Verschil tussen isometrische en isotone contracties

Invoering

Het spierstelsel speelt een essentiële rol in het lichaam omdat het beweging produceert en bescherming en ondersteuning biedt voor verschillende organen. Verschillende soorten activiteiten vereisen dat spieren op verschillende manieren werken, terwijl bij veel van deze activiteiten spieren zich moeten samentrekken. Spiercellen bevatten een overvloedige hoeveelheid actine en myosine filamenten die zijn gespecialiseerd voor samentrekking [1]. Spierfilamenten kunnen worden onderverdeeld in drie hoofdtypen, namelijk gladde spieren, skeletspieren en hartspieren. Contractie van hartspieren en gladde spieren is een onvrijwillige reactie terwijl de samentrekking van skeletspieren vrijwillig is. Spiercontractie kan worden geclassificeerd als isotoon of isometrisch afhankelijk van de rangschikking van geproduceerde spanning [2].

Wat is spiercontractie?

Skeletspieren staan ​​bekend als contractiele organen die uit veel motoreenheden bestaan. Elke eenheid bestaat uit spiervezels die zijn verbonden met een enkele motorneuron [1]. Als er een kracht is die tegengesteld aan de spieren werkt, zoals bijvoorbeeld een gewicht, zullen de spiervezels zich uitrekken waardoor de spanning toeneemt. De samentrekking is misschien niet voldoende om beweging te veroorzaken, maar ze houden de spier wel op een rustniveau van spanning of toon [3]. Spierspanning is de rustspanning in skeletspieren en het helpt de positie van de botten en de gewrichten te stabiliseren.

Isotone contractie

De uitdrukking 'isotonische samentrekking' wordt direct gedefinieerd als 'dezelfde spanning' terwijl het woord 'isotoon' is afgeleid van twee Griekse woorden: 'iso' betekent 'hetzelfde' en 'tonikos' betekent 'spanning' met betrekking tot spieren [1] . Zoals de naam al doet vermoeden, is een isotone samentrekking een waarin de spieren dezelfde spanning behouden als het samentrekt of verkort. Tijdens isotonische contracties zal een spanning of kracht tot een bepaald niveau ontwikkelen. Na dit niveau blijft de spanning constant terwijl de lengte van de spier zal veranderen. Deze motoreenheden in de skeletspieren worden daadwerkelijk geactiveerd, waardoor de nodige spanning in de spier kan ontstaan ​​[4]. Isotone samentrekkingen worden vaak gebruikt bij het bewegen van ledematen. Veelvoorkomende voorbeelden van dergelijke activiteiten zijn het lopen, rennen of zelfs optillen van objecten.

Mechanisme van isotone contractie

Twee hoofdtypen eiwitten in de spieren zijn verantwoordelijk voor isotone samentrekkingen. Dit zijn de actine- en myosine-eiwitten. Tijdens isotonische samentrekkingen bewegen dikke strengen van myosine en dunne strengen actine over elkaar heen. Deze glijdende beweging leidt tot een afname in grootte binnen elke afzonderlijke spiercel en in de gehele gehele spier [4].

Soorten isotonische contracties

Afhankelijk van de hoeveelheid kracht die werkt tegen het lichaam van een persoon, zal een van de twee soorten isotonische contracties plaatsvinden. Dit zijn concentrische contracties en excentrische contracties [5]. Concentrische contracties treden op wanneer spieren korter worden, terwijl de spanning groter is dan de kracht die ertegenover staat [2]. Excentrische contracties doen zich daarentegen voor wanneer spieren zich in de lengte uitstrekken. De kracht in excentrische contracties is meestal groter dan de spierspanning die de verlenging veroorzaakt. De verlenging van spieren tijdens excentrische samentrekkingen legt een hoge mate van spanning op de werkende spieren en dus is de mogelijkheid van spierbeschadiging veel groter dan in vergelijking met concentrische samentrekkingen [3].

Voorbeelden van isotonische contracties

Voorbeelden van een concentrische contractie doen zich voor wanneer een persoon zijn arm krult. Tijdens het krullen zullen de spieren korter worden naarmate de arm bij de elleboog buigt [4]. Verlenging van de elleboog, trappen lopen of op een stoel zitten zou een perfect voorbeeld zijn van een excentrieke samentrekking die helpt bij het regelen van de bewegingssnelheid. Naarmate de arm wordt uitgestrekt, zal dezelfde spier langer worden en de spanning behouden.

