen de gewrichten. Bij artrose is deze spleet heel nauw. Ook kan een MRI gemaakt worden. Hierop is deze spleet beter afgebeeld. De behandeling van artrose bestaat voornamelijk uit pijnstilling, fysiotherapie en loophulpmiddelen. In enkele gevallen wordt geopereerd. Er wordt dan een totale heupprothese geplaatst. Dit gebeurt zo’n 25000 keer per jaar in Nederland. Een heupprothese bestaat uit een steel met een kop en een kom. Er zijn twee vormen. Ten eerste is er de gecementeerde steel en gecementeerde kom. Deze worden met behulp van cement in de botten vastgemaakt. Het nadeel is dat deze operatie langer duurt. Het duurt 12 minuten voor het cement is uitgehard. Er bestaan ook ongecementeerde prothesen. Deze worden heel strak in het bot geslagen.

De complicaties die kunnen optreden zijn ten eerste trombose. Dit komt doordat de patiënten minder bewegen. Dit kan verholpen worden door bloedverdunners te slikken en steunkousen te dragen. Ten tweede kan het gebeuren dat de heup uit de kom schiet. Dit kan voorkomen worden door de heup niet te veel te belasten en geen rare bewegingen te maken en sporten uit te oefenen. 

08-10-2013 - Openingscollege 2 - Medische fysica van beeldvormende technieken

Dr. J.T. Marcus

Dit college biedt een overzicht van de belangrijkste beeldvormingstechnieken met betrekking tot het bewegingsapparaat. Beeldvorming is niet langer het domein van de radiologie, maar van elke arts. De beelden zijn ook overal in het ziekenhuis op te roepen omdat ze digitaal zijn. Besproken worden röntgen, CT, MRI en beeldvorming met nucleaire tracers.

Röntgen

Dit is de oudste methode. Hierbij wordt een projectie gemaakt vanuit één richting. Er wordt een schaduwbeeld afgebeeld waarbij alle structuren over elkaar heen worden geprojecteerd. Lichte vlakken op de röntgenfoto betekent veel absorptie van straling. Zo zie je van gezonde longen bijna niets, alleen de vaten. Botstructuren zijn goed te zien.

Hoe dikker het materiaal, hoe minder uittredende straling er is. De hoeveelheid uittredende straling hangt af van absorptiecoëficiënt µ. Het doel is deze efficiënt te berekenen. Wanneer er door één weefsel gemeten wordt, is dit goed te doen. Bij twee of meerdere weefsels wordt het lastiger. Er zijn dan meerdere formules nodig om alle onbekenden te berekenen. Hiervoor biedt de CT-scan een oplossing.

Coputer Tomografie

Hierbij worden vanuit verschillende richtingen röntgenfoto’s gemaakt, zodat de verschillende absorptiecoëfficiënten van verschillende weefsels berekend worden. Dit kan omdat er nu meerdere onbekenden zijn, maar ook meerdere onbekenden. In de praktijk is een CT-scanner een apparaat dat om de patiënt heen draait. De verschillende absorptiecoëfficiënten worden in verschillende grijstinten weergegeven in meerdere transversale coupes (64, 128 of 256). Het nadeel van een CT-scan is dat de stralingsbelasting erg hoog is, omdat er meerdere röntgenfoto’s gemaakt worden.
Bot is licht op zowel een röntgenfoto als een CT beeld, omdat botweefsel een hoge absorptiecoëfficiënt heeft. Een CT is niet toereikend als de weke delen bekeken willen worden, omdat de absorptiecoëfficiënten niet veel verschillen.

Dual Energy X ray Absorption (DEXA)

Hierbij wordt de absorptie gemeten bij twee verschillende energiewaarden van röntgenstraling. De dichtheid van het zachte weefsel om het bot en de dichtheid van het bot kunnen met elkaar vergeleken worden en zo kan de ‘bone mineral density (g/cm²) bepaald worden. Dit helpt bij het diagnosticeren van osteoporose.

Magnetic Resonance Imaging

Deze manier van beeldvormen maakt gebruik van magnetisme. De waterstofkernen in het menselijk lichaam zijn kleine magneetjes. In rustsituatie valt dit niet te meten, maar wanneer een mens zich in een sterke magneet bevindt wel. De waterstofkernen gaan dan namelijk parallel staan aan het magneetveld en gaan draaien met een bepaalde zogeheten precessiefrequentie om de as van de richting van het magneetveld. De resultante magnetisatie is nu gelijk aan 0. Met een radiogolf wordt een hoek gegeven aan die tolling ten opzichte van het externe veld. Deze frequentie moet gelijk zijn aan de precessiefrequentie. Nu wordt er ook een radiogolf uitgezonden die gemeten kan worden. Deze techniek is veilig, omdat er geen gebruik wordt gemaakt van straling. De energie waar gebruik van gemaakt wordt kan geen schade aan weefsels aanrichten. De onderzoeksruimte waarin de MRI scanner staat is heel goed afgeschermd van de buitenwereld omdat er zich heel veel magnetische straling in de aarde bevindt. Dit zou heel erg veel storing leveren. Deze afscherming wordt gemaakt door een zogeheten kooi van faraday.

De waterstofkernen hebben een bepaalde eigenschap. Na de puls die ze hebben gekregen, zullen ze zich langzaam weer parallel oriënteren. Deze snelheid heet de longitudinale relaxatiesnelheid. Dit is afhankelijk van het soort weefsel. Deze snelheid heeft constante T1. Verschillende weefsels hebben een verschillende T1. Wanneer er pulsen kort achter elkaar gegeven worden, wordt de MRI opname T1 gewogen. Een korte T1 betekent een snel herstel van de waterstofkernen na een puls en deze beelden zullen helder worden op een MRI beeld. Voorbeelden hiervan zijn vet en beenmerg. Weefsels met een lange T1 zijn donker, bijvoorbeeld spieren. Bot bevat geen waterstofkernen en zal nooit afgebeeld worden.

Na het geven van de puls, zal de fase waarin de waterstofatomen draaien verschillen per weefsel. Dit wordt T2 genoemd. Wanneer ze een korte T2 hebben vindt de uitdoving snel plaats. Weefsel met een korte T2 zal donker worden. T2 is ook weer een weefselkenmerk. Tijdens de opname wordt de tijd tussen de radio impulsen en het uitlezen wat te rekken. Kraakbeen bijvoorbeeld heeft en lange T2 en zal licht kleuren, en bijvoorbeeld beenmerg heeft een korte T2 en zal donker kleuren. Dit noem je dan een T2 gewogen opname.

T1 en T2 zelf zijn weefselkenmerken die duidelijk gemaakt kunnen worden door verschillende instellingen van het apparaat.

Nucleaire tracers

MRI geeft geen informatie over metabole processen. Hiervoor kunnen nucleaire tracers gebruikt worden. Deze tracers bestaan uit een radioactief element en een metaboliet. Deze vormen samen een radioactieve tracer die in het lichaam wordt gebracht. Deze tracer volgt een bepaald pad en blijft de hele tijd gamma-straling utizenden. Die straling kan worden opgevangen en gemeten. Met behulp van deze techniek kan een verhoogd metabolisme weergegeven worden. Wanneer een tracer wordt gebruikt voor botweefsel, zal deze tracer zich ophopen waar nieuw botweefsel wordt geproduceerd. Zo kunnen bottumoren gelokaliseerd worden.

14-10-2013 – Slotcollege 1 – Histologie: bindweefsel en spieren

Prof. Dr. Jack van Horssen

Dit college gaat over spier-, bind-, vetweefsel en epitheel.

Epitheel en bindweefsel

Epitheel is kenmerkend omdat de cellen strak tegen elkaar aan liggen, met daartussen allerlei verbindingen, zoals desmosomen en tight-junction complexen. Het is één geheel. Bindweefsel bevat minder cellen en is wat losser. De cellen in bindweefsel communiceren met elkaar met behulp van gap junctions.

