Physiologie

• Systole= Anspannungs- und Auswurfphase

• Diastole= Entspannungs- und Füllphase

Das Blutvolumen, welches nach der Auswurfphase noch im Ventrikel zurück bleibt (ca. 60ml)

Am Ende der Diastole ist der Ventrikel gefüllt, also das Blutvolumrn, welches sich nach der Diastole im Ventrikel befindet (ca.130ml)

Das Volumen, was in der Auswurfphase aus dem Ventrikel in den Blutkreislauf ausgeworfen wird (ca. 70ml)

Verhältnis von Schlagvolumen zu enddiastolischem Volumen: der Anteil der diastolischen Füllung, der systolisch weiter befördert wird

-> unter 50% = Herzinsuffizienz

Das Blutvolumen welches das Herz pro Minute in den Kreislauf pumpt als Maß für die Herzleistung

-> Herzfrequenz x Schlagvolumen= 70ml x 70= 4900ml

während der Systole verschiebt sich die Ventilebene gemeinsam mit den Herzklappen in Richtung Herzspitze (nach unten) -> Vorhöfe werden gedehnt und Sog entsteht sodass sie sich füllen

• Sinusknoten

  • Im Einmündungsbereich der V. Cava superior im rechten Vorhof

  • Schrittmacher der Herzfrequenz

• Erregungen breiten sich über die Vorhöfe aus

• AV- Knoten

  • verzögerung der Erregungsleitung am atrioventrikulären Übergang

  • Verhindert die zu frühe Kontraktion

• HIS- Bündel

  • Weiterleitung der Erregung

  • über den linken und rechten Tawara Schenkel

  • strahlt als Purkinje Fasern in das Arbeitsmyokard der Ventrikel ein

-> Systole der Ventrikel

• Skelettmuskulatur (querstreifung, willkürlich innervierbar)

• Herzmuskukatur (querstreifung, nicht willkürlich innervierbar)

• Glatte Muskulatur (keine querstreifung, nicht willkürlich innervierbar)

• dehnbar

• elastisch

• kontraktionsfähig

• elektrisch erregbar

• Erzeugung von Bewegungen

• Stabilisierung der Körperlage

• Speicherung, Bewegung und Durchmischung von Stoffen im Körperinneren (zB Magendarmtrakt)

• Thermogenese

1. Faszie

   • BG Hülle die den ganzen Muskel umgibt

   • Hochinnerviert: Thermorezeptoren und Schmerzrezeptoren und Mechanirezeptoren

2. Epimysium

   • unter der Faszie

   • lockeres BG das den gesamten Muskel umgibt

   • Verschiebe/ Gleitschicht bei Kontraktion

3. Perimysium

   • umfasst Muskelfaserbündel (10-100 Muskelfasern)

4. Endomysium

   • umgibt jede einzelne Muskelfaser

embryonal verschmelzen Myoblasten miteinander und bilden Riesenzellen mit über 100 Zellkernen

-> eine Muskelzelle = eine Muskelfaser

Zellmembran= Sarkolemm-> viele kollagene Phasern die in die BG- Hülle einstrahlen

Sarkoplasma: Sarkoplasmatisches Retikulum als Kalziumspeicher; Sarkosome (Mitochondrien des Muskels); Lyosome; Glykogen

Peripher an den Muskelfasern: Satellitenzellen= nur wenige Myoblasten für die Regeneration, wenn diese aufgebraucht sind kommt es zu bindegewebigem Umbau des Muskels

= kleinsten kontraktilen Einheiten

Z- Scheibe:

• Begrenzung eines Sarkomers

• daran befestigt ist das Aktins

M- Scheibe:

• Mitte des Sarkomers

• daran befestigt ist das Myosin

A- Bande:

• Myosine in der Sarkomermitte

I- Bande:

• dünne Aktine am Sarkomerrand

H- Zone:

