Der aktive Teil des Bewegungsapparates sind unsere Muskeln.

Bewegung ist das Ergebnis abwechselnder Kontraktion und Relaxation (Entspannung) von Muskeln, die ca. 30-40% des gesamten Körpergewichts ausmachen. Die Umwandlung von chemischer Energie in mechanische Energie ist die Primärfunktion des Muskels, um Arbeit zu verrichten. Wir könnten ohne die Hilfe der Muskulatur nicht den Rücken gerade halten, geschweige denn aufrecht gehen. Hier finden sie eine detaillierte Übersicht, über die unterschiedlichen Arten von Muskelgewebe, deren Aufbau, wie man anhand Ursprung und Ansatz die Bewegung ableiten kann und welche Hilfseinrichtungen sie nutzen.

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Das glatte Muskelgewebe. Single-Unit-Typ und Multi-Uni-Typ

Bild: Teilansicht von „Smooth Muscle Tissue is Found Around Organs in the Digestive, Respiratory, Reproductive Tracts and the Iris of the Eye“ von OpenStax College. Lizenz: (CC BY 3.0)


Arten von Muskelgewebe

Die vier speziellen Eigenschaften des Muskelgewebes sind Elektrische Erregbarkeit, Kontraktionsfähigkeit, Dehnbarkeit und Elastizität.

Histologisch lassen sich die Muskeln des Körpers in 3 verschiedene Arten differenzieren:

glatte Muskulatur als Eingeweidemuskulatur (Muskeln innerer Hohlorgane)    Glatte Muskulatur
Herzmuskulatur oder Myokard Herzmuskulatur oder Myokard
quergestreifte oder Skelettmuskulatur als Bestandteil des aktiven Bewegungsapparates quergestreifte oder Skelettmuskulatur

Bild: Teilansichten von „Der Körper enthält drei Arten von Muskelgewebe: glatte Muskulatur, Herzmuskel und Skelettmuskel, (b) der glatten Muskulatur ist, und (c) Herzmuskel“ von Phil Schatz. Lizenz: (CC BY 4.0)

Glatte Muskulatur

Wo ohne großen Energieaufwand ein Tonus gehalten werden muss, kommt eine glatte Muskulatur vor, die nicht ermüdet und durch das vegetative Nervensystem innerviert wird. Besonders in Gefäßwänden oder in der Wand der Eingeweide z.B. Magen- Darmkanal und in vielen Organen des Urogenitalsystems finden wir die Form der Muskulatur. Die glatte Muskulatur ist außerdem zu spontanen Eigenkontraktionen befähigt.

Es gibt 2 Arten von glatten Muskelgewebe:

  • viszerale glatte Muskelgewebe (Single- Unit- Typ)
  • glattes Muskelgewebe vom Multi- Unit- Typ

Das viszerale glatte Muskelgewebe (Single-Unit-Typ) ist die üblichere Art und ist wie der Herzmuskel autorhytmisch. In den tubulären Anordnungen, die Teile der Wände von kleinen Arterien und Venen bilden sowie in den Wänden der Hohlorgane (z.B. Magen, Gebärmutter, etc.) ist dieses Gewebe vorzufinden. Durch gap junctions sind die einzelnen Fasern miteinander verbunden und bilden ein Netz, durch das sich die Muskelaktionspotenziale verbreiten können. Das Muskelaktionspotenzial wird durch ein Neurotransmitter, ein Hormon oder ein autorhytmisches Signal einer Faser stimuliert und überträgt es auf die benachbarte Faser. Im Gleichklang kontrahieren sie dann als eine Einheit.

Der Multi-Unit- Typ der glatten Muskulatur besteht dagegen aus einzelnen Fasern, von denen jede ihre eigenen Motoneuronenendigungen besitzt und mit wenig gap junctions zwischen den benachbarten Fasern. Aus diesem Grund kommt es „nur“ zur Kontraktion einer Faser, die in Wänden der großen Arterien, in den Luftwegen der Lunge oder in den Irismuskeln, die den Pupillendurchmesser regulieren, vor.