Bindweefsel heeft meerdere functies. Ten eerste zorgt het voor steun en geeft het kracht wanneer ergens aan wordt getrokken. Pezen zijn hiervan een voorbeeld. Ten tweede is bindweefsel belangrijk voor transport van cellen, zoals afweercellen (chemotaxis) en voor het vervoeren van voedings- en afvalstoffen. Tot slot heeft het nog een beschermende functie en vormt het een barrière, helpt bindweefsel bij het herstellen van weefsels en dient het als opslagplek voor bijvoorbeeld vet.

Bindweefsel is opgebouwd uit verschillende cellen en een extracellulaire matrix. De cellen die altijd aanwezig zijn, zijn fibroblasten en fibrocyten, vetcellen, mestcellen, pericyten (een soort gladde spiercel) en bepaalde soorten weefselmacrofagen. Wanneer er sprake is van een infectie treden plasmacellen, lymfocyten en granulocyten het bindweefsel binnen. Het grote verschil tussen een fibroblast en een fibrocyt is dat een fibroblast veel meer RER heeft, omdat deze veel matrix en collageen produceert. Ze zijn ook groter dan fibrocyten. Fibroblasten ontstaan uit ongedifferentieerde mesenchymcellen.

De extracellulaire matrix is opgebouwd uit een grondsubstantie, weefsels en een interstitiële weefselvloeistof. De grondsubstantie is licht stroperig, waarin zich de proteoglycanen en structurele glycoproteïnen bevinden. Proteoglycanen zijn eiwitketens met daaraan hele lange ketens van glycosaminoglycaan. Dit wordt een driedimensionaal netwerk. Het tweede ingrediënt van de matrix zijn vezels. Er bevinden zich collagene en elastische vezels in de matrix. Collageen is een veel voorkomend eiwit in het lichaam. Er zijn verschillende typen collageen. Een eerste type is fibrilvormende collagenen. Dit noemt men ook wel type I en geeft stevigheid aan botten en pezen. Een tweede type is netwekvormende collagenen. Dit heet ook wel type IV en bevindt zich in het basaalmembraan. Een laatste type is verankerde collagenen. Dit heet ook wel type VII en zorgt ervoor dat collagenen vezels verankerd kunnen worden aan het basaalmembraan. De elastische vezels zijn opgebouwd uit fibrilline, microfibrillen en elastine. De interstitiële vloeistof bevat veel ionen, voornamelijk natrium.

Er zijn vijf bindweefseltypes te onderscheiden.

·        Losmazig bindweefsel. Dit type komt het vaakst voor in het lichaam, voornamelijk tussen spieren en bloedvaten. Het functioneert als ondersteuning van het epitheel. De matrix van dit type bindweefsel bestaat uit veel grondsubstantie. De fibroblasten en –cyten kunnen nog net met elkaar communiceren via uitlopers.

·        Dicht bindweefsel. Dit type bevat veel collagene vezels. Deze vezels liggen heel erg georganiseerd, in één of twee richtingen (geordend straf bindweefsel) of de vezels liggen kriskras door elkaar (ongeordend straf bindweefsel). De huid is ongeorganiseerd opgebouwd en pezen geordend. Tussen de uitlopers van de fibrocyten liggen allemaal collageenweefsels.

·        Elastisch bindweefsel. Deze vorm is er vrij weinig in het lichaam, maar is te vinden in de gele ligamenten van de wervelkolom.

·        Reticulair bindweefsel. Deze vorm komt ook niet veel voor, en is een gespecialiseerde vorm van losmazig bindweefsel. Het is te vinden in het beenmerg en in de milt en overige lymfoïde organen.

·        Mucoïd bindweefsel. Dit vindt men eigenlijk alleen in de navelstreng. Het bevat bijna geen vezels, maar bestaat alleen uit grondsubstantie.

Vetweefsel

Vetweefsel dient primair tot reservoir voor energie. Ook zorgt het voor steun en isolatie. De laatste jaren is ontdekt dat vetweefsel ook een rol speelt bij de productie van hormonen, met name het leptine hormoon. Dit hormoon remt de eetlust.

Ook vetcellen ontstaan uit mesenchymale stamcellen. De voorloper van vetcellen zijn lipoblasten. Deze lipoblasten kunnen uitgroeien tot twee vormen vetcellen.

Ten eerste univacuolair vetweefsel. Dit vet is het witte vet en is het meeste aanwezig. Er is maar één vacuole. De kern ligt tegen de kant aangedrukt.

Ten tweede bruin vetweefsel, plurivacuolair vetweefsel. Dit is met name aanwezig bij baby’s. De vetcellen bestaan uit druppeltjes lipiden met een centrale kern. Ook bevatten deze cellen veel mitochondria. Bij dieren speelt dit een grote rol tijdens de winterslaap.

Spierweefsel

Spierweefsel verzorgt de bewegingen in en van het lichaam. Het zijn lange cellen met contractiele filamenten in het cytoplasma. Alle onderdelen van spiercellen beginnen met sarco- Er zijn drie soorten spierweefsels:

·        Skeletspierweefsel. Dit zijn lange bundels (tot 30 cm) cilindervormige cellen met meerdere kernen. Deze cellen zijn gefuseerd uit meerdere myoblasten. De spieren hebben een specifiek bandenpatroon, hierom heten ze dwarsgestreept spierweefsel. Er bevinden zich tussen de cellen satellietcellen, die nieuwe spierfibrillen kunnen vormen. Hierdoor kan dit soort weefsel goed genereren. Deze skeletspierweefsels sturen we bewust aan.

De spier is opgebouwd uit bundels die zijn opgebouwd uit spiervezels. Een spierbundel wordt omgeven door een endomysium, een bundel bundels door het perimysium en de buitenzijde van de spier wordt bedekt door epimysium.

Bij contractie van spieren vormen actine en myosine belangrijke aspecten. Deze twee filamenten glijden over elkaar heen. Waar een zenuw op een spier aanhecht, bevindt zich een motorische eindplaat. De eerste stap van spiercontractie is dat acetylcholine uit de neuron bindt aan de receptoren op de motorische eindplaat. Hierna zal de membraan depolariseren wat wordt doorgegeven aan het sarcoplasmatisch reticulum (via het T-buizensysteem). Hier zal calcium vrijkomen, wat bindt aan het troponinecomplex. Daardoor komt er een aanhechtingsplaats voor een myosinekop vrij, waardoor de filamenten langs elkaar kunnen bewegen en een spier kan contraheren.

Dit proces kost veel energie die voornamelijk wordt geleverd door creatinefosfaat. Ook wordt energie gewonnen uit spierglycogeen, met name voor kortdurende prestaties. Dit wordt anaeroob afgebroken en zal leiden tot de productie van melkzuur. Er zijn drie soorten vezels:

1.     Rode spiervezels (type I). Deze zijn voor de langdurige contracties en hebben maar matig veel kracht. Ze hebben veel energie nodig en bevatten dus veel mitochondrieën. Er vindt veel oxidatieve fosforylering in plaats.

2.     Witte spiervezels (type II). Deze soorten zorgen voor de korte, snelle en krachtige contracties. Er vindt veel glycolyse in plaats.

3.     Intermediaire spiervezels. Deze komen het meeste voor in de mens. Deze vezels hebben de eigenschappen van beide bovenstaande vezels.

·        Hartspierweefsel. Deze bevatten maar één kern. Er is wel een bandenpatroon, maar dit is anders dan van skeletspiercellen. Er bevinden zich intercalaire schijven op de plaatsen waar twee cellen met elkaar zijn verbonden. Deze vormen de banden. De cellen communiceren via gap junctions.

