Anatomie en fysiologie I

Twee criteria die moeten worden overwogen bij het classificeren van de typen spiervezels zijn hoe snel sommige vezels samentrekken in verhouding tot andere, en hoe de vezels ATP produceren. Op basis van deze criteria zijn er drie hoofdtypen skeletspiervezels. Langzame oxidatieve (SO) vezels trekken relatief langzaam samen en gebruiken aërobe ademhaling (zuurstof en glucose) om ATP te produceren. Snelle oxidatieve (FO) vezels hebben snelle contracties en gebruiken hoofdzakelijk aërobe ademhaling, maar omdat zij kunnen overschakelen op anaërobe ademhaling (glycolyse), kunnen zij sneller vermoeid raken dan SO-vezels. Ten slotte hebben snelle glycolytische (FG) vezels snelle contracties en gebruiken zij hoofdzakelijk anaërobe glycolyse. De FG-vezels vermoeien sneller dan de andere. De meeste skeletspieren in een mens bevatten alle drie de typen, zij het in verschillende verhoudingen.

De snelheid van de contractie is afhankelijk van hoe snel de ATPase van myosine ATP hydrolyseert om cross-bridge actie te produceren. Snelle vezels hydrolyseren ATP ongeveer twee keer zo snel als langzame vezels, wat resulteert in een veel snellere cross-bridge cyclus (die de dunne filamenten sneller naar het centrum van de sarcomeren trekt). De primaire metabolische route die door een spiervezel wordt gebruikt, bepaalt of de vezel wordt geclassificeerd als oxidatief of glycolytisch. Als een vezel hoofdzakelijk ATP produceert via aërobe routes, is hij oxidatief. Er kan meer ATP worden geproduceerd tijdens elke metabolische cyclus, waardoor de vezel beter bestand is tegen vermoeidheid. Glycolytische vezels maken voornamelijk ATP aan via anaerobe glycolyse, die minder ATP per cyclus produceert. Als gevolg hiervan raken glycolytische vezels sneller vermoeid.

De oxidatieve vezels bevatten veel meer mitochondriën dan de glycolytische vezels, omdat het aërobe metabolisme, waarbij zuurstof (O2) wordt gebruikt in de stofwisselingsroute, plaatsvindt in de mitochondriën. De SO-vezels bezitten een groot aantal mitochondriën en kunnen langer samentrekken door de grote hoeveelheid ATP die zij kunnen produceren, maar zij hebben een betrekkelijk kleine diameter en produceren geen grote hoeveelheid spanning. SO-vezels zijn uitgebreid voorzien van bloedcapillairen voor de aanvoer van O2 uit de rode bloedcellen in de bloedbaan. De SO-vezels bezitten ook myoglobine, een O2-dragend molecuul dat vergelijkbaar is met het O2-dragende hemoglobine in de rode bloedcellen. De myoglobine slaat een deel van de benodigde O2 op in de vezels zelf (en geeft de SO-vezels hun rode kleur). Door al deze eigenschappen kunnen SO-vezels grote hoeveelheden ATP produceren, die de spieractiviteit gedurende lange perioden zonder vermoeidheid in stand houden.

Het feit dat SO-vezels gedurende lange perioden zonder vermoeidheid kunnen functioneren, maakt ze nuttig bij het handhaven van de houding, het produceren van isometrische contracties, het stabiliseren van botten en gewrichten, en het maken van kleine bewegingen die vaak voorkomen maar geen grote hoeveelheden energie vergen. Ze produceren geen hoge spanning, en worden dus niet gebruikt voor krachtige, snelle bewegingen die grote hoeveelheden energie en snelle cross-bridge cycli vereisen.

Fo vezels worden soms intermediaire vezels genoemd omdat ze kenmerken bezitten die het midden houden tussen snelle vezels en langzame vezels. Zij produceren relatief snel ATP, sneller dan SO-vezels, en kunnen dus relatief grote hoeveelheden spanning produceren. Zij zijn oxidatief omdat zij aëroob ATP produceren, grote hoeveelheden mitochondriën bezitten, en niet snel vermoeid raken. FO-vezels bezitten echter geen myoglobine van betekenis, waardoor zij lichter van kleur zijn dan de rode SO-vezels. FO vezels worden hoofdzakelijk gebruikt voor bewegingen, zoals lopen, die meer energie vergen dan houdingscontrole maar minder energie dan een explosieve beweging, zoals sprinten. FO vezels zijn nuttig voor dit soort bewegingen omdat ze meer spanning produceren dan SO vezels, maar ze zijn meer bestand tegen vermoeidheid dan FG vezels.

FG vezels gebruiken voornamelijk anaërobe glycolyse als hun ATP bron. Ze hebben een grote diameter en bezitten grote hoeveelheden glycogeen, dat in de glycolyse wordt gebruikt om snel ATP op te wekken om hoge spanningsniveaus te produceren. Omdat zij niet hoofdzakelijk gebruik maken van aërobe stofwisseling, bezitten zij geen grote aantallen mitochondriën of aanzienlijke hoeveelheden myoglobine en hebben daarom een witte kleur. FG-vezels worden gebruikt om snelle, krachtige contracties te produceren om snelle, krachtige bewegingen te maken. Deze vezels raken snel vermoeid, waardoor ze slechts gedurende korte perioden kunnen worden gebruikt. De meeste spieren bezitten een mengsel van elk vezeltype. Het overheersende vezeltype in een spier wordt bepaald door de primaire functie van de spier.