Das glatte Muskelgewebe. Single-Unit-Typ und Multi-Uni-Typ

Bild: Teilansicht von „Smooth muscle tissue is found around organs in the digestive, respiratory, reproductive tracts and the iris of the eye“ von OpenStax College. Lizenz: (CC BY 3.0)

Ca. 30 bis 200 Mikrometer (µm) lang ist eine einzelne glatte Muskelfaser, die in der Mitte am dicksten ist (3-8 µm) und an den Enden spitz zuläuft. Sie besitzt lediglich einen ovalen, zentral gelegenen Zellkern und ist meist spindelförmig und wenig verzweigt. Das Sarkoplasma der glatten Muskulatur besteht aus Myosinfilamenten sowie Actinfilamente, die aber nicht wie im gestreiften Muskel zu wohlgeordneten Sarkomeren angeordnet sind. Sie enthalten allerdings Intermediatärfilamente.

Actinfilamente sind mit dense bodies (dichte Körper) verknüpft, die den Z-Scheiben in den quergestreiften Muskelfasern ähneln. Auch Intermediärfilamente sind mit dense body verknüpft und erstrecken sich von einem dense body zum anderen.

Wieso bezeichnet man die Form der Muskulatur als glatt?

Da die zahlreichen Filamente kein regelmäßiges Überlappungsmuster haben, zeigen die glatten Muskelfasern keine Streifung und verursachen so ihr „glattes Aussehen“.

Relaxation und Kontraktion

Muskelfaser Kontraktion und Entspannung

Bild: „The dense bodies and intermediate filaments are networked through the sarcoplasm, which cause the muscle fiber to contract.“ von OpenStax College. Lizenz: (CC BY 3.0)

Wie verläuft eine Kontraktion?

Der Gleitfilamentmechanismus, an dem auch Myosin- und Actinfilamente beteiligt sind, erzeugt während der Kontraktion Spannung, die auf die Intermediärfilamente übertragen wird. Diese ziehen anschließend an den dense bodies, die mit dem Sarkolemm verknüpft sind und bewirken eine Längenverkürzung der Muskelfaser. Wie ein Korkenzieher der sich dreht verhält sich die glatte Muskulatur während der Kontraktion. Dabei windet sie sich zu einer Spirale bei Kontraktion und dreht sich in die entgegengesetzte Richtung bei Relaxation.

Die glatte Muskulatur kann sich stärker verkürzen als auch stärker dehnen als die anderen Muskelarten. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Kontraktion viel langsamer startet und viel länger dauert als bei einer Skelettmuskelkontraktion, da das Calcium mehr Zeit braucht, um die Filamente zu erreichen.

Merke:

  • Flächenhaft in inneren Organen und der Blutgefäße
  • Keine Querstreifung
  • Funktion: unwillkürliche Bewegungen
  • Reagiert langsam und dient der Dauerleistung ohne Kraftspitze

Skelettmuskulatur/Quergestreifte Muskelgewebe

Die Muskulatur des Bewegungsapparats besteht aus quergestreifter Muskulatur, weil die meisten Muskeln am Skelett entspringen und ansetzen. Ausnahmen bilden die Eingeweiden von Kopf und Hals z.B. in der Zunge, im Pharynx und Larynx sowie im oberen Ösophagus, die nicht mit dem Skelett in Verbindung stehen, aber trotzdem aus quergestreifter Muskulatur bestehen. Mit Nerven und Blutgefäßen sind die Skelettmuskeln gut versorgt und im Allgemeinen begleiten jeden Nerv, der in die Skelettmuskelgewebe eintritt, eine Arterie und zwei Venen.

Eine Muskelzelle ist bis zu 15 cm lang und hat eine Faserdicke von 10 bis 100 Mikrometer. Die Muskelfaser ist das kontraktile Element der Skelettmuskulatur, das durch ein Hüllsystem aus kollagenen und elastischen Fasern zu Muskelbündeln und Muskeln zusammengefasst wird.