Isometrische contractie

Isometrisch wordt direct gedefinieerd als 'dezelfde lengte' waarbij 'iso' hetzelfde betekent en 'metrisch' betekent 'lengte' wanneer het naar spieren verwijst [5]. Tijdens isometrische contracties verandert de spier zelf niet in lengte, terwijl de spanning nooit de belasting overschrijdt die moet worden gedragen. Dit betekent dat, terwijl de spier zelf niet verkort, de spanning nooit de tegengestelde kracht zal overschrijden.

Mechanisme van isometrische contracties

Een van de belangrijkste feiten over isometrische contracties is dat de spieren tijdens de contractie niet van lengte veranderen. In plaats daarvan zullen ze hun normale lengte behouden. Beschouw bijvoorbeeld een persoon die een gewicht op een vaste positie voor zijn lichaam houdt [3]. Zonder enige weerstand zal het gewicht de arm van de persoon naar de vloer trekken, maar wanneer ze enige vorm van weerstand toepassen, zal de resulterende spanning leiden tot een isometrische samentrekking in de biceps van de bovenarmen. De hoeveelheid kracht die tijdens de isometrische contractie wordt geproduceerd, zal de lengte van de spier die wordt aangetast vergroten.

Voorbeelden van isometrische contracties

Veelvoorkomende voorbeelden van activiteiten waarbij spieren isometrische samentrekking gebruiken, zijn onder meer een gewicht op een bepaalde plaats boven de grond houden of een object duwen dat aanvankelijk stationair was [2]. Zoals reeds vermeld, zal de lengte van de hele spier tijdens een isometrische contractie niet veranderen, maar de respectieve spiervezels zullen verkorten hetgeen op zijn beurt leidt tot versterking van de spieren.

Verschil tussen isotonische en isometrische contractie

Terwijl isotonische en isometrische contracties essentiële onderdelen van het spiercontractiesysteem vormen, zijn er echter grote verschillen tussen beide. Bij een isotone samentrekking behouden de spieren dezelfde spanning als deze verkort, terwijl bij een isometrische contractie de spier dezelfde lengte behoudt als de spanning verandert [5]. Van isotone contracties is bekend dat ze kortere contractie- en relaxatietijden hebben, terwijl isometrische contracties langere contractie- en relaxatietijden hebben. Veranderingen in temperatuur beïnvloeden elk soort contractie anders. Terwijl een toename van de temperatuur de tijd die nodig is voor het verkorten van spieren tijdens een isotone samentrekking verhoogt, neemt de tijd die nodig is voor een isometrische contractie [3] echter af. Isotone samentrekkingen geven tijdens de samentrekking van de spieren veel warmte af, waardoor deze minder energie-efficiënt zijn terwijl isometrische samentrekkingen minder warmte afgeven, waardoor dit een energie-efficiëntere vorm van samentrekking wordt. Bovendien treden isotone samentrekkingen op in het midden van een samentrekking terwijl isometrische samentrekkingen optreden aan het begin en het einde.

Conclusie

Dagelijkse activiteit omvat een combinatie van zowel isotone als isometrische contracties. Het vaststellen van het verschil tussen deze twee soorten weeën is belangrijk omdat het mensen kan helpen begrijpen wat er gebeurt als hun spieren onder een vorm van fysieke stress komen. Bovendien helpt dit begrip hun routines opnieuw uit te werken en hen te helpen beter voor hun lichaam te zorgen.

Samenvatting van verschillen tussen isotonische en isometrische contracties

Isotone contracties	Isometrische contracties
De spierlengte varieert	De spierlengte blijft hetzelfde
De spanning is constant	De spanning varieert
Kortere latente periode, kortere contractieperiode en een langere relaxatieperiode.	Langere latente periode, langere contractieperiode en een kortere relaxatieperiode
Een verhoging van de temperatuur verlengt de bakperiode	Een verhoging van de temperatuur vermindert de isometrische spanning
Isotone contracties zijn minder energie-efficiënt als er meer warmte vrijkomt	Isometrische contracties zijn energie-efficiënter omdat minder warmte vrijkomt
Er wordt extern werk gedaan omdat er verkorting optreedt	Er wordt geen extern werk gedaan omdat er geen verkorting plaatsvindt
Isotone samentrekkingen treden op in het midden van een spiercontractie	Isometrische contracties vinden plaats aan het begin en aan het einde van alle spiercontracties
Tijdens spiersamentrekkingen neemt de isotonische samentrekking af wanneer de belasting toeneemt	Tijdens spiercontracties neemt de isometrische fase van contractie toe als de belasting toeneemt