Spiercontractie is het proces waarbij spieren kracht en beweging genereren. Het treedt op wanneer de spiervezels korter worden en aan de pezen trekken die ze met de botten verbinden. De glijdende filamenttheorie legt uit hoe spiercontractie op moleculair niveau werkt.

Volgens de glijdende filamenttheorie vindt spiercontractie plaats wanneer dunne filamenten (actine) langs dikke filamenten (myosine) in de spiervezels glijden. Dit proces wordt aangedreven door de hydrolyse van ATP, de energievaluta van de cel. Hier is een stap-voor-stap uitleg:

1. Ruststatus: Wanneer een spier in rust is, overlappen de dunne en dikke filamenten elkaar gedeeltelijk, maar ze werken niet actief met elkaar samen.

2. Actiepotentieel: Wanneer een spier een signaal van het zenuwstelsel ontvangt, wordt een actiepotentiaal gegenereerd. Deze elektrische impuls reist langs het spiercelmembraan en in de spiervezels.

3. Calciumafgifte: Het actiepotentiaal veroorzaakt de afgifte van calciumionen uit het sarcoplasmatisch reticulum (SR), de interne calciumopslag van de spier. Calcium bindt zich aan receptoren op de dunne filamenten, waardoor myosinebindingsplaatsen bloot komen te liggen.

4. Myosinekoppen binden zich aan actine: De blootliggende myosinebindingsplaatsen op de dunne filamenten zorgen ervoor dat de myosinekoppen (uitsteeksels van de dikke filamenten) eraan kunnen binden en kruisbruggen vormen.

5. Krachtslag: Elke myosinekop bevat een ATPase-enzym dat ATP hydrolyseert tot ADP en anorganisch fosfaat (Pi). De energie die vrijkomt bij de hydrolyse van ATP veroorzaakt een conformationele verandering in de myosinekop, waardoor een krachtslag ontstaat. Deze krachtslag trekt de dunne filamenten naar het midden van de sarcomeer, de basiseenheid van spiercontractie.

6. Dunne filamenten schuif: Terwijl de myosinekoppen krachtslagen ondergaan, glijden de dunne filamenten langs de dikke filamenten, waardoor de spiervezels korter worden. Deze glijdende beweging gaat door zolang er ATP beschikbaar is en calciumionen aanwezig zijn.

7. Spiercontractie: Het verkorten van individuele spiervezels leidt tot de algehele samentrekking van de spier. De kracht die door de spier wordt gegenereerd, hangt af van het aantal gevormde kruisbruggen en de frequentie van de krachtslagen.

8. Ontspanning: Wanneer het actiepotentiaal eindigt, wordt calcium actief teruggepompt in de SR en komen de myosinekoppen los van de actinefilamenten. Hierdoor ontspannen de spiervezels en keren ze terug naar hun rustlengte.

De glijdende filamenttheorie biedt een gedetailleerd inzicht in de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan spiercontractie. Het legt uit hoe de interactie tussen actine- en myosinefilamenten, gevoed door ATP-hydrolyse, de kracht genereert die nodig is voor spierbeweging en -contractie.