Het bewegingsapparaat
Het bewegingsapparaat bestaat uit botten, gewrichten, spieren, pezen en zenuwen. Al deze onderdelen zorgen ervoor dat een beweging gemaakt wordt. Elk onderdeel heeft daarvoor zijn eigen functie, maar zonder elkaar functioneren zij niet. Een sterk en gezond bewegingsapparaat is noodzakelijk voor elk mens, maar voor hardlopers is dit misschien nog wel belangrijker. Om aan een goede conditie te kunnen werken en op een goede manier te kunnen hardlopen, is het noodzakelijk enige kennis over het bewegingsapparaat te hebben. De onderdelen botten, gewrichten en spieren worden in dit hoofdstuk uitgebreid besproken. Zenuwen en pezen komen ook aan de orde, maar niet uitgebreid.
Figuur. The Vitruvian Man van Leonardo Da Vinci
Botten
Het skelet
Het menselijk skelet bestaat uit meer dan 200 botten die elk hun eigen plek hebben. Deze zijn met elkaar verbonden door gewrichtsbanden. Deze komen later nog uitgebreid aan de orde. Mensen hebben een inwendig skelet. Dit in tegenstelling tot veel dieren. Het menselijk skelet heeft verschillende functies. Het skelet biedt bescherming aan kwetsbare organen van het menselijk lichaam. De ribbenkast beschermt bijvoorbeeld het hart en de longen. De schedel beschermt de hersenen en de ruggengraat zorgt ervoor dat het ruggenmerg wordt beschermd. Daarnaast is het skelet een aanhechtpunt voor spieren. Deze spieren verzorgen de beweging van het skelet. Samen met deze spieren zorgt het skelet ook voor stevigheid. Zonder botten en/of spieren zou een mens volledig in elkaar zakken. Verder worden er in diverse botten bloedcellen aangemaakt en worden diverse mineralen in botweefsel opgeslagen [3.1][3.5]
Hoe het skelet er precies uitziet, is op onderstaande afbeelding goed te zien. [3.2]
1 = schedel;
2 = bovenkaak;
3 = onderkaak;
4 = halswervel;
5 = sleutelbeen;
6 = borstbeen;
7 = rib;
8 = opperarmbeen;
9 = borstwervel;
10 = lendenwervel;
11 = heupbeen;
12 = spaakbeen;
13 = heiligbeen;
14 = ellepijp;
15 = staartbeen;
16 = handwortelbeentje;
17 = middenhandsbeentje;
18 = vingerkootje;
19 = bovenbeen;
20 = knieschijf;
21 = scheenbeen;
22 = kuitbeen;
23 = voetwortelbeentje;
24 = middenvoetsbeentje;
25 = teenkootje;
26 = hielbeen;
27 = schouderblad
Botten
Soort beenderen
In botten zitten bloedvaten, zenuwen en botcellen. Dit is allemaal verwerkt in beenweefsel. Dit beenweefsel bestaat uit kalkkristallen (calcium) en collageen. Het calcium zorgt voor de hardheid van het bot. Collageen is een eiwit dat ervoor zorgt dat een bot een klein beetje kan meebuigen zonder te breken. [1.5][3.4]
Er zijn 3 soorten beenderen te onderscheiden, namelijk:
• Platte beenderen
• Pijpbeenderen
• Onregelmatige korte beenderen
Platte beenderen zijn vaak breed en plat. Ze zijn opgebouwd uit 2 compacte beenlagen (of beentafels). Hiertussen zit een laag sponzig botweefsel. Dit wordt ook wel het diploë genoemd. Er is wel vaak een duidelijke binnenlaag en buitenlaag aan te wijzen. Deze beenderen zijn vaak ietwat gebogen en dienen meestal ter bescherming. Voorbeelden van dit soort beenderen zijn de schedel en de ribben. [3.3][3.5]
Pijpbeenderen zijn lang en te vinden in onze armen en benen. Ze zijn belangrijk voor de opslag van vet en spelen een rol in de vorming van bloedcellen. De schacht van een pijpbeen wordt ook wel de diafyse genoemd. Deze is hol en de holte binnenin wordt de mergholte genoemd. In deze mergholte is geel beenmerg te vinden. De kleur geel komt van het vet dat hierin zit. De uiteinden van de pijpbeenderen worden de epifyse genoemd.
De buitenkant van de epifyse is erg compact. Binnenin is er sponzig bot te vinden. Op het stukje compacte bot zit een laag kraakbeen (gewrichtskraakbeen). De functie hiervan wordt bij het onderdeel gewrichten besproken. Wat verder nog kenmerkend is voor pijpbeenderen is de epifysairschijf. Dit is het gedeelte dat de epifyse van de diafyse scheidt. Lengtegroei van het bot vindt in dit deel plaats. [3.5]
Figuur. Voorbeeld van een pijpbeen
Als laatste zijn er nog korte onregelmatige beenderen. Deze hebben niet een specifieke vorm en zijn steeds ongeveer even groot.
Kraakbeen
Kraakbeen bestaat uit hetzelfde weefsel als beenweefsel. Kraakbeen is enkel een stuk soepeler dan beenweefsel. De tussencelstof van kraakbeenweefsel is zachter dan die van beenweefsel. Kraakbeenweefsel heeft meer lijmstoffen dan beenweefsel en minder kalkkristallen. Baby’s worden geboren met een skelet van kraakbeen. Naarmate ze ouder worden, wordt dit vervangen voor beenweefsel. Bij volwassen is kraakbeen te vinden de neus, oorschelpen en in de gewrichten. [1.5]
Beenvlies
Het beenvlies wordt ook wel het periost of het periosteum genoemd. Dit is een membraan dat uit 2 lagen bestaat en bescherming biedt aan de buitenkant van het botweefsel De binnenste laag van dit membraan bestaat uit een laag met osteoblasten en osteoclasten. Osteoblasten zorgen voor de opbouw van beenweefsel, terwijl osteoclasten dit weer afbreken. De werking van deze 2 celtypen moet in balans zijn. Wat er gebeurt bij een onbalans, wordt nog behandeld bij het kopje afwijkingen en ziektes. De buitenste laag van het beenvlies is een laag bindweefsel. Het beenvlies bevat verder zenuwvezels, bloedvaten en lymfevaten.
Beenvlies zit stevig aan het bot vast. Dit gebeurt door zogenaamde Sharpey-vezels. Op deze manier kan het beenvlies zorgen voor peesverbindingen (waar het bot en de spier samenkomen. Daarnaast zorgt het beenvlies voor de aanvoer van nieuwe bloedvatcellen en zorgt dat er een bloedvatsysteem rondom het bot is. Ook zorgt het beenvlies voor een sneller herstel bij bijvoorbeeld een breuk. [3.5][3.7]
Hieronder is een duidelijke afbeelding te vinden met de opbouw van het bot. Ik zal daarnaast de vertalingen plaatsen.
Op deze afbeelding kun het sponzige botweefsel (Spongiöse Knochenschicht) zien. Dit is erg poreus en zit om het beenmerg heen. De donkere lijn die in het beenmerk loopt is een ader.
Het compacte botweefsel zit om het sponzige botweefsel heen. In deze afbeelding wordt dat het Kompakte Knochenschicht genoemd.
Als buitenste laag is het beenvlies te zien. Dat wordt hier de Knochenhaut genoemd.
Figuur. Dwarsdoorsnede bot
Afwijkingen en aandoeningen
Ook botten zijn vatbaar voor verschillende aandoeningen en afwijkingen. Er zullen er een aantal behandeld worden. Er zijn wel meer aandoeningen in de botten, maar dit zijn de voornaamste.
Osteoporose (botontkalking)
Eigenlijk is botontkalking niet helemaal de juiste naam voor osteoporose, maar deze term maakt wel duidelijk wat er aan het gebeuren is. Bij osteoporose wordt het bot steeds poreuzer. Uiteindelijk worden de botten steeds dunner en minder stevig. Dit is een heel geleidelijk proces en het duurt vaak lang voor iemand er iets van merkt.
Zoals eerder al is gezegd, is een bot niet statisch, maar wordt deze steeds afgebroken en weer aangemaakt. Tot ongeveer het 35e levensjaar is het zo dat er meer bot wordt aangemaakt dan afgebroken. Vervolgens blijft de botmassa ongeveer 10 jaar lang gelijk en daarna neemt deze langzaam af.
Soms gebeurt het dat de osteoblasten (produceren botweefsel) en de osteoclasten (breken botweefsel af) niet in balans werken. De hormoonhuishouding heeft hier invloed op. Oestrogeen heeft een beschermende werking op het bot. Zodra een vrouw in de menopauze komt, produceert zij minder oestrogeen. De lage concentratie oestrogeen zorgt ervoor dat de osteoclasten steeds meer de overhand krijgen en er meer bot wordt afgebroken dan aangemaakt.