• frei von Aktin

• besteht aus etwa 200 Myosinmolekülen umeinandergewickelt

• Kopf, Hals, Schwanz Aufbau wie ein Spermium

• Aus Aktinprotein

• 2 umeinander gewickelte Ketten aus F- Aktinmolekülen

• besetzt mit G- Aktinmolekülen -> bei Muskelkontraktion Bindungsstelle für Myosin

• fadenförmig

• bedeckt im Ruhezustand die Bindungsstelle für das Myosin

verbunden mit Tropomyosin und liegt auf dem Aktin auf

= 1 Alpha- Motoneuron & alle von ihm innervierten Muskelfasern

Je mehr motorische Einheiten aktiviert werden, desto mehr Kraft kann aufgebracht werden

Synapse zwischen Motoneuronen und Muskelfaser; Neurotransmitter bei Muskel= Acetylcholin = Ach

• AP des Motoneurons erreicht die motorische Endplatte-> Ausschüttung von Ach

• Bindung an die postsynaptischen Rezeptoren der Muskelzellen

• Entstehung eines AP am Sarkolemm der Muskelfaser

• dieses AP breitet sich entlang des Sarkolemms und der T- Tubuli aus

• An den Triaden erfasst das AP das longitudinale System

• -> schlagartige Freisetzung von Kalzium aus dem sarkoplasmatischen Retikulum (-> die intrazelluläre Kontraktion steigt an von 0,01 mmol/l auf 10 mmol/l

• Kalzium diffundiert zu Myogibrillen

• lagert sich an der Kalziumbindungsstelle des Troponins an -> Längsverändering des Tropomyosins

• Bindungsstelle für das Myosinköpfen am Aktin wird frei

= aus einem elektrischen Reiz, also dem Aktionspotential, wird eine mechanische Muskelkontraktion

• Alpha Motoneuron bekommt einen Reiz und gibt diesen über das Axon an motorische Enfplatte weiter

• Ach wird ausgeschüttet

• Natriumkanäle werden geöffnet

• Depolarisation der Muskelzellmembran-> AP wird ausgelöst und läuft über Sarkolemm des Muskels

• AP geht in L- Tubuli

• Dadurch breitet es sich auch in der Tiefe des Muskel aus und Myofibrillen werden erreicht

• AP breitet sich im Bereich der Triaden aus-> Öffnung von spannungsabhängigen Kalziumkanälen am Longitudinalsystem

• Diffusion von Ca2+ in den IZR

• Schlagartiger Anstieg um das 1000 fache= Muskelkontraktion

• spindelförmige Zellen, die kleiner als die der quergestreiften Muskulatur sind

• besitzen nur einen Zellkern

• Aktin und Myosin vorhanden, jedoch keine Myofibrillen, sodass auch keine Querstreifung zu erkennen ist

• Aktinfilamente sind verankert an dense bodies der Zellmembran

• Nicht willkürlich ansteuerbar, keine regelmäßige Anordnung von Aktin und Myosin

Vorkommen:

• Befinden sich an den inneren Organen des Menschen (Magen- Darm- Trakt, Atemwege, Urogenitaltrakt, Gefäße)

• Ohr und Auge

• Haarwurzeln und Drüsen

Streifung und Organisation der Filamente

• Quergestreifte Muskulatur

  • deutliche Streifung durch die Anordnung von Aktin- und Myosinfilamenten in den Muskelfasern

  • Die Filamente sind in regelmäßigen Bündeln angeordnet

• Glatte Muskulatur

  • Im Gegensatz dazu fehlt hier die deutliche Streifung

  • Die Aktin- und Myosinfilamente sind unregelmäßig und nicht in ordentlichen Bündeln

Regulation der Kontraktion

• Quergestreifte

  • wird durch das ZNS willkürlich gesteuert

  • Nervenimpulse lösen die Freisetzung von Calciumionen aus dem sarkoplasmischen Retikulum aus-> ermöglicht die Bindung von Myosin an Aktin und führt zur Muskelkontraktion

• Glatte

  • In der Regel autonom oder unwillkürlich

  • durch das autonome Nervensystem

  • durch lokale Faktoren wie Hormone, pH- Wert und Stoffwechselprodukte

  • Die Calciumionen, die für die Kontraktion benötigt werden, können aus dem extrazellulären Raum oder aus intrazellulären Speichern stammen

