Niet alleen het soort spiervezeltype (type 1, 2A, of 2B) heeft invloed op de kracht die een skeletspier kan ontwikkelen. Ook de spierarchitectuur heeft een grote invloed op de mate waarin een skeletspier kracht kan ontwikkelen en de bewegingsuitslag die deze skeletspier in een gewricht kan veroorzaken. De spierarchitectuur bepaalt namelijk in grote mate de fysiologische doorsnede en hoe groter de fysiologische doorsnede des te groter is de krachtontwikkeling van de desbetreffende spier.
Soorten spierarchitectuur
Met spierarchitectuur van een skeletspier wordt de vezelrichting, of beter gezegd de richting waarin de sarcomeren van een skeletspier lopen bedoeld. De sarcomeren van de skeletspier kunnen geheel parallel met de lengte-as van de spier lopen; bezien vanuit origo naar insertie (oorsprong naar aanhechting). De sarcomeren kunnen echter ook een hoek vormen met de lengte-as van de spier. Hieronder worden de verschillende vormen van spierarchitectuur beschreven en er wordt een voorbeeld gegeven van welke skeletspier in het lichaam de desbetreffende bouw heeft.
Fusiforme (spoelvormige) skeletspier
Bij een fusiforme skeletspier lopen de sarcomeren bijna geheel parallel met de lengte-as van de spier. De m. biceps brachii is een fusiforme spier.
Unipennate skeletspier
Bij een unipennate spier staan de sarcomeren allemaal onder eenzelfde hoek op de lengte-as van de spier en komen de spiervezels tezamen op dezelfde zijde van de pees van de spier. De bouw van een unipennate spier is vergelijkbaar met een borstel. De haren van de borstel zijn de sarcomeren. De m. vastus lateralis van m. quadriceps is een unipennate spier.
Bipennate skeletspier
Bij een unipennate spier komen de spiervezels aan twee zijden tezamen van de pees van de spier. De bouw van een unipennate spier is vergelijkbaar met een laurierblad. De m. rectus femoris is een bipennate spier.
Polypennate skeletspier
Bij een polypennate spier komen de spiervezels aan meer dan twee zijden tezamen van de pees van de spier. De m. deltoideus is een polypennate spier.
De spierarchitectuur heeft gevolgen voor de anatomische en fysiologische dwarsdoorsnede van de skeletspieren en daardoor de mate waarin spieren kracht kunnen ontwikkelen en beweging in een gewricht kunnen veroorzaken.
Anatomische en fysiologische dwarsdoorsnede
Spiervolume en dwarsdoorsnede van de spier
Niet alleen het spiervolume van een spier, maar juist ook de spierarchitectuur bepaalt in grote mate de kracht die een spier kan ontwikkelen. Zo kan een spier met een klein spiervolume toch veel kracht ontwikkelen. Om dit goed te kunnen begrijpen worden eerst de termen anatomische dwarsdoorsnede (ACSA; Anatomical Cross Sectional Area) en fysiologische dwarsdoorsnede (PCSA; Physiological Cross Sectional Area). De ACSA van een skeletspier is die dwarsdoorsnede die loodrecht op de lengte-as van de skeletspier loopt. De PCSA van een skeletspier is die dwarsdoorsnede die loodrecht op de vezelrichting van de skeletspier loopt.
ACSA en PCSA bij fusiforme en pennate skeletspieren
Omdat bij een fusiforme spier de vezelrichting parallel loopt met de lengte-as van de spier zijn ACSA en PCSA exact gelijk in deze spier. Bij een pennate spier staan de vezels echter onder een hoek op de lengte-as van de spier, waardoor de ACSA altijd kleiner is, dan de PCSA. Anders gezegd een pennate spier bevat bij hetzelfde spiervolume als een fusiforme spier meer spiervezels.
Krachtontwikkeling en bewegingsuitslag van pennate en fusiforme spieren
Doordat de pennate spier een grotere PCSA heeft dan de fusiforme spier kan deze meer kracht ontwikkelen. Echter doordat pennate spieren met een grote PCSA minder sarcomeren in serie hebben, kan de spier als geheel minder snel een bewegingsuitslag in een gewricht veroorzaken dan fusiforme spieren. Op een andere manier beschreven: pennate spieren hebben veel sarcomeren naast elkaar in de spieren liggen, waardoor ze veel trekkracht kunnen ontwikkelen. Fusiforme spieren hebben veel sarcomeren achter elkaar liggen, waardoor ze veel kunnen verkorten.
Bronnen:
JE. Hall, 2013, Pocket Companion to Textbook of Medical Physiology, Elsevier Inc
GA Thibodeau, Patton KT 2012, Anatomy & Physiology, Mosby/Elsevier
EN Marieb, Hoehn K 2012, Human Anatomy & Physiology, Pearson/Benjamin Cummings