Schematische weergave osteoporose
Het is niet zo dat alleen vrouwen osteoporose kunnen krijgen. Ook mannen zijn hier vatbaar voor. Hier gaat het om een verstoorde hormoonhuishouding. Calcium en fosfor zijn 2 mineralen die essentieel zijn voor de opbouw van botten. Men heeft 2 keer zoveel calcium als fosfor nodig. Bij een overmaat aan fosfor, gaat het lichaam een beroep doen op de calcium uit de botten. Dit doet het lichaam om te voorkomen dat bloed verzuurt. Helaas zit er veel fosfor in frisdrank en vlees. De gemiddelde Nederlander krijgt veel te veel fosfor binnen. [3.7][3.8]
Osteoporose is niet echt te genezen. Zodra de diagnose wordt gesteld, schrijft de arts vaak medicijnen voor. Deze medicijnen zorgen dat de botmassa niet meer afneemt en soms zelfs toeneemt. [3.9]
Links: gezond botweefsel. Rechts: door osteoporose aangetast botweefsel
Botbreuken
Door verkeerde belasting en ongelukken kunnen botten breken. Dit kan op verschillende manieren gebeuren. Tijdens het breken wordt er soms een krakend geluid gehoord. Er ontstaat een zwelling rond de breuk. Dit komt door een bloeduitstorting. Bij zeer ernstige breuken kan het bot door de huid heen steken.
De diagnose wordt vaak in het ziekenhuis gesteld met behulp van een röntgenfoto. Vervolgens bedenkt de behandelende arts welke vervolgstappen noodzakelijk zijn. Herstellen van een breuk verschilt op een aantal manieren. Soms is er een operatie noodzakelijk en worden er pennen gebruikt om het bot op zijn plaats te houden. Een andere keer is enkel een gipsverband nodig. Voor elke breuk geldt 1 regel zeker: rust houden. Deze methoden zorgen ervoor dat de botdelen op de juiste manier weer aan elkaar kunnen groeien. Dit kan het lichaam zelf. Zodra er een bot breekt, zal het lichaam het ontstekings- en genezingsproces opstarten. De bloeding vormt een stolsel. Dat stolsel dient als opslag voor bindweefselcellen. Deze groeien vanuit de bloedvaten en de omgeving. Deze bindweefselcellen maken stevige draden aan waarin kalk wordt afgezet door nieuwe botcellen. Op deze manier gaat het bot weer vastzitten en na een tijd wordt het hard.
Links een breuk in een onderbeen
Rechts een arm in het gips. Tegenwoordig is het heel normaal om een gekleurd gipsverband te hebben
Als bij een breuk het zachte weefsel rondom het bot heel blijft, dan spreekt met van een scheurtje. Dat is redelijk eenvoudig te genezen en wordt daarom ook wel een eenvoudig fractuur genoemd. Als het omliggende weefsel wel is beschadigd, is het gebroken bot vaak door de huid heen te voelen. In dit geval spreken we van een ernstig fractuur en is de kans op ontstekingen groter.
Er bestaat ook een kans dat breuken ontstaan door ziektes. Deze breuken worden pathologische breuken genoemd. De ziektes die hier bedoeld worden, zijn osteoropose, tumoren of cystes. Het bot is door de aandoening dusdanig verzwakt dat het makkelijk breekt. [3.3][3.8]
Figuur: Een schouderbeenfractuur
X-benen en O-benen
Dit zijn 2 beenstanden die vaak op jonge leeftijd al goed zichtbaar zijn. X-benen (ook wel Genua Valga) staan de knieën dichter bij elkaar dan de voeten. Als van voren op de benen wordt gekeken, dan is een duidelijke X-vorm te zijn. Bij O-benen (ook wel Genua Vara) is dat juist tegenover gesteld. De knieën staan ver naar buiten vergeleken met de voeten. Er is een ruimte tussen de knieën te zien en daarom lijken de benen de letter O te vormen.
Dit komt doordat het bovenbeen en het onderbeen wat anders op elkaar staan. Bij O-benen is er vaak ook nog sprake van draaiing in de botten.
Het ontwikkelen van X- en/of O-benen is heel normaal. Als baby heeft iedereen O-benen. Vervolgens gaan de knieën dichter bij elkaar staan en ontstaan er X-benen. Deze zijn op hun extreemst rond het derde levensjaar. Vervolgens gaan de knieën weer naar buiten staan. Een kind zal rond zijn zevende levensjaar rechte benen hebben. Over het algemeen hebben kinderen geen last van deze ontwikkeling. Kinderen met extreme X- of O-benen zullen wat vaker struikelen over hun eigen benen.
Er zijn wel wat gevallen waarin geadviseerd wordt de huisarts te raadplegen. Maar er wordt zelden overgegaan tot een operatie.
Hardlopers die last hebben van X-benen zijn gevoeliger voor bepaalde blessures. Hierover kunt u meer lezen in het hoofdstuk blessures. Dit komt doordat de voet op een bepaalde manier wordt neergezet. Hetzelfde geldt natuurlijk voor mensen met O-benen.
Figuur: Normale benen, O-benen en X-benen
Gewrichten
Gewrichten in het algemeen
Beenderen zijn op verschillende manieren met elkaar verbonden. Ze kunnen met elkaar vergroeid zijn. Dit is te zien bij de onderste ruggenwervels van het menselijk lichaam. De schedelbeenderen zijn met elkaar ‘verbonden’ door een naad. Beenderen kunnen daarnaast verbonden zijn door kraakbeen en door gewrichten. Bij de laatste 2 verbindingen is er ook beweging mogelijk. Beenderen die verbonden zijn door kraakbeen kennen een beperkte bewegingsmogelijkheid. Beenderen die door middel van een gewricht aan elkaar verbonden zijn kunnen vaak erg veel bewegen, maar dat is wel afhankelijk van het soort gewricht. [1.5]
Links: Het heiligbeen. Voorbeeld van vergroeide botdelen
Rechts: Schedel met daarin duidelijk de naden.
Bouw van een gewricht
Een gewricht bestaat meestal uit 2 botten die op een bepaalde manier langs elkaar kunnen bewegen. Het ene bot heeft een gewrichtskogel. Het bot waar deze gewrichtskogel op aansluit heeft een gewrichtskom. Deze passen vrij goed in/op elkaar. De gewrichtskogel kan in de gewrichtskom bewegen. Dat gaat niet makkelijk. Om dat te versoepelen hebben beiden uiteinden een laag kraakbeen dat gewrichtskraakbeen wordt genoemd. Daarnaast voorkomt het kraakbeen snelle slijtage van de beenderen. Het kraakbeen zorgt er niet voor dat de beenderen op elkaar blijven zitten. Daarvoor dienen het gewrichtskapsel (synovaal membraan). Deze geeft aan de binnenkant gewrichtssmeer (synovaal vocht) af. Dit is een soort van smeervet. Hierdoor kunnen de botten nog soepeler over elkaar bewegen. Als een gewricht extra versteviging nodig heeft, zitten er soms ook nog stevige kapselbanden om het gewricht heen. {1.5][3.10]
Schematische weergave van een gewricht
Soorten gewrichten
Er zijn 6 typen gewrichten te onderscheiden.
• Kogelgewrichten
• Rolgewrichten
• Scharniergewrichten
• Ellipsvormend gewricht
• Zadelgewricht
• Draaigewricht
Kogelgewrichten zijn de gewrichten met de meeste bewegingsvrijheid. De gewrichtskogel van het ene bot draait rond in de kom van een ander bot. In het menselijk lichaam zijn deze gewrichten te vinden in de heup en de schouder.
Rolgewrichten zorgen ervoor dat bepaalde lichaamsdelen een draaiende beweging kunnen maken. Dit kan door een bot om de lengte-as van het andere bot te laten bewegen. Deze constructie vinden we terug in de onderarm waar het spaakbeen en de ellepijp zitten.
Het scharniergewricht zorgt ervoor dat het ene bot als een scharnier beweegt ten opzichte van het andere bot. Een voorbeeld van een scharniergewricht is het ellebooggewricht. Dit kun je enkel scharnieren. Een draaiende beweging komt vanuit je schouder.
Het ellipsvormend gewricht lijkt erg op het kogelgewricht. Alleen is de beweging hier wat beperkter. Dit lijkt te komen door een wat diepere kom. De beweging is wel nog steeds rond, maar is begrensder. Een voorbeeld van dit gewricht is het polsgewricht.
Het zadelgewricht is een gewricht waarbij ook redelijk vrij bewogen kan worden. Hier is een begrenzing van de vrijheid door de 2 opstaande randen aan de buitenkant van het bot. Dit gewricht kan bijvoorbeeld gevonden worden waar je handpalm in je duim overgaat.
Het draaigewricht is een redelijk star gewricht met maar 1 bewegingsmogelijkheid. Enkel een draaiende beweging is mogelijk. Dit type gewricht vind je terug in de 2 bovenste nekwervels genaamd atlas en draaier. [1.5][3.4]
Afwijkingen en aandoeningen
Er zijn verschillende aandoeningen en afwijkingen te vinden die met gewrichten te maken hebben. Dat is helemaal niet gek. Gewrichten worden vaak zwaar belast en zijn continu in beweging. Mede doordat ze steeds in beweging zijn, wordt snel opgemerkt dat er iets niet goed voelt. Voor deze gids worden de 2 voornaamste klachten aan gewrichten besproken. Met deze klachten moet een hardloper ook rekeningen houden.