Geschwindigkeit und Dauer der Kontraktion

• Quer

  • schnell, kraftvoll, kurzlebig

  • ermüdet schnell

  • für schnelle, kurze Aktivitäten wie ZB Sprinten

• Glatt

  • langsamer und anhaltender

  • ermüdet langsamer

  • länger anhaltende Aktivitäten wie Aufrechterhalten der Muskelspannung in den Wänden von Hohlorganen

1. Streifung

   • deutliche Streifung, die durch die Anordnung von Aktin- und Myosinfilamenten in den Muskelfasern entsteht

   • die glatte Muskulatur hat keine deutliche Stteifung und sieht unter dem Mikroskop glatt aus

2. Morphologie der Zellen

   • die Zellen der quergestreiften Muskulatur sind lang und zylindrisch und erhalten mehrere Kerne

   • die Zellen der glatten Muskulatur sind spindelförmig und einkernig

3. Anzahl der Zellkerne

   • die quergestreifte Muskulaturzelle ist multinukleiert, was bedeutet dass sie mehrere Zellkerne hat

   • die glatte Muskulaturzelle hat in der Regel einen Zellkern

4. Regulation der Kontraktion

   • die quergestreifte Muskulatur ist willkürlich und über das zentrale Neevensystem gesteuert

   • die glatte Muskulatur ist autonom oder unwillkürlich und wird durch das autonome Nervensystem und lokale Signale gesteuert

1. Aktin und Myosin

   • Sowohl glatte als auch wuergestreifte Mukulatur verwenden Aktin- und Myosinfilamente um Kontraktion zu erzeugen

   • Der Mechanismus der Muskelkontraktion durch Gleiten von Aktin- und Myosinfilamenten überlappend ist in beiden gleich

2. Energiequelle

   • Beide Muskeltypen verwenden ATP als Energiequelle für Muskelkontraktion

3. Funktionelle Einheit

   • Beide bestehen aus einzelnen Zellen, die durch Bindegewebe und extrazelluläre Matrix unterstützt und verbunden sind

   • Diese Zellen arbeiten zusammen, um Muskelkontraktion zu ermöglichen

• Herzmuskelzellen bilden das Myokard des Herzens

• Wie die glatten Muskelzellen enthalten sie einen meist mittelständigen Zellkern und können nicht willkürlich innerviert werden

• Wie die Skelettmuskeln sind die Herzmuskeln quergestreift, sie haben also regelmäßig angeordnete kontraktile Filamente (Sarkomere)

• Im Unterschied zum Skelettmuskel lassen sich im Herzmuskel aber keine Satellitenzellen finden, d.h. der Herzmuskel hat keine Regenerationsmöglichkeit

• Einmal zugrundegegangenes Herzmuskelgewebe (z.B. nach Myokardinfarkt) ist irreversibel geschädigt und wird bindegewebig umgebaut (= Narbe)

• Besonderheit: Glanzstreifeb (= disci intercalares: Hier finden sich viele gap- junctions und Desmosome)

• verzweigt aufgebaute Zellen mit einem oder zwei mittelständigen Zellkernen

• Über Glanzstteifen (Disci intercalares) bzw. Gap Junctions ist eine Herzmuskelzelle mit einer Vielzahl von Nachbarzellen verbunden

• längs angeordnete Myofibrillen und parallel zu ihnen verlaufend sarkoplasmatiche Retikulum

• Mitochondrien werden als Sarkosomen, und das Zytoplasma als Sarkoplasms bezeichnet

• Zellkern ist von einem myofibrillenfreien Arial umgeben, dem Sarkoplasmahof

• sogenannte elektrische Synapsen: verbinden das Zytoplasma benachbarter Zellen direkt und erlauben somit einen direkten Ionenfluss

• sorgen für die schnelle und synchrone Ausbreitung von Aktionspotentialen von Zelle zu Zelle und somit eine schnelle Synchronisation des Myokards

• Transmembranproteine