11 MZB I - Jessberger

Endplattenpotential s, Abk. EPP, E endplate potential, postsynaptisches Potential, das in der Muskelfaser an der neuromuskulären Synapse (motorische Endplatte) gemessen werden kann.

- Elektrische Reizung eines Motoneuronaxons führt normalerweise zur überschwelligen Erregung der Muskelfaser (Auslösen eines Muskelaktionspotentials).
- Unterschwellige erregende Potentiale („miniature endplate potentials“, MEPPs) reflektieren die spontane Ausschüttung einzelner synaptische Vesikel.

Entstehung des Aktionspotentials an der neuromuskulären Endplatte durch Aktivierung spannungsabhängiger Natriumkanäle. Schnelle Repolarisation nach Natriumkanal-Inaktivierung und durch Kaliumausstrom und Chlorideinstrom.

Ausbreitung entlang der Muskelfaser mit etwa 5 m/s.

Folge: nahezu simultane Depolarisation der gesamten Muskelfaser (Verzögerung bei einer 5 cm langen Faser beträgt nur etwa 5 ms).

Elektromechanische Kopplung:
Das Aktionspotential führt zu einer Erhöhung der intrazellulären CalciumKonzentration in der Muskelfaser, die wiederum durch Regulation der Aktin-Myosin Wechselwirkung eine Kontraktion erzeugt.

Unter Sarkomer versteht man die kleinste kontraktile Einheit des Muskels.

Transversales System (T-Tubuli): Einstülpungen des Sarkolemms

Longitudinales System: Sarkoplasmatisches Retikulum (Calcium-Speicher)

Depolarisation in den T-Tubuli bewirkt eine Calcium-Ausschüttung aus dem sarkoplasmatischen Retikulum.
-> Die Calcium-Konzentration erhöht sich kurzfristig von etwa 0.1 auf 10 mM.

s.B.

Schritt 1: Die Bindung eines ATP-Moleküls in das aktive Zentrum des Myosinkopfes durchbricht die feste, hochaffine Bindung zwischen nukleotidfreiem Myosinkopf und Aktinfilament. Der Myosinkopf löst sich vom Aktinfilament ab.
Schritt 2: Die Spaltung des ATP-Moleküls in ADP und anorganisches Phosphat induziert ein Umklappen des Konverters mit darin verankertem Hebelarm. Dadurch wird die katalytische Domäne in Richtung Z-Linie verschoben und kommt in Höhe eines neuen Aktinmonomers zu liegen.
Schritt 3: Der Myosinkopf geht mit Aktin eine Bindung niedriger Affinität ein (niederaffiner Aktomyosinkomplex).
Schritt 4: Strukturumlagerungen im Myosinkopf führen zu fester, hochaffiner Bindung des Myosinkopfes an Aktin (hochaffiner Aktomyosinkomplex).
Schritt 5: Konverter mit Hebelarm werden umorientiert und anorganisches Phosphat dissoziiert aus dem aktiven Zentrum des Myosinkopfes ab. Durch die Umorientierung von Konverter mit Hebelarmwerden Aktin- und Myosinfilament etwa 6–8nm gegeneinander verschoben. Diese Verschiebung stellt den ersten Teilschritt des sog. Kraftschlags dar.
Schritt 6: Die Abdissoziation von ADP geht mit einem weiteren Umklappen von Konverter und Hebelarm einher. Durch diesen zweiten Teilschritt des Kraftschlags werden Aktin- und Myosinfilament umweitere 2–4nm gegeneinander verschoben.

Eintreffen eines präsynaptschen Aktonspotentals an der Motoneuron-Axonendigung

ACh-Freisetzung an der motorischen Endplatte

Bindung von ACh an den nikotinischen AChR

Öffnung des nAChR bewirkt überschwellige Depolarisation, also Auslösen eines postsynaptischen Muskelaktionspotentials.

Skelettmuskulatur:
- Willkürmuskulatur
-> ohne nerven keine Kontraktion

Glatte Muskulatur:
- Als Schicht in inneren Organen und Blutgefässen
- Selbstständige Koontraktion
  -> nicht unmittelbar der Willkür unterstellt

- Rekrutierung motorischer Einheiten (Anzahl motorischer Einheiten)

- Erhöhung der Entladefrequenz motorischer Einheiten

s.B.

Typ S -  „slow“
Typ FR – „fast fatigue-resistant“
Typ FF – „fast, fast-fatigable“
 

s.B.