Artrose
Artrose is een aandoening van het gewrichtskraakbeen. Het gewrichtskraakbeen is verantwoordelijk voor het opvangen van de schokken tijdens het bewegen. De kwaliteit van dit gewrichtskraakbeen neemt af bij artrose. De hoeveelheid kraakbeen neemt af, maar ook de kwaliteit van het kraakbeen verslechterd. Dat de hoeveelheid kraakbeen afneemt naarmate men ouder wordt, is normaal. Dat de structuur van het kraakbeen verandert, helaas niet.
Waardoor deze structuur verandert is nog steeds niet helemaal duidelijk. Er zouden meerdere factoren een rol kunnen spelen. Aanleg, erfelijkheid en de belasting van het gewicht door werkhouding of lichaamshouding worden als mogelijke redenen genoemd. Van overgewicht is inmiddels wel aangetoond dat het een voorspellende factor is voor artrose. Datzelfde geldt voor eerdere trauma’s.
Het lijkt erop dat de afbraak van het gewrichtskraakbeen afhankelijk is van bepaalde enzymen. Het kraakbeen verliest zijn waterbindende eigenschappen en daardoor wordt de veerkracht van het kraakbeen verminderd. Men is er alleen nog niet achter hoe dit afbraakproces gestopt of eventueel zelfs omgekeerd kan worden.
De patiënt kan last krijgen van bepaalde klachten: pijn, stijfheid, bewegingsbeperkingen, gewrichtsontstekingen en crepitatie (krakend geluid bij bewegen). Er is geen eenduidig ziektebeeld. Niet iedereen heeft evenveel last van de symptomen en er is geen bepaalde volgorde waarin de klachten verschijnen.
Het advies voor mensen met artrose is juist om te blijven bewegen. Het lichaam geeft aan dat het niet wilt bewegen, maar juist het stoppen met bewegen is schadelijk. Het is daarom zaak om de gewrichten zoveel mogelijk te bewegen met een lage belasting. Helaas is artrose niet te genezen. [3.13]
Figuur. Artrose in de heup
Gescheurde banden
Heel vaak hoor je mensen praten over gescheurde banden. Vaak gaat het dan over de enkelbanden of de kniebanden.
Bij letsel aan deze gewrichten zijn de volgende symptomen aanwezig:
• Pijn
• Zwelling
• Bewegingsbeperking
• Onmogelijkheid de enkel of de knie te belasten
• Bloeduitstorting
Letsel aan deze gewrichten hebben nog een bijkomend nadeel. Het is vaak lastig om aan te wijzen waar de pijn precies zit. Ook kan de patiënt ergens anders ook pijn voelen. Deze plek is dan dusdanig belast door het uitrekken of juist in elkaar drukken, dat het een zwelling geeft. Deze doet ook pijn.
Zodra er een ongeluk gebeurd waar het vermoeden bestaat dat er problemen met de banden zijn, dan is het noodzakelijk het ICE-principe toe te passen. ICE staat voor koelen. De letters afzonderlijk hebben ook nog een betekenis. De I staat voor immobilisatie. De patiënt moet het gewricht niet verder belasten. De C staat voor compressie. Het is noodzakelijk een drukverband aan te leggen. De E staat voor Elevatie. Elevatie betekent omhoog houden. Daarnaast moet de patiënt rust houden.
De behandeling van gescheurde banden hangt af van de ernst en de aard van het letsel. In sommige gevallen zullen de banden geopereerd moeten worden. Bij een lichte inscheuring is rust houden veelal voldoende. In beide gevallen is de kans groot dat de arts doorverwijst naar een fysiotherapeut. Het herstellen van gescheurde banden is lang en vraagt wat aanpassingsvermogen. [3.14][3.15]
Figuur. Je kunt het jezelf natuurlijk ook comfortabel maken
Spieren
Het spierstelsel
Het spierstelsel is verantwoordelijk voor de beweging van de gewrichten en dus de beweging van het lichaam. Daarnaast hebben de spieren ook een beschermende functie. De spieren van de buikwand bijvoorbeeld beschermen de organen in het buikgedeelte. Tevens zijn spieren produceren spieren warmte. Een spier is op 2 of meer punten bevestigd aan het skelet, de huid of aan een andere spier.
Om alle mogelijke bewegingen te kunnen maken, heeft het menselijk lichaam ruim 600 spieren. Deze spieren nemen meer dan de helft van het lichaamsgewicht in beslag. Lang niet alle spieren kunnen bewust worden aangestuurd. Een voorbeeld van een spier die zichzelf aanstuurt is de hartspier. Deze klopt uit zichzelf. Daar hoeft niet over nagedacht te worden. Hetzelfde geldt voor de spieren die het eten door de darmen heen duwen. Deze beweging gebeurt ook automatisch. [3.17][3.18]
Soorten spieren
Er zijn 3 soorten spieren te onderscheiden, namelijk:
• Dwarsgestreept spierweefsel
• Glad spierweefsel
• Hartspierweefsel
Dwarsgestreept spierweefsel wordt zo genoemd vanwege het uiterlijk onder de microscoop. Er lopen allemaal dwarse strepen over de spier heen. De draderige structuur komt door de aanwezigheid van sacromeren. Deze spieren kunnen bewust aangespannen en ontspannen worden om een beweging te forceren. Het nadeel van deze spier is dat hij vermoeid kan raken. De precieze werking van spieren wordt in een ander hoofdstuk nader bekeken.
Glad spierweefsel is te vinden in verschillende organen als het darmstelsel, de luchtwegen, de bloedvaten en de voortplantingsorganen. Deze staat niet onder controle en raakt ook niet vermoeid. Dat is maar goed ook, want dan zouden veel processen in het lichaam stoppen.
Hartspierweefsel heeft kenmerken van zowel dwarsgestreept als glad spierweefsel. Hartspierweefsel heeft dezelfde dwarse streping als dwarsgestreept spierweefsel. Ook de lengte van de sacromeren komt overeen. Het verschil is dat hartspierweefsel slechte 1 of 2 kernen heeft per cel, terwijl bij dwarsgestreept spierweefsel er veel meer kernen zijn per cel. Bij glad spierweefsel is het wel zo dat er maar 1 of 2 kernen per cel zijn en deze redelijk centraal geplaatst zijn. [1.1]
Werking van de spieren
Bouw van de spier
Om te begrijpen hoe een spier werkt, is het noodzakelijk de bouw van een spier te doorgronden. In dit hoofdstuk wordt vooral aandacht besteedt aan de dwarsgestreepte spieren. Deze worden overigens ook wel skeletspieren genoemd.
Een spier is opgebouwd uit een aantal spierbundels. Deze spierbundels worden bij elkaar gehouden door bindweefsel. Een spierbundel is opgebouwd uit zeer veel spiervezels. Deze spiervezels zijn dunne draadcellen die erg veel celkernen bevatten. Deze spiervezels zijn samengesmolten langdradige spiercellen. Een spiervezel is weer opgebouwd uit in de lengte gerangschikte myofibrillen. Deze myofibrillen zijn opgebouwd uit kleine onderdelen die allemaal dezelfde bouw hebben. De onderdelen worden sarcomeren genoemd. De sarcomeer is het functionele gedeelte van de spier.
Als myofibrillen onder een microscoop worden gelegd, zijn er afwisselend lichte en donkere banden te zien. Myofibrillen zijn opgebouwd uit draadvormige eiwitvezels. Dit zijn de myofilamenten. In de afbeelding hiernaast is goed te zien hoe een spier is opgebouwd.
De Z-lijn is de grens van een sarcomeer. Deze Z-lijn ligt in de lichtere I-band. Tussen 2 I-banden is er een donkerder gedeelte. Dit gedeelte wordt de A-band genoemd.
Als de sacromeer in ontspannen toestand verkeerd, dan is er in het midden van de A-band een lichtere band te zien. Dit is de H-zone. Precies in het midden van de H-zone is de M-lijn.
Deze lijnen ontstaan door de aanwezigheid van 2 typen myofilamenten. Het dikkere myofilament is het myosinefilament. De dunnere is het actinefilament. De actinefilamenten zitten vast aan de Z-lijn en daarbinnen zit een myosinefilament geschoven. Als de 2 filamenten over elkaar schuiven, is er een donkere band te zien. Dit is in de afbeelding de A-band genoemd. [3.20]
Werking van de spier
In het vorige hoofdstuk is uitgelegd hoe de spieren zijn opgebouwd. Spieren zijn enkel in staat samen te trekken en weer te ontspannen. Spieren kunnen geen ‘duwende’ beweging maken.
Het samentrekken van de spier gebeurt als de Z-lijnen dichter bij elkaar komen. De A-band verandert niet in lengte. De H-zone verdwijnt en de I-banden worden korter. In ontspannen toestand overlappen de filamenten elkaar niet volledig. Om de spier samen te laten trekken, schuiven de filamenten verder in elkaar
Myosine is een eiwit dat uit draden bestaat en een bolvormig kop-deel hebben. Dit deel steekt een beetje uit. De actinefilamenten hebben uitsteeksels die chemische bindingen aan kunnen gaan. Als de beiden delen contact hebben gelegd, buigt het uitsteeksel een stukje om waardoor het actinefilament een stukje opschuift. Deze binding wordt daarna meteen verbroken. En even verderop wordt er weer een verbinding aangegaan. Dit gebeurt zeer achter elkaar en de spier trekt zich samen.
