---
UMEÂ UNIVERSITY MEDICAL DISSERTATIONS New Series No 217 - ISSN 0346 - 6612
ï | f , n tE - P j? ■ ■ , . < • ' m , • *
__ —---
* V , •
From the Departments of Anatomy and Neurology University of Umeå, Umeå, Sweden
■:%%, ; . ; L f l l
*j| ■- W' *6 Uu
. *î
I f
. .
® ltg fi|lg4k*. •' • -
- : - - » \ -, i
V.
’ ■ V. v ; ‘ ■
ANNE-CHRISTINE EDMAN
Umeå 1988
I * • , I * *-
.
*- - • . 7 t
ÌÌÌ 14,1 111 3 llll I: 1
T V Ä R STR IM M IG SK E L E T T M U S K U L A T U R
Akademisk avhandl i ng
som med v e d e r b ö r l i g t t i l l s t å n d av r e k t o r s ä m b e t e t vid Umeå u n i v e r s i t e t f ö r avl äggande av medici ne doktorsexamen
kommer a t t o f f e n t l i g e n f ö r s v a r a s i F ö r e l ä s n i n g s s a l B (9 t r ) , Tandl äkarhögskol an
Umeå u n i v e r s i t e t
onsdagen den 18 maj 1988 kl 09. 00
av
Anne - Chr i s t i ne Edman
Umeå 1988
UMEÅ UNIVERSITY MEDICAL DISSERTATIONS New S e rie s No 217 - ISSN 0346-6612
Umeå, 1988
MYOFIBRILLAR FINE STRUCTURE IN CROSS-STRIATED SKELETAL MUSCLE
An n e - C h r i s t i n e Edman
Departments of Anatomy and Neurology, U n i v e r s i t y of Umeå, S-901 87 Umeå, Sweden
ABSTRACT
The d e t a i l e d s t r u c t u r e of t h e m y o f i b r i l l a r m a t e r i a l in f i b r e s from d i f f e r e n t muscles has been s t u d i e d . Specimens have been o b t a i n e d from human muscles and from d i f f e r e n t muscles f r e q u e n t l y examined in e x p e r i mental s t u d i e s . Both l i g h t - and e l e c t r o n mi c r o s c o p i c a l t e c h n i q u e s have been used. Of c e n t r a l import ance has been t h e method, which makes i t p o s s i b l e t o p r ep a r e u l t r a t h i n s e c t i o n s of f r o z e n t i s s u e , i . e . c r y o - u l t - rami crotomy. A number of t e c h n i q u e s f o r image a n a l y s i s have been app
l i e d in o r d e r t o o b t a i n o b j e k t i v e d a t a from t h e mi c r ogr a phs .
In Paper I t h e p r e s e n t knowledge about muscle f i b r e s t r u c t u r e , c r y o - - s e c t i o n i n g and image a n a l y s i s i s summarized and r e l e v a n t met hodol ogi cal problems ar e d i s c u s s e d . Paper II d e s c r i b e s t h e d e t a i l e d s t r u c t u r e of t h e C-zone of t h e A-band and shows, above a l l , t h a t s t r u c t u r e s occur with d i f f e r e n t r e p e a t s al ong t h e long a x i s of t h e m y o f i b r i l . Paper I I I d e s c r i b e s t h e s u b c e l l u l a r o r g a n i z a t i o n of d i f f e r e n t f i b r e s in a homoge
neous (based on enzyme h i s t o ch e mi c a l mATPase) p o p u l a t i o n , and shows t h a t d i f f e r e n t s t r u c t u r a l c h a r a c t e r i s t i e s can vary i n d e p e n d e n t l y of each o t h e r . Paper IV d e s c r i b e s t h e s t r u c t u r a l d i v e r s i t y of t h e myofi b
r i l l a r M-band, and paper V t h e d i v e r s i t y of t h e myofilament f i n e s t r u c t u r e in d i f f e r e n t f i b r e s . The r e s u l t s show t h a t t h e r e i s a most s o p h i s t i c a t e d , and p r e v i o s l y u n r e a l i z e d , s t r u c t u r a l s p e c i a l i z a t i o n both w i t hin t h e m y o f i b r i l s and between m y o f i b r i l s from d i f f e r e n t f i b r e s and m u s c l e s , even i f t h e f i b r e s a r e of t h e same f i b r e t y p e . The f i n d i n g s s u gge s t t h a t g e n e r a l l y used models, showing t h e s t r u c t u r a l o r g a n i z a t i o n w i t h i n m y o f i b r i l s and myof i l a ment s , a r e o v e r s i m p l i f i c a t i o n s . The f i b r e p o p u l a t i o n i s more h e t er og e n e o u s l y b u i l t up than t h e common systems f o r f i b r e t ype c l a s s i f i c a t i o n makes one t o b e l i v e .
Key words : Muscle, muscle f i b r e , f i b r e t y p e , myof i l ament , A-band, M-band, c r y o - u l t r a m i crotomy, e l e c t r o n mi c r oscopy, image a n a l y s i s .
From the Departments o f Anatom y and N eurology, University o f Umeå, Umeå, Sweden
strimmi kelett
A N N E -C H R IST IN E EDMAN
Umeå 1988
VAB-tryckeriet, Umeå 1988.
"Den som v ä n t a r på a t t t a n ä s t a s t e g kan b l i s t å e n d e på e t t ben r e s t e n av l i v e t " .
K i n e s i s k t o r ds p r å k .
4
ORGINALARBETEN
Denna d o k t o r s a v h a n d l i n g är bas er ad på f ö l j a n d e p u b l i k a t i o n e r och m a n u s k r i p t , v i l k a kommer a t t h ä nvi s a s t i l l genom d e r a s romerska s i f f r o r .
I. S q u i r e J M, Edman A-C, F r e u n d l i c h A, Harford J and S j öst r öm M.
Muscle s t r u c t u r e , cryo-met hods and image a n a l y s i s . J our nal of Microscopy 125, 215-255 (1982).
I I . S q u i r e J M, J e f f r e y J , Edman A-C and Sj ös t r öm M.
Fine s t r u c t u r e of t h e A-band in c r y o - s e c t i o n s : I I I . Cr o s s b r i d g e d i s t r i b u t i o n and t h e a x i al s t r u c t u r e of t h e human C-zone.
J our nal of Molecul ar Biology 155, 467-494 ( 1982).
I I I . Edman A-C, Lexell J , Sj öst r öm M and S q u i r e J M.
S t r u c t u r a l d i v e r s i t y in muscle f i b r e s of chi cke n b r e a s t . Cell and Ti s s ue Research 251, 281-289 ( 1988).
IV. Edman A-C, S q u i r e J M and Sj öst r öm M.
Fine s t r u c t u r e of t h e A-band i n c r y o - s e c t i o n s . D i v e r s i t y of M-band s t r u c t u r e in chi cken b r e a s t muscle.
Jour nal of i n f r a s t r u c t u r e and Molecul ar S t r u c t u r e Research 98, ( i n p r e s s ) (1988).
V. Sj ös t r öm M, Edman A-C, Luther P.K & Sq u i r e J.M.
Fine s t r u c t u r e of t h e A-band i n c r y o - s e c t i o n s . The l o c a t i o n of non-myosin p r o t e i n s in r a b b i t muscle f i b r e s .
