Spieren en spierpijn bij ME/cvs

14 mei 2014.
Spieren en spierpijn bij ME/cvs
Bij ME/cvs gaat het al gauw over infecties, het immuunsysteem of het autonome
zenuwstelsel en wordt er over het algemeen weinig aandacht besteed aan de spieren, die
toch ook door de aandoening aangetast worden. Dat kan misschien verklaard worden
doordat spier-gerelateerde symptomen niet uniek zijn voor ME/cvs, maar bij veel
aandoeningen voorkomen. Eerst gaan we kijken hoe de spieren werken. Daarna zullen we
bekijken waardoor zulke symptomen zo algemeen voorkomen bij ME/cvs en wat ze ons
kunnen vertellen over de aandoening.
Wat zijn spieren?
Spieren zijn een vezelachtig en elastisch weefsel in het menselijk lichaam. Ze bestaan uit
gespecialiseerde myocyten (spiercellen). De hoofdfunctie van spieren is handhaving van een
lichaamshouding en het mogelijk maken van de voortbeweging en van de beweging van de
organen. Spieren worden vaak verdeeld in drie categorieën, afhankelijk van hun unieke
structuur en functie:

Skeletspier
Deze spieren zijn beter bekend als ‘willekeurige’ spieren. Ze zijn verankerd aan de
botten via sterke, niet flexibele pezen. Ze werken meestal in paren rond één gewricht,
waarbij de ene spier samentrekt en de andere spier ontspant. Een voorbeeld hiervan
zijn de biceps en de triceps in de bovenarm. Als de biceps samentrekt, ontspant de
triceps. Door verkorting van de biceps buigt de arm. Als de arm gestrekt wordt, trekt
de triceps samen en ontspant de biceps.
Skeletspieren zijn gestreept; wanneer ze onder de microscoop bekeken worden, zijn
strepen in de lengte zichtbaar met lichte en donkere banden. Deze spieren zijn snel
vermoeid omdat ze maar voor 1-2% bestaan uit mitochondriën.

Gladde spier
Deze spieren zijn beter bekend als ‘onwillekeurige’ spieren. Ze zorgen voor de spierbewegingen die onbewust plaatsvinden, zoals de peristaltiek van slokdarm, maag en
darmen, vernauwing en verwijding van bloedvaten en pupilvernauwing en -verwijding.
Deze spieren worden aangestuurd door het autonome zenuwstelsel. Ze zijn niet
gestreept en raken niet snel vermoeid.

Hartspier
Dit is ook een onwillekeurige spier, maar de structuur van de hartspier lijkt op die van
de skeletspier. De hartspier raakt niet vermoeid doordat de myocyten voor 30-35% uit
mitochondriën bestaan.
Copyright ME/cvs Vereniging
Hoe zijn spieren opgebouwd?
Om het mechanisme te begrijpen, is het belangrijk om basiskennis bijna tot op moleculair
niveau van de spierstructuur te hebben. Voor de helderheid zal de focus in dit artikel gericht
worden op de skeletspieren, hoewel veel van de basisinformatie ook toegepast kan worden
op de gladde- en de hartspier, op enkele opmerkelijke verschillen na.
Figuur 1 helpt bij de uitleg van de fundamentele delen van de spier. Een skeletspier is via een
pees bevestigd aan een bot. De spier zelf bestaat uit veel bundels van spiervezels en
bloedvaten die helpen om de spier te voorzien van zenuwwerking.
De spiervezels zijn hooggespecialiseerde
cellen, myocyten. Myocyten zijn zeer lange
cellen die meerdere kernen bevatten; ook
bevatten ze vrij hoge concentraties
mitochondriën om te zorgen voor de
vereiste
hoeveelheid
ATP,
de
energiestroom in het lichaam.
Een myocyt heeft gespecialiseerde
organellen in plaats van de standaard
celorganellen. In plaats van een
Figuur 1: Diagram van de spier en spiercomponenten, van de
celmembraan heeft hij een sarcolemma,
macromoleculaire spier tot de afzonderlijke basiseenheden van
dat instulpingen in het sarcoplasma heeft.
de spier.
Ook bevat een myocyt geen glad
endoplasmatisch reticulum zoals de meeste cellen, maar een sarcoplasmatisch reticulum
waarin grote hoeveelheden calcium worden opgeslagen en afgegeven, wat van vitaal belang is
voor het functioneren van een cel.
Het meest opvallende kenmerk van een myocyt is echter de myofibril; elke afzonderlijke
myocyt bevat wel er wel honderd. De myofibrillen bestaan uit de eiwitten actine en myosine.
Door de myofibrillen wordt uiteindelijk de beweging gegenereerd. De myofibril is verder
opgedeeld in sarcomeren, de basiseenheden van de spier.