De totale lengte van de myofibril wordt verkort. Een verkorting van de myofibrillen heeft een verkorting van de spiervezel tot gevolg. Als meerdere spiervezels korter worden, dan trekt een spierbundel samen. Als alle spierbundels samentrekken, is de contractie volledig. De spierkracht is afhankelijk van het aantal myofibrillen. Het leveren van veel spierkracht kost veel energie. De spieren hebben na de inspanning ook behoefte aan ontspanning. Als dit gebeurt, schuiven de actinefilamenten weer terug naar hun oorspronkelijke plek. Dit kost de spier geen energie.
Natuurlijk worden de spieren continu aangespannen en weer ontspannen. Bij normale spierspanningen zullen nooit alle spiervezels aanspannen. Dan zou de spier veel te snel vermoeid raken.
Als een spier zich aanspant, dan beweegt het bot waar de spier aan gehecht is. Om het bot vervolgens weer de andere kant op te laten bewegen, moet de tegenovergestelde spier zich aanspannen. De tegenovergestelde spier wordt ook wel de antagonist genoemd. [3.20]
De motorische eenheid
Het wel of niet aanspannen van de spieren, wordt geregeld door de motorische eenheid. Een motorische axon en de bijbehorende spiervezels zijn onderdeel van de motorische eenheid. Eén zenuwvezel kan meerdere spiervezels een prikkel geven. Er wordt gesproken van een grote motorische eenheid als de zenuwcel zeer veel (honderden) spiervezels aanstuurt. De plaatsen in het lichaam waar dit gebeurd zijn plaatsen waar een fijne motoriek niet noodzakelijk is. Denk hierbij aan een arm of been. Als er een fijne motoriek noodzakelijk is, dan is een kleine motorische eenheid belangrijk. Dan zijn er veel minder spiervezels die door een zenuwvezel worden aangestuurd. Dit is terug te vinden in de handen en de tong.
1 = ruggenmerg
2 = motorisch neuron (cellichaam)
3 = zenuw
4 = motorische eenheid 1
5 = motorische eenheid 2
6 = motorisch eindplaatje
7 = celkernen (van spiervezels)
8 = spiervezels
9 = spier
10 = pees
11 = bot
.
Of een spiervezel zich gaat aanspannen hangt af van een prikkeldrempel. Elke vezel heeft een eigen drempelwaarde waarop gereageerd zal worden. Op deze manier kan de spier nauwkeurig geregeld worden. Als de prikkel niet hoog genoeg is, dan zal de spiervezel zich niet samentrekken. De werking van de zenuwcel en het principe prikkeldrempel wordt bij de paragraaf zenuwcellen uitgelegd. [3.20]
Zenuwcellen
Een zenuw bestaat uit een kop met een staart. De kop heeft diverse uitlopers (dendrieten) die de signalen opvangen. De staart wordt ook wel de axon genoemd. De myelineschede geeft dat signaal via de axon door naar het eindplaatje (eindvoet in deze tekening).
De overdracht van de impulsen gebeurt via het presynaptisch membraan. Als de prikkel sterk genoeg is, wordt er een transmittervloeistof losgelaten in de synaptische spleet. Deze neurotransmitter is meestal acetylcholine. Het membraan van de spiervezel (in de tekening is dat zenuwcel 2) wordt gedepolariseerd. Door deze depolarisatie onstaat een actiepotentiaal. Dit actiepotentiaal veroorzaakt het vrijkomen van bindingsplaatsen in de actinefilamenten. Ca2+ speelt hierbij een grote rol. Het acetylcholine wordt snel afgebroken in de synaptische spleet. Daardoor kan er meteen weer een nieuwe samentrekking volgen. [1.1][1.5][3.20]
Energiesystemen in de spieren
Als een spier energie nodig heeft, dan haalt deze de energie uit ATP (Adenosine-trifosfaat, de P staat voor het Engelse phospate). Dit is een zeer energierijk fosfaat dat in de spiercellen ligt opgeslagen voor direct gebruik. Bij gebruik wordt er een fosfaatgroep afgebroken Op deze manier wordt de energie direct beschikbaar. Dit heeft als gevolg dat er een ADP (Adenosine-difosfaat) overblijft. Het nadeel is dat een spier slechts voor korte periode ATP kan opslaan. Om meer energie te kunnen leveren, beschikt het lichaam over 3 energiesystemen. Deze worden elk afzonderlijk behandeld. [3.21]
Fosfaatpoel
Zodra er een verhoogde vraag naar energie is, zal dit systeem in werking treden. Creatine is een stof die centraal staat in dit systeem. Creatine heeft als functie de spieren de mogelijkheid te geven langer gebruik te maken van de ATP die de spier al heeft opgeslagen. Zodra al deze ATP gebruikt is, geeft de stof creatinefosfaat (CP) een fosfaatdeel af. Dit vormt vervolgens een binding met de vrijgekomen ADP en zo ontstaat er weer ADP. Hoe meer creatine het lichaam heeft, hoe meer bindingen er met fosfaat gemaakt kunnen worden en hoe langer het lichaam hier gebruik van kan maken. Het voordeel van dit systeem is dat er minder snel verzuring optreedt en er dus langer gewacht kan worden met het overschakelen naar een volgend systeem. Dit systeem gebruikt overigens geen zuurstof. Om deze reden wordt er geen melkzuur geproduceerd. Dit systeem is dus anaëroob a-lactisch. [3.22]
De chemische reactie ziet er als volgt uit:
CP (creatinefosfaat) + ADP creatine + ATP (energie)
Melkzuursysteem
Zodra het niveau creatinefosfaat afneemt, schakelt het melkzuursysteem in. Het melkzuursysteem gebruikt brandstoffen om ATP te vormen. De brandstof die wordt gebruikt is glycogeen. Glycogeen wordt gevormd door het afbreken van koolhydraten en suikers. Koolhydraten en suikers bestaan uit glucose. Glucose zelf is niet goed op te slaan om er vervolgens energie uit te halen. Als glucose wordt opgeslagen, zou het teveel water naar binnen diffunderen (ofwel, de osmotische waarde zou te hoog zijn). Daarom wordt de glucose via verschillende processen omgezet tot glycogeen, dat vervolgens in de lever en de spieren wordt opgeslagen. Het nadeel van dit systeem is dat er melkzuur wordt gevormd. Melkzuur wordt ook wel lactaat genoemd. Er wordt in het melkzuursysteem geen zuurstof verbruikt. Daarom wordt dit systeem ook wel het anaëroob lactisch systeem genoemd. [3.22][3.23]
De scheikundige formule is als volgt:
Glycogeen 2 ATP (energie) + melkzuur
Aërobe dissimilatie
Het duurt even voor dit systeem op gang is. De andere 2 systemen zijn dus eerst aan het werk, voordat het zuurstofsysteem in werking treedt. Bij dit proces wordt een organische stof (meestal glucose), omgezet in energie. Voor deze omzetting is zuurstof nodig (aëro = zuurstof). De verbranding vindt plaats in de mitochondriën in de spiercellen. Het is nogal een complex proces. Het zuurstofsysteem wordt ook wel de citroenzuurcyclus genoemd en omvat de aërobe dissimilatie. Hieronder zal het duidelijk worden uitgelegd. [3.22]
Dit systeem gebeurt in 3 stappen. Deze stappen hebben elk hun eigen plek in de cel.
De eerste stap is glycolyse. Dit proces vindt plaats in het cytoplasma buiten de cel.
Uit dit proces ontstaat pyrodruivenzuur, 2H2O, 2 ATP, 2 NADH+ en 2H+.
Glycolyse houdt het volgende proces in:
Eerst wordt er energie gebruikt. 2ATP worden dus omgevormd tot 2ADP. De fosfaatgroep die vrij komt, wordt gekoppeld aan een suiker. Vervolgens wordt de suiker in 2 stukken gebroken. De suikers worden geoxideerd. Op deze manier komen de H+-ionen en de elektronen vrij. Deze worden vervolgens naar de mitochondriën vervoerd. In de mitochondriën worden de ionen en elektronen gebonden aan zuurstof. De energie die daarbij vrij komt, levert 4 ATP.
Pyrodruivenzuur is het eindproduct van de glycolyse. Bij de aanwezigheid van voldoende zuurstof gaat de stof naar de mitochondriën. CO2 wordt afgesplitst en als gevolg hiervan komen er weer H+-ionen en elektronen aan. Deze worden samen met NAD naar de tussenschotten van de mitochondriën vervoerd voor de eindoxidatie. Als restant blijft er een stof met 2 C-atomen over. Deze stof wordt azijnzuur genoemd. Deze stof wordt gebruikt in de citroenzuurcyclus.
Als er te weinig zuurstof aanwezig is, dan worden de waterstofionen door het NAD naar het pyrodruivenzuur gebracht. Hier ontstaat vervolgens melkzuur. In melkzuur zit erg veel chemische energie die aangesproken kan worden als er weer voldoende zuurstof is. [3.22][3.26][3.27]
De volgende stap is de Krebscyclus (ook wel citroenzuurcyclus). Dit proces vindt plaats in de mitochondriën. De enzymen in de Krebscyclus zorgen voor verdere afbraak van het pyrodruivenzuur.
