Muskel- und Nervengewebe: Aufbau und Funktion

Skelettmuskulatur

Die Hauptfunktion der Skelettmuskulatur besteht darin, die Knochen zusammenzuhalten und deren Bewegung zu erleichtern. Die Zellen sind faserförmig, länglich und multinukleär. Sie enthalten drei Hauptgruppen von Proteinen:

• Strukturproteine: Verantwortlich für die Unterstützung und Flexibilität des Gewebes.
• Regulatorische Proteine der Kontraktion: Sie sind für die Aktivierung und Inaktivierung der Muskelkontraktion zuständig. Die wichtigsten sind Troponin und Tropomyosin.
• Kontraktile Proteine: Sie sind für die eigentliche Muskelkontraktion verantwortlich: Myosin und Aktin.

1.1. Bindegewebskomponenten der Skelettmuskulatur

Die Skelettmuskulatur ist von folgenden Gewebeschichten umgeben:

• Sehnen: Eine Verlängerung des Bindegewebes, die Muskelfasern enthält und dafür verantwortlich ist, die Muskeln an Knochen oder andere Muskeln zu binden.
• Epimysium: Die Schicht, die den gesamten Muskel umgibt.
• Perimysium: Die Schicht, die die Muskelbündel umgibt.
• Endomysium: Umgibt die einzelnen Muskelzellen.

1.2. Nerven- und Blutversorgung

Alle Skelettmuskeln besitzen in der Regel einen Nerv, eine Arterie und zwei Venen. Ein Motorneuron kann gleichzeitig mehrere Muskelfasern innervieren. Kategorisch lässt sich sagen, dass die Muskeln stets die notwendige Blutversorgung und die erforderlichen Impulse erhalten, wenngleich Ausnahmen immer möglich sind.

1.3. Mechanismen der Kontraktion der Skelettmuskulatur

Eine der Hauptfunktionen der Skelettmuskulatur ist die Erleichterung der Bewegung durch Innervation, allgemein bekannt als Kontraktion. Diese kann unfreiwillig oder freiwillig durch Nervenimpulse ausgelöst werden.

Die Muskelkontraktion beginnt, wenn das Myosin die dünnen Filamente (Aktin) zieht, sodass diese in die I-Bande gleiten. Die Z-Scheibe nähert sich oder tritt zurück, je nachdem, ob der Muskel kontrahieren oder entspannen soll.

Man könnte anmerken, dass es einen Zusammenhang zwischen der Länge und der Muskelspannung gibt. Die Sarkomere (die anatomische und funktionelle Einheit der Kontraktion, begrenzt durch zwei Z-Scheiben) bestimmen die Länge des Muskels. Es gilt: Wenn das Sarkomer kurz ist, ist die Kontraktionskraft ebenfalls gering, und umgekehrt.

1.4. Muskelermüdung

Muskelermüdung, gemeinhin bekannt als Steifigkeit, tritt auf, wenn der Muskel nach kontinuierlicher Aktivität arbeitsunfähig wird. Dies ist ein Zustand, den wir alle schon einmal erlebt haben.

Faktoren, die die Entstehung von Muskelermüdung begünstigen, sind:

• Reduktion von Kreatinphosphat.
• Reduktion von Ca²⁺ im Sarkoplasma (Zytoplasma).
• Mangel an Sauerstoff und Glykogen.
• Ausfall des Neurotransmitters Acetylcholin.
• Anstieg von Milchsäure und ADP.

Glatte Muskulatur

Die Glatte Muskulatur, auch bekannt als unwillkürliche Muskulatur oder viszerale Muskulatur, besteht aus spindelförmigen Zellen und ist nicht quergestreift. Sie funktioniert oft als eine Einheit und enthält die Proteine Aktin und Myosin. Innerhalb dieser Gewebeart finden wir zwei Arten von Muskeln:

• Single-Unit-Kontraktion (Viszeraler glatter Muskel): Kontrahiert schnell, wie im Magen-Darm-Trakt oder der Gebärmutter.
• Multi-Unit-Kontraktion des glatten Muskels: Die Kontraktion hängt von der nervösen Stimulation ab. Dies tritt in der Luftröhre, der Iris und der Nickhaut des Auges auf.