·        Glad spierweefsel. Deze cellen zijn lang en hebben een centrale kern. Deze cellen worden niet onder invloed van de wil aangestuurd, maar willekeurig. De contractie verloopt langzaam. Deze cellen zijn te vinden in de wand van de dunne darm en de slagaders. De cellen maken een soort kurkentrekker beweging.

Groei van spieren

Alle soorten spieren kunnen groeien. Cellen zullen vergroten, maar niet vermeerderen. Dit noemt men hypertrofie. Denk hierbij aan een sportershart en een uterus tijdens de zwangerschap.

14-10-2013 – Slotcollege 1 – Anatomie gewrichten

drs. M. van Emden

Het menselijk lichaam bestaat uit heel veel gewrichten. Tijdens dit college worden verschillende gewrichten bekeken en welke typen er zijn. Ook wordt er gekeken naar de relatie tussen de functie en de anatomie. Art. is de afkorting van ‘articulatio’, gewricht.

Een gewricht is een verbinding tussen twee of meer botstukken. Er zijn drie soorten gewrichten: synarthrose (die niet kunnen bewegen, bijvoorbeeld schedeldelen), amphiartrose (bijna niet bewegelijk) en diarthrose gewrichten (erg beweeglijk). Dit is een functionele indeling. Er is ook een anatomische classificatie mogelijk. Ook dan zijn er drie soorten te onderscheiden:

·        Bindweefselverbindingen. Deze zijn fibreus. Twee soorten zijn syndesmosis en sutura. De schedelnaden zijn bindweefselverbindingen en synarthrose. Ook je tanden zijn synarthrose. Tussen de ulna en radius zit ook een bindweefselplaat. Deze is amphiarthrose, dus wel beweeglijk.

·        Kraakbeenverbindingen. Twee soorten zijn synchondrose, kraakbeenplaten en symphysis, kraakbeenschijven (zoals de discus intervertebralis). Ook de epifisaire schijf is een kraakbeenverbinding. Deze is synarthrosisch en zal verdwijnen in de loop der jaren.

·        Synoviale gewrichten. Deze zijn te herkennen aan een kapsel met synoviaal vocht. Het kapsel is aan de binnenkant bekleed met een synoviaal membraan. Deze gewrichten zijn erg beweeglijk, diartrosisch. Deze gewrichten kunnen om 1, 2 of 3 assen draaien. (mono-, bi- of triaxiaal). De beweeglijkheid heeft te maken met de bouw van een gewricht. Je heup en schoudergewricht zijn bol- of kogelgewrichten. Het ellebooggewricht is een scharniergewricht. Een rolgewricht bevindt zich tussen de ulna en radius.

Bovenste extremiteit

Schoudergordel

De schouder bestaat uit het sternum, clavicula, scapula en de humerus. Deze gewrichten samen heet de schoudergordel. Het articulatio humeri wordt gevormd door het scapulablad (de cavitas glenoidalis scapula) en de caput humeri. Dit is het meest beweeglijke gewricht in het lichaam. Er is om 3 assen rotatie mogelijk. Dus zijn de volgende bewegingen mogelijk: flexie, extensie, abductie, adductie, endorotatie, exorotatie en circumductie.

De kom is veel groter dan de kom. Hierdoor is er veel steun nodig van pezen, kapsels, ligamenten en spieren. De rotatorcuff spieren zijn erg belangrijk. Deze spieren hechten vast aan het scapulablad (supraspinatus, infraspinatus en teres minor) en de humeruskop. Ze zorgen ervoor dat het schoudergewricht kan bewegen en niet uit de kom valt.

Elleboog

Het articulatio cubiti is de elleboog. Dit is een samengesteld gewricht dat uit 3 gewrichten bestaat (art. humeroradialis (kogelgewricht), art. humero-ulnaris (scharniergewricht) en art. radio-ulnaris proximalis (rolgewricht)). Hierdoor is flexie en extensie mogelijk. De gewrichten tussen de radius en ulna zorgt voor de pronatie en supinatie bewegingen. Er zijn twee banden, een langs de ulna en een langs de radius die zorgen voor extra stevigheid.

Wanneer een kind aan de armen hangt, kan de radiuskop luxeren. Dit noemt men een zondagsarmpje.

Pols

Het polsgewricht heet art. radiocarpalis. Deze bevindt zich tussen de distale radius en de proxale rij carpalia (handwortelbeenderen). Met de pols is flexie, extensie, radiaal- en ulnairabductie mogelijk. Polsgewricht zit iets proximaal in de onderarm.

Alle dorsale onderarmspieren zorgen voor dorsaalflexie in de pols. Deze spieren worden geïnnerveerd door de n. radialis. De palmairflexie wordt gedaan door de ventrale onderarmspieren. De n. medianus innerveert deze spieren.

De anatomische snuifdoos wordt gevormd tussen de pees van de extensor policis longus en de pees van de extensor policis brevis: de lange en de korte duimstrekkerspees. Hierin is arteria radialis te voelen. Ook het os scaphoideum is op deze manier te palperen. Zo kan een breuk aan dit bot worden vastgesteld. Het is een breuk die lastig geneest omdat er ‘slecht’ bloed wordt toegevoerd.

Vingers

Van de vingertop naar de hand toe zijn er drie gewrichten: DIP, PIP en MCP. Aan de ventrale zijde van de vingers zitten de vinger flexoren en aan de dorsale zijde de extensoren.

Onderste extremiteit

In de onderste extremiteit vindt men een heupgewricht, kniegewricht, enkelgewrichten en verschillende voetgewrichten.

Heupgewricht

Het heupgewricht is een bolgewricht en heet het art. coxae. De kom waar de kop in zit heet het acetabulum. De heup wordt van bloed voorzien door een zijtak van de arteria femoralis, de profunda femoris. Het heupgewricht is heel beweeglijk.

Week 4

15-10-2013 – Openingscollege 1 – Patiëntdemonstratie: botstofwisseling

Dr. EMW. Eekhoff

Bot kan vergeleken worden met gewapend beton. Het metaal in gewapend beton dient voor enige flexibiliteit en het beton voor de stevigheid. Zo is het ook met bot. Bot is opgebouwd uit spongieus bot in het centrum met daaromheen een stevige laag van neergeslagen hydroxyapatite. Het spongieuze botweefsel bestaat voornamelijk uit collageen type I. 99% van al het calcium dat zich in het menselijk lichaam bevindt, ligt opgeslagen in het bot. Deze twee lagen heten ook wel de corticale (buitenste) en de trabeculaire (spongieuze) laag.

Het skelet vormt zo’n 9% van het volume van het bot, en ongeveer 17% van de massa. Twee cellen spelen een belangrijke rol bij de bot afbraak en opbouw. Ten eerste zijn dit de osteoclasten. Deze breken de botcellen af. Daarnaast zijn er de osteoblasten. Deze maken nieuw bot. Wanneer deze osteoblasten ouder worden, stoppen ze met bot aanmaken en heten ze osteocyten. De aanmaak en afbraak moet in evenwicht zijn.

Drie ziektes die voorkomen in het bot zijn osteoporose, osteomalacie (dit is hetzelfde als de Engelse ziekte) en osteogenesis imperfecta. Bij osteoporose is er sprake van te weinig bot en te weinig massa. De architectuur van het bot verslechtert sterkt, het bot wordt veel brozer. Er ontstaat een toegenomen kans op botbreuken. Bij osteomalacie is er te weinig mineraal opgeslagen in het bot, en te veel osteoid. Hierdoor neemt de kans op botbreuken ook toe en ontstaat er spierzwakte. Bij de derde aandoening, osteogenesis imperfecta, wordt er geen goed collageen geproduceerd.