Pyrodruivenzuur wordt eerst nog opgebroken in azijnzuur en een molecuul CO2. Het azijnzuur wordt gekoppeld aan een enzym (co-enzym A, kortweg CoA). Dit proces wordt ook wel de decarboxylatie van pyrodruivenzuur genoemd.
Zodra dit azijnzuur in de mitochondriën komt, wordt het gekoppeld aan een molecuul met C4. Door deze koppeling ontstaat een citroenzuur. Vervolgens wordt er enkele malen water toegevoegd en CO2 onttrokken. De H+-ionen en elektronen die vrijkomen, worden gekoppeld aan NADH en FAD. Deze vervoeren de waterstofionen naar de tussenschotten in de mitochondriën. Daar vindt de eindoxidatie plaats.
De eindoxidatie is meteen de laatste stap van dit systeem. De eindoxidatie vindt plaats in de tussenschotten van de mitochondriën en wordt ook wel de exidatieve fosforylering of ademhalingsketen genoemd. Zuurstof is de laatste waterstofacceptor. Als zuurstof en waterstof zich binden ontstaat er water. Bij deze reactie komt er zeer veel energie vrij in de vorm van warmte. Deze warmte wordt gebruikt om ATP te vormen. De waterstofionen worden aangevoerd door de NADH2. Daarnaast vindt er elektronentransport plaats. Dit elektronentransport lever weer extra energie waarmee ATP gevormd kan worden.
Dit is best veel informatie achter elkaar. Een korte samenvatting is wel op zijn plaats:
Glycolyse 2 NADH2 en 2ATP
Citroenzuurcyclus 10 NADH2
Uit 1 NADH2-molecuul ontstaat 3ATP.
De reactievergelijking horende bij dit gehele proces is:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energie (genoeg voor 36 ATP)
Het bewegingsapparaat bestaat uit botten, gewrichten, spieren, pezen en zenuwen. Al deze onderdelen zorgen ervoor dat een beweging gemaakt wordt. Elk onderdeel heeft daarvoor zijn eigen functie, maar zonder elkaar functioneren zij niet. Een sterk en gezond bewegingsapparaat is noodzakelijk voor elk mens, maar voor hardlopers is dit misschien nog wel belangrijker. Om aan een goede conditie te kunnen werken en op een goede manier te kunnen hardlopen, is het noodzakelijk enige kennis over het bewegingsapparaat te hebben. De onderdelen botten, gewrichten en spieren worden in dit hoofdstuk uitgebreid besproken. Zenuwen en pezen komen ook aan de orde, maar niet uitgebreid.
Figuur. The Vitruvian Man van Leonardo Da Vinci
Het skelet
Het menselijk skelet bestaat uit meer dan 200 botten die elk hun eigen plek hebben. Deze zijn met elkaar verbonden door gewrichtsbanden. Deze komen later nog uitgebreid aan de orde. Mensen hebben een inwendig skelet. Dit in tegenstelling tot veel dieren. Het menselijk skelet heeft verschillende functies. Het skelet biedt bescherming aan kwetsbare organen van het menselijk lichaam. De ribbenkast beschermt bijvoorbeeld het hart en de longen. De schedel beschermt de hersenen en de ruggengraat zorgt ervoor dat het ruggenmerg wordt beschermd. Daarnaast is het skelet een aanhechtpunt voor spieren. Deze spieren verzorgen de beweging van het skelet. Samen met deze spieren zorgt het skelet ook voor stevigheid. Zonder botten en/of spieren zou een mens volledig in elkaar zakken. Verder worden er in diverse botten bloedcellen aangemaakt en worden diverse mineralen in botweefsel opgeslagen [3.1][3.5]
Hoe het skelet er precies uitziet, is op onderstaande afbeelding goed te zien. [3.2]
1 = schedel;
2 = bovenkaak;
3 = onderkaak;
4 = halswervel;
5 = sleutelbeen;
6 = borstbeen;
7 = rib;
8 = opperarmbeen;
9 = borstwervel;
10 = lendenwervel;
11 = heupbeen;
12 = spaakbeen;
13 = heiligbeen;
14 = ellepijp;
15 = staartbeen;
16 = handwortelbeentje;
17 = middenhandsbeentje;
18 = vingerkootje;
19 = bovenbeen;
20 = knieschijf;
21 = scheenbeen;
22 = kuitbeen;
23 = voetwortelbeentje;
24 = middenvoetsbeentje;
25 = teenkootje;
26 = hielbeen;
27 = schouderblad
Soort beenderen
In botten zitten bloedvaten, zenuwen en botcellen. Dit is allemaal verwerkt in beenweefsel. Dit beenweefsel bestaat uit kalkkristallen (calcium) en collageen. Het calcium zorgt voor de hardheid van het bot. Collageen is een eiwit dat ervoor zorgt dat een bot een klein beetje kan meebuigen zonder te breken. [1.5][3.4]
Er zijn 3 soorten beenderen te onderscheiden, namelijk:
• Platte beenderen
• Pijpbeenderen
• Onregelmatige korte beenderen
Platte beenderen zijn vaak breed en plat. Ze zijn opgebouwd uit 2 compacte beenlagen (of beentafels). Hiertussen zit een laag sponzig botweefsel. Dit wordt ook wel het diploë genoemd. Er is wel vaak een duidelijke binnenlaag en buitenlaag aan te wijzen. Deze beenderen zijn vaak ietwat gebogen en dienen meestal ter bescherming. Voorbeelden van dit soort beenderen zijn de schedel en de ribben. [3.3][3.5]
Pijpbeenderen zijn lang en te vinden in onze armen en benen. Ze zijn belangrijk voor de opslag van vet en spelen een rol in de vorming van bloedcellen. De schacht van een pijpbeen wordt ook wel de diafyse genoemd. Deze is hol en de holte binnenin wordt de mergholte genoemd. In deze mergholte is geel beenmerg te vinden. De kleur geel komt van het vet dat hierin zit. De uiteinden van de pijpbeenderen worden de epifyse genoemd.
Figuur. Voorbeeld van een pijpbeen
Als laatste zijn er nog korte onregelmatige beenderen. Deze hebben niet een specifieke vorm en zijn steeds ongeveer even groot.
Kraakbeen
Kraakbeen bestaat uit hetzelfde weefsel als beenweefsel. Kraakbeen is enkel een stuk soepeler dan beenweefsel. De tussencelstof van kraakbeenweefsel is zachter dan die van beenweefsel. Kraakbeenweefsel heeft meer lijmstoffen dan beenweefsel en minder kalkkristallen. Baby’s worden geboren met een skelet van kraakbeen. Naarmate ze ouder worden, wordt dit vervangen voor beenweefsel. Bij volwassen is kraakbeen te vinden de neus, oorschelpen en in de gewrichten. [1.5]
Beenvlies
Het beenvlies wordt ook wel het periost of het periosteum genoemd. Dit is een membraan dat uit 2 lagen bestaat en bescherming biedt aan de buitenkant van het botweefsel De binnenste laag van dit membraan bestaat uit een laag met osteoblasten en osteoclasten. Osteoblasten zorgen voor de opbouw van beenweefsel, terwijl osteoclasten dit weer afbreken. De werking van deze 2 celtypen moet in balans zijn. Wat er gebeurt bij een onbalans, wordt nog behandeld bij het kopje afwijkingen en ziektes. De buitenste laag van het beenvlies is een laag bindweefsel. Het beenvlies bevat verder zenuwvezels, bloedvaten en lymfevaten.
Beenvlies zit stevig aan het bot vast. Dit gebeurt door zogenaamde Sharpey-vezels. Op deze manier kan het beenvlies zorgen voor peesverbindingen (waar het bot en de spier samenkomen. Daarnaast zorgt het beenvlies voor de aanvoer van nieuwe bloedvatcellen en zorgt dat er een bloedvatsysteem rondom het bot is. Ook zorgt het beenvlies voor een sneller herstel bij bijvoorbeeld een breuk. [3.5][3.7]
Hieronder is een duidelijke afbeelding te vinden met de opbouw van het bot. Ik zal daarnaast de vertalingen plaatsen.
Op deze afbeelding kun het sponzige botweefsel (Spongiöse Knochenschicht) zien. Dit is erg poreus en zit om het beenmerg heen. De donkere lijn die in het beenmerk loopt is een ader.
Als buitenste laag is het beenvlies te zien. Dat wordt hier de Knochenhaut genoemd.
Figuur. Dwarsdoorsnede bot
Afwijkingen en aandoeningen
Ook botten zijn vatbaar voor verschillende aandoeningen en afwijkingen. Er zullen er een aantal behandeld worden. Er zijn wel meer aandoeningen in de botten, maar dit zijn de voornaamste.
Osteoporose (botontkalking)
Eigenlijk is botontkalking niet helemaal de juiste naam voor osteoporose, maar deze term maakt wel duidelijk wat er aan het gebeuren is. Bij osteoporose wordt het bot steeds poreuzer. Uiteindelijk worden de botten steeds dunner en minder stevig. Dit is een heel geleidelijk proces en het duurt vaak lang voor iemand er iets van merkt.