( in m a n u s c r i p t ) .
INNEHÅLL
BAKGRUND ... 7
ULTRASTRUKTURELLA METODER SAMT SYFTET MED STUDIEN ... 10
MATERIAL OCH METODER ... 14
RESULTAT ... 18
DISKUSSION ... 22
SUMMERING ... 26
TACK TILL ... 27
REFERENSER ... 29
PUBLIKATION I - V
BAKGRUND
P r a k t i s k t t a g e t a l l t vi a v s e r t a oss t i l l f ö r u t s ä t t e r f unger ande mus kl e r . I n t e mindre än 40-45% av vår kropp u t g ö r e s av t v ä r s t r i mm i g s k e l e t t m u s k u l a t u r . De krav vi s t ä l l e r på v å r a muskl er v a r i e r a r inom v i d a ramar både vad a v s e r k r a f t u t v e c k l i n g och u t h å l l i g h e t . Därför är också va r och en av de c i r k a 200 muskl er vi har i kroppen sammansatt av f i b r e r med i n b ö r d e s o l i k a e ge ns ka per ; f i b e r p o p u l a t i o n e n i n d e l a s o f t a i t v å e l l e r t r e h u v uds a kl i ga k a t e g o r i e r , nämligen t yp 1, t yp 2A och t yp 2B (Fig 1). Det i n b ö r d es f ö r h å l l a n d e t dem emell an v a r i e r a r f r å n muskel t i l l muskel och även, som hos människa, inom en och samma muskel (Lex- e l l e t a l , 1983, He nr i ks s on- La r s é n e t a l , 1983).
De f u n k t i o n e l l a kraven på en v i s s p o p u l a t i o n av m u s k e l f i b r e r ändras dessutom o f t a . Dessa ändrade krav l e d e r t i l l en s t r u k t u r e l l och en f u n k t i o n e l l o m s t ä l l n i n g i den a k t u e l l a f i b e r p o p u l a t i o n e n . Det t a t y c k s g ä l l a såväl hos människor som d j u r (Salmons & He nr i ks s on, 1981, P e t t e &
Vrbova, 1985).
Det f i n n s e t t s j ä l v k l a r t i n t r e s s e av a t t b ä t t r e f ö r s t å den normala mu s kul a t ur ens och m u s k e l f i b r e r n a s f u n k t i o n f ö r a t t därmed skapa u n d e r
lag f ö r en d i s k u s s i o n om de p r o c e s s e r som l i g g e r bakom den s t r u k t u r e l l a och f u n k t i o n e l l a o m s t ä l l n i n g , som sker a n t i n g e n t i l l d e t b ä t t r e , som vid t r ä n i n g , e l l e r t i l l d e t sämre, som vi d sjukdom.
Av d e t t a f ö l j e r e t t behov av a t t känna t i l l de o l i k a m u s k e l f i b r e r n a s och m y o f i b r i 1l e r n a s d e t a l j e r a d e uppbyggnad. Det är myofi bri 11 e r n a som inrymmer den s o f i s t i k e r a d e mekanism som gör d e t m ö j l i g t f ö r m u s k e l f i bern a t t d r a s i g samman, e l l e r k o n t r a h e r a s i g .
Det f i n n s sedan t i d i g a r e en d e t a l j e r a d i n f o r m a t i o n , som e r h å l l i t s med r ö n t g e n d i f f r a k t i o n , om den k o n t r a k t i l a a p p a r a t e n s uppbyggnad och f u n k t i o n , å t mi n s t o n e i f i b r e r f r å n g r o d d j u r , f i s k a r och i n s e k t e r ( Sq u i r e , 1981, Huxley & F a r u q i , 1983). Vår kunskap om m y o f i b r i l l e n s d e t a l j u p p byggnad i den e n s k i l d a f i b e r n e l l e r f i b e r t y p e n då d e t g ä l l e r de s t ö r r e r y g g r a d s d j u r e n s mus kul at ur är f ö r h å l l a n d e v i s be gr ä ns a d.
I d e t t a a v h a n d l i n g s a r b e t e har d e t a l j s t r u k t u r e n i e n s t a k a f i b r e r f r å n
människa och o l i k a v a n l i g e n använda f ö r s ö k s d j u r d ä r f ö r närmare s t u d e r a t s . E t t f l e r t a l l j u s - och e l e k t r o n m i k r o s k o p i s k a p r e p a r e r i n g s me t o d e r h ar u t n y t t j a t s . Av c e n t r a l b e t y d e l s e har v a r i t den metodik som gör d et m ö j l i g t a t t f r a m s t ä l l a u l t r a t u n n a s n i t t av f r u s e n vävnad, sk k r y o - u l t - r a m i k r o t o m i . För a t t o b j e k t i vi s e r a den i n f o r m a t i o n som d e t framt agna b i l d m a t e r i a l e t inrymmer har e t t a n t al t e k n i k e r f ö r b i l d a n a l y s u t n y t t j a t s .
Det har framkommit en t i d i g a r e i n t e känd s t r u k t u r e l l s p e c i a l i s e r i n g såväl inom d e t k o n t r a k t i l a m a t e r i a l e t som s å d a n t som mellan f i b r e r , som e n l i g t d e f i n i t i o n t i l l h ö r samma f i b e r t y p . Fynden f ö r a n l e d e r mig a t t s ä r s k i l t p o ä n g t er a a t t de a l l mä n t förekommande mo d e l l e r n a av m y o f i b r i l - l e r s och myof i l a ment s uppbyggnad är u t o m o r d e n t l i g t f ö r e n k l a d e . F i b e r p o p u l a t i o n e n är mer h e t e r o g e n t sammansatt än vad gängse k a t e g o r i n d e l n i n g - ar l å t e r en f ö r s t å .
WÊÈÈàÈmÊÈÊ
«8118
■ ■hw
Ä «
♦giSiffl#1
*$✓* *+j M ^ î < -*-- -
18
H L» %
M K
«
F i gur 1. Hi s t o k e mi s k t f ä r ga d e t v ä r s n i t t (mATPas, pH 4 . 6 ) . Övre b i l d e n , som är hämtad f r å n m p l a n t a r i s på ka n i n , v i s a r t y d l i g t t r e f i b e r t y p e r ( t yp 1, 2A och 2B) medan den nedre b i l d e n , som kommer f r å n m v a s t u s l a t e r a l i s på människa, v i s a r på en mer f l y t a n d e övergång mel l an f i b e r t y p e r n a . F ö r s t o r i n g ca lOOx
10
ULTRASTRUKTURELLA METODER SAMT ARBETETS SYFTE
S y f t e t har s å l e d e s v a r i t a t t närmare l ä r a känna hur m u s k e l f i b r e r och, f ra mf ö r a l l t , m y o f i b r i l l e r är uppbyggda. Myofi br i 11 er n a inrymmer d e t k o n t r a k t i l a m a t e r i a l e t , d v s de t unna a c t i n - i n n e h å l l a n d e f i l a me n t e n samt de t j o c k a m y o s i n - i n n e h å l 1 ande f i l a m e n t e n (Fig 2 a ) . De s e n ar e är o r g a n i s e r a d e i de s k A-banden.