Bij osteoporose kan het voorkomen dat de wervels inzakken. Dit kan op verschillende manieren gebeuren. De minst erge manier is een indeuking van de bovenkant van een wervel. Wanneer dit bij zowel de boven als onderkant gebeurt, spreekt men van een diabolowervel. De Engelse term is ‘biconcave deformity’. Het kan ook gebeuren dat de bovenkant van een wervel daadwerkelijk breekt. Wanneer dan ook nog de voorkant van de wervel inzakt, spreekt men van een wigvormige compressiefractuur. De vorm van de wervel is dan driehoekig. De Engelse term is ‘crush deformity’. De ergste manier van een ingezakte wervel is wanneer ook nog de achterwand inzakt. Dit heet een volledige wervelcompressie, ook wel een ‘wafelwervel’. Patiënten worden door dit soort fracturen enkele centimeters korter. Door dit fenomeen worden de spieren rondom de rug slapper en kunnen ze de rug niet goed meer recht houden. Door de kromme rug kan het costo-iliacaal syndroom ontstaan. De onderste ribben drukken dan tegen de heup aan. Ook kunnen patiënten problemen krijgen aan  het maag- darmkanaal of met de ademhaling, omdat organen in verdrukking komen te zitten.

Met behulp van een DEXA kan osteoporose gediagnostiseerd worden. Dit lukt echter slechts in de helft van de gevallen. Een DEXA kan de botdichtheid meten, maar de structuur van het bot kan niet goed gezien worden, met name niet hoe de botbalkjes lopen. Vaak breken deze, wat met een DEXA niet gemeten wordt. Er kan wel een speciaal soort CT scan gebruikt worden om de structuur van het bot te bepalen.

Wanneer langdurig prednison of andere corticosteroïden worden gebruikt, heeft een patiënt meer kans op botbreuken. Dit komt omdat deze medicijnen de werking van osteoblasten stilleggen en de opname van calcium uit de darm remmen. Hierdoor dient een patiënt met reeds verslechterde botstructuur ook profilax te slikken wanneer prednison of andere corticosteroïden worden gebruikt.

15-10-2013 – Openingscollege 2 – Genetica I: DNA replicatie en repair 

Prof. dr. Hein te Riele

Een groot aantal ziektes worden veroorzaakt door fouten in het DNA. Een voorbeeld hiervan is Fanconi anemia. Deze patiënten zijn vaak klein en hebben defecten aan het skelet. Het wordt veroorzaakt doordat fouten tijdens de DNA replicatie niet hersteld worden. Een tweede voorbeeld is het Lynch Syndrome. Deze patiënten hebben een hoge gevoeligheid voor het krijgen van darmkanker. Ook deze ziekte ontstaat doordat fouten tijdens de DNA replicatie niet hersteld worden. Een derde voorbeeld is Xeroderma pigmentosum. Dit is een ernstige huidziekte die ontstaat doordat schade door UV-licht aan het DNA niet wordt hersteld.

Het genoom is het geheel van al het DNA en zorgt ervoor dat RNA getranscribeerd kan worden. Het geheel van RNA heet het transcriptoom en is de code voor de translatie van eiwitten. Het geheel aan eiwitten heet het proteoom.

DNA is in alle cellen is gelijk. De cellen verschillen van elkaar, omdat ze een ander transcriptoom maken. Bij kanker ontstaat door fouten in het genoom, die lijden tot fouten in het transcriptoom en proteoom.  

De eerste stap in eiwitproductie is de vorming van RNA transcript. Dit proces heet transcriptie. Vervolgens wordt er mRNA gevormd. Deze twee stappen gebeuren in de nucleus van de cel. Vervolgens wordt het mRNA getransporteerd van de nucleus naar het cytoplasma. Via een proces dat translatie heet kan een eiwit gevormd worden. Deze eiwitten kunnen gemodificeerd worden zodat hun eigenschappen kunnen veranderen.

Geschiedenis

In de jaren ’20 bestudeerde Griffith de bacterie s. pneumoniae, die longontsteking kan veroorzaken. Wanneer de violente vorm van deze bacterie in een muis werd geïnjecteerd, overleed deze muis, maar wanneer een non-violente vorm werd geïnjecteerd, bleef de muis leven. Zo ook wanneer de violente vorm eerst verhit was. De bacterie gaat dan dood, maar het materiaal bleef leven. Dan bleef de muis ook leven. Maar wanneer een combinatie van de non-violente bacterie en de verhitte violente bacterie werd geïnjecteerd, overleed de muis wel. Er werden dan in het lichaam violente bacteriën gevormd. Dus, redeneerde Griffith, is er ‘iets’ dat de bacterie transformeert en informatie over kan brengen.

In de jaren ’40 noemde Avery dit ‘iets’ DNA. Hij kon onderscheiden dat er in zo’n bacterie verschillende materialen zaten, zoals eiwitten, vetten en nucleïnezuren. Hij noemde deze nucleïnezuren DNA en RNA. Elk component mixte hij met de non-violente bacterie, en vond dat DNA deze kon transformeren. Zo wist hij dat DNA erfelijke informatie over kon brengen.

In de jaren ’50 onderzocht Chargaff de samenstelling van DNA in verschillende organismen en ontdekte dat er vier bouwstenen zijn die in alle organismen voorkomen, in verschilende verhoudingen. Hij vond wel dat de hoeveelheid adenine altijd gelijk is aan de hoeveelheid thymine en de hoeveelheid cytosine aan de hoeveelheid guanine.

Wilkins en Franklin probeerden in de jaren ’50 informatie te verkrijgen over de vorm van DNA met behulp van röntgenstraling. Zij concludeerden dat het een helix moet zijn. 

In 1953 hebben Watson & Crick de driedemensionale structuur van DNA ontrafeld. Ze wisten dat het een dubbele helix is met een grote en kleine curve. De eerste belangrijke eigenschap is de baseparing, waarin A en T altijd binden en C altijd met G. De verbinding tussen C en G is sterker dan die tussen A en T, omdat er tussen C en G drie waterstofbruggen gevormd worden en tussen A en T maar twee. Een tweede eigenschap is dat de ruggengraat van een streng wordt gevormd door suikers (ribose of deoxyribose) en een fosfaatgroep. De twee strengen waaruit DNA of RNA is opgebouwd, lopen antiparallel, dus tegenovergesteld aan elkaar. DNA loopt van de 5’ groep (de fosfaatgroep) naar de 3’ groep (suikergroep). Een derde eigenschap is de dubbele helix die gevormd wordt en dat de basen vlakken vormen, als traptreden. Watson en Crick publiceerden hun bevindingen in slechts één pagina in Nature. Zij realiseerden zich al dat dit DNA gekopieerd werd, alleen wisten ze nog niet hoe.

In 1958 vonden dat Meselson en Stahl dat DNA semiconservatief gerepliceerd wordt. Dat houdt in, dat elke streng van het DNA gebruikt wordt als een matrijs waartegen nieuw materiaal gebouwd kan worden. Deze strengen moeten dus openen. Dit stuk noemt men de replicatievork. Deze replicatie kan alleen maar van de 5’ kant naar de 3’ kant lopen. Aan de ene streng kan het dus in één keer door lopen, aan de andere streng zullen steeds korte stukjes aangelegd moeten worden wanneer de vork steeds verder opent. Deze kleine stukjes heten Okazaki filamenten. De continue streng noemen we de leading strand en de andere noemen we lagging strand. RNA polymerase helpt bij de synthese van okazaki fragmenten door eerst een stukje RNA te plaatsen zodat het fragment kan hechten.

DNA replicatie moet erg accuraat gebeuren. DNA polymerase speelt hierbij een rol, dit heeft namelijk een herstelmechanisme dat proofreading heet. Verkeerd geplaatste nucleotiden (ongeveer 1 per 10 miljoen) worden dan verwijderd en vervangen. Er is ook nog een DNA mismatch repair systeem dat de laatste foutjes herstelt, zodat er maar 1 fout is per 10¹⁰ nucleotiden. Dat is ongeveer 1 fout per celdeling.