Zoals eerder al is gezegd, is een bot niet statisch, maar wordt deze steeds afgebroken en weer aangemaakt. Tot ongeveer het 35e levensjaar is het zo dat er meer bot wordt aangemaakt dan afgebroken. Vervolgens blijft de botmassa ongeveer 10 jaar lang gelijk en daarna neemt deze langzaam af.
Soms gebeurt het dat de osteoblasten (produceren botweefsel) en de osteoclasten (breken botweefsel af) niet in balans werken. De hormoonhuishouding heeft hier invloed op. Oestrogeen heeft een beschermende werking op het bot. Zodra een vrouw in de menopauze komt, produceert zij minder oestrogeen. De lage concentratie oestrogeen zorgt ervoor dat de osteoclasten steeds meer de overhand krijgen en er meer bot wordt afgebroken dan aangemaakt.
Schematische weergave osteoporose
Osteoporose is niet echt te genezen. Zodra de diagnose wordt gesteld, schrijft de arts vaak medicijnen voor. Deze medicijnen zorgen dat de botmassa niet meer afneemt en soms zelfs toeneemt. [3.9]
Links: gezond botweefsel. Rechts: door osteoporose aangetast botweefsel
Botbreuken
Door verkeerde belasting en ongelukken kunnen botten breken. Dit kan op verschillende manieren gebeuren. Tijdens het breken wordt er soms een krakend geluid gehoord. Er ontstaat een zwelling rond de breuk. Dit komt door een bloeduitstorting. Bij zeer ernstige breuken kan het bot door de huid heen steken.
De diagnose wordt vaak in het ziekenhuis gesteld met behulp van een röntgenfoto. Vervolgens bedenkt de behandelende arts welke vervolgstappen noodzakelijk zijn. Herstellen van een breuk verschilt op een aantal manieren. Soms is er een operatie noodzakelijk en worden er pennen gebruikt om het bot op zijn plaats te houden. Een andere keer is enkel een gipsverband nodig. Voor elke breuk geldt 1 regel zeker: rust houden. Deze methoden zorgen ervoor dat de botdelen op de juiste manier weer aan elkaar kunnen groeien. Dit kan het lichaam zelf. Zodra er een bot breekt, zal het lichaam het ontstekings- en genezingsproces opstarten. De bloeding vormt een stolsel. Dat stolsel dient als opslag voor bindweefselcellen. Deze groeien vanuit de bloedvaten en de omgeving. Deze bindweefselcellen maken stevige draden aan waarin kalk wordt afgezet door nieuwe botcellen. Op deze manier gaat het bot weer vastzitten en na een tijd wordt het hard.
Links een breuk in een onderbeen
Rechts een arm in het gips. Tegenwoordig is het heel normaal om een gekleurd gipsverband te hebben
Als bij een breuk het zachte weefsel rondom het bot heel blijft, dan spreekt met van een scheurtje. Dat is redelijk eenvoudig te genezen en wordt daarom ook wel een eenvoudig fractuur genoemd. Als het omliggende weefsel wel is beschadigd, is het gebroken bot vaak door de huid heen te voelen. In dit geval spreken we van een ernstig fractuur en is de kans op ontstekingen groter.
Er bestaat ook een kans dat breuken ontstaan door ziektes. Deze breuken worden pathologische breuken genoemd. De ziektes die hier bedoeld worden, zijn osteoropose, tumoren of cystes. Het bot is door de aandoening dusdanig verzwakt dat het makkelijk breekt. [3.3][3.8]
X-benen en O-benen
Dit zijn 2 beenstanden die vaak op jonge leeftijd al goed zichtbaar zijn. X-benen (ook wel Genua Valga) staan de knieën dichter bij elkaar dan de voeten. Als van voren op de benen wordt gekeken, dan is een duidelijke X-vorm te zijn. Bij O-benen (ook wel Genua Vara) is dat juist tegenover gesteld. De knieën staan ver naar buiten vergeleken met de voeten. Er is een ruimte tussen de knieën te zien en daarom lijken de benen de letter O te vormen.
Dit komt doordat het bovenbeen en het onderbeen wat anders op elkaar staan. Bij O-benen is er vaak ook nog sprake van draaiing in de botten.
Het ontwikkelen van X- en/of O-benen is heel normaal. Als baby heeft iedereen O-benen. Vervolgens gaan de knieën dichter bij elkaar staan en ontstaan er X-benen. Deze zijn op hun extreemst rond het derde levensjaar. Vervolgens gaan de knieën weer naar buiten staan. Een kind zal rond zijn zevende levensjaar rechte benen hebben. Over het algemeen hebben kinderen geen last van deze ontwikkeling. Kinderen met extreme X- of O-benen zullen wat vaker struikelen over hun eigen benen.
Er zijn wel wat gevallen waarin geadviseerd wordt de huisarts te raadplegen. Maar er wordt zelden overgegaan tot een operatie.
Hardlopers die last hebben van X-benen zijn gevoeliger voor bepaalde blessures. Hierover kunt u meer lezen in het hoofdstuk blessures. Dit komt doordat de voet op een bepaalde manier wordt neergezet. Hetzelfde geldt natuurlijk voor mensen met O-benen.
Figuur: Normale benen, O-benen en X-benen
Gewrichten
Gewrichten in het algemeen
Beenderen zijn op verschillende manieren met elkaar verbonden. Ze kunnen met elkaar vergroeid zijn. Dit is te zien bij de onderste ruggenwervels van het menselijk lichaam. De schedelbeenderen zijn met elkaar ‘verbonden’ door een naad. Beenderen kunnen daarnaast verbonden zijn door kraakbeen en door gewrichten. Bij de laatste 2 verbindingen is er ook beweging mogelijk. Beenderen die verbonden zijn door kraakbeen kennen een beperkte bewegingsmogelijkheid. Beenderen die door middel van een gewricht aan elkaar verbonden zijn kunnen vaak erg veel bewegen, maar dat is wel afhankelijk van het soort gewricht. [1.5]
Links: Het heiligbeen. Voorbeeld van vergroeide botdelen
Bouw van een gewricht
Een gewricht bestaat meestal uit 2 botten die op een bepaalde manier langs elkaar kunnen bewegen. Het ene bot heeft een gewrichtskogel. Het bot waar deze gewrichtskogel op aansluit heeft een gewrichtskom. Deze passen vrij goed in/op elkaar. De gewrichtskogel kan in de gewrichtskom bewegen. Dat gaat niet makkelijk. Om dat te versoepelen hebben beiden uiteinden een laag kraakbeen dat gewrichtskraakbeen wordt genoemd. Daarnaast voorkomt het kraakbeen snelle slijtage van de beenderen. Het kraakbeen zorgt er niet voor dat de beenderen op elkaar blijven zitten. Daarvoor dienen het gewrichtskapsel (synovaal membraan). Deze geeft aan de binnenkant gewrichtssmeer (synovaal vocht) af. Dit is een soort van smeervet. Hierdoor kunnen de botten nog soepeler over elkaar bewegen. Als een gewricht extra versteviging nodig heeft, zitten er soms ook nog stevige kapselbanden om het gewricht heen. {1.5][3.10]
Schematische weergave van een gewricht
Soorten gewrichten
Er zijn 6 typen gewrichten te onderscheiden.
• Kogelgewrichten
• Rolgewrichten
• Scharniergewrichten
• Ellipsvormend gewricht
• Zadelgewricht
• Draaigewricht
Kogelgewrichten zijn de gewrichten met de meeste bewegingsvrijheid. De gewrichtskogel van het ene bot draait rond in de kom van een ander bot. In het menselijk lichaam zijn deze gewrichten te vinden in de heup en de schouder.
Rolgewrichten zorgen ervoor dat bepaalde lichaamsdelen een draaiende beweging kunnen maken. Dit kan door een bot om de lengte-as van het andere bot te laten bewegen. Deze constructie vinden we terug in de onderarm waar het spaakbeen en de ellepijp zitten.
Het scharniergewricht zorgt ervoor dat het ene bot als een scharnier beweegt ten opzichte van het andere bot. Een voorbeeld van een scharniergewricht is het ellebooggewricht. Dit kun je enkel scharnieren. Een draaiende beweging komt vanuit je schouder.
Het zadelgewricht is een gewricht waarbij ook redelijk vrij bewogen kan worden. Hier is een begrenzing van de vrijheid door de 2 opstaande randen aan de buitenkant van het bot. Dit gewricht kan bijvoorbeeld gevonden worden waar je handpalm in je duim overgaat.
Het draaigewricht is een redelijk star gewricht met maar 1 bewegingsmogelijkheid. Enkel een draaiende beweging is mogelijk. Dit type gewricht vind je terug in de 2 bovenste nekwervels genaamd atlas en draaier. [1.5][3.4]
Afwijkingen en aandoeningen
Er zijn verschillende aandoeningen en afwijkingen te vinden die met gewrichten te maken hebben. Dat is helemaal niet gek. Gewrichten worden vaak zwaar belast en zijn continu in beweging. Mede doordat ze steeds in beweging zijn, wordt snel opgemerkt dat er iets niet goed voelt. Voor deze gids worden de 2 voornaamste klachten aan gewrichten besproken. Met deze klachten moet een hardloper ook rekeningen houden.
