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Glatte Muskulatur

Abstract

Die Besonderheit des Muskelgewebes ist seine Fähigkeit, Kraft aufzubauen und Körperteile zu bewegen. Ermöglicht wird dies durch die kontraktilen Myofilamente Aktin und Myosin, die gegeneinander verschoben werden können. Anhand der intrazellulären Anordnung dieser Myofilamente unterteilt man das Muskelgewebe in quergestreifte (Skelett- und Herzmuskulatur) und glatte Muskulatur (bspw. im Darm). Die molekulare Interaktion der kontraktilen Filamente unterscheidet sich wenig bei den verschiedenen Muskeltypen (Filamentgleittheorie), die Funktion hingegen sehr.

Die Funktionen der glatten Muskulatur sind vielfältig, da sie in vielen Organen vorkommt. Die glatte Muskulatur des Darms ist bspw. für den Transport des Nahrungsbreis zuständig, wohingegen die glatte Muskulatur der Blutgefäße vor allem für den Gefäßwiderstand im Kreislauf verantwortlich ist.

Aufbau

Glatte Muskulatur kann neben elektrischen auch bspw. durch chemische und metabolische Reize zur Kontraktion angeregt werden. Sie wird im Gegensatz zur Skelettmuskulatur nicht bewusst (durch α-Motoneurone), sondern unbewusst gesteuert. Für den genauen Aufbau der Myofilamente Aktin und Myosin siehe: Grundlagen des Muskelgewebes.

Übersicht

Die glatte Muskelzelle

Merkmale glattmuskulärer Zellverbände

Single-Unit-Typ Multi-Unit-Typ
Definition
  • Zellverband aus vielen Einzelzellen, die durch viele Gap Junctions miteinander verbunden sind
  • Kontrahieren gemeinsam als funktionelle Einheit (sog. funktionelles Syncytium)
  • Zellverband besteht aus Einzelzellen, die durch basalmembranartige Schicht voneinander getrennt und nicht durch Gap Junctions verbunden sind
  • Können einzeln kontrahieren
Kontraktionsreize
  • Vor allem Schrittmacherzellen
  • Innervation durch vegetative Neurone
Vorkommen bspw. in
  • Kleineren Blutgefäßen und Hohlorganen

Die glatten Single-Unit-Zellen verhalten sich wie eine Einheit, die glatten Multi-Unit-Zellen verhalten sich hingegen wie viele einzelne Muskelzellen, die getrennt kontrahieren können!

Kontraktion

Elektro- und pharmakomechanische Kopplung

Die Entwicklung von Kraft durch die Interaktion von Aktin und Myosin funktioniert bei der glatten Muskulatur und der Skelettmuskulatur nach dem gleichen Prinzip und ist bei den Grundlagen des Muskelgewebes dargestellt (siehe: Filamentgleittheorie). Es existieren lediglich Unterschiede in der elektromechanischen Kopplung und den Vorgängen an den Myosinfilamenten (Phosphorylierung).

In der glatten Muskulatur wird die Aktin-Myosin-Interaktion sowohl am Myosinfilament (Phosphorylierung) als auch am Aktinfilament (Blockierung der Bindungsstellen) gesteuert!

Bei der glatten Muskulatur trägt der Calciumeinstrom aus dem Extrazellulärraum maßgeblich zur Erhöhung der intrazellulären Calciumkonzentration bei! Bei der Herzmuskulatur dient er hingegen nur als Trigger für die Calciumfreisetzung aus dem sarkoplasmatischen Reticulum!

In der glatten Muskulatur bindet Calcium an Calmodulin, in der Skelettmuskulatur bindet Calcium hingegen an Troponin C!

Die Verschiebung der Filamente und die ATP-Spaltung durch die Myosin-ATPase erfolgen 100- bis 1000mal langsamer als bei der Skelettmuskulatur, somit ist die maximale Verkürzungsgeschwindigkeit glatter Muskulatur deutlich geringer!

Beendigung der Kontraktion

Einige der Myosinköpfchen der glatten Muskulatur lösen sich nach Herstellung der Querbrücken nicht mehr vom Aktin. So wird ein anhaltender Dauertonus bei niedrigem ATP- und O2-Verbrauch erzeugt!

Tonusregulation und Aktionspotentialformen

Der Tonus der glatten Muskulatur kann auf verschiedene Weisen reguliert werden, die sich von Organ zu Organ unterscheiden. Prinzipiell wird er durch das vegetative Nervensystem (neurogen), durch muskeleigene Mechanismen (myogen) und von Umgebungsfaktoren beeinflusst. Dabei muss nicht unbedingt ein Aktionspotential entstehen, um eine Kontraktion auszulösen. Falls ein Aktionspotential entsteht, unterscheidet es sich jedoch deutlich von den Aktionspotentialen der Skelettmuskulatur.

Bei der Kontraktion der glatten Muskulatur existiert kein Alles-oder-nichts-Prinzip. Die zunehmende Depolarisation der glatten Muskelzelle führt über einen zunehmenden Calciumeinstrom zu einer zunehmenden Kontraktion!

In der glatten Muskulatur existieren keine motorischen Endplatten!

Paralytischer Ileus
Der Darminhalt wird durch rhythmische Kontraktionen der glatten Muskulatur des Magen-Darm-Systems weitertransportiert (Peristaltik). Steht der Darminhalt still, wird dies als Ileus bezeichnet. Hierbei wird unterschieden, ob die Darmpassage aufgrund eines mechanischen Hindernisses unterbrochen ist (sog. mechanischer Ileus) oder aufgrund einer "Lähmung" der glatten Darmmuskulatur (sog. paralytischer Ileus). Die Lähmung der glatten Muskulatur kann viele Ursachen haben, wie bspw. den Verschluss von Mesenterialgefäßen. Der Ileus ist ein akut lebensbedrohlicher Zustand, der schnellstmöglich behandelt werden sollte!

Wiederholungsfragen zum Kapitel Glatte Muskulatur

Aufbau

Was bezeichnet man als sog. Caveolae?

Woran binden die Ca2+-Ionen bei der Aktivierung glatter Muskelzellen?

Wodurch unterscheiden sich glattmuskuläre Zellverbände vom Single- bzw. Multi-Unit-Typ?

Kontraktion

Beschreibe die Vorgänge bei der elektro- bzw. pharmakomechanischen Kopplung in glatten Muskelzellen!

Wie wird die Kontraktion der glatten Muskulatur wieder beendet?

Welche Aussage kann man über die Geschwindigkeit der Kontraktion glatter Muskelzellen treffen?

Eine Sammlung von allgemeineren und offeneren Fragen zu den verschiedenen prüfungsrelevanten Themen findest du im Kapitel Beispielfragen aus dem mündlichen Physikum