Kort door de bocht gezegd zorgt een
motorneuron dat de individuele sarcomeren,
waaruit myofibrillen bestaan, verkorten.
Hierdoor verkorten de myocyten, de
spiervezelbundels en uiteindelijk verkort de
gehele spier, ofwel hij trekt samen. De spier
trekt aan de pees en vervolgens beweegt het
bot rond het gewricht.
Figuur 2: Een individueel sarcomeer van een myofibril, de
fundamentele contractie-eenheid in een spier
Copyright ME/cvs Vereniging
Hoe trekken spieren samen?
Dit is een link naar een video waarin meer gedetailleerd wordt ingegaan op de spiercontractie.
De sarcomeer in de myofibril is de plaats waar de actie voor spiercontractie gegenereerd
wordt. In figuur 3 is de actine weergegeven als de blauwe dunne ‘draadjes’ en de myosine als
de rode dikke. Langs de rode myosinedraadjes bevinden zich veel uitsteeksels of koppen. Deze
koppen hebben twee conformaties waartussen geswitcht wordt bij het vrijmaken van energie
door de afbraak van ATP; de myosinekoppen hebben een bindingsplek voor ATP.
Onder normale omstandigheden staan de myosinekoppen haaks op de actinedraadjes, maar
als de myosinekoppen geactiveerd worden, strekken ze naar buiten. Dit proces wordt de
kruisbrugcyclus genoemd.
De myosinekoppen binden op specifieke
bindingsplekken aan de actinedraadjes. De
binding
wordt
verbroken
en
de
myosinekoppen binden op de volgende
bindingsplek. Dit doen veel myosinekoppen
tegelijk, waardoor de myosine in feite de
actinedraadjes van links en rechts naar elkaar
toe
trekt.
Hierdoor
ontstaat
de
samengetrokken sarcomeer die afgebeeld is in
figuur 3.
Dit proces mag alleen gebeuren als het nodig
is. Daarom is er een eiwit, troponine,
gewikkeld rond de actinedraadjes waardoor de
Commons
myosinekoppen niet kunnen binden op de
bindingsplekken op de actinedraadjes. Als calcium (dat in het sarcoplasmatisch reticulum
opgeslagen is) bindt aan troponine, vervormt dat, waardoor de bindingsplekken vrij komen te
liggen en de myosinekoppen kunnen binden op de bindingsplekken.
Figuur 3: De ontspannen sarcomeer en de
samengetrokken sarcomeer. Door David Richfield [CCBY-SA-3.0 or GFDL], via Wikimedia
Stap-voor-stap-proces van spiercontractie

Stap 1: een zenuwimpuls komt bij een motorneuron en veroorzaakt het vrijkomen van
een neurotransmitter, acetylcholine, in een neuromusculaire overgang, een
gespecialiseerde synaps tussen een neuron en een myocyt.
 Stap 2: de neurotransmitter bindt aan de receptoren op het oppervlak van het
sarcolemma, waardoor de impuls zich over het oppervlak verspreidt.
 Stap 3: de zenuwimpuls gaat de instulpingen van het sarcolemma (T-tubuli) en het
sarcoplasmatisch reticulum binnen, wat het vrijkomen stimuleert van calciumionen,
die opgeslagen liggen in het sarcolemma.
 Stap 4: calciumionen (geladen calciummoleculen) binden aan troponine, waardoor de
vorm van troponine verandert en de bindingsplekken op de actinedraadjes vrij komen
te liggen.
 Stap 5: ATP wordt afgebroken tot ADP en P (fosfaat). De vrijgekomen energie activeert
de myosine-kruisbruggen, waardoor de myosinekoppen van vorm veranderen en de
actinedraadjes dichter naar elkaar trekken.
Copyright ME/cvs Vereniging

Stap 6: het glijden van de myosinedraadjes trekt de linker- en rechter-actinedraadjes
dichter naar elkaar toe, de sarcomeer verkort, de spiervezels trekken samen en
daardoor trekt de spier samen.
 Stap 7: de neurotransmitter wordt uiteindelijk geïnactiveerd door een enzym in de
opening van de neuromusculaire overgang, waardoor verspreiding van de
zenuwimpuls door het sarcolemma geremd wordt.
 Stap 8: de zenuwimpuls is geremd. Daardoor worden de calciumionen door middel van
actief transport teruggebracht in het sarcoplasmatisch reticulum, waarbij de energie
van de eerdere ATP-afbraak gebruikt wordt.
 Stap 9: de lage calciumconcentraties zorgen ervoor dat de myosine-kruisbruggen
scheiden van de dunne actinefdraadjes en de myosinedraadjes terugkeren in hun
rustpositie.