Jede Muskelfaserzelle enthält Hunderte von Myofibrillen, die die kontraktile Struktur in den Skelettmuskeln darstellt. Die reife Skelettmuskelfaser ist gekennzeichnet durch viele unter dem Sarkolemm gelegenen Zellkerne (über 100 und mehr) und quergestreiften Mikrofibrillen. Jede Myofibrille wird durch das sarcoplasmatische Reticulum umgeben. Innerhalb einer Myofibrille befinden sich Actin- und Myosinfilamente, die mit einander verzahnt sind und so ein Sarkomer bilden.

Jede Einzelzelle ist von ihren Nachbarzellen vollständig getrennt und arbeitet für sich alleine.

Wie entsteht die Querstreifung?

Aufgrund der reihenförmigen Anordnung der Aktin- und Myosinfilamenten und gleichzeitigen Verzahnung indem ein Ende der Aktinfilamente zwischen den Myosinfilamenten ragt ergibt sich die charakteristische Querstreifung der Skelettmuskulatur. Dabei lassen sich licht- und elektronenmikroskopisch

  • A- Streifen
    • mikroskopisch dunkle Streifen
    • werden von dicken Myosinfilamenten gebildet, zwischen denen sich bei entspannten Muskeln die dünnen Aktinfilamente bis an die Grenze des H- Streifens legen
  • I- Streifen
    • helle Streifen
    • bestehen alle aus dünnen Aktinfilamenten
  • Z- Streifen
    • dunkle Querlinie in der Mitte des I- Streifens
    • dünnen Aktinfilamente sind untereinander durch querorientiertes Gitter verbunden
  • H- Zone
    • helle Zone in der Mitte des A- Streifens
    • besteht aus dicken Filamenten
  • M- Streifen
    • feiner dunkler Streifen in der Mitte der H- Zone
    • dicken Filamente sind hier querverbunden

unterscheiden.

Das Sarkomer ist die kelinste funktionelle Einheit der Muskulatur.

Bild: „Sarcomere

In den Myofibrillen liegen ungefähr in gleicher Höhe jeweils gleiche Streifen nebeneinander, dass die Querstreifung verursacht. Ein Sarkomer beträgt im erschlafften Zustand ungefähr eine Länge von 2 Mikrometer und besteht aus einer Streifenfolge Z- I- A- H- M- H- A- I- Z.

 

Was passiert bei einer Kontraktion?

Die Verschiebung der Aktinfilamente löst die Muskelkontraktion aus. Dabei unterscheidet man 2 Arten der Kraftentfaltung:

  • Isotonische Kontraktionen mit Muskelverkürzung und
  • Isometrische Kontraktion ohne Muskelverkürzung

Isotonische Kontraktion:

Bei der isotonischen Kontraktion ändert sich das Ausmaß der Überlappung zwischen dünnen und dicken Filamenten, da in Abhängigkeit der Stärke der Kontraktion die Aktinfilamente mehr oder weniger zwischen die Myosinfilamente gezogen werden. Da die Länge der dicken als auch der dünnen Filamente konstant bleibt, werden die Streifen I und H schmäler und die Sarkomere verkürzen sich.

Isometrische Kontraktion:

Bei der isometrischen Kontraktion ändern sich die Länge der Sarkomeren und die Breite der Querstreifen nicht. Eine Kraftentwicklung entsteht dennoch, da die beweglichen Myosinköpfchen zyklisch an immer dieselbe Stelle der Aktinfilamente herantreten und durch die Drehbewegung des Myosinköpfchens entstandene Spannung nach außen abgegeben wird.

Innervation:

Eine motorische Einheit bilden alle von einer Nervenfaser innervierten Muskelfasern. Wenigstens eine Synapse bzw. motorische Endplatte hat jede Muskelfaser, die in der Regel in der Fasermitte liegt. Eine Kontraktion erfolgt ausschließlich infolge eines Nervenimpulses an der motorischen Endplatte durch den Überträgerstoff Acetylcholin. Eine einzelne Nervenfaser kann eine Muskelfaser oder viele Muskelfasern innervieren. Je kleiner eine motorische Einheit, desto feiner kann die Bewegung sein.

