Anatomie II

Kanäle die Membranen von zwei benachbarten Zellen durchqueren, wodurch das Cytoplasma der beiden Zellen direkt verbunden wird. So können die Zellen ungehindert Signale übertragen und kommunizieren. Solche Gap Junctions sind z.B zwischen den Herzmuskelzellen zu finden, aber auch in glatter Muskulatur im Großhirn und in der Netzhaut.

Die Anzahl der Muskelfaserzellen liegt bei der Geburt fest, das heßt es können keine neuen Muskelzellen entsehen. Es findet nur eine Zunahme des Muskelfaserdurchmesser und der Länge statt (Hypertrophie). Hyperplasie, d.h die Aufteilung von Muskelfasern findet nur prä natal statt.

Weiße Muskelfasern (Muskelfasertyp IIb)

• relativ dick, enthalten mehr Myofibrillen, weniger Mitochondrien
• schnelle Kontraktion aber rasche Ermüdung (anearob, Laktat Bildung)

Rote Muskelfasern (Muskelfasertyp I und IIa)

• relativ dick, enthalten weniger Myofibrillen, mehr Mitochondrien
• relativ langsame Kontraktion aber sehr ausdauernd (verwenden O2 aerob, keine Laktat Bildung und damit auch keine Übersäurerung => ausdauernd)

Intermediäre Muskelfasern (Muskelfasertyp IIc)

• haben sowohl Merkmale von roten als auch weißen Muskelfasern
• relativ dick

Muskel ist von einer Fascie umgeben (=Muskelhaut). Der Muskel selbst besteht aus einer Anzahl von Stängen (Muskelfaserbündeln) umgeben, welche wiederum von einer Bindegewebshülle umgeben ist. Diese Stränge besthen aus Muskelfasern (=Muskelzellen). Die Umhüllung der einzelnen Fasern wird Sarkolemm genannt. Innerhalb der Fasern verlaufen die kontraktilen Fibrillen, welche aus Eiweißfäden besteht, die Muskelfilamente (Aktin & Myosin).

In den Muskelfasern liegen zahlreiche wandständige Zellkerne in einem gemeinsame Sarkoplasma. Hier befinden sich Mitochondrien zur aeroben Energiegewinnung, Myoglobin zur Sauerstoffbindung (roter Muskelfarbstoff) und das Sarkotubuläre System.

Ein Sarkomer ist die kleinste funktionelle Einheit einer Muskelfaser. Es liegt zwischen zwei Z-Scheiben und besteht aus Aktinfilamenten, Myosinfilamenten und den Regulatorproteinen (Tropomodulin, Titin und Nebulin).

In etwa 50 % des intrazellulären Proteins in den Muskelfasern sind Myosin. Ein Myosinmolekül besteht aus zwei verdrillten Proteinen, welche am Ende in zwei Köpfchen verdichtet werden. Es lässt sich auch in einen Schwanz-, Hals und Kopfbereich unterteilen. Der Kopfbereich besitzt dabei zwei Bindungstellen für ATP und Aktin. Das Myosinfilament besteht aus meheren Myosinmolekülen, wobei die Kopfbereiche setlich herausragen um Bindungen zu ermöglichen.

Ein Motorneuron ist über eine motorische Endplatte an die Muskelfasern gebunden. Über die Nervenbahn kann das Neuron ein positives Signal in die motorische Endplatte senden. Es findet ein post-synaptischer Na+ Einstrom in die Muskelfaserzelle statt und ein Muskelpotential wird ausgelöst. Muskelpotential wird in das innere des Muskels weitergeleitet. Dies bewirkt die Freisetzung von CA2+ aus den terminalen Zisternen. Die Ca2+ Konzentration im Sarkplama steigt enorm an. Dies führt zu einer Konformationsänderung des Troponins am Aktinilament. Hierdurch wird die Anheftungstelle für das Mysosin frei und das Myson kann sich an das Aktinfilament anlagern.

Sobald durch die hohe Ca2+ Konzentration das Myosin an das Aktin anlagert beginnt der Zyklus. ATP bindet den Myosinkopf, dadurch wird die Mysion-Aktin bindung gelöst. Nun findet mit Hilfe der ATPase eine Hydrolyse des ATP zu ADP + Phosphatgruppe statt. Nun schwingt der Kopf des Mysoins nach vorne und bindet eine neue Aktin Untereinheit. Dann schlägt der Kopf unter Phosphat Freisetzung zurück, dabei kommt es zu einer Kraftentwicklung welche zur Bewegung des Sakromers führt. Durch die Symmetrie des Sakromers kommt es insgesamt zu einer Kontraktion, da dieser Vorgang an vielen Bindungstellen abläuft. Anschließend wird ADP freigesetzt und der Zyklus kann erneut beginnen.

Der Energiespeicher in der Muskulatur ist dabei das Kreatinphosphat, welches ein ADP zu ATP phosporylieren kann.

Krankheit bei der Ca2+ Kanäle sensitiver zu niedrigen Ca2+ Konzentrationen sind. Hierdurch wird mehr Ca2+ transportiert und die Kanäle schließen langsamer. Es kommt zu anhaltender Muskelkonzentration, erhöhtem Sauerstoffverbaruch, Hitze und Laktatbildung und Zerstörung der Zellmembranen.

Bei einem Reflex ist die sensorische Faser direkt mit der motorischen Bahn verschaltet, es erfolgt jedoch keine Verbindung mit dem Gehirn. Dies führt zu nicht kontrollierbaren Reaktionen, wie beim Kniesehnenreflex. Die Funktion der meisten Reflexe liegt in der Ausführung von schnellen Routineaufgaben wie z.B Hustenreflex oder Lidschlagreflex.

Gegenspielende Muskeln hemmen sich gegenseitig. Zum Beispiel muss während der Kontraktion des Bizeps der Triceps gehemmt werden.

Mesodermale Stammzellen (Embryologie) differenzieren sich und werden unter anschließender Teilung zu Myoblasten. Mehrere Myoblasten bilden eine Myotube, welche wiederum die Muskelfasern bilden. Myogenese findet nur vor der Geburt statt.