 Stap 10: de sarcomeerdraadjes keren terug in hun rustpositie, de sarcomeer keert
terug naar zijn rustlengte, de spiervezels ontspannen en de gehele spier ontspant.
Een enkele myosinekop kan in zijn eentje geen beweging veroorzaken. Alleen wanneer grote
aantallen myosinekoppen samenwerken, kan het bewegingsproces tot stand komen.
Waarom zijn spieren belangrijk in ME/cvs-onderzoek?
Tot nu toe is er slechts beperkt onderzoek gedaan naar de reden van de spierzwakte, spierpijn
en spiervermoeidheid bij ME/cvs.
Eén onderzoekster die wel onderzoek doet naar de spierfunctie is professor Julia Newton van
de Universiteit van Newcastle (Verenigd Koninkrijk). In 2012 heeft ze samen met haar team
een onderzoek uitgevoerd waarbij ze spiermonsters verzamelde van tien patiënten met de
diagnose ME/cvs en tien gezonde controlepersonen voor een diepgaande analyse van het
spierweefsel om de samenhang ervan met de ademhaling te bestuderen.
De bevindingen van dit onderzoek waren verrassend. Het bleek dat patiënten met ME/cvs als
ze bewogen 20 keer meer melkzuur produceerden dan de gezonde controles. Dit pilotonderzoek wijst op een mogelijk pathologisch probleem tijdens het spiercontractieproces, en
wel op een probleem bij de aerobe (van zuurstof afhankelijke) ademhaling, wat ervoor zorgde
dat de anaerobe (niet van zuurstof afhankelijke) ademhaling veel intensiever was als bij de
gezonde personen.
In deze video gaat prof. Newton na waar de met de ademhaling verbonden afwijkingen van de
skeletspier kunnen ontstaan.
Iedereen kent het ophopen van lactaat in de spiercellen wel na een tijd intensief sporten. Dit
onderzoek wijst erop dat dat bij ME/cvs-patiënten bij een veel lagere inspanningsintensiteit
gebeurt. Je vraagt je dan af waarom dit gebeurt, maar er moet nog veel onderzocht worden
voor er een antwoord op die vraag kan worden gegeven.
In eerste instantie wordt gedacht aan een fundamenteel en allerbelangrijkst met de
ademhaling verband houdend probleem, hetzij afkomstig van de enzymen in het cellulaire
cytoplasma die het proces controleren, hetzij door een mitochondriale afwijking. Bij beide is
het resultaat een beperkte mogelijkheid zich in te spannen door een ophoping van
afvalstoffen zoals melkzuur.
Copyright ME/cvs Vereniging
Eén enzym waarop professor Newton in dit onderzoek lijkt te focussen is AMP kinase. AMP
kinase is een cytoplasmatisch enzym dat fungeert als een soort metabolische hoofdschakelaar
in de cel. Het controleert of de anabole (vorming van grote moleculen uit kleinere) of de
katabole (afbraak van grote moleculen in kleinere) processen overheersen.
Aan de hand van dit onderzoek heeft professor Newton de voorlopige conclusie getrokken dat
er zich twee onafhankelijke fenotypen in de ME/cvs-patiëntengroep lijken af te tekenen,
afhankelijk van het feit of fosfocreatine wel of niet opgebruikt wordt tijdens inspanning.
Fosfocreatine functioneert als een soort kortetermijn- energievoorziening (van 5-10
seconden) tijdens zware inspanning.
Een andere mogelijkheid is een probleem in het zenuwstelsel, dat een spier zou
overstimuleren wanneer het niet nodig is. Hierdoor zouden de ADP-concentraties in de cellen
volledig opgebruikt worden, of er zou zelfs misschien AMP geproduceerd kunnen worden,
waardoor herstel langer duurt. Dit zou een verklaring kunnen zijn voor de malaise na
inspanning.
Er zijn waarschijnlijk nog vele andere verklaringen voor dit verschijnsel, waarbij verschillende
gebieden betrokken kunnen zijn zoals de cardiovasculaire functie en mitochondriale
afwijkingen. De vraag die rest is of deze spierafwijking een oorzaak van ME/cvs is of, en dat is
helaas waarschijnlijker, een gevolg van een ander probleem.
Andere interessante onderzoeksgegevens die betrekking hebben op ME/cvs en spieren komen
van Fulle et al (2007): ‘Oxidatieve stress is een groeiend aandachtspunt voor onderzoek,
gezien de recente ontdekkingen dat die bijdraagt aan de pathologie en de klinische
symptomen van ME/cvs’.