Merke:

  • Aktiver Bewegungsapparat, willkürliche Bewegungen
  • Verschiebung der Aktinfilamente löst eine Muskelkontraktion aus
  • Regiert sofort – kurze Leistung mit großen Kraftspitzen
  • Verbindung mit Knochen über Sehnen und Bänder

Herzmuskulatur

Die Herzmuskulatur ist quergestreift, unterscheidet sich aber deutlich durch zahlreiche Besonderheiten von der Skelettmuskulatur. Der wichtigste Unterschied besteht darin, dass die Muskulatur des Herzens vollkommen autonom und unabhängig von nervalen Impulsen arbeitet, da es keine motorische Endplatte gibt. Die Nervenfasern des vegetativen Nervensystems, die Teile des Herzens innervieren, haben ausschließlich verändernden Charakter, werden aber für die eigentliche Funktion des Herzens nicht benötigt.

Die Herzmuskelzellen sind unregelmäßig verzweigt und etwa 100 Mikrometer (µm) lang. Sie kommen nur am Herzen vor und haben die gleichen Actin- und Myosinanordnung sowie die gleichen Banden, Zonen und Z- Scheiben wie die Skelettmuskelfasern.

Durch Glanzstreifen sog. Intercalated dics (lat. intercalare= einschieben) sind die Fasern miteinander verbunden, verdeutlichen die Einzigartigkeit der Herzmuskelfasern und unterscheiden sich insbesondere dadurch von den Skelettmuskeln. Mikroskopisch betrachtet sind es unregelmäßige transversale Verdickungen des Sarkolemms, welche die Enden der Herzmuskelfasern miteinander verbinden. Die Scheiben enthalten sowohl Desmosomen, die die Fasern zusammenhalten als auch gap junctions, die Muskelaktionspotenziale ermöglichen.

Glattes Muskelgewebe, Herzmuskelgewebe, Skelettmuskelgewebe

Bild: „Muscle Tissue“ von Mdunning13. 1) Skelettmuskelzellen, 2) glatte Muskelzellen, 3) Herzmuskelzellen. Lizenz: (CC BY-SA 3.0)

Wie verläuft eine Kontraktion?

Ca. 10- bis 15-mal länger kontrahiert das Herzmuskelgewebe im Vergleich zum Skelettmuskelgewebe aufgrund der verlängerten Calcium Zufuhr ins Sarcoplasma. Kontraktion und Relaxation findet ca. 75 mal pro Minute unter normalen Bedingungen statt. Die Kontraktion kommt durch die Stimulierung seiner eigenen autorhymtmischen Fasern zu Stande und aufgrund der fortwährenden rhymtmischen Aktivität wird ATP (Adenosintriphosphat= Energieträger) im Herzmuskel im Wesentlichen von der aeroben Zellatmung erzeugt. Zwischen Herz- und Skelettmuskelfasern ist genau diese ununterbrochene rhytmische Aktivität ein physiologischer Hauptunterschied.

Merke:

  • Muskulatur am Herzen
  • Quergestreiftes Muskelgewebe verbunden durch Glanzstreifen
  • Arbeitet autonom, vegetative Nervensystem hat nur modulierenden Einfluss

Verlauf eines Muskels

Fast jeder Muskel ist über seine Sehnen an 2 unterschiedlichen Knochen befestigt, die man als Ursprung und Ansatz bezeichnet.

Als Ursprung wird derjenige Knochen definiert, der sich nicht oder weniger als der andere bewegen kann. Demzufolge ist der Ansatz ein Knochen mit mehr Bewegungsspielraum. Bei einer Bewegung bezeichnet man die Stelle als Punctum fixum, die fixiert bleibt und worauf sich das Punctum mobile zu bewegt.

Der M. biceps brachii hat z.B. seinen Ursprung am knöchernen Schultergürtel und seinen Ansatz an einem Knochen des Armes. Grundsätzlich wird die proximale Anheftungsstelle als Ursprung, die distale als Ansatz bezeichnet.

Auf welche Arten kann sich der Muskel zusammen ziehen

Bild: „muscle length changes“ von Phil Schatz. Lizenz: (CC BY 4.0)

Hilfseinrichtungen eines Muskels

Der Muskel geht nicht direkt sondern über Sehnen in den Knochen über. Es handelt sich hierbei um straffes, kollagenes Bindegewebe, das zum Teil sehr starken Zugkräften standhalten kann. Ein stufenartiger Übergang zwischen Muskel und Sehne bzw. Sehne und Knochen verhindert bei plötzlicher, starker Beanspruchung einen Abriss.