För s t u d i e r av d e t k o n t r a k t i l a m a t e r i a l e t s d e t a l j s t r u k t u r kan e t t f l e r t a l t e k n i k e r t i l l ä m p a s . T i l l d es s a hör e l ek t r on mi k r os k o p i och r ön t g e n - d i f f r a k t i o n . El e kt r onmi kr os kopi n har b i d r a g i t t i l l kännedomen om den e n s k i I d a m u s k e l f i b e r n s i n r e o r g a n i s a t i o n , dvs o r g a n e l l e r n a s i nbör de s o mf a t t n i n g och l okal i s a t i o n . Därmed har också mo d e l l e r f ö r d e t k o n t r a k t i l a s ke endet kunnat byggas upp. Den u l t r a s t r u k t u r e l 1 a metodiken h a r , a l l t sedan b ö r j a n av des s u t v e c k l i n g i m i t t e n på f e m t i o t a l e t , u t n y t t j a t u l t r a t u n n a s n i t t av kemiskt f i x e r a d , dehydr era d och p l a s t i n b ä d d a d väv
nad ( Ta b e! 1 1, Fig 2 b ) .
Tabell 1. Konvent i onel l metod f ö r p r e p a r a t i o n av muskl er f ö r e l e k t r o n mi k r o s k o p i .
1) F ö r f i x e r i n g med 2,5% g l u t a r a l d e h y d i T y r o d e ' s b u f f e r t (pH 7, 2 - 7, 4) över n a t t vi d 4°C.
2) S k ö l j n i n g i b u f f e r t i 15 min 4°C, v a r e f t e r muskeln s k ä r s ner i mindre b i t a r .
3) E f t e r f i x e r i n g i 1% osmium t e t r o x i d i T y r o d e ' s b u f f e r t 2 tim i 4°C.
4) Dehydrering i acet on (30 och 50% 4°C, 70, 80, 90 och 100% i rums
t e mp e r a t u r ) .
5) Inbäddning i V e s t o p a l , s t i g a n d e k o n c e n t r a t i o n a c e t on / Ve s t o p a l (3/1 - 1/1 - 1 / 3 , 30 min i v a r j e s t e g ) i r u m s t e m p e r a t u r .
6) P o l y m e r i s e r i n g 48 t i m 60°C.
7) S n i t t n i n g och k o n t r a s t e r i n g med u r a n y l a c e t a t (40 min vid 40°C) och b l y c i t r a t (100 sek 20°C).
MYO SIN
immi i Hi w inmmuHH
I I I M U H I I M H I H I I I H I H 4 W
iin m m i iw
I H l l H H H l f H
I I M H m W W
AC TIN
I l l l l l H U H m
M - R E G I O N
A - B A N D
S A R C O M E R E
isp v .....,..
a h iA i
■ 7,.>
»111
* m t
WÊÊ
Æ m m
Fi gur 2. Den t e cknade b i l d e n (a) v i s a r e t t a v s n i t t av en m y o f i b r i l l , d v s de o l i k a d e l a r som en sarcomer, den k o n t r a k t i l a e n h e t e n , ar upp
byggd av. (b) v i s a r samma område i p l a s t i n b ä d d a d och (c) i k r y o s n i t t a d muskel. D e t a l j s t r u k t u r e n i (c) är b ä t t r e bevarad än ( b ) . F ö r s t o r i n g ca 30 OOOx (b) och 40 OOOx ( c ) .
12
Denna me t odi k, som s å l e d e s ger god ö v e r s i k t av en e n s k i l d f i b e r s upp
byggnad, r e s u l t e r a r dock i a t t de ma kromol ekyl e r , som bygger upp de e n s k i l d a o r g a n e ! l e r n a , exempelvis myofi bri 11 e r n a , d é n a t u r e r a s k r a f t i g t och därmed också f ö r v r ä n g s . Det t a r e d u c e r a r m ö j l i g h e t e r n a a t t d e t a l j a n a l y s e r a den myofi bri 11 är a f i n s t r u k t u r e n och b e g r ä n s a r också f ö r s t å e l sen f ö r den k o n t r a k t i l a mekanismen.
R ö n t g e n d i f f r a k t i o n , å andra s i d a n , i n b e g r i p e r a n a l y s e r av levande väv
nad, och ger en mängd d e t a l j i n f o r m a t i o n om den m y o f i b r i l ! ä r a uppbyggna
den. S v å r i g h e t en är a t t t o l k a denna i n f or m a t i o n och därmed f ö r s t å v i l k a av de s t r u k t u r e r i d e t myofi br i 11 är a m a t e r i a l e t , v a r s förekomst och u n g e f ä r l i g a p l a c e r i n g man i v i s s a f a l l p å v i s a t med e l e k t r o n m i k r o s k o p i , som har g e t t upphov t i l l var och en av de många och mycket ex a k t a mått som d i f f r a k t i o n e n f r a m b r i n g a r .
En m ö j l i g h e t a t t överbrygga gapet mel l an k o n v e n t i o n e l l e l e k t r o n m i k r o skopi och r ö n t g e n d i f f r a k t i o n kom i och med a t t k r y o - u l t r a m i krotomin u t v e c k l a d e s (Bernhard & Leduc, 1967). Med denna metod har d e t b l i v i t m ö j l i g t a t t f r a m s t ä l l a u l t r a t u n n a s n i t t av f r u s e n men p r a k t i s k t t a g e t
kemiskt obehandlad och oinbäddad vävnad (Tabel l 2, Fig 2c) .
Tabell 2. F r a m s t ä l l n i n g av u l t r a t u n n a f r y s s n i t t av m u s k e l b i t a r , k r y o - u l t rami krotomi
1) F ö r f i x e r i n g med 2,5% g l u t a r a l d e h y d i T y r o d e ' s b u f f e r t (pH 7 , 2 - 7 , 4 ) . 2) S k ö l j n i n g i b u f f e r t i 15 min 4°C v a r e f t e r muskeln s k ä r s ner i
mindre b i t a r .
3) G l y c e r o l be handl i ng ( s t i g a n d e konc av g l y c e r o l i T y r o d e ' s b u f f e r t ) 10%, 20% och 30%, 30 min i v a r d e r a s t e g e t .
4) Snabbnedf r ysni ng i Freon 12, kyld med f l y t a n d e kväve ( - 1 96°C).
5) S n i t t n i n g med d i m e t y l s u l f o x i d 50% i v a t t e n som t r å g v ä t s k a . P r e p a r a t t e mp e r a t u r -90°C t i l l -70°C och k n i v t e m p e r a t u r -50°C.
6) K o n t r a s t e r i n g med ammonium molybdat (2%, pH 7, 3) 15 t i l l 30 sek, v a r e f t e r k o n t r a s t e r i n g s l ö s n i n g e n sugs b o r t med e t t f i l t r e r p a p p e r . 7) L u f t t o r k n i n g och f ö r v a r i n g i t o r r a t mo s f är .
