Het sarcoplasmatisch reticulum is een membraansysteem van buisjes in het sarcoplasma van spiervezels. Het helpt bij het transport van stoffen in de cel en opslag calcium ionen, waarvan het vrijkomen leidt tot spiercontractie. Bij verschillende spierziekten wordt deze taakuitvoering verminderd, bijvoorbeeld in kwaadaardige hyperthermie of myofasciaal pijn syndroom.
Wat is het sarcoplasmatisch reticulum?
Sarcoplasmatisch reticulum is een buisvormig membraansysteem in spiervezels. EEN spiervezel is gelijk aan een spiercel, maar heeft meerdere kernen gevormd door celdeling (mitose) waardoor de vezel kan groeien in lengte tijdens de ontwikkeling. Elk spiervezel is onderverdeeld in andere vezels die myofibrillen worden genoemd. Ze kunnen worden onderverdeeld in dwarsdoorsneden (sarcomeren) die de dwarsgestreepte skeletspier zijn naam geven. Het patroon is afkomstig van myosine en actine / tropomyosine filamenten: zeer fijne filamenten die afwisselend in elkaar schuiven volgens het zipperprincipe. Gladde spieren hebben ook een sarcoplasmatisch reticulum; het werkt op dezelfde manier, maar de structuur is niet zo duidelijk onderverdeeld in individuele eenheden. In plaats daarvan vormt gladde spier een plat oppervlak. Het sarcoplasmatisch reticulum is vergelijkbaar met het endoplasmatisch reticulum (ER), het binnenmembraansysteem in andere celtypen. Biologie maakt onderscheid tussen gladde ER en ruwe ER; de laatste heeft tal van ribosomen op het oppervlak. Deze macromoleculen worden gesynthetiseerd eiwitten volgens de blauwdruk van het genoom. Het sarcoplasmatisch reticulum is een gladde ER. Niet alleen spieren hebben een soepele ER, maar ook organen zoals de lever or nier.
Anatomie en structuur
In zijn geheel vormt het sarcoplasmatisch reticulum een ​​complex buisvormig systeem van membranen. Het bevindt zich in de spiervezel of spiercel in het sarcoplasma. Het sarcoplasmatisch reticulum verspreidt zich langs en omringt de myofibrillen, aangezien het in hun sarcomeren is dat de eigenlijke spiercontractie plaatsvindt. mitochondriën, die de cel van energie voorzien in de vorm van ATP, zijn vaak dicht bij elkaar en liggen, net als het sarcoplasmatisch reticulum, in het weefsel tussen de individuele myofibrillen. De vliezen van het gladde ER vormen voornamelijk buisvormige structuren, maar ook zakjes of cisternae en blaasjes. Ze hebben allemaal een binnenruimte binnen het membraan, wat de biologie ook wel een lumen noemt. Het buisvormige systeem kan zich aanpassen aan de behoeften van het weefsel door de structuur te veranderen en in bepaalde gebieden meer uit te breiden, nieuwe takken te vormen of meerdere kanalen met elkaar te verbinden.
Functie en taken
In de context van spiercontractie helpt het sarcoplasmatisch reticulum inkomende zenuwsignalen door de spiervezel te verspreiden en, met behulp van calcium ionen, zorgt ervoor dat de spier samentrekt. Dit wordt veroorzaakt door het signaal van a zenuwvezels dat eindigt bij de spier. De neuronale informatie kan zowel afkomstig zijn van de hersenen en van de spinal cord, waardoor velen reflexen zijn met elkaar verbonden. Aan het einde van de zenuwvezels is de motor-eindplaat, die, net als de eindknop bij de interneuronale synaps, blaasjes bevat gevuld met boodschappersubstanties (neurotransmitters). De neurotransmitters komen het vrije binnen wanneer de elektrische impuls de motor-eindplaat stimuleert. In reactie daarop de biochemische moleculen zenden het signaal naar het spiermembraan, waar ze ionenkanalen openen, wat een verandering in de lading van de cel teweegbrengt. De ladingsverandering plant zich voort door het sarcolemma en de T-tubuli. De T-tubuli zijn buizen die loodrecht op de myofibrillen staan; in dit geval bevinden ze zich op de Z-schijven van de sarcomeren en zijn ze verbonden met het sarcoplasmatisch reticulum. Wanneer spanning het sarcoplasmatisch reticulum bereikt, komt het opgeslagen vrij calcium ionen. Deze hopen zich op op het actine-tropomyosinefilament en veranderen tijdelijk de structuur ervan; Hierdoor kunnen de uiteinden van de myosinefilamenten verder tussen de actine-tropomyosinevezels duwen. Op deze manier wordt de spier korter. De calciumionen binden niet permanent aan het actine-tropomyosinecomplex, maar laten zich vervolgens los. Vervolgens absorbeert het sarcoplasmatisch reticulum de geladen deeltjes opnieuw in zijn reservoirs, zodat het proces kan worden herhaald tijdens de volgende stimulatie. Pompen in het membraan van het buisvormige systeem halen de calciumionen op in het proces. Bovendien ondersteunt het sarcoplasmatisch reticulum, net als het endoplasmatisch reticulum in andere cellen, de distributie van stoffen in het sarcoplasma, die in zekere zin dienen als een snelweg voor transport moleculen.
Ziekten
Onvoldoende functionaliteit van het sarcoplasmatisch reticulum wordt in verband gebracht met verschillende spierziekten en complicaties. Een voorbeeld is kwaadaardige hyperthermie, die kan optreden als gevolg van medisch anesthesie​ Het wordt gekenmerkt door spierstijfheid (rigor), hyperaciditeit (metabolisch acidose), tachycardie carbon dioxide in de bloed of in de adem, zuurstof ontbering, en kauwspierspasmen (bij de kauwspieren, kauwspieren). De symptomen zijn te wijten aan een ongecontroleerde afgifte van calciumionen in de spiervezels, waarna het weefsel samentrekt alsof bij vrijwillige irritatie de cel snel lijdt aan een energietekort en grote hoeveelheden warmte en carbon dioxide. Er zijn verschillende klinische symptomen, waaronder afbraak van spiervezels (rabdomyolyse). De oorzaak van kwaadaardige hyperthermie is een genetische aanleg die leidt tot veranderingen in de receptor. De administratie van bepaalde anesthetica veroorzaakt een verkeerde reactie, daarom spreekt de geneeskunde in dit verband ook van triggersubstanties. In myofasciaal pijn syndroom treedt verharding op in spierweefsel, ook wel triggerpoints genoemd. De verharding wordt veroorzaakt door langdurige spiercontractie: door onvoldoende toevoer naar het getroffen gebied kan het endoplasmatisch reticulum de vrijgekomen calciumionen niet terug naar het inwendige pompen. De ionen zijn dus nog steeds beschikbaar en zorgen voor een voortzetting van de spiercontractie.