Problemen aan DNA

DNA is een chemische verbinding. Chemische verbindingen zijn nooit 100% stabiel. Zo kan schade aan DNA spontaan ontstaan, er kan bijvoorbeeld een base loslaten. Dit noemen we depuranisatie wanneer een gaunine bases verdwijnt en deaminatie wanneer cytosine verdwijnt. DNA schade kan ook geïnduceerd zijn. Een voorbeeld hiervan is de schade die ontstaat na blootstelling aan zonlicht. Voor al deze fouten zijn DNA herstel mechanismes ontwikkeld.

Het kan ook gebeuren dat een streng breekt. Dit gebeurt met name na blootstelling aan radioactieve straling. Die laesie moet hersteld worden. Dit kan via het ‘non-homologous end joining’ mechanisme, of via het ‘homology directed repair’ mechanisme. De eerste maakt gebruik van homologie. Bij dit systeem is het ook mogelijk dat twee verschillende stukken aan elkaar geplakt kunnen worden. Dus dat bijvoorbeeld chromossom 1 en chromosoom 13 aan elkaar geplakt worden. Dit is vaak een oorzaak van kanker, omdat verkeerde genen in cellen tot expressie komen. Dit heet een translocatie. ‘Homology directed repair’ maakt gebruik van informatie die identiek is, maar niet op de gebroken streng kan liggen, maar op een homologe sequentie ergens anders. Zo kunnen de geslachtschromosomen elkaar gebruiken als matrijs om breuken te herstellen. Bij dit systeem worden eerst de uiteindes van de breuk zo bewerkt dat er 3’ einden zitten, wat verlengd kan worden. Deze uiteindes zoeken een homoloog chromosoom, en wisselt daar dan een matrijs mee uit. Deze manier is ‘error proof’, de genetische informatie blijft identiek.

17-10-2013 – Capita selecta college – Genetica II: Transcriptie en translatie 

Prof. dr. Hein te Riele

(N.B. Dit college is niet compleet!)
 

RNA bestaat uit intronen en exonen. De exonen bevatten de informatie die daadwerkelijk gebruikt gaat worden voor de synthese van eiwitten. De intronen dienen nog verwijderd te worden uit de streng RNA. Het stuk DNA dat naar RNA getranscribeerd moet worden, bevat een promotor sequentie die voor het gen zit.

RNA lijkt erg op DNA. De ruggengraat is ook opgebouwd uit suiker-fosfaat moleculen. In plaats van deoxyribose wordt ribose ingebouwd. Aan deze ruggengraat zitten wederom vier basen, alleen is er geen tymine te vinden maar uracil. Uracil basepaart met adenine. RNA is enkelstrengs. Het heeft wel de neiging om complementaire basenparen te vormen, dit gebeurt vaak in het eigen molecuul.

Transcriptie is de synthese van een RNA molecuul (messenger of boodschapper RNA; afgekort als mRNA) met een nucleotidevolgorde die complementair is aan die van één van de twee DNA ketens van het gen. Een stukje DNA heeft een coderende en een template streng. Op de coderende streng staat de code die we vertaald naar een eiwit willen hebben, dus wordt op de template streng het RNA molecuul gebouwd.

We weten veel over RNA in bacteriën. Daar kan RNA polymerase goed binden aan het DNA bij een zogeheten promotor met de juiste sequentie. De σ-factor is verantwoordelijk voor het herkennen van de promotor. Na 10 nucleotiden laat deze los. Nu kan er een RNA streng gesynthetiseerd worden. RNA polymerase beweegt van 3’ naar 5’ kant, dus RNA wordt van 5’ naar 3’ gesynthetiseerd. Aan het eind van het gen zit een terminator, waardoor RNA polymerase weer loslaat. Hierna bindt een vrije σ-factor zich weer aan het RNA polymerase.

Niet alleen de σ-factor speelt een rol bij de binding van RNA polymerase, ook een zogeheten activator zorgt voor hogere affiniteit tussen DNA en RNA polymerase. Er bestaan ook repressors. Deze zitten midden op een gen en kunnen de synthese van RNA onderdrukken. Bacteriën kunnen middels activators en repressors reguleren welke genen worden getranscribeerd en welke niet.
In eukaryoten is dit net iets ingewikkelder. Bij de binding van RNA polymerase aan een gen zijn veel meer eiwitten van belang dan alleen de σ-factor. Al die factoren worden tezamen ‘general transcription factors genoemd’ en deze bevinden zich in een gebied dat men de ‘tata-box’ noemt, omdat er veel thymine en adenine in voorkomt. In eukaryoten zijn ook activators en repressors, maar ze kunnen veel verder weg zitten en niet meteen naast de promotor of terminator. Het DNA buigt dan waardoor zo’n activator of repressor toch nog in de buurt van de TATA-box komt.

De dubbele helix ligt opgevouwen rondom histonen, wat we een chromatine noemen. Er zijn altijd 4 histonen. Voordat transcriptie plaats kan vinden, moeten er allerlei modificaties plaatsvinden. De histonen hebben een soort staartjes die uitsteken, de ‘histon tails’. Deze staarten kunnen worden geacethyleerd, gemethyleerd of gefosforileerd. Dit bepaalt of het DNA geschikt is voor transcriptiefactoren.

DNA methylatie is een mechanisme om de activiteit van genen te bepalen. Dit mechanisme ligt in het DNA op de dubbele helix.

21-10-2013 – Slotcollege 1 – Anatomie: spieren bovenste extremiteit

Drs. M.W. van Emden

Tijdens dit college worden spiergroepen besproken met hun hoofdfunctie. Let met name op de aanhechtingen. De functie is dan makkelijker af te leiden. Ook komt de vascularisatie ter sprake.

Schoudergordel

De ventrale schoudergordel bedraagt als eerste de m. pectoralis major. Dit is de grote borstspier. Deze hecht aan aan het sternum, de ribben, de clavicula en de humerus. Delen van deze spier worden naar hun aanhechting genoemd (bijv. pars sternocostalis). De richting van de vezel bepaalt de functie. Deze spier helpt bij de flexie in de schouder, adductie en endorotatie. Een andere spier is de m. serratus anterior. Deze hecht vast aan de margo medialis en fixeert je scapulablad aan de romp. Een belangrijke functie is de laterorotatie van je scapulablad op de romp. Dit gebeurt bij elevatie van de arm. Een derde spier is de m. subclavius die onder de clavicula ligt en deze fixeert. De m. pectoralis minor ontspringt aan de proc. coracoideus en komt uit op de ribbenkast, waardoor het scapulablad iets naar voren kan, bijvoorbeeld wanneer je iets wilt pakken.

De m. pectoralis major heeft ook een functie wanneer klieren in de oksel verwijderd dienen te worden. De spier is dan een landmark op basis waarvan de oksel in verschillende niveaus kan worden gedeeld.

Intrinsieke schouderspieren

Deze spieren hebben allemaal een functie op het schoudergewricht en hechten aan op het kapsel. Ten eerste de m. deltoideus. Deze bestaat uit een deel van de clavicula naar de humerus, een deel van het acromion naar de humerus en een deel van de scapula naar de humerus. Deze spier zorgt voornamelijk voor flexie, endorotatie en abductie. Abductie is de hoofdfunctie. Deze spier wordt door de nervus axilaris geënerveerd. De tweede spier is de m. teres major. Deze hecht aan het schouderblad aan en aan de humerus. Deze loopt ventraal en zorgt voor endorotatie. Ten derde het rotatorenmanchet of de rotatorcuffspieren. Deze groep bestaat uit vier verschillende spieren en is belangrijk voor de stabiliteit van het schoudergewricht. De rotatorenmanchet bestaat uit de mm. supraspinatus, infraspinatus, teres minor en teres major.

