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Quergestreifte Muskulatur

Zu der quergestreiften Muskulatur wird die Skelettmuskulatur und die Herzmuskulatur gezählt, die beide aufgrund ihrer dicht aneinander gelagerten Muskelfasern (Myofibrillen) ein “quergestreiftes” Aussehen haben.

Als Skelettmuskulatur bezeichnet man die Bewegungsmuskulatur des menschlichen Körpers. Sie wird willkürlich gesteuert und ist mit über 600 Skelettmuskeln für die Motorik verantwortlich.

Die Herzmuskulatur befindet sich ausschließlich im Herzen. Durch ihre Muskelfasern und spezialisierten Herzmuskelzellen ermöglicht sie die kontinuierliche Pumpleistung des Organs.

Neben der quergestreiften Muskulatur gibt es noch die glatte Muskulatur, die kein quergestreiftes Muster aufweist und sich aus langen, dünnen Muskelzellen zusammensetzt . Die glatte Muskulatur wird auch Eingeweidemuskulatur genannt und kleidet mit Ausnahme des Herzens alle Hohlorgane und Gefäße aus. Sie ist ebenfalls kontraktil und wird unwillkürlich über das vegetative Nervensystem innerviert.

In diesem Artikel werden die Anatomie, die Histologie und die Funktion der quergestreiften Muskulatur erläutert.

Kurzfakten zur Skelettmuskulatur
Aufbau Parallele Skelettmuskelfasern
Morphologisches Synzytium
Bis zu 100 randständige, längliche Zellkerne
Innervation Willkürliches (somatisches) Nervensystem
Funktion Aktive, willkürliche Körperbewegungen
Kurzfakten zur Herzmuskulatur
Aufbau Einzelne, verzweigte Herzmuskelzellen
Funktionelles Synzytium über Glanzstreifen
1 - 2 zentrale Zellkerne
Innervation Unwillkürliches (vegetatives) Nervensystem
Autonome Steuerung durch Schrittmacherzellen
Funktion Kontinuierliche und rhythmische Kontraktionen des Herzens
Erregungsbildungs- und Leitungssystem des Herzens
Inhalt
  1. Skelettmuskulatur
    1. Aufbau
    2. Histologie
    3. Innervation 
    4. Funktion
  2. Herzmuskulatur
    1. Aufbau
    2. Histologie
    3. Innervation
    4. Funktion
  3. Literaturquellen
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Skelettmuskulatur

Aufbau

Der Durchmesser einer Skelettmuskelfaser variiert zwischen 10 und 100 µm, während ihre Länge bis zu 20 cm betragen kann. Sie entsteht embryologisch durch die kettenförmige Fusion von jungen Muskelzellen, Myoblasten genannt, und ist somit ein morphologisches Synzytium. Durch die Verschmelzung liegen bis zu 100 längliche Zellkerne am Rande einer Muskelfaser. Mehrere Hunderte Muskelfasern und verschiedene Bindegewebsschichten formen einen Skelettmuskel.

Jede einzelne Muskelfaser wird von Endomysium umgeben. Etwa 200 bis 250 von Endomysium umgebene Muskelfasern werden wiederum von Perimysium internum umschlossen und bilden zusammen das so genannte Primärbündel – die Funktionseinheit des Muskels.

Mehrere Primärbündel werden von Perimysium externum zum Sekundärbündel zusammengefasst. Der gesamte Muskel wird schließlich von Epimysium umhüllt und liegt innerhalb einer Faszie, also einer straffen Bindegewebsschicht, die ihn von den umliegenden Strukturen abgrenzt. Diese bindegewebigen Strukturen bilden an den Muskelköpfen kollagenreiche Sehnen, die die Muskeln mit den Knochen verbinden.

Histologie

Die Muskelfasern sind aus aneinanderliegenden Sarkomeren aufgebaut, der kleinsten kontraktilen Funktionseinheit der quergestreiften Muskulatur. Ein Sarkomer wird von zwei Z-Scheiben begrenzt und besteht aus vielen verschiedenen Proteinen, von denen Aktin und Myosin die Hauptbestandteile bilden. Die Querstreifung resultiert aus einer strukturierten Anordnung der Sarkomere, in der verschiedene Abschnitte das Licht unterschiedlich brechen.

Der helle Abschnitt ist die I-Bande (isotrop) und der dunkle Abschnitt die A-Bande (anisotrop). In der Mitte der A-Bande liegt wiederum eine helle H-Zone. Mittig der H-Zone befindet sich die schmale M-Linie, in der Myosinfilamente verankert sind. Die I-Banden enthalten in der Mitte die Z-Scheiben, an denen Aktinfilamente verbunden sind. Die Abschnitte im Sarkomer haben somit folgende Reihenfolge: Z-I-A-H-M-H-A-I-Z.

Einige Zellstrukturen von Muskelfasern haben einen spezifischen Eigennamen. Das Zytoplasma wird als Sarkoplasma bezeichnet. Das endoplasmatische Retikulum heißt sarkoplasmatisches Retikulum und es verläuft als longitudinales (L-)System in Richtung der Myofibrillen. Die Zellmembran einer Muskelfaser wird Sarkolemm genannt, welches durch tiefe Einstülpungen in das Sarkoplasma die transversalen (T)-Tubuli bildet. Ein T-Tubuli mit zwei beidseitig anliegenden L-Tubuli wird als Triade zusammengefasst.