T i d i g a r e s t u d i e r har g e t t vi d handen a t t s n i t t f r a m s t ä l l d a med denna metodik inrymmer en mängd d e t a l j i n f o r m a t i o n om de m y o f i b r i 11 ä r a A-ban
dens C- zone r , M-banden och de t j o c k a myofi 1amentens axi al a s t r u k t u r samt om s k i l l n a d e r me l l an o l i k a f i b r e r (Sj ös t röm & S q u i r e , 1977a, b ) . Kryoult r a m i krotomi har genomgående a nvä nt s i d e t t a a v h a n d l i n g s a r b e t e . Då d e t f r a mt a gna b i l d m a t e r i a l e t är d e t a l j r i k t f ö r u t s ä t t e r en mer i n g ående d i s k u s s i o n a t t de s t r u k t u r e l l a d e t a l j e r n a r e n f r a m s t ä l l s och o b j e k t i v i s e r a s .
En av de mest använda mätmetoderna är s t e r e o l o g i , som e r b j u d e r m ö j l i g h e t e r a t t k v a n t i f i e r a y t - och v ol y m s f ö r hå l l a n d e n . Andra metoder som används, f r a m f ö r a l l t i sammanhang då p e r i o d i s k a s t r u k t u r e r förekommer, är o p t i s k d i f f r a k t i o n och m i k r o d e n s i t o m e t r i , e l l e r f o t o g r a f i s k a meto
d e r . I denna avha ndl i ng har de s s a metoder t i l l ä m p a t s . Dessutom har de m ö j l i g h e t e r som modern d a t a t e k n i k e r b j u d e r t a g i t s t i l l v a r a .
De l a r be t e I sammanfat t ar vad som var kännt om muskel s t r u k t u r , f r y s - s n i t t n i n g och b i l d a n a l y s i e t t t i d i g a r e skede av d e t t a a v h a n d l i n g s a r b e t e . Dessutom r e d o v i s a s r e s u l t a t , f ra mt a gna med o p t i s k d i f f r a k t o m e t r i , v i l k a v i s a r a t t v i k t i g a s t r u k t u r e l l a drag som förekommer i den levande f i b e r n , har b i b e h å l l i t s under g l u t a r a l d e h y d s t a b i 1 i s e r i n g e n och f r y s - s n i t t n i n g e n . Vi ssa metodologi ska problem, f r a mf ör a l l t om vad som hän
d e r med s n i t t e n då de t o r k a r , och t ä n k b a r a väga r ut ur d e s s a , d i s k u t e r a s ocks å.
S y f t e t med s t u d i e n i ö v r i g t har v a r i t a t t a n a l y s e r a
- d e t a l j s t r u k t u r e n av de m y o f i b r i l l ä r a A-bandens C-zoner ( d e l a r b e t e I I ) ,
- d e l a r e l l e r h e l a uppbyggnaden av o l i k a f i b r e r i en enzymhi s t okemi skt homogen grupp av m u s k e l f i b r e r ( d e l a r b e t e I I I ) ,
- den d e t a l j e r a d e uppbyggnaden av de m y o f i b r i l l ä r a M-banden i o l i k a f i b r e r f r å n en enzymhi s t okemi skt homogen muskel ( d e l a r b e t e IV), samt,
- de t j o c k a myosi nfi 1amentens det a l j u p p b y g g n a d i f i b r e r f r å n muskl er med s k i l d a f u n k t i o n e r och o l i k a f i b e r s a mm a n s ä t t n i n g a r ( d e l a r b e t e V).
14
MATERIAL OCH METODER
Den mus k u l a t u r som närmare a n a l y s e r a t s har hämt at s f r å n e t t f l e r t a l o l i k a f ö r s ö k s d j u r , i n k l u s i v e människa. Val e t av muskel har i v a r j e s ä r s k i l t f a l l v a r i t b e t i n g a t av a t t muskeln i f r å g a n y l i g e n s t u d e r a t s i andra sammanhang.
S å l e d es har m t i b i a l i s a n t e r i o r f r å n människa ingående u n d e r s ö k t s i e t t f l e r t a l s t u d i e r , med d e l v i s k l i n i s k ankn y t n i n g , som t i d i g a r e u t g å t t f r å n vår grupp ( Ängqui st & Sj ö s t r ö m, 1980, Sj öst r öm e t a l , 1980, Hen r i k s s o n - La r s é n e t a l , 1983). Det är också p r e p a r a t f r å n denna muskel som u t n y t t j a t s i samband med u t v e c k l i n g av k r y o - u l t r a m i krotomin ( S j ö s t röm & S q u i r e , 1977b) .
Den s t o r a brös t mus kel n (m p e c t o r a l i s m a j o r ) f r å n höna är o f t a använd, f r a m f ö r a l l t i biokemiska s t u d i e r (Turner e t a l , 1973, Masaki & T a k a i t i , 1974, T r i n i c k & Lowey, 1977, S t r e h l e r e t a l , 1980). S k ä l e t t i l l d e t t a är a t t muskeln anses va r a mycket homogen då den b e s t å r av p r a k t i s k t t a g e t e n b a r t v i t a (t yp 2) f i b r e r .
M s o l e u s , m p l a n t a r i s och m psoas f r å n kanin har anvä nt s i s t u d i e t av d e t m y o f i b r i l ! är a m a t e r i a l e t och t i l l d e t t a a s s o c i e r a d e p r o t e i n e r
( S t a r r e t a l , 1985, Be nnet t e t a l , 1986).
De i d e l a r b e t e I använda p r e p a r a t e n f r å n gr oda, f i s k och i n s e k t har r e d o v i s a t s d ä r f ö r a t t f ra mt a gna r e s u l t a t i l l u s t r e r a r r i k h a l t i g h e t e n och d i v e r s i f i e r i n g e n av den m y o f i b r i l l ä r a s t r u k t u r e n . Mu s k e l f i b r e r f r å n i ns e kt s mus ke l har dessutom u t n y t t j a t s i r ö n t g e n - d i f f r a k t o m e t r i s k a s t u d i e r och har d ä r f ö r v a r i t användbara i u t v ä r d e r i n g e n av k r y o - u l t r a m i k- rotomi som me t odi k.
Vä vna ds pr e pa r er i ng och s n i t t n i n g s m e t o d e r
Kr yo- ul t r a m i k r o t o m i . Metodiken har gamla anor som e l e k t r o n m i k r o s k o - p i s k p r e p a r e r i n g s t e k n i k då den som i d e ' f a n n s t i l l g ä n g l i g redan f ö r e t e kn i k e n a t t s n i t t a p l a s t i n b ä d d a d vävnad ( F e r n a ' n d e s - M o r a ' n , 1951) och blev under 7 0 - t a l e t a l l mä n t t i l l g ä n g l i g (Bernhard & Leduc, 1967, C h r i s t e n s e n , 1971, Appl et on, 1974), och har d ä r e f t e r y t t e r l i gar e u t v e c k l a t s
i l åg t e m p e r a t u r ; en Port er-Bl um mikrotom som är neds änkt i en f r y s b o x ( Bernhard, 1965). Den nedre b i l d e n v i s a r en av dagens moderna k r y o - u l t - rami krot omer (ur LKB’s i n s t r u k t i o n s b o k f ö r Cryo-Nova).