Zoals al duidelijk is aangetoond(zie http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20098320), kan
een kortdurende oxidatieve stress de gezondheid goed doen, maar wanneer die stress
ongecontroleerd plaatsvindt, veroorzaakt hij onmiskenbaar pathologische schade. Het artikel
gaat verder in op de discussie en onthult dat oxidatieve schade een belangrijke factor kan zijn
voor de spiersymptomen die voorkomen bij ME/cvs. Het is het eerste onderzoeksrapport
waarin ME/cvs-patiënten verhoogde niveaus van de gouden standaardmaat voor oxidatieve
stress vertoonden en waarin het verband met de symptomen van ME/cvs gelegd wordt.
Gezien de onderzoeken die in dit artikel beschreven zijn en op basis van andere onderzoeken
lijkt het erop dat de spierzwakte en pijn bij ME/cvs-patiënten mogelijk uitgangspunten voor
verder onderzoek kunnen zijn. Andere gebieden zijn misschien spannender, maar onderzoek
naar de mechanismen achter de symptomen is ongelofelijk belangrijk voor ontwikkelingen
van behandelingen in de toekomst. Helaas is de pathofysiologie van ME/cvs nog lang niet
duidelijk. Alleen door het verkennen van verschillende onderzoeksmogelijkheden kunnen
antwoorden gevonden worden, maar het is duidelijk dat er bij ME/cvs-patiënten een grote
afwijking van de skeletspieren is.
Andrew Gladman
Bron: http://phoenixrising.me/archives/24058
Copyright ME/cvs Vereniging
Verklarende woordenlijst:
Actief transport: transport van ionen en moleculen van en naar cellen waarbij energie
verbruikt wordt.
Adenosinedifosfaat (ADP): molecuul dat gevormd wordt na het omzetten van ATP. Bij de
omzetting van ATP in ADP komt energie vrij. ADP kan ook weer omgezet worden in ATP, een
chemische energiedrager.
Adenosinemonofosfaat (AMP): molecuul dat gevormd wordt na het omzetten van ADP. Bij de
omzetting van ADP in AMP komt energie vrij.
Adenosinetrifosfaat (ATP): door suikers, vetten en eiwitten (voornamelijk in de
mitochondriën) gevormde stof die een sleutelrol vervult als drager van chemische energie.
Autonoom zenuwstelsel: onwillekeurig, niet door de wil te beïnvloeden (o.a.spijsvertering,
ademhaling, circulatie)
Cellulaire cytoplasma: celplasma, het vloeibare deel van een cel.
Endoplasmatisch reticulum: netwerk van buisjes en zakjes in de cel, opgebouwd uit één
membraan dat verbonden is met het membraan van de celkern. Zorgt in de cel voor transport
en opslag.
Fenotype: de verzameling van alle waarneembare kenmerken aan een individu. Het fenotype
wordt bepaald door de wisselwerking tussen het genotype (de verzameling van alle erfelijke
informatie van een individu) en omgevingsfactoren.
Macromoleculair: bestaande uit macromoleculen (moleculen met een relatief hoge
moleculaire massa, meestal opgebouwd uit vele kleinere moleculen - met een relatief kleine
molaire massa - die aan elkaar geschakeld worden, zoals eiwitten)
Mitochondriën: vormen de energiecentrale van een cel. Ze produceren energie in de vorm
van ATP.
Myocyt: spiercel, cel die beweging mogelijk maakt.
Myofibril: is opgebouwd uit sarcomeren en eiwitketens van actine en myosine. Door de
myofibrillen komt de uiteindelijke beweging van spieren tot stand.
Organel: onderdeel van een cel met een bepaalde functie. Organellen van een cel kunnen
vergeleken worden met organen; ze maken de diverse celprocessen mogelijk.
Oxidatieve stress: komt binnen de cel voor tijdens bepaalde infecties. Bij oxidatieve stress
worden vrije radicalen geproduceerd die de cellen kunnen beschadigen.
Receptoren: ontvangers (b.v. bepaalde groepen moleculen in het celmembraan, of
eindorganen van de sensorische zenuwen)
Sarcolemma: celmembraan van een spiercel.
Sarcomeer: eenheid in de myofibril, bestaat uit eiwitketens van actine en myosine, draagt bij
aan het samentrekken van spieren.
Sarcoplasma: cytoplasma (vloeibare deel van een cel) van een spiercel waarin zich de
mitochondriën bevinden.
Sarcoplasmatisch reticulum (SR): bevindt zich in spiercellen, een gespecialiseerde vorm van
het endoplasmatisch reticulum (zie aldaar). Het SR slaat calciumionen op en kan deze snel
weer afgeven.
Synaps: overgangsplaats van de ene zenuw naar de andere, waar de informatie van de zenuw
met behulp van neurotransmitters wordt overgegeven naar de volgende zenuw.
Copyright ME/cvs Vereniging