Artrose
Artrose is een aandoening van het gewrichtskraakbeen. Het gewrichtskraakbeen is verantwoordelijk voor het opvangen van de schokken tijdens het bewegen. De kwaliteit van dit gewrichtskraakbeen neemt af bij artrose. De hoeveelheid kraakbeen neemt af, maar ook de kwaliteit van het kraakbeen verslechterd. Dat de hoeveelheid kraakbeen afneemt naarmate men ouder wordt, is normaal. Dat de structuur van het kraakbeen verandert, helaas niet.
Waardoor deze structuur verandert is nog steeds niet helemaal duidelijk. Er zouden meerdere factoren een rol kunnen spelen. Aanleg, erfelijkheid en de belasting van het gewicht door werkhouding of lichaamshouding worden als mogelijke redenen genoemd. Van overgewicht is inmiddels wel aangetoond dat het een voorspellende factor is voor artrose. Datzelfde geldt voor eerdere trauma’s.
Het lijkt erop dat de afbraak van het gewrichtskraakbeen afhankelijk is van bepaalde enzymen. Het kraakbeen verliest zijn waterbindende eigenschappen en daardoor wordt de veerkracht van het kraakbeen verminderd. Men is er alleen nog niet achter hoe dit afbraakproces gestopt of eventueel zelfs omgekeerd kan worden.
De patiënt kan last krijgen van bepaalde klachten: pijn, stijfheid, bewegingsbeperkingen, gewrichtsontstekingen en crepitatie (krakend geluid bij bewegen). Er is geen eenduidig ziektebeeld. Niet iedereen heeft evenveel last van de symptomen en er is geen bepaalde volgorde waarin de klachten verschijnen.
Figuur. Artrose in de heup
Gescheurde banden
Heel vaak hoor je mensen praten over gescheurde banden. Vaak gaat het dan over de enkelbanden of de kniebanden.
Bij letsel aan deze gewrichten zijn de volgende symptomen aanwezig:
• Pijn
• Zwelling
• Bewegingsbeperking
• Onmogelijkheid de enkel of de knie te belasten
• Bloeduitstorting
Letsel aan deze gewrichten hebben nog een bijkomend nadeel. Het is vaak lastig om aan te wijzen waar de pijn precies zit. Ook kan de patiënt ergens anders ook pijn voelen. Deze plek is dan dusdanig belast door het uitrekken of juist in elkaar drukken, dat het een zwelling geeft. Deze doet ook pijn.
Zodra er een ongeluk gebeurd waar het vermoeden bestaat dat er problemen met de banden zijn, dan is het noodzakelijk het ICE-principe toe te passen. ICE staat voor koelen. De letters afzonderlijk hebben ook nog een betekenis. De I staat voor immobilisatie. De patiënt moet het gewricht niet verder belasten. De C staat voor compressie. Het is noodzakelijk een drukverband aan te leggen. De E staat voor Elevatie. Elevatie betekent omhoog houden. Daarnaast moet de patiënt rust houden.
De behandeling van gescheurde banden hangt af van de ernst en de aard van het letsel. In sommige gevallen zullen de banden geopereerd moeten worden. Bij een lichte inscheuring is rust houden veelal voldoende. In beide gevallen is de kans groot dat de arts doorverwijst naar een fysiotherapeut. Het herstellen van gescheurde banden is lang en vraagt wat aanpassingsvermogen. [3.14][3.15]
Spieren
Het spierstelsel
Het spierstelsel is verantwoordelijk voor de beweging van de gewrichten en dus de beweging van het lichaam. Daarnaast hebben de spieren ook een beschermende functie. De spieren van de buikwand bijvoorbeeld beschermen de organen in het buikgedeelte. Tevens zijn spieren produceren spieren warmte. Een spier is op 2 of meer punten bevestigd aan het skelet, de huid of aan een andere spier.
Om alle mogelijke bewegingen te kunnen maken, heeft het menselijk lichaam ruim 600 spieren. Deze spieren nemen meer dan de helft van het lichaamsgewicht in beslag. Lang niet alle spieren kunnen bewust worden aangestuurd. Een voorbeeld van een spier die zichzelf aanstuurt is de hartspier. Deze klopt uit zichzelf. Daar hoeft niet over nagedacht te worden. Hetzelfde geldt voor de spieren die het eten door de darmen heen duwen. Deze beweging gebeurt ook automatisch. [3.17][3.18]
Soorten spieren
Er zijn 3 soorten spieren te onderscheiden, namelijk:
• Dwarsgestreept spierweefsel
• Glad spierweefsel
• Hartspierweefsel
Dwarsgestreept spierweefsel wordt zo genoemd vanwege het uiterlijk onder de microscoop. Er lopen allemaal dwarse strepen over de spier heen. De draderige structuur komt door de aanwezigheid van sacromeren. Deze spieren kunnen bewust aangespannen en ontspannen worden om een beweging te forceren. Het nadeel van deze spier is dat hij vermoeid kan raken. De precieze werking van spieren wordt in een ander hoofdstuk nader bekeken.
Glad spierweefsel is te vinden in verschillende organen als het darmstelsel, de luchtwegen, de bloedvaten en de voortplantingsorganen. Deze staat niet onder controle en raakt ook niet vermoeid. Dat is maar goed ook, want dan zouden veel processen in het lichaam stoppen.
Werking van de spieren
Bouw van de spier
Om te begrijpen hoe een spier werkt, is het noodzakelijk de bouw van een spier te doorgronden. In dit hoofdstuk wordt vooral aandacht besteedt aan de dwarsgestreepte spieren. Deze worden overigens ook wel skeletspieren genoemd.
Een spier is opgebouwd uit een aantal spierbundels. Deze spierbundels worden bij elkaar gehouden door bindweefsel. Een spierbundel is opgebouwd uit zeer veel spiervezels. Deze spiervezels zijn dunne draadcellen die erg veel celkernen bevatten. Deze spiervezels zijn samengesmolten langdradige spiercellen. Een spiervezel is weer opgebouwd uit in de lengte gerangschikte myofibrillen. Deze myofibrillen zijn opgebouwd uit kleine onderdelen die allemaal dezelfde bouw hebben. De onderdelen worden sarcomeren genoemd. De sarcomeer is het functionele gedeelte van de spier.
Als myofibrillen onder een microscoop worden gelegd, zijn er afwisselend lichte en donkere banden te zien. Myofibrillen zijn opgebouwd uit draadvormige eiwitvezels. Dit zijn de myofilamenten. In de afbeelding hiernaast is goed te zien hoe een spier is opgebouwd.
De Z-lijn is de grens van een sarcomeer. Deze Z-lijn ligt in de lichtere I-band. Tussen 2 I-banden is er een donkerder gedeelte. Dit gedeelte wordt de A-band genoemd.
Als de sacromeer in ontspannen toestand verkeerd, dan is er in het midden van de A-band een lichtere band te zien. Dit is de H-zone. Precies in het midden van de H-zone is de M-lijn.
Deze lijnen ontstaan door de aanwezigheid van 2 typen myofilamenten. Het dikkere myofilament is het myosinefilament. De dunnere is het actinefilament. De actinefilamenten zitten vast aan de Z-lijn en daarbinnen zit een myosinefilament geschoven. Als de 2 filamenten over elkaar schuiven, is er een donkere band te zien. Dit is in de afbeelding de A-band genoemd. [3.20]
Werking van de spier
In het vorige hoofdstuk is uitgelegd hoe de spieren zijn opgebouwd. Spieren zijn enkel in staat samen te trekken en weer te ontspannen. Spieren kunnen geen ‘duwende’ beweging maken.
Myosine is een eiwit dat uit draden bestaat en een bolvormig kop-deel hebben. Dit deel steekt een beetje uit. De actinefilamenten hebben uitsteeksels die chemische bindingen aan kunnen gaan. Als de beiden delen contact hebben gelegd, buigt het uitsteeksel een stukje om waardoor het actinefilament een stukje opschuift. Deze binding wordt daarna meteen verbroken. En even verderop wordt er weer een verbinding aangegaan. Dit gebeurt zeer achter elkaar en de spier trekt zich samen.
De totale lengte van de myofibril wordt verkort. Een verkorting van de myofibrillen heeft een verkorting van de spiervezel tot gevolg. Als meerdere spiervezels korter worden, dan trekt een spierbundel samen. Als alle spierbundels samentrekken, is de contractie volledig. De spierkracht is afhankelijk van het aantal myofibrillen. Het leveren van veel spierkracht kost veel energie. De spieren hebben na de inspanning ook behoefte aan ontspanning. Als dit gebeurt, schuiven de actinefilamenten weer terug naar hun oorspronkelijke plek. Dit kost de spier geen energie.
Natuurlijk worden de spieren continu aangespannen en weer ontspannen. Bij normale spierspanningen zullen nooit alle spiervezels aanspannen. Dan zou de spier veel te snel vermoeid raken.