16
i o l i k a r i k t n i n g a r och f ö r f i n a t s (Tokuyasu, 1973, 1986, Somlyo e t a l , 1981, Be rnar d, 1982, McDowall e t a l , 1982, m f 1 ) . Den har även anpa s s a t s f ö r s t u d i e r av m u s k e l f i b r e r s f i n s t r u k t u r (Sj ös t röm & Squi r e 1977b).
I d e t f ö r e l i g g a n d e a r b e t e t har e n b a r t en av f l e r a a l t e r n a t i v a p r o c e d u r e r t i l l ä m p a t s , nämligen den sk v å t s n i t t n i n g s t e k n i k e n (Tabel l 2).
Denna går i k o r t h e t u t på a t t vävnad som s t a b i l i s e r a t s med g l u t a r a l d e - hyd har a n t i f r y s - b e h a n d l a t s med g l y c e r o l och d ä r e f t e r f r y s t s i Freon kyld med f l y t a n d e kväve. Det t a f ö r f a r a n d e ger en i f ö r h å l l a n d e t i l l p l a s t i n b ä d d n i n g s m e t o d i k e n mindre f ö r s t ö r d m y o f i b r i l l ä r s t r u k t u r , v i l k e t även f ramgår då d a t a e r h å l l n a med o p t i s k d i f f r a k t o m e t r i på f r a mt a g e t b i l d m a t e r i a l j ä mf örs med r ö n t g e n - d i f f r a k t o m e t r i s k a d a t a f r å n "l evande"
f i b r e r ( d e l a r b e t e I ) .
F r a m s t ä l l n i n g av u l t r a t u n n a s n i t t av d e t f r y s t a p r e p a r a t e t har s k e t t med en u l t r a m i krotom med t i l l s a t s f ö r f r y s - s n i t t n i n g (LKB CryoKit samt LKB Cryo Nova). För s n i t t n i n g e n har använt s en g l a s k n i v f ö r s e d d med t r å g med en bl andni ng av l i k a d e l a r d i m e t y l s u l f o x i d och v a t t e n . De u l t r a t u n n a s n i t t e n av den f r y s t a vävnaden har s å l e d e s momentant t i n a t upp i samband med s n i t t n i n g e n . S n i t t e n har d ä r e f t e r p l o c k a t s upp på en g r i d f r å n t r å g v ä t s k a n s y t a och h a r , ut an a t t t o r k a , f ä r g a t s med ammonium-mo- l y b d a t med sk n e g a t i v k o n t r a s t e r i n g s t e k n i k . Öv er s k o t t av f ä r g l ö s n i n g e n har s u g i t s b o r t . I f ö r e l i g g a n d e a r b e t e har e n b a r t en f ä r g l ö s n i n g , ammo
ni um-molybdat, u t n y t t j a t s .
Kr yo- mi kr ot omi . Tunna s n i t t i s t o r l e k s o r d n i n g e n 8 t i l l 12 mi kromet er, har f r a m s t ä l l t s d e l s med en t r a d i t i o n e l l kryomikrotom, d e l s med h j ä l p av en s t o r s n i t t s a p p a r a t , som g j o r t d e t m ö j l i g t a t t f r a m s t ä l l a s n i t t av hel muskel, som i f a l l e t med höna ( d e l a r b e t e I I I ) , d är muskelns t v ä r s n i t t har v a r i t uppemot 10 cm s t o r t . S t o r s n i t t s - t e k n i k e n har v i d a r e u t v e c k l a t s inom vår grupp f ö r a t t m ö j l i g g ö r a s n i t t n i n g samt enzymhi st oke- misk f ä r g n i n g av hel muskel ( He nr i ks s on- La r s é n e t a l , 1983, Lexell e t a l , 1983). Metodiken ger en unik m ö j l i g h e t f ö r undersökni ng av muskel - f i b r e r s ege ns kaper och f ö r d e l n i n g i h el a den u n d e r s ö k t a muskul at ur en som sådan. I d e l a r b e t e I I I har metodiken använt s f ö r a t t bl a v i s u a l i s e r a mängden o x i d a t i v a enzymer i f i b r e r i t v ä r s n i t t e t som h e l h e t .
Genom h e l a a v h a n d l i n g s a r b e t e t har vävnad också p r e p a r e r a t s med se dvan
l i g p l a s t i n b ä d d n i n g s t e k n i k och u l t r a - m i k r o t o mi (Tabel l 1).
B i l d a n a l y t i s k a metoder
F l e r a metoder har u t n y t t j a t s f ö r a t t r e n f r a m s t ä l l a och o b j e k t i vi s e r a b i l d i n f o r m a t i o n e n . T i l l d e s s a hör
- f r a m s t ä l l n i n g av "medelbi 1 der " med f o t o g r a f i s k t e k n i k , sk " l a t e r a l sme ar i ng" . Metodiken går ut på a t t man under exponeri ng av e t t f o t o g r a f i s k t papper f ö r f l y t t a r d e t t a v i n k e l r ä t t mot de p e r i o d e r man önskar f å f ö r t y d l i g a d e . Därmed e l i m i n e r a s i s t o r t slumpmässigt förekommande s t r u k t u r e r medan r e g e l b u n d e t återkommande b l i r f ö r s t ä r k t a . Metodiken bygger på den t e k n i k som Markham u r s p r u n g l i gen i n t r o d u c e r a d e (Markham e t a l , 1963).
- o p t i s k d i f f r a k t o m e t r i och m i k r o d e n s i t o m e t r i . Båda metoderna är r u t i n m ä s s i g t använda, f ö r e t r ä d e s v i s inom b i o f y s i k e n . F o t o g r a f i s k a n e g a t i v i n n e h å l l a n d e motiv med någon form av p e r i o d i s k t återkommande s t r u k t u r e r genomlyses av en l a s e r s t r å l e . D i f f r a k t i o n s m ö n s t r e t kan f o t o g r a f i s k t a v b i l d a s och p o s i t i o n e r n a f ö r de o l i k a p unkt e r na i d i f f r a k t o g r a mme t kan d e f i n i e r a s med m i k r o d e n s i t o me t r i s k t e k n i k . Den si s t nämda t e k n i k e n har en u t o m o r d e n t l i g hög uppl ös ni ng (10 t i l l 50 mi kr ome t er ) .
- F o u r i e r - t r a n s f o r m a t i o n och annan d a t o r b a s e r a d b i l d b e a r b e t n i n g . Det o p t i s k a d i f f r a k t o g r a mme t kan med mat emat i sk metodik omvandlas t i l l en b i l d , e l l e r en d e n s i t o me t e r k u r va , och v i c e v e r s a . Därmed kan också o l i ka kombi na t i oner av p e r i o d i c i t e t e r , sk m o d e l l e r , prövas och j ämf öra s med v e r k l i g t b i l d m a t e r i a l med s y f t e t a t t så e xakt som m ö j l i g t d e f i n i e r a bi I di n n eh å l l e t .