Bij abductie van de schouder wordt de eerste 15 graden gebruik gemaakt van de m. supraspinatus, hierna tot ongeveer 90 graden de m. deltoideus. Bij abductie draait ook het scapulablad, met name bij elevatie boven de 90 graden.

Arm

De arm bestaat uit vier compartimenten. Ten eerste wordt de arm in een anterior en een posterior deel verdeeld. Spieren in hetzelfde compartiment hebben (vaak) dezelfde functie en worden (vaak) door dezelfde zenuw geïnnerveerd. De ventrale bovenarmspieren zorgen voor flexie in de schouder en elleboog. Voorbeelden van ventrale bovenarmspieren zijn mm. biceps brachii, brachialis en coracobrachialis. Ze worden geïnnerveerd door de n. musculocutaneus. De biceps brachii hecht vast aan de proc. coracoideus, acromion en de radius. Deze spier hecht dus niet aan de humerus. Ook is de biceps brachii is de sterkste suppinator (in flexie). De nervus musculocutaneus loopt door de m. coracobrachialis. Er is eigenlijk maar één dorsale bovenarmspier: de m. triceps brachii en dit is de extensor van de schouder en elleboog. Deze spier hecht vast aan het olecranon.

De onderarm bestaat wederom uit twee compartimenten: een ventraal en dorsaal compartiment. Wederom zijn de ventrale onderarmspieren verantwoordelijk voor flexie (met name van de pols en vingers) en de dorsale voor extensie (pols en vingers). De ventrale onderarmspieren worden geïnnerveerd door de n. medianus (en anderhalve spier door de n. ulnaris) en de dorsalde onderarmspieren door de n. radialis. Ventraal zitten de pronatiespieren en dorsaal de supinatiespieren.

Ventraal bestaan de spieren uit drie lagen: de oppervlakkige, intermediaire en diepe laag. De oppervlakkige laag bestaat uit de mm. pronator teres, flexor carpi radialis, palmaris longus en flexor carpi ulnaris. De intermediaire laag bestaat uit de m. flexor digitorum superficialis en de diepe laag uit de mm. flexor digitorum profundus, flexor pollicis longus en de pronator quadratus.

De flexor carpi ulnaris wordt door de n. ulnaris geïnnerveerd, zoals de naam ook al deels verraadt. Ook is deze zenuw verantwoordelijk voor een deel van de m. flexor digitorum profundus (de 4^e en 5^e straal aan de ulnaire zijde).

De dorsale onderarmspieren worden onderverdeeld in een oppervlakkige en diepe laag. De oppervlakkige laat bestaat uit de mm. extensor carpi radialis longus et brevis, brachioradialis, extensor digitorum, extensor digiti minimi en de extensor carpi ulnaris. De diepe laag bestaat uit de mm. abductor pollicis longus, extensor pollicis brevis et longus, supinator en extensor indicis. De dorsale onderarmspieren zijn allemaal extensoren, behalve de m. brachioradialis. Deze ligt erg ventraal en zorgt voor flexie in het ellebooggewricht. Deze spier wordt door de n. ulnaris geïnnerveerd.

Radiale en ulnaire deviatie wordt bepaald door een samenwerking vaan een flexor en een extensor in de zijde waar naartoe de hand buigt.

Intrinsieke handspieren

De intrinsieke handspieren worden door de nervus ulnaris geïnnerveerd, slechts enkele duimmuisspieren door de nervus medianus.

De mm. Interossei zijn belangrijk voor het sprijden en sluiten van de vingers. Door de patiënt dit te laten doen, kan de functie van de nervus ulnaris worden getest.
De zogeheten pincetgreep wordt gemaakt door contractie van de mm. Lumbricales en interossei. Bij letsel aan de nervus ulnaris ontstaat de klauwhand.

Arteriën

Alle arteriën ontstaan vanuit de a. subclavia. Nadat deze onder de clavicula door is gegaan, heet deze arterie de a. axillaris. Deze ontspringt in de a. brachialis en de a. profunda brachii. In de elleboog ontstaan uit de a. brachialis de a. radialis en de a. ulnaris. In de hand bevindt zich de arcus palmaris.

Veneus is er een oppervlakkig en diep systeem. Het diepe systeem volgt de arteriën. De vena cephalica is goed te zien onder de oppervlak van de huid. Meer mediaal loopt de vena basilica.

21-10-2013 – Slotcollege 2 – Anatomie: spieren onderste extremiteit

Drs. M.W. van Emden

Tijdens dit college worden de spieren van het been besproken. Het bovenbeen bestaat uit vijf functionele spiergroepen en het onderbeen uit vier functionele spiergroepen. Ook worden de bloedvaten behandeld.

Heup en bovenbeen

Rond de heup zijn vier groepen functioneel te onderscheiden. De ventrale spieren zijn de anteventoren in de heup en extensoren in de knie. Deze worden geïnnerveerd door de nervus femoralis. De mediale groep is verantwoordelijk voor adductie in de heup en wordt geïnnerveerd door de nervus obturatorius. De dorsale groep is verantwoordelijk voor retrovertie in de heup en flexie in de knie en wordt door de nervus tibialis geïnnerveerd. De laterale groep is verantwoordelijk voor abductie in de heup en wordt door de nervus glutei geïnnerveerd. Diepe dorsale heupspieren zijn belangrijk voor exorotatie.

In een doorsnede door het bovenbeen is anatomisch een anterior, mediaal en posterior compartiment te zien. Spieren in zo’n groep hebben globaal dezelfde functie.

·         De eerste groep is de ventrale heup- en bovenbeenspieren. Deze groep bestaat uit de mm. iliopsoas, quadriceps femoris, sartorius en pectineus. De innervatie verloopt via de nervus femoralis. Deze groep is verantwoordelijk voor flexie in de heup en extensie in de knie. De m. quadriceps femoris heeft vier koppen. Dit is de belangrijkste extensor in de knie. De krachtigste spier in het lichaam is de m. iliopsoas. Deze doet flexie in het heupgewricht. Deze spier hecht aan op de trochanter minor op de femur. De m. sartorius is de kleermakerspier. Deze zorgt voor flexie en exorotatie in de heup en flexie en endorotatie in de knie. Precies de beweging wanneer je in kleermakerszit gaat zitten.

·         De tweede groep is de mediale bovenbeenspieren, de adductoren. Deze groep bestaat uit de mm. pectineus, adductor longus, gracilis, adductor brevis en adductor magnus. De innervatie verloopt via de nervus obturatorius. Een ezelsbruggetje is: pietje ligt graag boven op marietje. (op slaat op nervus obturatorius)

·         De derde groep is de dorsale bovenbeenspieren, de ‘hamstrings’. Deze spieren zijn extensoren van de heup en flexoren van de knie. Deze groep bestaat uit de mm. biceps femoris, semitendinosus en semimembranosus. Deze spieren worden geïnnerveerd door de nervus tibialis. Hamstring is wanneer de spier voor twee gewrichten werkt. De korte kop van de biceps doet dat niet en is dus geen hamstring. 

·         De vierde groep is de laterale heupspieren, de gluteale spieren. Er zijn drie gluteale spieren: de maximus, medius en minimus. Ook behoort de m. tensor fasciae latae tot de laterale heupspieren. De innervatie verloopt via de nn. gluteus superoir et inferior. Deze groep is verantwoordelijk voor abductie.

·         De vijfde groep is de diepe dorsale heupspieren, de exorotatoren. Deze groep bestaat uit de mm. piriformis,obturatorius internus, gemelli superoir, gemelli inferoir en quadratus femoris. De innervatie verloopt via takken van de plexus sacralis.

Onderbeen

In het onderbeen zijn vier groepen.

·         De eerste groep is de ventrale onderbeenspieren die de voet kunnen heffen. Al deze spieren worden geïnnerveerd door de n. fibularis profundus. Tot deze groep behoren de mm. Tibialis anterior, extensor digitorum longus en de extensor hallucis longus. Afhankelijk van hun aanhechting is de flexie bepaald.

