Grundlagen der Muskelphysiologie

- Ach bindet an nikotinischen ACh-Rezeptorkanal (ionotrop) --> Na+-Einstrom - EPP ist immer überschwellig und löst Muskel-AP aus (5-10 ms) durch spannungsabhängige Na+-Kanäle - ACh-Esterase spaltet ACh zu Essigsäure und und Cholin - Wiederaufnahme erfolgt durch Na+-Cholin-Cotransport in das Motoneuron

- ACh-Esterase - Insektizide (E605), Eserin (Physostigmin)/Neostigmin - nACh-Rezeptor - Nikotin (Agonist) - α-Bungarotoxin, Curare, Succinylcholin (Antagonist) - Transmitterfreisetzung - Botulinumtoxin (Clostridium botulinum)

Muskel-AP läuft mit 3-5 m/s über das Sarkolemm des T-Tubulussystems in das Innere der Muskelfaser Dihydropyridinrezeptor (DHP) dient als Spannungssensor und bewirkt, dass der Ryanodinrezeptor in den Terminalzisternen des SR aktiviert wird und die Freisetzung von Ca2+ einleitet

Ca2+-Erhöhung: 10-7 --> 10-5 M/L Ca2+ --> Troponin --> Umlagerung von Tropomyosin --> Freilegung der Actinbindungsstelle für Myosinköpfchen Querbrückenzyklus (10-100/s) hat folgende Schritte: ATP bindet an Myosinkopf --> löst vom Actin ATP wird in ADP und Pi gespalten --> Myosinkopf klappt nach vorn, schwache Bindung an Actin starke Bindung an Actin Freisetzung von ADP + Pi und Zurückklappen des Myosinkopfes --> Kraftentwicklung Rigorkomplex (--> Schritt 1)

Ca2+-ATPase im SR verringert die cytosolische Ca2+-Konzentration; seine "langsame" Arbeitsweise bewirkt einen Tetanus bei hoher AP-Frequenz ("Fusionsfrequenz") geringe Mengen an Ca2+ werden über eine Ca2+-ATPase und über einen Na+-Ca2+-Austauscher des Sarkolemms nach extrazellulär transportiert

Frequenzmodulation: Impulsfrequenz Rekrutierung: Zahl der motorischen Einheiten Sarkomerlänge: Dehnungszustand der Sarkomere; optimaler Überlappungsgrad der Filamente: ∼2,2μm

Tetanus: bei höherfrequenten Erregungen summieren sich Einzelzuckungen (Superposition) Isotonische Kontraktion: Muskelverkürzung bei konstanter Kraft (=Belastung); Verkürzung ist um so schneller und größer, desto leichter die Last ist Isometrische Kontraktion: Spannung bei fixierter Länge Auxotonische Kontraktion: Muskeln verkürzen sich und entwickeln gleichzeitig Kraft; Verkürzungsgeschwindigkeit ist bei geringer Last am größten Unterstüzungszuckung: zunächst isometrische, dann isotonische Kontraktion; Verkürzungsgeschwindigkeit ist bei geringer Last am größten Anschlagszuckung: zunächst isotonische Verkürzung; nach "Anschlag" dann isometrische Kontraktion

glatte Muskelzellen zeigen myogene (single unit Typ) oder neurogene (multi unit Typ) Aktivität; der Tonus wird über verschieden Mechanismen moduliert

glatte Muskulatur von Magen-Darm, Uterus, Ureter und einigen Arterien Schrittmacherzellen zeigen rhythmische Aktivität mit spontanen Aktivitätsänderungen (z.B. Darmmotorik), die über gap junctions ein funktionelles Sycytium bilden Modulation erfolgt durch das VNS und durch Dehnung (Bayliss-Effekt = Autoregulation)

Iris, Ziliarmuskel, Samenleitermuskeln, einige Arterien Innervation erfolgt durch das VNS

myogen durch Schrittmacherzellen mechanische Dehnung neurogen durch VNS Hormone und Gewebshormone

Erhöhung durch spannungsabhängige Ca2+-Kanäle oder ligandengesteuerte Ca2+-Kanäle (Histamin, Serotonin); intrazelluläre Freisetzung über α-Rezeptoren (IP3) Erniedrigung durch Na+-Ca2+-Austauscher und Ca2+-ATPase im Plasmalemma und SR

Calciumschalter: Calmodulin (4 Ca2+) --> aktiviert Myosin-Kinase (MLCK) --> Phosphatgruppe vom ATP auf den Myosinkopf --> Querbrückenzyklus Erniedrigung der Ca2+-Konzentration hemmt MLCK; die ständig aktive Myosin-Phosphatase führt zur Relaxation