- Det b i l d b e a r b e t n i n g s f ö r f a r a n d e som u t n y t t j a t s i d e l a r b e t e IV och V kombinerar f l e r a av de nu nämda met oderna. B i l d e r har med m i k r o d e n s i t o met er e l l e r vi deokamera med s i g na l omva ndl ar e b r u t i t s upp i små e n h e t e r
(256 X 256 p i x e l ) och v a r j e e nhe t har g i v i t s e t t värde l ä ngs med en 6 4 - e l l e r 2 5 6- gr a di g g r å s k a l a . Därmed har b i l d e n också b l i v i t mö j l i g a t t h a n t e r a med d a t o r n s h j ä l p , bl a har m e d e l b i l d e r och t ä t h e t s k u r v o r f r a m s t ä l l t s . Programvaran som mö j l i g g ö r denna metodik har u t v e c k l a t s av me d a r b et a r e vi d Imperial Co l l e g e , London ( Sq u i r e e t a l , 1985).
18
RESULTAT
C-zonen ( d e l a r b e t e I I )
I d e t t a a r b e t e f r a m s t ä l l d e s u l t r a t u n n a f r y s - s n i t t f r å n m t i bi al i s a n t e r i o r på människa och med t i l l ä m p n i n g av f o t o g r a f i s k t e k n i k g j o r des medel b i l d e r ( " l a t e r a l smeari ng") av C-zonerna. Det l i n j e m ö n s t e r som därmed f r a m t r ä d d e , och som avs pegl a de f örekomst av s t r u k t u r e r i axi a l r i k t n i n g av myofi 1amenten, a n a l y s e r a d e s y t t e r l i g a r e med o p t i s k d i f f r a k - t o m e t r i .
Vad såväl den o p t i s k a d i f f r a k t o m e t r i n som mik r o d e n s i t o m e t r i n som a n a l y s e r n a av d i r e k t a mä t ni nga r f r å n medel b i l d e r n a v i s a d e , och som f ö r den mer e r f a r n e o b s e r v a t ö r e n var i ö g o n f a l l a n d e redan på o r g i n a l b i l d e r n a , var a t t C-zonen uppvi sa de e t t k o mp l i ce r a t l i n j e m ö n s t e r . Dels f r a mt r ä d d e var 3 : e l i n j e t y d l i g a r e än ö v r i g a (i a r b e t e t benämda C3, C6, C9, e t c ) , medan de ö v r i g a t v å l i n j e r n a (C4, C5, C7, C8, e t c ) var mindre i n t e n s i va. De t y d l i g a l i n j e r n a f ö r u t s a t t e s u t t r y c k a förekomsent av C - p r o t e i n e r
( ef t e r s o m C - p r o t e i n e r va r de enda man då kände t i l l ) medan de ö v r i g a avs pegl ade f örekomst en av myosi nhuvuden.
Vad som var anmär kni ngs värt var a t t de s t a r k a och svaga l i n j e r n a i n t e uppvi sade samma p e r i o d i c i t e t ; de s vagar e l i n j e r n a återkom med något k o r t a r e i n t e r v a l l än de s t a r k a r e . En d i s k u s s i o n om u n d e r l a g e t f ö r d i f f - raktogrammens s p e c i e l l a f ra mt o n i n g f ö r d e s . För a t t t y d l i g a r e kunna p å v i s a v i l k a kombi na t i one r av i n t e r v a l l som g e t t upphov t i l l d i f f r a k - togrammen prövades o l i k a mo d e l l e r med h j ä l p av d a t o r .
Sammantaget kunde åt mi ns t one t v å o l i k a i n t e r v a l l d e f i n i e r a s i f i b r e r f r å n denna muskel, nämligen 434 Å r e s p e k t i v e 429 Ä. De konsekvenser d e s s a r e s u l t a t har vid k o n s t r u k t i o n e n av mo d e l l e r av de t j o c k a my o f i l a - mentens makromolekyl ä r a uppbyggnad d i s k u t e r a d e s a v s l u t n i n g s v i s . I d i s
kussi onen f r a mf ö r d e s även tanken a t t de s k i l d a p e r i o d i c i t e t e r n a kan u t t r y c k a en mekanism, med v i l k e n myofi 1amenten kan d e f i n i e r a s i n t o t a l a längd ( Sq u i r e e t a l , 1976).
M-banden ( d e l a r b e t e I I I och IV)
S y f t e t var a t t med k r y o u l t r a m i krotomi och m i k r od e ns i t o m e t r i i kombina
t i o n d e f i n i e r a de myofi bri 11 är a M-bandens d e t a l j s t r u k t u r i hönans b r ö s t - mu s k e l . Den p i l o t s t u d i e som g j o r d e s (Edman e t a l , 1982) v i s a d e a t t M-banden, i den som man t r o t t mycket homogena muskeln, kunde ha v i t t s k i l d s t r u k t u r f r å n en m u s k e l f i b e r t i l l en annan. Denna h e t e r o g e - n i t e t f i b r e r n a s i n s e m e l l a n f ö r a n l e d d e t i l l a t t b ö r j a med en s ä r s k i l d s t u d i e av o r g a n i s a t i o n e n i o l i k a f i b r e r i muskeln som sådan med s t o r s - ni t t s t e k n i ken ( I I I ) . F i b e r t y p t i l l h ö r i g h e t , f i b e r s t o r l e k , mängd av o x i - d a t i v a enzymer och förekomst av glykogen s t u d e r a d e s på 1j u s m i k r o s k o p i s k n i v å .
Endast en l i t e n andel av f i b r e r n a var av t yp 1 ( e n l i g t d e f i n i t i o n med mATPas) och d e s s a l åg dessutom väl samlade i en väl avgränsad "röd" del av muskeln. Hela muskeln i ö v r i g t var homogent sammansatt av typ 2 f i b r e r . Dessa t yp 2 f i b r e r v a r i e r a d e i bet ydande omf a t t n i n g i s t o r l e k . Dessutom var mängden m i t o k o n d r i e r (TPNH) o l i k a i o l i k a d e l a r av s n i t t e t . Färgningen v i s a de närmast en g r a d e r i n g med maximum i n ä r h e t e n av, dock e j på p l a t s e n f ö r , gruppen av typ 1 f i b r e r . Mängden glykogen v a r i e r a d e markant mel l an o l i k a f i b r e r . Det mest p å t a g l i g a var a t t var och en av de u n d e r sö k t a pa r a me t r a r n a kunde v a r i e r a var f ö r s i g .
På u l t r a s t r u k t u r e l l n i v å uppvi sade f i b r e r n a på samma s ä t t en bet ydande v a r i a t i o n i de s u b c e l l u l ä r a s t r u k t u r e r n a s , f r a m f ö r a l l t myof i bri 11e r n a s , uppbyggnad. I r a p p o r t e n r e d o v i s a s hur en grupp m u s k e l f i b e r som l i g g e r när a v a r a n d r a i den homogent v i t a del en av muskeln, kan uppvi sa mycket s k i f t a n d e u l t r a s t r u k t u r . Såväl Z- som M-banden och myofi br i 1l e r n a s a l l männa f r a mt r ä d a n d e v a r i e r a d e p å t a g l i g t . En s l u t s a t s som kunde d r as var a t t en f i b e r p o p u l a t i o n kunde inrymma en bet ydande s t r u k t u r e l l mångfald t r o t s a t t den kommer f r å n en enzymhi s t okemi skt homogen p o p u l a t i o n . Åtminstone g ä l l e r d e t t a hönans b r ö s t - m u s k e l .