·         De tweede groep is de laterale onderbeenspieren, de evertoren. Al deze spieren worden geïnnerveerd door de n. fibularis superficialis. Tot deze groep behoren de mm. fibularis longus en de fibularis brevis.

·         De derde groep is de oppervlakkige dorsale onderbeenspieren, die de voet kunnen buigen: plantairflexie. Deze worden door de n. tibialis geïnnerveerd. De spieren die tot deze groep behoren zijn de mm. gastrocnemius, soleus en plantaris. Deze hechten allemaal aan de achillespees.

·         De vierde groep is de diepe dorsale onderbeenspieren, de voet- en teenbuigers. Deze worden ook door de n. tibialis geïnnerveerd. Dit is het tegenovergestelde van de ventrale onderbeenspieren. De groep bestaat uit de mm. tibialis posterior, flexor digitorum longus, flexor hallucis longus en popliteus.

Arteriën

De bloedvaten ontstaan uit de a. femoralis. Boven in het been splitst de a. profunda femoris af, deze verzorgt het bovenbeen. In het bovenbeen gaat de a. femoralis van ventraal naar dorsaal lopen, door het kanaal van Hunter. De arterie komt uit in de fossa poplitea: hier heet de arterie poplitea. Deze arterie splits zich nog in drie takken: aa. tibialis posterior, tibialis anterior en fibularis. De a. dorsalis pedis ontstaat uit de a. tibialis anterior. Al deze vaten zijn te palperen. 

Week 5

22-10-2013 – Openingscollege 1 – Spiercontractie 1

prof. Dr. G.J.M. Stienen

Er zijn drie typen spieren. De eerste soort is skeletspierweefsel. Dit weefsel is dwarsgestreept en bestaat uit snelle en langzame vezels. Voorbeelden van snelle skeletspiervezels zijn oog- en handspieren. Langzame spiervezels zijn langere tijd actief, zoals de houdingsspieren. Deze kosten naar verhouding minder energie. De tweede soort is hartspierweefsel. Dit weefsel is ook dwarsgestreept en is onderverdeeld in typen: V1 (snel), V2 en V3 (langzaam). De verschillen komen door verschillende eigenschappen van de myosine filamenten en bepalen de frequentie waarmee het hart contraheert. Het hart van ratten is gemaakt uit type V1 hartspiercellen en ze hebben een hartslag van ongeveer 300 slagen/minuut. Mensen hebben V3 hartspiercellen en een hartslag van ongeveer 60 slagen/minuut (in rust). De derde soort is glad spierweefsel. Dit is ook weer onder te verdelen, in single en multi unit weefsel. Single unit weefsels zijn groepjes cellen waarvan slechts één cel geactiveerd wordt door een axon. Via gap junctions zullen dan de omringende cellen gedepolariseerd worden. Een voorbeeld hiervan is de wand van een bloedvat. Deze cellen moeten allemaal goed samenwerken en gelijktijdig contraheren. De innervatie lijkt op die van hartspiercellen. De spiertjes onder de huid die haartjes omhoog trekken, zijn voorbeelden van multi unit vezels. Deze vezels bestaan een groot aantal cellen die allemaal door uitlopers van dezelfde axon worden geactiveerd. Deze innervatie lijkt op die van skeletspiercellen. Vaak zijn weefsels een combinatie van beide units.

Glad spierweefsel

Wanneer glad spierweefsel contraheert, kan het tot wel de helft van de oorspronkelijke lengte worden. De contractie verloopt via zogeheten dense bodies. Dit zijn clusters van structuren waaraan actinedraadjes zitten met daartussen myosinefilamenten. De myosinefilamenten zijn vrij lang, waardoor er veel kracht vrijkomt bij contractie.

Voor de activatie van glad spierweefsel is calcium nodig. Tijdens de depolarisatie van de spiercel vindt er influx plaats via calciumkanalen in de celmembraan. Wanneer de concentratie in de cel hoog genoeg is, zal ook het sarcoplasmatisch reticulum calcium uit gaan scheiden. Hierdoor wordt myosine geactiveerd. Dit calcium kan binden aan calmoduline en vormt zo een complex dat kan binden aan het enzym MLC-kinase. Dit enzym wordt zo geactiveerd. In zijn actieve vorm stimuleert dit enzym de fosforyleringsreactie in myosine. Hierdoor bindt fosfaat aan myosine, wat dan aan actine kan binden.

Dit proces kan ook weer omgekeerd worden, zogeheten deactivatie. Het enzym fosfatase kan het myosine defosforyleren waardoor het weer inactief wordt.

In glad spierweefsel verloopt activatie dus via myosine. Deze manier is erg efficiënt omdat het eenmaal geactiveerde myosinecomplex op slot blijft staan. Het kost weinig ATP om in contractie te blijven. De contractie kan lang in stand worden gehouden.

Single unit weefsels zijn spieren die altijd werken, zoals de darm en de bloedvaten. Deze cellen hebben een basaal elektrisch ritme met een sinusvorm. De activatie gaat dus op en neer. Verschillende ionstromen zijn hiervoor verantwoordelijk. Bovenop dit standaard aanwezige ritme kan er ook een seconden ritme komen, waardoor een actiepotentiaal wordt gegenereerd. Dit ritme bepaalt of er iets anders met de spier moet gebeuren en staat onder invloed van hormonen of neurotransmitters (acetylcholine).

Multi unit glad spierweefsel is bijna nooit spontaan actief, maar moet altijd geprikkeld worden. Deze prikkel verloopt via het zenuwstelsel.

Verschillen skelet- en hartspierweefsel

De actiepotentiaal van een skeletspier is heel kort. De potentiaal loopt van -70 mV tot ongeveer 50 mV. Dit soort weefsel heeft een goed ontwikkeld sarcoplasmatisch reticulum. Ten gevolge van de actiepotentiaal komt calcium vrij uit het sarcoplasmatisch reticulum. Skeletspierweefsel heeft een totale autonome calciumhuishouding. Het calcium die het sarcoplasmatisch reticulum uitscheidt is voldoende voor contractie. Er is een kleinere refractaire periode dan bij hartspiercellen waardoor er vaker gevuurd kan worden.

De actiepotentiaal van hartspiercellen is relatief iets langer. Deze is in rust -90 mV en stijgt tot ongeveer 40 mV. De potentiaal heeft een heel typische plateaufase waarin calcium de cel instroomt. Er vindt ook uitstroom plaats van calcium via het sarcoplasmatisch reticulum, maar aanzienlijk minder. Het sarcoplasmatisch reticulum is ook minder goed ontwikkeld. Calcium dat de cel instroomt, zorgt voor het induceren van de uitstroom van calcium uit het sarcoplasmatisch reticulum. Door de relatief langere refractaire periode, kan een hart geen hogere frequentie dan ongeveer 3 Hz (180 slagen/minuut) bereiken. Er kunnen wel meer prikkels per seconden zijn, dus meer vuringen van de sinusknoop, waardoor meer calcium de cel in kan stromen, maar er is minder tijd voor het calcium om de cel uit te stromen. Er zal calcium gaan opstapelen in het sarcoplasmatisch reticulum en bij elke volgende slag zal er meer calcium worden uitgescheiden per slag.

Skeletspierweefsel

Een motor unit is een geheel van zenuwvertakkingen en de cellen die deze innerveren. Ieder axon heeft uitlopers die naar verschillende spiercellen gaan. Deze groepjes cellen zullen daardoor allemaal tegelijk contraheren. Ze werken dus als één geheel. Er zijn hierin wel variaties. De houdingsspiercellen worden in grote getalen (ongeveer 100) door dezelfde neuron geïnnerveerd. Maar de intrinsieke handspieren moeten veel nauwkeuriger werken en worden vaak in kleinere groepjes geïnnerveerd. Alle spiercellen die door dezelfde motorunit worden geïnnerveerd, behoren tot hetzelfde type skeletspierweefsel.

