Der Muskel

allgemeine Informationen für Kollegen

aus Endoderm zu Zellen, welche kontraktile Proteine (Aktin, Myosin, Troponin u.a.) produzieren (Myoblasten), sich einzeln oder in Verbänden (Synzytien) nach elektrischer Erregung (Aktionspotentiale) verkürzen (Myozyten)

Muskelzelle mit Sarkolemm, Kern, Zytoplasma, Mitochondrien und sarkoplasmatischem Retikulum

Viszeralmuskulatur

einzelner spindelförmiger Myozyt mit Kern, Plasma, kontraktilen Filamenten (Aktin und Myosin) und Membran, untereinander Nexus, innerviert durch vegetative Nervenendigungen

_{glatte Muskelzellen (mikroskopisches Präparat 400fach vergrößert, Institut für Anatomie der Ernst-Moritz-Arndt Universität zu Greifswald, nachgezeichnet 5.1.1988)}

Herzmuskulatur

Myofibrille mit Myofilamenten (Aktin und Myosin) und charakteristische Querstreifung, aber nur einen zentralen Kern, zusätzlich Glykogen und Lipofuszin, untereinander Nexus und Desmosome, am Ende Discus intercalaris, innerviert durch interzelluläres Nervengeflecht

Skelettmuskulatur

Myofibrille als Synzytium mehrerer Myozyten mit Myofilamenten (Aktin und Myosin), welche charakteristische Querstreifung bzw. Cohnheim-Felderung hervorbringen, randständigen Kernen sowie transversalen und longitudinalen Tubuli, zusammen Muskelfaser, primäres und sekundäres Muskelbündel und Muskel, innerviert durch Nerven über motorische Endplatte

_{quergestreifte Muskulatur (mikroskopisches Präparat 400fach vergrößert ,Institut für Anatomie der Ernst-Moritz-Arndt Universität zu Greifswald, nachgezeichnet 5.1.1988)}

Kontraktion

Aktin rutscht durch Ruderschlag der Querbrücken zwischen Myosin (Gleitfilamenttheorie), dünne Aktinfilamente (bürstenförmig am Sarkomer) I-Bande, daran Troponin und Tropomyosin, dicke Myosinfilamente (zwischen Aktin) A-Bande, daran Myosinhals und -kopf, es wirkt als ATP-ase

Energie

ATP ist Energiedonator, es ermöglicht die Lösung der Querbrücken für neuen Ruderschlag (sonst Totenstarre), ATP-Lieferanten sind Kreatinphosphat, Glucose (welches anaerob über Pyruvat zu Lactat oder aerob über Pyruvat zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut wird) und Triglyceriden
Kalzium ermöglicht aber erst Ruderschlag, wenn kein Kalzium intrazellulär, dann verhindert Troponin Bindung der Myosinköpfe an Aktin
Myoglobingehalt zuständig für Sauerstoffaufnahme bzw. -speicherung intrazellulär, wenn viel Myoglobin (rote Muskeln), dann Typ I-Fasern mit langsamer Kontraktion, geringer Ermüdbarkeit, ernergiesparendem oxidativen Stoffwechsel bei wenig ATP-ase und LDH (z.B. Rumpfmuskulatur, M. soleus), wenn wenig Myoglobin (weiße Muskeln), dann Typ II-Fasern mit schneller Kontraktion, schneller Ermüdbarkeit, aufwendigem glykolytischen Stoffwechsel bei hoher ATP-ase und LDH (z.B. M. biceps brachii)

Regulation

durch Elektrostimmulation bzw. Kalziumkanäle bei einzelner Myofibrille über elektromechanische Kopplung (motorische Endplatte), nach Aktionspotential über Acetylcholin, motorischer Endplatte und transversalem Tubulus erfolgt Ausstrom des Kalzium aus longitudinalem Tubulus intrazellulär und schließlich Kontraktion, nach kurzer Refraktärperiode, in der durch Kalziumpumpen Rücktransport erfolgt, erneutes Aktionspotential möglich
weitere Regulierung durch Rekrutierung von motorischen Einheiten durch ZNS, so in Augenmuskeln pro Muskel zahlreiche motorische Einheiten mit wenig Fasern pro Einheit (ca. 5) und geringer Kraftentwicklung und in Extremitätenmuskeln umgekehrt (ca. 2000)
Tonusregulation über γ-Motoneurone und Muskelspindeln, durch Psyche und Extrapyramidales System Tonuserhöhung bis Rigor möglich
bei Muskelarbeit entsteht aus chemischer Energie (ATP) mechanische Arbeit (Kontraktion) und thermische Energie (Wärme)

Funktion

Muskelkraft von physiologischen Querschnitt und nicht vom anatomischen Querschnitt, Rekrutierung der Fasern und Frequenz des AP abhängig
bei Vordehnung größere Kraftentwicklung (Ruhedehnungskurve), da parallel geschaltete Elemente angespannt sind
durch Dehnung seriell geschalteter Elemente isometrische Kontraktion und schließlich nach Erreichen der notwendigen Kraft isotonische Kontraktion (Unterstützungskontraktion) für Verrichten der Arbeit möglich
je größer die Belastung, desto geringer die Verkürzung
bei maximaler isometrischer Kontraktion kommt es zu einer Hypertrophie
erhöhte Wärmeproduktion durch Erniedrigung der mechanischen Arbeit bei Erhöhung der chemischen Energie (Erhöhung der AP bei Tonuserhöhung und Tetanus) möglich (Muskelzittern bei Frieren und Schüttelfrost)

Debrunner AM (1994) Orthopädie. 3. vollst. überarb. Aufl. Hans Huber, Bern Göttingen Toronto Seattle 93-4
Schuhmacher GH (1987) Kompendium und Atlas der Allgemeinen Anatomie. Georg Thieme, Leipzig 112-5