I den där på f ö l j a n d e r a p p o r t e n ( d e l a r b e t e IV) a n a l y s e r a s d e t a l j s t r u k t u - ren av M-bandet. Det v i s a d e s i g a t t v a r t och e t t av de fem M-bandsl i n- j e r n a kunde v a r i e r a vad a v s er bredd och i n t e n s i t e t och a t t de f ö r e f ö l l närmast v a r a en f l y t a n d e , och i n t e s t e g v i s , övergång f r å n e t t f r a m t r ä dande t i l l e t t a n n a t . Vi ssa av M- b a n d s l i n j e r n a , i a r b e t e t benämnda M4
20
och M4', v ar k o n s t a n t a medan m i t t l i n j e n (Ml) och de t v å y t t e r s t a (M6 och M6') kunde v a r i e r a . I v i s s a f i b r e r , s a n n o l i k t typ 1 f i b r e r , var Ml svag. M6 och M6' förekom d e s t o t y d l i g a r e i t yp 1 och i v i s s a av t yp 2 f i b r e r n a men kunde i andra t yp 2 f i b r e r v a r a p r a k t i s k t t a g e t b o r t a . Mellan och u t a n f ö r de fem nu nämnda M- ba n d s l i n j e r n a f r a mt r ä d d e y t t e r l i gar e l i n j e r (M2, M3, M5, M7 och M8). En s u b s t r u k t u r kunde s könj a s i var och en av de fem k r a f t i g a M - b a n d s l i n j e r n a .
St udi e n v i s a r på en t i d i g a r e i n t e känd s t r u k t u r e l l mångfald i M-bandet och a t t d e t måste f i n n a s f l e r än nu kända M- p r o t ei n e r ( S t r e h l e r e t a l , 1983, Ca r l s s o n & Thornel l 1987, Grove e t a l , 1987). F o r t s a t t a s t u d i e r måste t a mer hänsyn t i l l den s t r u k t u r e l l a och r i m l i g t v i s även f u n k t i o n e l l a h e t er o g e n i t e t som f i b r e r i en muskel kan uppvi s a t r o t s a t t f i b r e r n a e n l i g t gängse enzymhistokemi ska k r i t e r i e r t y c k s u t g ö r a en homogen p o p u l a t i o n .
Myosi nfi l ament en ( d e l a r b e t e V)
T i l l a t t b ö r j a med g j o r d e s en enzymhistokemi sk undersökni ng av de t r e i s t u d i e n i ngå ende kani nmuskl erna (m s o l e u s , m p s o a s , m p l a n t a r i s ) . Denna d e l s t u d i e v i s a d e a t t var och en av de t r e muskl erna s k i l j e r s i g markant å t vad b e t r ä f f a r f i b e r s a mm a n s ä t t n i n g . M s o l e u s bes t od p r a k t i s k t t a g e t u t e s l u t a n d e av t yp 1 f i b r e r medan m p l a n t a r i s var genomgående bl andad.
M psoas b es t o d t i l l s t ö r s t a del en av t yp 2 f i b r e r , å t mi ns t one i den me d i a l a p o r t i o n e n , som p r a k t i s k t t a g e t e n b a r t bes t od av t yp 2B f i b r e r . I samband med f r a mt a g n i n g av p r e p a r a t f r å n de o l i k a muskl erna d e f i n i e r a d e s t a g s t ä l l e t n o g g r a n t .
Med h j ä l p av k r y o - u l t r a m i krotomi f r a m s t ä l l d e s s n i t t f r å n de o l i k a mus kl e r na . Det b i l d m a t e r i a l som f r a mt ogs vi d den mi kr os kopi s ka u n d e r sökningen i n n e h ö l l en mängd d e t a l j i n f o r m a t i o n . S p e c i e l l uppmärksamhet ägnades å t d e t mönst er av t v ä r s t r i e r i n g a r som p å t r ä f f a d e s i de s k P- och C- zone r na. I v i s s u t s t r ä c k n i n g hade C-zonerna v a r i t föremål f ö r en t i d i g a r e s t u d i e ( d e l a r b e t e I I ) , men nya d a t a hade framkommit ( Bennet t e t a l , 1986), som mot i ver a de en jä mf örande s t u d i e av f i b r e r f r å n o l i k a mu s k l er . Det v i s a d e s i g också f i n n a s bet ydande s k i l l n a d e r i d e t t v ä r s t - rimmiga m ö n s t r e t mel l an o l i k a f i b r e r ( f i b e r t y p e r ) . St ri mmi ghet en f ö r u t s a t t e s u t t r y c k a förekomst av s t r u k t u r e r på, e l l e r me l l a n , de t j o c k a
f i l a m e n t e n . För a t t y t t e r l i g a r e v i s u a l i s e r a d e s s a s t r u k t u r e r g j o r d e s
"medel- f i 1ament" med b i I d b e a r b e t n i n g s f ö r f a r a n d e (Fig 4 ) .
Dessa f i l a m e n t v i s a de en mängd s t r u k t u r e r l ä ngs s i t t axi al a f ö r l o p p . Var och en av de s s a d e t a l j e r uppvi sade en s p e c i f i k s t o r l e k och p r e c i s p o s i t i o n på f i l a m e n t e t . I n t e r v a l l e n mel l an de o l i k a s t r u k t u r e r n a l ängs v a r j e e n s k i l t f i l a m e n t v a r i e r a d e . P o s i t i o n e n var i s t o r t densamma mel lan f i l a m e n t f r å n o l i k a f i b r e r , medan däremot s t r u k t u r e r n a s i n b ö r d e s s t o r l e k kunde s k i f t a .
R e s u l t a t e n v i s a d e i sammanfattning a t t de t j o c k a my o s i n i n n eh å l l a n d e f i l a m e n t e n är u t o m o r d e n t l i g t k o mp l i c e r a t uppbyggda. Utöver en g r u n d l ä g gande s t r u k t u r med myosi nmölekyler t y c k s en s e r i e a s s o c i e r a d e s t r u k t u r e r f i n n a s . Vi ssa av de s s a har k a r a k t e r i s e r a t s t i d i g a r e , bl a C-, X- och H - p r o t e i n e r ( S t a r r e t a l , 1985, Bennet t e t a l , 1986), medan många ännu e j i d e n t i f i e r a t s . Fi l ament en t y c k s s å l e d e s ha en s p e c i f i k uppbygg
nad, v i l k e t r i m l i g t v i s a vs p e g l a r s p e c i f i k a f u n k t i o n e l l a ege ns ka pe r .
