Direkt zum Inhalt

Lexikon der Neurowissenschaft: Muskelkontraktion

Muskelkontraktion w [von latein. contractio = Zusammenziehung], E muscular contraction, Zusammenziehung (Verkürzung) von Muskeln. Jegliche Muskelkontraktion ist das Resultat zahlreicher asynchron verlaufender Verkürzungen der einzelnen Muskelzellen oder -fasern eines Muskels, letztlich ihrer subzellulären kontraktilen Elemente, der Myofibrillen, und sie erfolgt bei allen Muskeltypen unter ATP-Verbrauch aufgrund der gleichen molekularen Grundprozesse, welche an der quergestreiften Muskulatur der Wirbeltiere am besten untersucht sind ( siehe Zusatzinfo ). Lichtmikroskopisch erscheint die Muskelkontraktion als eine Verkürzung der einzelnen Sarkomere, d.h. ein Zusammenrücken der Z-Scheiben, wobei die I-Zonen der Querbänderung schmäler werden und im Extremfall verschwinden ( siehe Abb. ). Die Muskelkontraktion geht mit einem zyklischen Binden und Lösen von Querbrücken zwischen Myosin- und Actinfilamenten einher ( siehe Zusatzinfo ). Dabei hangeln sich die ersteren mit ihren beweglichen und seitlich abstehenden HMM-Köpfen an den umgebenden Actinfilamenten entlang, so daß die Filamente zunehmend weiter zwischeneinandergleiten (sliding-filament-Mechanismus).

Muskelkontraktion

Das Signal für die Muskelkontraktion ist eine Sequenz elektrischer und chemischer Ereignisse. Wenn ein Aktionspotential an der motorischen Endplatte eintrifft, wird der Neurotransmitter Acetylcholin vom Motoneuron ausgeschieden. Dieser bindet an die Acetylcholinrezeptoren in der postsynaptischen Membran, die Kationen in die Muskelfaser einströmen lassen. Dadurch wird ein Muskelaktionspotential auslöst. Die Depolarisierung der Muskelfasermembran führt in der Folge in Bruchteilen von Sekunden zur intrazellulären Freisetzung von Calciumionen (Ca2+), welche im entspannten Zustand im sarkoplasmatischen Reticulum gespeichert werden. Dabei spielen die T-Tubuli (Muskelfaser, Abb.) eine wesentliche Rolle, an die das abgeflachte Membransystem des sarkoplasmatischen Reticulums grenzt. An den Kontaktstellen ragen große Calciumkanäle, die Ryadonin-Rezeptoren, aus der Membran des sarkoplasmatischen Reticulums. Wenn die spannungsabhängigen Dihydropyridin-Rezeptoren der T-Tubuli durch ein Aktionspotential aktiviert werden, öffnen sie durch mechanische Kopplung die Ryadonin-Rezeptoren des sarkoplasmatischen Reticulums. Sofort strömt Calcium ins Cytoplasma, was die Öffnung weiterer Calciumkanäle bewirkt. Der erhöhte Calciumspiegel im Cytoplasma ist eine Voraussetzung für die Bindung der Myosinköpfchen an die Actinfilamente ("elektromechanische Kopplung") und deren Abkippen, dem eigentlichen Auslöser einer Muskelzuckung. Die Bindung von Calcium erfolgt am sogenannten Troponinkomplex, welcher andererseits über Tropomyosin mit Myosin verknüpft ist. ATP schließlich löst die Bindung von Myosin und Actin, spannt aber das Myosinköpfchen wie eine Feder für die nächste Kippbewegung. Die Energie für das Abkippen wird aus der Spaltung von ATP in ADP und Phosphat gewonnen, welches ein Enzym (ATPase) am Myosinköpfchen katalysiert. Bei Abwesenheit weiterer Nervenimpulse werden die Calciumionen sofort zurück ins sarkoplasmatische Reticulum gepumpt.



Muskelkontraktion

Änderung des Sarkomerenbilds bei der Muskelkontraktion durch zunehmende Überlappung der Filamenttypen.

Lesermeinung

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

  • Die Autoren
Redaktion

Dr. Hartwig Hanser, Waldkirch (Projektleitung)
Christine Scholtyssek (Assistenz)

Fachberater

Prof. Albert Ludolph, Ulm
Prof. Lothar Pickenhain, Leipzig
Prof. Heinrich Reichert, Basel
Prof. Manfred Spitzer, Ulm