Bündel von Muskelfasern, genannt Faszikel durch Perimysium bedeckt. Muskelfasern vom Endomysium bedeckt.

Bild: „Bundles of muscle fibers“ von Phil Schatz. Lizenz: (CC BY 4.0)

Der Muskel wird von einer Muskelfaszie umgeben. Faszien sind Lamellen aus straffem Bindegewebe, die einzelne Muskeln oder Muskelgruppen umschließen. Man unterscheidet zwischen

  • Einzelfaszien
  • Gruppenfaszien und
  • oberflächliche Körperfaszie

Einzelfaszien dienen der Formgebung und Lage des Muskels sowie als Führungsrohr, in dem die Fasern straff eingepackt sind.

Gruppenfaszien umgeben dagegen Muskeln mit gleicher Funktion, die als septa intermuscularia gegensinnig wirkende Muskelgruppen trennt und gemeinsam mit der oberflächlichen Extremitätenfaszie eigene Muskellogen bildet.

Die oberflächliche Körperfaszie überzieht alle Muskeln des Rumpfes und der Gliedmaßen und grenzt die Subkutis von der Muskulatur ab.

Sehnenscheiden (lat. Vagina synovialis tendinis) sind bindegewebige Führungsröhren langer Extremitätensehnen, die die Sehne dort umhüllen, wo sie auf Knochen aufliegt und Druck ausübt. Sie bestehen aus Stratum fibrosum, die außen liegt und die Sehne in ihrer Lage hält sowie Stratum synoviale, die das gleiten der Sehne in der Bindegewebsröhre erleichtert. Vagina synovialis dienen vor allem der Reibungsminderung und sind bei langen Sehnen z.B. an der Hand oder des Fußes vorzufinden.

Bursa (Schleimbeutel), sind Spalträume im Bindegewebe, die wie Gelenke Synovia enthält und die ebenfalls zu den Hilfseinrichtungen gezählt werden. Ein Schleimbeutel bildet sich zwischen Knochen und Muskelunterfläche, wenn ein Muskel um einen vorspringenden Knochen herumzieht. Er wirkt dabei als Druckverteiler und erleichtert die gegenseitige Verschieblichkeit der Strukturen.

Als besonderes Hilfsmittel sei noch das Sesambein zu nennen. Es ist eine erst knorpelige Einlagerung in die Sehne, die später verknöchert. Durch das Anheben des Ansatzwinkels kann es als Hypomochlion (Knochenvorsprung) dienen und gleicht hohe Druckspannung dort aus, wo Sehnenscheiden allein nicht mehr ausreichend sind. Die Patella ist das größte Sesambein des Menschen.

Typische Muskelverletzung

Neben der Muskelverhärtung ist die Muskelzerrung eine typische und häufig auftretende Sportverletzung, die in jeder Muskelgruppe auftreten kann.

Bei einem reißen eines Muskels aufgrund eines kräftigen Schlags, begleitet von Blutung und heftigen Schmerzen, entsteht eine Muskelzerrung. Je nach Schwere der Verletzung kann es auch zu einer Bewegungseinschränkung kommen.

Sie gehört zu den geschlossenen Muskelverletzungen, da nur der Muskel betroffen ist und Äußerlich nichts zu erkennen ist. Im Prinzip ist es keine tatsächliche Verletzung des Muskels, sondern es kommt zu einer Verhärtung des Muskels, da der Muskeltonus gestört ist.

Insbesondere bei Kontaktsportarten betrifft es oftmals den M. quadriceps femoris (Schenkelstrecker) auf der Vorderseite des Oberschenkels. Basketballspieler haben hingegen eher Schwierigkeiten mit der Oberarm- oder Schultermuskulatur.

Risikofaktoren für die Entstehung einer Muskelzerrung:

  • Zu hohe Belastungen
  • Mangelnde Bewegung
  • Mangelhafte Erwärmung vor dem Sport
  • Flüssigkeits- und Elektrolytdefizit
  • Erkrankungen wie z.B. Erkältungen

Behandelt wird die Verletzung mit Hilfe der RICE- Therapie.