22
DISKUSSION
När s t u d i e n p å b ö r j a d e s t a l a d e man i huvudsak om t v å e l l e r t r e f i b e r t y p e r . En f i b e r t y p d e f i n i e r a d e s f r ä ms t u t i f r å n f ä r g b a r h e t e n f ö r myofib- r i l l ä r t ATPas. R e s u l t a t e r h å l l n a vi d under sökni ngen av ejn muskel f r å n e t t d j u r s l a g e x t r a p o i e r a d e s o f t a t i l l a t t g ä l l a även andra muskl er f r å n samma d j u r e l l e r i n d i v i d . Sål e des ö v e r f ö r d e s r e s u l t a t även f r å n d j u r t i l l människa. De nu genomförda d e l s t u d i e r n a f r å n o l i k a v e r t e b r a t e r v i s a r s a m t l i g a på en t i d i g a r e oanad s t r u k t u r e l l mångfald på c e l l u l ä r och s u b c e l l u l ä r n i v å . De t t a f ö r h å l l a n d e ger upphov t i l l e t t a n t al r e f - l e k t i o n e r .
I v i s s a d j u r e x p e r i m e n t e l 1 a s t u d i e r har man kunnat f i n n a samband mellan e g e ns kaper hos d e t m y o f i b r i l l ä r a ATPaset och andra f u n k t i o n e l l a d r a g , exempel vi s k o n t r a k t i o n s h a s t i g h e t och u t h å l l i g h e t . Typ 1- f i b r e r har med d e t t a k a l l a t s långsamma och u t h å l l i g a medan t yp 2 - f i b r e r , något gene
r a l i s e r a t , a n s e t t s v a r a snabba men däremot mindre u t h å l l i g a . Som a l l mänt s t ö d f ö r d es s a s l u t s a t s e r har man h a f t a t t t yp 1- f i b r e r o f t a i n n e h å l l i t s t ö r r e volymer av m i t o k o n d r i e r , liksom enzymer som u t t r y c k e r o x i d a t i v k a p a c i t e t . Vi ssa u l t r a s t r u k t u r e l l a s ä r d r a g , bland annat de m y o f i b r i 11 ä r a Z- och M-banden, har äve nl e des r e l a t e r a t s t i l l f i b e r t y p e r . På d e t t a s ä t t har en allmän b i l d g r a d v i s byggts upp om samband me l l an s t r u k t u r och f u n k t i o n .
De nu f r a mt a gna r e s u l t a t e n v i s a r a t t denna b i l d är u t o m o r d e n t l i g t gene
r a l i s e r a d även om den i v i s s a avseenden t y c k s r i k t i g . Exempelvis v i s a r r e s u l t a t e n f r å n d e l a r b e t e I I I och IV a t t f l e r t a l e t o f t a använda p a r a m e t r a r kan v a r i e r a var f ö r s i g , ut an något g i v e t mö n s t e r . De l a r b e t e V v i s a r a t t f i b r e r av enzymhi s t okemi skt l i k a r t a d t yp kan v a r a o l i k a t i l l och med vad b e t r ä f f a r uppbyggnaden av de t j o c k a myof i 1ament en.
Det f i n n s s å l e d e s skäl a t t v a r a f ö r s i k t i g i användandet av o l i k a f i b e r - t y p s b e g r e p p , s p e c i e l l t u t i f r å n f ä r g b a r h e t e n f ö r mATPas. Förutom f ö r s ö k s d j u r och muskel måste den p ar a met er man använt f ö r a t t k a t e g o r i s e r a m u s k e l f i b r e r n a a l l t i d noggr ant d e f i n i e r a s .
Den nu p å t a l a d e gener al i s e r i ngen är o l y c k l i g . Den f ö r l e d e r många a t t t ä n k a i a l l t f ö r e n k l a banor v i l k e t medför r i s k a t t en mängd d e t a l j
r e s u l t a t , som i n t e stämmer med den f ö r e n k l a d e h e l h e t s b i l d e n , f ö r b l i r o f ö r k l a r a d e och många gånger i n t e h e l l e r den i n l e d n i n g t i l l f o r t s a t t a s t u d i e r som de r i m l i g t v i s borde v a r a .
E t t l i k n a n d e resonemang kan även f ö r a s b e t r ä f f a n d e s t r u k t u r e r på d et makromolekyl ä r a p l a n e t . Som angavs i i n l e d n i n g e n är den allmänna känne
domen om myofi br i 11 ens och myof i 1amentens uppbyggnad i v i s s a avseenden u t o m o r d e n t l i g t d e t a l j e r a d . Man har med h j ä l p av f r a m f ö r a l l t r önt gen d i f f r a k t i o n kunnat d e f i n i e r a e t t mycket s t o r t a n t al e x a k t a måt t som g ä l l e r f ö r den l evande och f unger ande m y o f i b r i l len e l l e r m u s k e l f i b e r n . U t i f r å n d e s s a f ramt a gna d a t a har man byggt mode l l e r som i d e t a l j b e s k r i v e r f ö r e t r ä d e s v i s de t j o c k a m y o s i n i n n e h å l 1 ande f i l a m e n t e n s upp
byggnad. Dessa mo d e l l e r har f u n n i t s i e t t par å r t i o n d e n och har under den t i d e n p r a k t i s k t t a g e t i n t e i f r å g a s a t t s . De nu r e d o v i s a d e r e s u l t a t e n a k t u a l i s e r a r dock de s s a t e o r i e r om f i l a m e n t e n s s t r u k t u r .
Sa mt l i ga mo d e l l e r är uppbyggda f r å n r e s u l t a t som i huvudsak e r h å l l i t s vi d s t u d i e r av levande mus kul at ur hos i n s e k t e r f i s k och gr oda. Liknande f a k t a u n d e r l a g f r å n andra v e r t e b r a t e r , f r a m f ö r a l l t d ä g g d j u r , saknas p r a k t i s k t t a g e t h e l t . Motiven är t i l l d e l a r me t o d o l o g i s k a. Få muskl er hos dä g g d j u r har sådan s t o r l e k och uppbyggnad a t t de är lämpade f ö r r ö n t g e n d i f f r a k t i on i o l i k a f orme r . Det kan också var a så a t t d i f f r a k t o - m e t r i s k a s t u d i e r mot bakgrund av vad som nu framkommit r i m l i g t v i s måste ge f ö r v i r r a n d e r e s u l t a t i j ä m f ö r e l s e med de a l l mä n t a c c e p t e r a d e r e s u l t a t e n e r h å l l n a vi d s t u d i e r av grodas och i n s e k t e r s m u s k u l at u r . Har d e t t a i n n e b u r i t a t t u t v e c k l i n g e n på u l t r a s t r u k t u r e n s område i n t e g å t t f r a måt i en o mf a t t n i n g som den g j o r t på andra områden som inom n e u r o f y s i o - l o g i , immunologi och biokemi?
Många av de f ra mt a gna r e s u l t a t e n f ö r e f a l l e r vi d en f ö r s t a a n b l i c k var a väl så kompl i cerade och därmed s v å r t o l k a d e , kanske också s v å r u p p n å e l i - ga. I p r a k t i k e n är d e t dock så a t t f l e r t a l e t metoder f ö r b i l d a n a l y s som t i l l ä m p a t s i d e t t a a r b e t e är en k l a och v a r j e l a b o r a t o r i u m h a r , med t a n ke på a t t u t v e c k l i n g e n på p e r s o n d a t o r o mr å d et som g å t t f r a må t o e r h ö r t f o r t under s e nar e å r , i p r a k t i k e n m ö j l i g h e t a t t s j ä l v göra även de mest kompl i cerade b e r ä k n i n g a r .