Autoren

Aertsen, Prof., Ad, Freiburg
Aguzzi, Prof., Adriano, Zürich
Baier, Dr., Harmut, Ulm
Bartels, Prof., Mathias, Tübingen
Becker, Dr., Andreas, Marburg
Born, Prof., Jan, Lübeck
Brecht, Dr., Stephan, Kiel
Breer, Prof., Heinz, Stuttgart
Carenini, Dr., Stefano, Würzburg
Cruse, Prof., Holk, Bielefeld
Culmsee, Dr., Carsten, Marburg
Denzer, Dr., Alain, Waldenburg
Egert, Dr., Ulrich, Freiburg
Ehrenstein, Dr., Walter, Dortmund
Eurich, Dr., Christian , Bremen
Eysel, Prof., Ulf, Bochum
Fischbach, Prof., Karl-Friedrich, Freiburg
Frey, Dunja, Basel
Fuhr, Dr., Peter, Basel
Greenlee, Prof., Marc, Oldenburg
Hartmann, Beate, Basel
Heck, Dr., Detlef, Freiburg
Heller, Prof., Kurt, München
Henkel , Dr., Rolf , Bremen
Herdegen, Prof., Thomas, Kiel
Herrmann, Dr., Gudrun, Bern
Hilbig, Dr., Heidegard, Leipzig
Hirth, Dr., Frank, Basel
Huber, Dr., Gerhard, Zürich
Hund, Martin, Basel
Illing, Dr., Robert Benjamin, Freiburg
Käch, Dr., Stefanie, Basel
Kästler, Dr., Hans, Ulm
Kaiser, Dr., Reinhard, Freiburg
Kaluza, Jan, Stuttgart
Kapfhammer, Dr., Josef P., Freiburg
Kestler, Dr., Hans, Ulm
Kittmann, Dr., Rolf, Freiburg
Klix, Prof., Friedhart , Berlin
Klonk, Dr., Sabine, Stuttgart
Klumpp, Prof., Susanne, Marburg
Kössl, Dr., Manfred, München
Köster, Dr., Bernd, Freiburg
Kraetschmar, Dr., Gerhard, Ulm
Krieglstein, Prof., Josef, Marburg
Krieglstein, Prof., Kerstin, Homburg
Kuschinsky, Prof., Wolfgang, Heidelberg
Lahrtz, Stephanie, Hamburg
Landgraf, Dr., Uta, Stegen
Laux, Thorsten, Basel
Lindemann, Prof., Bernd, Homburg
Löffler, Dr., Sabine, Leipzig
Ludolph, Prof., Albert, Ulm
Malessa, Dr., Rolf, Weimar
Marksitzer, Dr., Rene, Luzern
Martin, Dr., Peter, Kehl-Kork
Martini, Prof., Rudolf, Würzburg
Medicus, Dr., Gerhard, Thaur
Mehraein, Dr., Susan, Freiburg
Meier, Dr., Kirstin, Freiburg
Mendelowitsch, Dr., Aminadav, Basel
Mergner, Prof., Thomas, Freiburg
Metzinger, Dr., Thomas, Frankfurt am Main
Mielke, Dr., Kirsten, Kiel
Misgeld, Prof., Ulrich, Heidelberg
Moll, Joachim, Basel
Münte, Prof., Thomas, Magdeburg
Neumann, Dr., Harald, Planegg-Martinsried
Nitsch, Prof., Cordula, Basel
Oehler, Prof., Jochen, Dresden
Otten, Prof., Uwe, Basel
Palm, Prof., Günther, Ulm
Pawelzik, Prof., Klaus, Bremen
Pickenhain, Prof., Lothar, Leipzig
Ravati, Alexander, Marburg
Reichel, Dr., Dirk, Lübeck
Reichert, Prof., Heinrich, Basel
Reinhard, Dr., Eva, Bern
Rieckmann, Dr., Peter, Würzburg
Riemann, Prof., Dieter, Freiburg
Ritter, Prof., Helge, Bielefeld
Roth, Prof., Gerhard , Bremen
Roth, Lukas W.A., Bern
Rotter, Dr., Stefan, Freiburg
Rubin, Dr., Beatrix, Basel
Ruth, Dr., Peter, Giessen
Schaller, Dr., Bernhard, Basel
Schedlowski, Prof., Manfred, Essen
Schneider, Dr., Werner X., München
Scholtyssek, Christine, Umkirch
Schwegler, Prof., Helmut , Bremen
Schwenker, Dr., Friedhelm, Ulm
Singer, Prof., Wolf, Frankfurt am Main
Spiegel, Dr., Roland, Zürich
Spitzer, Prof., Manfred, Ulm
Steck, Prof., Andreas, Basel
Steinlechner, Prof., Stephan, Hannover
Stephan, Dr., Achim, Rüsselsheim
Stoeckli, Dr., Esther, Basel
Stürzel, Frank, Freiburg
Swandulla, Prof., Dieter, Erlangen
Tolnay, Dr., Markus, Basel
Unsicker, Prof., Klaus, Heidelberg
Vaas, Rüdiger, Bietigheim-Bissingen
van Velthoven-Wurster, Dr., Vera, Freiburg
Walter, Dr., Henrik, Ulm
Wicht, Dr., Helmut, Frankfurt
Wolf, Prof., Gerald, Magdeburg
Wullimann, Prof., Mario, Bremen
Zeilhofer, Dr., Hans-Ulrich, Erlangen
Zimmermann, Prof., Manfred, Heidelberg

Partnervideos