R – Ruhe

I – Eis (engl. Ice)

C – Kompression mit Hilfe eines Verbandes (engl. Compression)

E – Hochlagerung der Gliedmaße (engl. Elevation)

Die Dauer des Heilungsprozesses einer Zerrung kann variieren. Oftmals lassen die Schmerzen bereits schon nach einigen Tagen nach, dennoch dauert die vollständige Heilung meistens bis zu drei Wochen. Je eher eine Muskelzerrung diagnostiziert und behandelt wird, desto schneller ist der Betroffene wieder schmerz- und beschwerdefrei.

Weitere Muskelverletzungen/ Muskelerkrankungen sind:

  • Myalgie
  • Myom
  • Myomalazie
  • Myositis
  • Myotonie
  • Volkmann- Kontraktur
  • Muskeldystrophie
  • Fibromyalgie
  • Myasthenia gravis
  • Abnorme Skelettmuskelkontraktionen

Beliebte Prüfungsfragen zu den Arten des Muskelgewebes

Die Lösungen befinden sich unterhalb der Quellenangaben.

1. Was kennzeichnet die glatte Muskulatur?

  1. Flächenhaft an den Blutgefäßen mit Querstreifung und langsam kontrahierenden Fasern
  2. Reagiert schnell und dient der Dauerleistung ohne Kraftspitzen
  3. Verbindung mit Knochen über Sehnen und Bänder
  4. Regiert sofort mit kurzer Leistung und großen Kraftspitzen
  5. Wird durch das vegetative Nervensystem innerviert und ist flächenhaft in inneren Organen

2. Was ist das wichtigste Unterscheidungsmerkmal zwischen Herz- und Skelettmuskulatur?

  1. Die Actin- und Myosinanordnung sind verändert angeordnet, um eine verstärkte Kontraktion zu ermöglichen.
  2. Die Muskulatur des Herzens ist vollkommen autonom und arbeitet unabhängig von nervalen Impulsen.
  3. Durch Glanzstreifen sind die Fasern miteinander verbunden, die die Einzigartigkeit der Skelettmuskelfasern verdeutlicht.
  4. Eine Herzmuskelfaser ist gekennzeichnet durch viele unter dem Sarkolemm gelegene Zellkerne (über 100 und mehr).
  5. Herzmuskelfasern enthalten Desmosomen, allerdings benötigen sie keine gap junctions, die Muskelaktionspotenziale ermöglichen

3. Was gehört nicht zu den Hilfseinrichtungen eines Muskels?

  1. Sesambein
  2. Sehnenscheiden
  3. Elastisches Bindegewebe
  4. Schleimbeutel
  5. Muskelfaszie

Quellen

G.J. Tortora und B.H. Derrickson, Anatomie und Physiologie, Wiley- VCH Verlag

Schweitzer und J.Koeslin, Bewegungsapparat, Urban & Fischer Verlag

T.Schiebler und W. Schmidt, Anatomie, Springer Verlag

Richtige Antworten: 1E, 2B, 3C

 

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3 Gedanken zu „Muskelgewebe: Arten, Wirkungsweise und Hilfseinrichtungen

  • Pagel Nicole

    Ich möchte gern mal wissen wie viel das I-Book pro Monat kostet

  • Schlug Siegfried

    Hallo ich habe eine frage bei einer großen OP an der Prostata musten mir das Muskel Gewebe komplett entfernt werden was heist das für mich? Ich würde mich über eine Antwort freuen Schlug Siegfried
    OP Prostata Okt. 2015
    OP Darm 2011
    OP Leistenbruch 2010
    OP Hodenkrebs 1998

    1. Tobias Georgi

      Hallo Herr Schlug,

      danke für Ihren Kommentar. Ich muss sie leider darauf hinweisen, dass diese Fachartikel zur Ausbildung von Studenten bestimmt sind und dass hier keine medizinische Beratung gegeben werden kann.

      Ich wünsche alles Gute für die OP und eine schnelle Genesung.

      Mit freundlichen Grüßen
      Tobias Georgi