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Innervation 

Die Innervation erfolgt über das somatische Nervensystem, das die Kraftausübung und Bewegungsrichtung der Muskeln genau reguliert. Damit sind fast alle Skelettmuskeln willkürlich kontrollierbar.

Ein Reiz wird über einen Motoneuron an den entsprechenden Muskel weitergeleitet, weshalb ein Motoneuron mit seinen zugehörigen Muskelfasern eine motorische Einheit darstellt.

Feine Muskeln (zum Beispiel äußere Augenmuskeln) besitzen sehr kleine motorische Einheiten und können dadurch präziser gesteuert werden als grobe Muskeln (zum Beispiel Rückenmuskeln).

Funktion

Die Skelettmuskulatur ist ein Teil des Bewegungsapparats und hat die Aufgabe, das Skelett zu stabilisieren und zu bewegen. Darüber hinaus zählen auch andere Organe, wie die Zunge, Teile der mimischen Muskulatur, das Zwerchfell (Diaphragma) und die Kehlkopfmuskulatur zur Skelettmuskulatur.

Die Skelettmuskulatur hat eine gewisse Fähigkeit zur Regeneration und Reparatur nach Verletzungen. Dies ist vor allem durch die Aktivität von Satellitenzellen möglich, die sich teilen und differenzieren können, um beschädigte Muskelfasern zu reparieren oder zu ersetzen.

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Herzmuskulatur

Aufbau

Eine Herzmuskelzelle (Kardiomyozyt) ist etwa 10 bis 20 µm dick und 50 bis 100 µm lang. Die Herzmuskelzellen liegen nicht streng parallel zueinander, sondern bilden ein komplexes, untereinander verzweigtes Netzwerk. Die Verbindung einzelner Kardiomyozyten wird über Glanzstreifen gewährleistet, wodurch die Herzmuskulatur ein funktionelles Synzytium darstellt. Im Gegensatz zur Skelettmuskulatur befindet sich hier nur ein Zellkern, meistens in der Mitte der Herzmuskelzelle positioniert und drängt die Myofibrillen spindelförmig auseinander. 

Histologie

Der sarkomere Feinbau der Herzmuskulatur ist vergleichbar mit der der Skelettmuskulatur. Die T-Tubuli sind jedoch größer und verzweigt, wohingegen das L-System vergleichsweise weniger ausgeprägt ist. Im Herzmuskel kommen Diaden vor, die einen T-Tubuli mit nur einem sarkoplasmatischen Retikulum (L-Tubuli) zusammenfassen. Das Sarkoplasma der Herzmuskelzellen enthält neben Myofibrillen einen sehr hohen Anteil an Mitochondrien.

Die Glanzstreifen (Disci intercalares) zwischen den Kardiomyozyten verbinden die Zellen sowohl mechanisch über Fascia adhaerens und Desmosomen als auch elektrisch über Gap Junctions (Nexus) miteinander. Durch die elektrische Kopplung wird ein ankommendes Aktionspotential an alle Kardiomyozyten weitergeleitet.

Innervation

Das Herz hat die besondere Fähigkeit, Impulse für die Muskelkontraktion selbstständig über ein autonomes Erregungsleitungssystem zu generieren. Dies wird über spezialisierte Herzmuskelzellen gewährleistet, die als Schrittmacherzellen zusammengefasst werden. Diese Zellen liegen zum größten Teil subendokardial und beinhalten den Sinusknoten, den AV-Knoten, die His-Bündel, die Tawara-Schenkel und die Purkinje-Fasern.

Trotz ihrer Autonomie können die Herzmuskelzellen vom vegetativen Nervensystem beeinflusst werden. Der Sympathikus erhöht die Herzfrequenz, die Kontraktionskraft, die Geschwindigkeit der Erregungsleitung und die Erregbarkeit des Herzens, während der Parasympathikus genau entgegengesetzt wirkt.

Funktion

Herzmuskelzellen sind spezielle quergestreifte Muskelzellen, die ausschließlich im Herzen vorliegen. Ihre Hauptaufgabe ist die kontinuierliche und regelmäßige Kontraktion des Herzens, wodurch seine Pumpfunktion aufrechterhalten wird.

Neben den Schrittmacherzellen befinden sich im Vorhof weitere spezialisierte Herzmuskelzellen, myoendokrine Zellen. Diese enthalten das atriale natriuretische Peptid (ANP). Dieses Peptidhormon wird bei erhöhtem Blutdruck ausgeschüttet und stimuliert die Diurese, womit es eine blutdrucksenkende Wirkung hat.

Im Gegensatz zur Skelettmuskulatur hat die Herzmuskulatur keine Regenerationskapazität. Herzmuskelzellen, die zum Beispiel nach einem Myokardinfarkt abgestorben sind, werden durch Bindegewebe ersetzt und sind nicht mehr funktionsfähig. Dies beeinträchtigt die Pumpfunktion des Herzens und mindert die Leistungsfähigkeit.

Lerne mit unseren anschaulichen Lernmaterialien mehr über die Histologie der Skelettmuskulatur und der Herzmuskulatur:

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Kim Bengochea, Regis University, Denver
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