Aansturing van skeletspiercellen gebeurt via de motor eindplaat. Dit is een soort synaps en vormt de verbinding tussen een axon en een spiercel. Het is te zien als een klein zwart puntje. Het motor eindplaatje beat allemaal blaasjes vol acetylcholine. Wanneer er een actiepotentiaal arriveert, versmelten deze vesicles met de postsynaptische membraan. De inhoud van de blaasjes komt vrij in de synaptische spleet en zal worden gevangen door acetylcholinereceptoren in de membraan van de spiercel. Het motor eindplaatje zit ongeveer in het midden van de cel en de potentiaal die nu gegenereerd wordt zal dan ook twee kanten op lopen tot aan de pees.

Een spiercel is heel dun en lang (tot zo’n 30 centimeter) en bestaat uit duizenden myofibrilen die allemaal zijn omgeven door sarcoplasmatisch reticulum. Het sarcoplasmatisch reticulum maakt contact met de T tubuli. De T tubuli kunnen depolarisatie doorgeven.

Een skeletspiercel is gemengd van samenstelling en bestaat uit verschillende groottes van motor units en uit snelle en langzame vezels. De structuur is goed georganiseerd wat betreft activatie. Als eerste worden de kleinere motor units geactiveerd. Deze bestaan uit langzame spiervezels. Hierna worden grotere motor units actief en wanneer echt maximale kracht bereikt moet worden zullen de allergrootste units worden geactiveerd. Deze grootste units bestaan voornamelijk uit snelle spiervezels. Deze activeren kost erg veel ATP. Deze units zullen ook het eerst weer uitgeschakeld worden, en de kleinste units het laatst. Door dit principe worden spieren het minst vermoeid.

22-10-2013 – Openingscollege 2 – Spiercontractie 2

prof. Dr. G.J.M. Stienen

Een skeletspiercel loopt van pees tot pees, dit kan tot wel 30 centimeter zijn. De dikte is ongeveer 0,1 mm. Een spiercel is omgeven door een membraan, het endomysium. Een spiercel of spiervezel is opgebouwd uit meerdere myofibrillen, die allemaal zijn omgeven door een sarcoplasmatisch reticulum. In de lengterichting van een myofibril zijn allemaal banden te zien: de A band ontstaat door myosine, de I band door actine. Van Z lijn tot Z lijn noemt men een sarcomeer. Uit de Z lijn lopen actinedraadjes waartussen het myosine zich bevindt. Dit werkt als een harmonica en kan langs elkaar schuiven. De M lijn is de lijn waarop myosinefilamenten onderling contact maken. De lengte van actine is 1 µm en de lengte van myosine is 1,6µm. De totale lengte van een sarcomeer is, in rust, 2 tot 2,5 µm.

Wanneer een sarcomeer door wordt gesneden, is een heel mooie structuur van actine en myosine te zien. Om elk myosinefilament liggen 6 actinefilamenten. De myosinefilamenten liggen allemaal in driehoeken ten opzichte van elkaar.

Myosine

Myosine is het dikke filament en bestaat uit een heleboel kopjes en staarten. Alle staarten zijn parallel geschikt en vormen samen de ruggengraat van het filament. De kopjes steken allemaal naar buiten.

Op elke 14,3 nm van het filament steken drie myosinekopjes naar buiten, allemaal in een hoek van 120 graden. Per niveau draaien de kopjes 40 graden ten opzichte van het vorige niveau. Als er een dwarsdoorsnede wordt gemaakt, zijn dus precies 9 myosinekopjes te zien.

Actine

Actinefilamenten bestaan uit een dubbele helix van 2 ‘kralenkettingen’ met daartussen een groef. In deze groef ligt tropemyosine, wat de bindingsplaatsen voor myosine blokkeert. Actine is het dunne filament.

De kralenketting bestaat uit bolletjes actine. Op regelmatige afstanden van elkaar ligt een troponine complex. Dit complex bestaat uit C, I en T tropanine. Wanneer de spier wordt geactiveerd, bindt eerst calcium aan C tropanine. Hierdoor wordt tropanine I ontkoppeld en duwt tropanine T een beetje tegen het hele complex, dat op zal schuiven waardoor een bindingsplaats vrijkomt voor een myosinekopje. Dit proces gebeurt alleen in skeletspieren.

Crossbridge cyclus

Wanneer een myosinekopje bindt aan actine, zal het kopje 45 graden draaien. Hierdoor kunnen de twee filamenten over elkaar heen schuiven als het ware. Het gaat per kanteling om een lengteverandering van 10 nm. Dit proces herhaalt zich telkens en wordt de crossbridge cyclus genoemd.

Wanneer er geen calcium is, is myosine aan ADP en fosfaat gebonden. Wanneer er calcium in de cel is en er een bindingsplaats op het actinefilament vrijkomt, bindt het actinekopje en ontstaat er een complex. Deze binding is onder een hoek van 90 graden. Bij deze binding wordt fosfaat eerst afgesplitst, gevolgd door ADP. Het kopje wil onder een hoek binden en zal hierdoor roteren. Nu is het rigor complex ontstaan, waarin slechts actine en myosine verbonden zijn zonder andere stoffen. Wanneer er weer ATP bindt aan het rigor complex, vindt er een hydrolysestap plaats. Het derde fosfaat molecuul wordt van het ATP gesplitst zodat ADP ontstaat. Nu kan het proces weer opnieuw beginnen. Zo kan het proces zich steeds herhalen. Dit proces kost ATP.

Relatie krachtontwikkeling en de concentratie calcium

Er zijn drie soorten contractie. Ten eerste is er de isometrische contractie. Hierbij wordt kracht geleverd zonde dat de spier korter wordt. Een voorbeeld hiervan is een piano proberen weg te duwen. Een tweede vorm is concentrische kracht. Hierbij wordt de spier korter als er kracht wordt geleverd. De actine en myosinefilamenten schuiven dan over elkaar heen; elk kopje bindt aan een volgende plek als een soort roeibeweging. Als laatste is er nog de excentrische contractie, waarbij de spier langer wordt terwijl er kracht wordt geleverd. Een voorbeeld hiervan is wanneer je probeert iets zwaars op te tillen van tafel, wat niet lukt, waarbij vervolgens de tafel wordt weggetrokken. Je arm zal proberen het gewicht op te tillen maar zal hier niet in slagen. Het bindweefsel rekt dan uit.

De kracht in het skeletspierweefsel hangt af van de concentratie calcium in de cel. In rust is deze concentratie 100 nM. Wanneer de concentratie calcium in de cel stijgt, zullen er meer bindingen aan het tropanine complex mogelijk zijn en zullen er meer myosinekopjes aan de actinefilamenten kunnen binden. Op een gegeven moment zal dit verzadigd raken, wanneer alle kopjes een bindingsplaats hebben. Dit levert een S-curve.

De ligging van deze curve wordt bepaald door de affiniteit van calcium en tropanine C. Bij uitrekken van de spier neemt deze affiniteit toe, omdat de actine en myosine filamenten dichter bij elkaar komen te liggen. Dit is de reden waarom een sprinter voor de start eerst gaat rekken. Hij zal dan sneller weg kunnen komen. Een ander aspect dat de affiniteit aan kan passen, is de pH waarde. Bij verzuring treedt er ophoping van lactaat op in de spieren, waardoor de pH daalt. Hierdoor neemt de affiniteit af en is er meer calcium nodig. Deze verzuring is een beschermingsmechanisme van het lichaam, om overbelasting tegen te gaan. De spieren zullen minder hard werken en er wordt daardoor minder ATP verbruikt.