Als een spier zich aanspant, dan beweegt het bot waar de spier aan gehecht is. Om het bot vervolgens weer de andere kant op te laten bewegen, moet de tegenovergestelde spier zich aanspannen. De tegenovergestelde spier wordt ook wel de antagonist genoemd. [3.20]
De motorische eenheid
Het wel of niet aanspannen van de spieren, wordt geregeld door de motorische eenheid. Een motorische axon en de bijbehorende spiervezels zijn onderdeel van de motorische eenheid. Eén zenuwvezel kan meerdere spiervezels een prikkel geven. Er wordt gesproken van een grote motorische eenheid als de zenuwcel zeer veel (honderden) spiervezels aanstuurt. De plaatsen in het lichaam waar dit gebeurd zijn plaatsen waar een fijne motoriek niet noodzakelijk is. Denk hierbij aan een arm of been. Als er een fijne motoriek noodzakelijk is, dan is een kleine motorische eenheid belangrijk. Dan zijn er veel minder spiervezels die door een zenuwvezel worden aangestuurd. Dit is terug te vinden in de handen en de tong.
1 = ruggenmerg
2 = motorisch neuron (cellichaam)
3 = zenuw
4 = motorische eenheid 1
5 = motorische eenheid 2
6 = motorisch eindplaatje
7 = celkernen (van spiervezels)
8 = spiervezels
9 = spier
10 = pees
11 = bot
.
Of een spiervezel zich gaat aanspannen hangt af van een prikkeldrempel. Elke vezel heeft een eigen drempelwaarde waarop gereageerd zal worden. Op deze manier kan de spier nauwkeurig geregeld worden. Als de prikkel niet hoog genoeg is, dan zal de spiervezel zich niet samentrekken. De werking van de zenuwcel en het principe prikkeldrempel wordt bij de paragraaf zenuwcellen uitgelegd. [3.20]
Zenuwcellen
Een zenuw bestaat uit een kop met een staart. De kop heeft diverse uitlopers (dendrieten) die de signalen opvangen. De staart wordt ook wel de axon genoemd. De myelineschede geeft dat signaal via de axon door naar het eindplaatje (eindvoet in deze tekening).
Energiesystemen in de spieren
Als een spier energie nodig heeft, dan haalt deze de energie uit ATP (Adenosine-trifosfaat, de P staat voor het Engelse phospate). Dit is een zeer energierijk fosfaat dat in de spiercellen ligt opgeslagen voor direct gebruik. Bij gebruik wordt er een fosfaatgroep afgebroken Op deze manier wordt de energie direct beschikbaar. Dit heeft als gevolg dat er een ADP (Adenosine-difosfaat) overblijft. Het nadeel is dat een spier slechts voor korte periode ATP kan opslaan. Om meer energie te kunnen leveren, beschikt het lichaam over 3 energiesystemen. Deze worden elk afzonderlijk behandeld. [3.21]
Fosfaatpoel
Zodra er een verhoogde vraag naar energie is, zal dit systeem in werking treden. Creatine is een stof die centraal staat in dit systeem. Creatine heeft als functie de spieren de mogelijkheid te geven langer gebruik te maken van de ATP die de spier al heeft opgeslagen. Zodra al deze ATP gebruikt is, geeft de stof creatinefosfaat (CP) een fosfaatdeel af. Dit vormt vervolgens een binding met de vrijgekomen ADP en zo ontstaat er weer ADP. Hoe meer creatine het lichaam heeft, hoe meer bindingen er met fosfaat gemaakt kunnen worden en hoe langer het lichaam hier gebruik van kan maken. Het voordeel van dit systeem is dat er minder snel verzuring optreedt en er dus langer gewacht kan worden met het overschakelen naar een volgend systeem. Dit systeem gebruikt overigens geen zuurstof. Om deze reden wordt er geen melkzuur geproduceerd. Dit systeem is dus anaëroob a-lactisch. [3.22]
De chemische reactie ziet er als volgt uit:
CP (creatinefosfaat) + ADP creatine + ATP (energie)
Melkzuursysteem
Zodra het niveau creatinefosfaat afneemt, schakelt het melkzuursysteem in. Het melkzuursysteem gebruikt brandstoffen om ATP te vormen. De brandstof die wordt gebruikt is glycogeen. Glycogeen wordt gevormd door het afbreken van koolhydraten en suikers. Koolhydraten en suikers bestaan uit glucose. Glucose zelf is niet goed op te slaan om er vervolgens energie uit te halen. Als glucose wordt opgeslagen, zou het teveel water naar binnen diffunderen (ofwel, de osmotische waarde zou te hoog zijn). Daarom wordt de glucose via verschillende processen omgezet tot glycogeen, dat vervolgens in de lever en de spieren wordt opgeslagen. Het nadeel van dit systeem is dat er melkzuur wordt gevormd. Melkzuur wordt ook wel lactaat genoemd. Er wordt in het melkzuursysteem geen zuurstof verbruikt. Daarom wordt dit systeem ook wel het anaëroob lactisch systeem genoemd. [3.22][3.23]
De scheikundige formule is als volgt:
Aërobe dissimilatie
Het duurt even voor dit systeem op gang is. De andere 2 systemen zijn dus eerst aan het werk, voordat het zuurstofsysteem in werking treedt. Bij dit proces wordt een organische stof (meestal glucose), omgezet in energie. Voor deze omzetting is zuurstof nodig (aëro = zuurstof). De verbranding vindt plaats in de mitochondriën in de spiercellen. Het is nogal een complex proces. Het zuurstofsysteem wordt ook wel de citroenzuurcyclus genoemd en omvat de aërobe dissimilatie. Hieronder zal het duidelijk worden uitgelegd. [3.22]
Dit systeem gebeurt in 3 stappen. Deze stappen hebben elk hun eigen plek in de cel.
De eerste stap is glycolyse. Dit proces vindt plaats in het cytoplasma buiten de cel.
Uit dit proces ontstaat pyrodruivenzuur, 2H2O, 2 ATP, 2 NADH+ en 2H+.
Glycolyse houdt het volgende proces in:
Eerst wordt er energie gebruikt. 2ATP worden dus omgevormd tot 2ADP. De fosfaatgroep die vrij komt, wordt gekoppeld aan een suiker. Vervolgens wordt de suiker in 2 stukken gebroken. De suikers worden geoxideerd. Op deze manier komen de H+-ionen en de elektronen vrij. Deze worden vervolgens naar de mitochondriën vervoerd. In de mitochondriën worden de ionen en elektronen gebonden aan zuurstof. De energie die daarbij vrij komt, levert 4 ATP.
Pyrodruivenzuur is het eindproduct van de glycolyse. Bij de aanwezigheid van voldoende zuurstof gaat de stof naar de mitochondriën. CO2 wordt afgesplitst en als gevolg hiervan komen er weer H+-ionen en elektronen aan. Deze worden samen met NAD naar de tussenschotten van de mitochondriën vervoerd voor de eindoxidatie. Als restant blijft er een stof met 2 C-atomen over. Deze stof wordt azijnzuur genoemd. Deze stof wordt gebruikt in de citroenzuurcyclus.
De volgende stap is de Krebscyclus (ook wel citroenzuurcyclus). Dit proces vindt plaats in de mitochondriën. De enzymen in de Krebscyclus zorgen voor verdere afbraak van het pyrodruivenzuur.
Pyrodruivenzuur wordt eerst nog opgebroken in azijnzuur en een molecuul CO2. Het azijnzuur wordt gekoppeld aan een enzym (co-enzym A, kortweg CoA). Dit proces wordt ook wel de decarboxylatie van pyrodruivenzuur genoemd.
Zodra dit azijnzuur in de mitochondriën komt, wordt het gekoppeld aan een molecuul met C4. Door deze koppeling ontstaat een citroenzuur. Vervolgens wordt er enkele malen water toegevoegd en CO2 onttrokken. De H+-ionen en elektronen die vrijkomen, worden gekoppeld aan NADH en FAD. Deze vervoeren de waterstofionen naar de tussenschotten in de mitochondriën. Daar vindt de eindoxidatie plaats.
De eindoxidatie is meteen de laatste stap van dit systeem. De eindoxidatie vindt plaats in de tussenschotten van de mitochondriën en wordt ook wel de exidatieve fosforylering of ademhalingsketen genoemd. Zuurstof is de laatste waterstofacceptor. Als zuurstof en waterstof zich binden ontstaat er water. Bij deze reactie komt er zeer veel energie vrij in de vorm van warmte. Deze warmte wordt gebruikt om ATP te vormen. De waterstofionen worden aangevoerd door de NADH2. Daarnaast vindt er elektronentransport plaats. Dit elektronentransport lever weer extra energie waarmee ATP gevormd kan worden.
Dit is best veel informatie achter elkaar. Een korte samenvatting is wel op zijn plaats:
Glycolyse 2 NADH2 en 2ATP
Citroenzuurcyclus 10 NADH2
Uit 1 NADH2-molecuul ontstaat 3ATP.
De reactievergelijking horende bij dit gehele proces is:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energie (genoeg voor 36 ATP)
REACTIES
:name
:name
:comment
1 seconde geleden
M.
M.
Echt een super werkstuk!
11 jaar geleden
Antwoorden