Muskelphysiologie: Arten, Kontraktion und Besonderheiten

Die Leichenstarre: Muskelstarre nach dem Tod

Die Leichenstarre tritt auf, wenn Muskeln nach dem Tod für einige Stunden erstarren. Dies liegt daran, dass Muskelzellen kein ATP mehr haben und Kalzium nicht mehr in das sarkoplasmatische Retikulum zurückpumpen können. Wenn Kalziumionen das Retikulum verlassen, binden sie an Proteine und ermöglichen die Bildung von Querbrücken. Ohne ATP gibt es jedoch keine Kontraktion, aber Kalzium ist weiterhin vorhanden und die Querbrücken bleiben bestehen, was die Dehnung der Muskeln verhindert. Die Leichenstarre verschwindet 15 bis 20 Stunden später, wenn die Muskelzellen zu zerfallen beginnen.

Skelettmuskulatur: Steuerung der Kontraktion

Das Nervensystem steuert die Kontraktion der Skelettmuskulatur. Motoneuronen aktivieren in quergestreiften Muskeln spezialisierte Synapsen, die als neuromuskuläre Endplatten bezeichnet werden. Das Nervensystem steuert die Stärke und den Grad der Muskelkontraktion, indem es die Anzahl der angeregten Muskelfasern und die Frequenz der Aktionspotenziale in jeder Faser reguliert. Letzteres bedeutet, dass ein einzelnes Aktionspotenzial eine Muskelzelle nicht als Ganzes zur Kontraktion bringt; dafür ist eine Reihe von aufeinanderfolgenden Aktionspotenzialen erforderlich. Fast alle Motoneuronen bilden Synapsen über eine Gruppe von Muskelfasern. Eine Gruppe von Fasern, die von einem Neuron innerviert wird, wird als Motoreinheit bezeichnet. Die Anzahl der Muskelfasern in einer Motoreinheit hängt vom jeweiligen Muskel ab.

Herzmuskel: Aufbau und Kontraktionsmechanismus

Der Herzmuskel ist ausschließlich im Herzen zu finden, ist spontan aktiv und weist unter dem Mikroskop ebenfalls ein gestreiftes Aussehen auf. Ähnlich wie bei der Skelettmuskulatur wird die Kontraktion des Herzmuskels ausgelöst, wenn ein Aktionspotenzial über T-Tubuli in die Zelle gelangt und die Freisetzung von Kalzium aus dem sarkoplasmatischen Retikulum bewirkt; Kalzium gelangt jedoch auch aus der extrazellulären Flüssigkeit in die Zelle. Diese Art von Muskelkontraktion kann eigenständig erfolgen. Diese Eigenschaft ist in den spezialisierten Fasern des Sinusknotens ausgeprägt, der als Schrittmacher des Herzens fungiert. Aktionspotenziale breiten sich schnell durch das Herz aus, vermittelt durch Gap Junctions (interkalierte Scheiben), die es dem Potenzial ermöglichen, direkt von einer Zelle zur anderen zu wandern und deren Kontraktionen zu synchronisieren.

Glatte Muskulatur: Eigenschaften und Kontraktion

Der glatten Muskulatur fehlt das quergestreifte Aussehen der anderen Muskelarten. Sie findet sich unter anderem in den Wänden des Verdauungstrakts und großer Blutgefäße und erzeugt langsame und anhaltende, unwillkürliche Kontraktionen. Glatten Muskelzellen fehlen Sarkomere, und wie Herzmuskelzellen sind fast alle direkt über Gap Junctions (interkalierte Scheiben) miteinander verbunden, was synchronisierte Kontraktionen ermöglicht. Der glatten Muskulatur fehlt auch das sarkoplasmatische Retikulum; der Kalziumbedarf für die Kontraktion wird während des Aktionspotenzials aus der extrazellulären Flüssigkeit gedeckt. Die Kontraktion der glatten Muskulatur kann durch Dehnung, Hormone, Nervensignale oder eine Kombination solcher Reize eingeleitet werden.