Isotonische Kontraktion: Die Spannung des Muskels bleibt gleich, die Muskellänge ändert sich.

Isometrische Kontraktion: Die Länge des Muskels bleibt gleich, die Muskelspannung ändert sich.

Auxotonische Kontraktion: Muskelspannung und -länge ändern sich gleichzeitig. Dies ist der häufigste Fall bei Bewegungsabläufen.

s.B.

s.B.

s.B.

Messung der elektrischen Muskelaktivität

Mit Hilfe von feinen Nadelelektroden lassen sich Potentialschwankungen einzelner motorischer Einheiten ableiten (Einzelfasermyografie)

Meistens bezeichnet EMG die Messung der Potentialänderungen an der Hautoberfläche. In diesem Falle werden Summenaktionspotentiale eines ganzen Muskels oder mehrerer Muskeln gemessen.

Hauptanwendung zur Unterscheidung von Myopathien und Neuropathien.

s.B.

Verminderte (muskel)Regeneration mit dem Alter
-> Verbesserte RegeneraFon nach Parabiosis

Entscheidender Fortschritt für die operative Medizin.
-> Eine Blockade der neuromuskulären Erregungsübertragung kann prinzipiell durch präsynaptische oder postsynaptische Blockade erfolgen.

Reversible präsynaptische Blockade durch:
Botulinum Toxin

Reversible postsynaptische Blockade durch:
Curare: kompetitiver nAChR-Antagonist  
-> verringerte Depolarisation
Succinylcholin: hochaffiner Agonist
Neostigmin: Cholinesterasehemmer
-> Dauerdepolarisation

Irreversible postsynaptische Blockade durch:
Bungarotoxin

Myotonien
 Muskelteifheit

Myasthenien
 Muskelschwäche

Periodische Paralysen
 Muskellähmungen

Dystrophien
 MUskeldegeneration

Atrophien
 Muskelscchwund

Hypertrophien
 Muskelvergrösserung

Belastungsabhängige Muskelschwäche, die sich durch schnelle Ermüdung bei wiederholten Bewegungen bemerkbar macht. Symptomatisch sind häufig herabhängende Augenlider (Ptosis).

Autoimmunerkrankung, bei der Antikörper gegen ACh-Rezeptoren gebildet werden. Dadurch verringert sich die Anzahl der verfügbaren ACh-Rezeptoren. Ausserdem werden ACh-Rezeptoren in der postsynaptischen Membran abgebaut und es kommt zu einer Umstrukturierung der motorischen Endplatte.

Behandlungsmöglichkeit: Erhöhung der ACh-Konzentration im synaptischen Spalt durch Hemmung der ACh-Esterase (z.B. durch Neostigmin)

Symptome: Muskelsteifigkeit und gestörte Bewegungsabläufe. Neigung zu Krämpfen (lid lag).

Erbliche Ionenkanalkrankheiten mit Mutationen im Chloridkanal des Skelettmuskels, die zu einer erniedrigten Chloridleitfähigkeit führt. Dadurch wird die Re-Stabilisierung des Ruhemembranpotentials nach einem Aktionspotential geschwächt und es kommt zu einer Übererregbarkeit (myotone Kontraktion).

Behandlung: meist nicht notwendig, da die Patienten gut mit der Behinderung im Alltag zurechtkommen können.

Symptome: kälte- und bewegungsabhängige Muskelsteife

Natriumkanal-Myotonie (Myotonia Eulenburg). Eine Mutation des Natriumkanals bewirkt eine erhöhte Natriumleitfähigkeit (unvollständige oder verlangsamte Inaktivierung). Dadurch kommt es zu vermehrten und verlängerten Aktionspotentialen und dadurch zur myotonen Muskelreaktion.

Behandlung: medikamentöse Behandlung meist nicht nötig.

Erblich bedingte Muskelerkrankung, die zu einem fortschreitenden Schwund des Muskelgewebes führt. Früher Beginn der Krankheit im 3. bis 5. Lebensjahr. Frühzeitig hilfsbedürftig und auf Rollstuhl angewiesen. Die Lebenserwartung liegt selten über 25 Jahre.

Ursache ist das Fehlen oder der hochgradige Mangel des Dystrophinproteins. Dies führt zu einer unvollständigen Ausbildung des sarkomerischen Zytoskelettes und damit zu einer Fehlentwicklung der mechanische Eigenschaften der Muskelfaser.