Herzmuskel

Der Herzmuskel (oder Myokard) ist ausschließlich in den Herzwänden zu finden. Er zeichnet sich durch rhythmische Muskelfasern aus, die durch Glanzstreifen mit Desmosomen verbunden sind. Was ihn von den meisten anderen Muskeln unterscheidet, ist, dass er unwillkürlich arbeitet.

Nervengewebe

Das Nervengewebe besteht aus etwa einer Million Neuronen und einer unbestimmten Anzahl von Verbindungen. Diese Komponenten bilden das, was wir als Nervensystem kennen.

Neuronen

Neuronen sind die Nervenzellen des Nervensystems und bestehen in der Regel aus drei verschiedenen Teilen:

• Zellkörper (Soma): Der zentrale Teil der Nervenzelle, in dem sich der Kern und das Zytoplasma befinden.
• Dendriten: Verlängerungen der Neuronen, die spezialisiert sind auf den Empfang von Reizen von Sinneszellen oder Axonen.
• Axon: Eine Verlängerung der Zelle, deren Größe variabel ist und in einigen Fällen bis zu 1 Meter lang sein kann.

Man unterscheidet auch drei Arten von Neuronen:

• Sensorische Neuronen: Werden durch Rezeptorzellen stimuliert.
• Motorneuronen: Senden empfangene Impulse weiter.
• Interneuronen (Verbindungsneuronen): Verbinden sensorische Neuronen mit Motorneuronen.

Die Hauptfunktion von Neuronen besteht darin, externe Reize zu empfangen und diese in Nervenimpulse umzuwandeln, die an andere Neuronen, Muskeln oder Drüsen gesendet werden, um eine Reaktion auszulösen.

Bis vor Kurzem glaubte man, dass Nervenzellen die einzigen Zellen in unserem Körper seien, die sich nicht reproduzieren oder erholen, wenn sie absterben. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sie sich tatsächlich extrem langsam reproduzieren.

Gliazellen oder Neuroglia

Gliazellen, allgemein bekannt als Neuroglia, sind dafür verantwortlich, Neuronen Unterstützung und Schutz zu bieten. Es gibt Dutzende dieser Zellen pro Neuron.

Das Nervensystem

Das Nervensystem ist ein Netzwerk aus ektodermalem Gewebe, dessen Grundeinheit, wie oben erwähnt, die Neuronen sind. Sein Hauptzweck ist die schnelle Erfassung und Verarbeitung von Signalen aus der Umwelt, um die Organe so zu koordinieren, dass die Interaktion mit der Umwelt in jedem Moment optimal genutzt wird.

3.1. Zentrales Nervensystem (ZNS)

Das Zentrale Nervensystem (ZNS) besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark. Hier finden wir folgende Gewebearten:

• Graue Substanz: Besteht aus den Zellkörpern der Neuronen.
• Weiße Substanz: Besteht aus den Dendriten und Axonen der Nervenzellen.

Das ZNS ist verantwortlich für die Aufnahme und Verarbeitung von Reizen, die von den verschiedenen Sinnesorganen abgerufen werden, und für die Übermittlung von Befehlen an die Effektororgane, um eine Reaktion auszulösen.

3.2. Peripheres Nervensystem (PNS)

Das Periphere Nervensystem (PNS) besteht aus Nerven und Neuronen, die sich in allen Gliedmaßen und Organen unseres Körpers befinden. Seine Hauptfunktion ist die Koordination, Regulierung und Integration unserer inneren Organe.

Der Hauptunterschied zwischen dem ZNS und dem PNS besteht darin, dass das PNS nicht durch Knochen oder die Blut-Hirn-Schranke geschützt ist, was es anfälliger für schädliche Toxine macht.