Muskelgewebe: Typen und Eigenschaften

Muskulatur

• Die Kontraktionsfähigkeit ist die wichtigste Eigenschaft von Muskelgewebe.
• Bindegewebe leitet die Verkürzung an die Umgebung weiter, wodurch z.B. Skelettteile bewegt werden.
• Die räumliche Anordnung der Zellen bestimmt die Bewegungsrichtung.
• Muskeln bestehen aus Fasern oder Zellen, die eine Vielzahl kontraktiler Eiweißfäden, sogenannte Myofibrillen, enthalten.
• Histologisch lassen sich drei Gewebetypen unterscheiden.

Quergestreifte Muskulatur

• Besitzt eine Querstreifung.
• Ist willkürlich steuerbar.
• Ist schnell ermüdbar.
• Besteht aus roten und weißen Fasern.

Glatte Muskulatur

• Kann nicht willentlich beeinflusst werden, sondern wird über das vegetative Nervensystem gesteuert.
• Ist nicht ermüdbar, ermöglicht langdauernde Kontraktionen ohne Spannungsverlust.
• Kommt in Eingeweiden und Gefäßen vor.

Herzmuskulatur

• Besitzt eine Querstreifung.
• Verfügt über ein eigenes Erregungsbildungszentrum.
• Ist ermüdungsresistent.

Muskelfaserspektrum

• Skelettmuskelfasern lassen sich funktionell und strukturell in verschiedene Typen differenzieren.
• Es gibt langsam kontrahierende Slow-twitch-Fasern (ST oder Typ-I-Fasern) und schnell kontrahierende Fast-twitch-Fasern (FT oder Typ-II-Fasern).
• Letztere werden in FTO- und FTG-Fasern unterteilt.

ST-Fasern (Slow-twitch-Fasern)

• Sind für den aeroben Energiestoffwechsel ausgelegt.
• Haben eine langsame Kontraktionsgeschwindigkeit, aber hohe Ermüdungsresistenz.
• Besitzen einen hohen Gehalt an Myoglobin, viele Mitochondrien und einen relativ niedrigen Glukosegehalt.
• Sind vorrangig bei Ausdauersportlern zu finden.

FT-Fasern (Fast-twitch-Fasern)

• Besitzen eine hohe Kontraktionsgeschwindigkeit und Spannungsentwicklung, sind jedoch schneller ermüdbar.
• Ihr Stoffwechsel ist durch einen Reichtum an energiereichen Phosphaten, Enzymen der anaeroben Energiegewinnung und Glykogen gekennzeichnet.
• Kommen vermehrt bei Schnellkraft- und schnelligkeitsbetonten Sportarten vor.

FTG-Fasern

• Stellen Energie sehr rasch, hauptsächlich über die Glykolyse, bereit.
• Sind wichtig für kurze und intermittierende Belastungen mit hoher Kraftentwicklung (z.B. Sprint).

FTO-Fasern

• Haben eine hohe Ermüdungstendenz und enthalten viele glykolytische und oxidative Enzyme.
• Werden bei länger ausgeführten Kontraktionen mit relativ hoher Kraftentwicklung benötigt (z.B. Mittelstreckenlauf).
• Der Anteil langsam und schnell kontrahierender Fasern variiert stark in den Muskeln und ist individuell sowie genetisch festgelegt.
• Die Verteilung von ST- und FT-Fasern ist durch Training nicht grundlegend veränderbar, aber FTO-Fasern können durch gezielte Beanspruchung zu FTG-Fasern gewandelt werden und umgekehrt (metabolische Differenzierung).

Muskelformen

• Spindelförmige Muskeln haben Muskelfasern parallel zur Längsachse und einen deutlichen Muskelbauch.
• Spindelförmige Muskeln können sich stark verkürzen (bis zu 50 % ihrer Ruhelänge) und sind vorrangig Bewegungsmuskeln mit begrenzter Kraftentfaltung.
• Die Muskelfasern von gefiederten Muskeln stehen in einem spitzen Winkel zur Längsachse des Muskels.
• Gefiederte Muskeln haben eine lange Sehne und kurze Muskelfasern, was eine geringe Verkürzungsfähigkeit, aber große Kraftentwicklung ermöglicht.

Muskelaufbau

• Skelettmuskeln bestehen aus parallel laufenden Muskelzellen, den Muskelfasern, die durch Bindegewebe zu Muskelfaserbündeln zusammengefasst sind.
• Die Muskelfaser enthält Myofibrillen, die sich über die gesamte Länge erstrecken.
• Myofibrillen nehmen 80 % des Faservolumens ein und sind die kontraktilen Bausteine der Muskelfaser.
• Sie bestehen hauptsächlich aus den Eiweißfilamenten Aktin und Myosin, die die Fibrillen in helle und dunkle Abschnitte teilen.
• Benachbarte Myofibrillen liegen auf gleicher Höhe und erzeugen so eine Querstreifung.
• Jede Fibrille ist von Sarkoplasma (interzelluläre Flüssigkeit) umgeben, das Mitochondrien, Myoglobin, Glykogen und das sarkoplasmatische Retikulum enthält.

Aktin, Myosin und Sakromer

• Myofibrillen setzen sich aus den Proteinen Aktin und Myosin zusammen, die als Filamente in regelmäßigen Strukturen angeordnet sind.
• Ein Aktinfilament besteht aus kugelförmigen Eiweißmolekülen, die in einer Doppelspirale angeordnet sind und eine dünne Kette mit zwei verdrillten Perlenschnüren bilden.
• Aktinfilamente ragen im nicht-kontrahierten Muskel in die Räume zwischen den Myosinfilamenten hinein und bilden die helleren Strukturanteile.
• Myosin bildet die dunkleren Streifen in den Myofibrillen.
• Jedes Myosinmolekül besteht aus Kopf-, Hals- und Schaftteil, wobei die Myosinköpfchen aus dem Filament herausragen; jedes Köpfchen besitzt Bindungsstellen für ATP und Aktin.
• Aktinfilamente sind an den Z-Scheiben befestigt.
• Der Bereich zwischen zwei Z-Scheiben wird als Sakromer bezeichnet, die kleinste funktionelle Einheit des Muskels, in der die Kontraktionsvorgänge stattfinden.