Muskelgewebe

Der Skelettmuskel gehört zu der quergestreiften Muskulatur. Der gesamte Skelettmuskel ist umgeben von straffem Bindegewebe, dem Epimysium. Der Muskel besteht aus mehreren Muskelfaserbündeln, die wiederum von einer Bindegewebshülle umgeben sind, dem Perimysium. Die Muskelfaserbündel teilen sich auf in einzelne Muskelfasern, die vom Endomysium umgeben werden. Die Skelettmuskelfasern entsprechen den Muskelzellen, welche mehrere Zentimeter lang werden können. Umgeben sind sie von einer Zellmembran, dem Sarkolemm. Die kontraktilen Elemente des Muskels sind die Myofibrille. Diese bestehen aus Sarkomeren mit dicken Filamenten (Myosin), dünnen Filamenten (Aktin) sowie Z-Scheiben. Mehrere Myofibrillen ergeben eine Muskelfaser, bzw. vielkernige Zelle.

Sarkoplasma ist das Zellplasma der Muskelzellen und somit der Inhalt der Muskelfasern. Enthält Reservestoffe (Glykogen, Fett) sowie eine hohe Konzentration an Myoglobin, das als Sauerstoffspeicher bzw. -Überträger dient.

Bei der Muskelkontraktion gleiten Aktin- und Myosin-Filamente des Muskels aneinander vorbei, sodass sich die Z-Scheiben der Sarkomere aufeinander zu bewegen.Ausgehend von einer Erregung eines Nervs, die an der motorischen Endplatte ausgelöst wird, wird der Muskel erregt. Aus dem sarkoplasmatischen Retikulum wird Calcium in das Sarkoplasma ausgeschüttet. Das Calcium bindet an Troponin, wodurch Tropomyosin kontrahiert und die Bindungsstelle am Aktin für das Myosinköpfchen freigibt. Das Myosinköpfchen bindet an Aktin. Durch die Spaltung von ATP knickt das Myosinköpfchen um. Aktin und Myosin gleiten aneinander vorbei, der Muskel verkürzt. Zur Entspannung der Muskeln muss das Calcium vom Troponin gelöst werden und zurück in das Sarkoplasmatische Retikulum gepumpt werden. Durch die Bindung von ATP an Myosin lösen sich Aktin und Myosin voneinander und nehmen die Ausgangsstellung wieder ein.

Ein Aktionspotential wird über efferente Nerven zu den motorischen Endplatten geleitet. Durch das Aktionspotential strömt Calcium in die Endplatten ein, wodurch Vesikel mit dem Überträgerstoff Acetylcholin (Ach) in Richtung der Zellmembran strömen und den Überträgerstoff in den synaptischen Spalt freisetzten. Ach bindet an Rezeptoren in der Muskelzellmembran. Es entsteht eine Art Aktionspotential, das über das Sarkolemm geleitet wird. Es trifft in den Einstülpungen des Sarkolemm auf Kontaktstellen zum sarkoplasmatischen Retikulum (SR) und führt dort zu einer Calcium-Ausschüttung in das Sarkoplasma. Ca2+-Bindung an Troponin führt zur Kontraktion des Tropomyosin, sodass die Bindungsstellen des Aktins für die Myosinköpfchen freigelegt werden.

Hypertrophie = Vergrößerung eines Gewebes/Organs durch Zellvergrößerung bzw. Zunahme des Zellvolumens, ohne Zunahme der Zellzahl.

Arbeitshypertrophie des Muskels ist die Zunahme des Muskelzellvolumens. Sie tritt bei häufiger, kräftiger Arbeit durch Vermehrung des Sarkoplasmas und der Myofibrillen auf.

Inaktivitätsatrophie: Abnahme des Zellvolumens, wenn der Muskel nicht mehr arbeitet

Für die Arbeit der Muskeln wird ATP benötigt. Zunächst wird freies in den Muskeln vorliegendes ATP für die Kontraktion genutzt. Anschließend kann ATP aus Kreatinphosphat generiert werden. Beide Energiequellen sind nur kurzfristig nutzbar und schnell aufgebraucht ATP muss neu gebildet werden:

Anaerobe Energiegewinnung über die Milchsäuregärung zu Laktat Aerobe Energiegewinnung über Zellatmung (und β-Oxidation), wobei eine ausreichende Sauerstoffversorgung sichergestellt sein muss (kompletter Glucoseabbau zu ATP, CO2 und H2O)

Langsame S-Fasern (S=slow)

Viele Mitochondrien Muskeln gut kapillarisiert Reich an Sarkoplasma und Myoglobin Dunkle Farbe = rote Muskulatur Hauptsächlich aerobe Energiegewinnung Langsame Kontraktion mit wenig Kraft Ausdauerleistungen

Schnelle FF-Fasern (FF=fast fatigable)

Wenig Mitochondrien Viele Enzyme des anaeroben Glucoseabbaus Schnelle, ineffektive ATP-Gewinnung Rasche, kräftige Kontraktion Rasches Ermüden der Fasern Fibrillenreich Arm an Sarkoplasma und Myoglobin Helle Farbe = weiße Muskulatur

Glatte Muskulatur findet man in Wänden der Hohlorgane (Muskelhaut von Magen, Darm, Gallenblase, Harn- und Geschlechtsorganen, Luftwege), Blutgefäße, Drüsenausführungsgänge, Haut, Milz und Auge (Einstellung der Pupillenweite).

Aufbau:

Spindelförmige Muskelzellen Klein, geringer Durchmesser der Zellen (15-200 μm lang, d=4-7μm) Ein länglicher, elliptischer Kern in der Mitte der Zellen Keine Querstreifung (Filamente nicht zu Myofibrillen geordnet) Kein Sarkolemm (Zellmembran: Basalmembran mit Gitterfasern, die an den freien Enden der Muskelfasern in kollagene Fibrillen übergehen oder elastische Sehnen bilden) Gap junctions, die Erregung kann sich über Zellkontakte zwischen den Muskelzellen ausbreiten Hormonell erregbar, „unwillkürliche“ Muskulatur