Was ist eine Myofaser?
Eine Myofaser ist eine mehrkernige einzelne Muskelzelle. Die Myofasern sind die zelluläre Grundeinheit des Skelettmuskels. Sie sind zu Bündeln zusammengefasst, die als Faszikel bezeichnet werden und von Bindegewebe umhüllt sind. Auch als Muskelfasern bekannt , sind Myofasern große, hochspezialisierte Zellen, die meist mit kontraktilen Elementen gefüllt sind. Diese Zellen können grob als schnelles oder langsames Zucken klassifiziert werden, basierend auf der Geschwindigkeit, mit der die Kontraktion auftritt, und weiter kategorisiert werden basierend auf den Stoffwechselprozessen, die verwendet werden, um zelluläre Aktivitäten anzutreiben.
Während die meisten tierischen Zellen typischerweise einen einzigen Kern pro Zelle enthalten, enthalten Myofasern viele. Muskelgewebe ist bei der Geburt größtenteils vollständig, und obwohl die Zellen möglicherweise weiter an Größe zunehmen, vermehren sie sich normalerweise nicht wie die meisten anderen Zellen durch Mitose. Wenn sie größer werden, wird es für einen einzelnen Kern immer schwieriger, die gesamte Zelle zu steuern. Dies ist als Myonukleardomänentheorie bekannt . Wenn eine Muskelfaser wächst, schreibt die Myonukleardomänentheorie vor, dass zusätzliche Kerne erforderlich sind, um mit der Zunahme der Zellgröße Schritt zu halten.
Jede Myofaser ist von undifferenzierten Zellen umgeben, die als Satellitenzellen bezeichnet werden. Ähnlich wie Stammzellen können diese Zellen eine Reihe von Formen annehmen. Wenn Muskelzellen zum Wachsen angeregt werden, löst der Prozess Immun- und Hormonreaktionen aus, die nahe gelegene Satellitenzellen dazu anregen, an Zahl zuzunehmen und mit der Differenzierung zu beginnen. Sie werden dann nach Bedarf in die Muskelfaser eingebaut und werden schließlich Teil der Muskelzelle selbst.
Die Geschwindigkeit der Muskelkontraktion innerhalb einer einzelnen Myofaser wird weitgehend durch die Aktivität eines bestimmten Enzyms innerhalb der Zelle bestimmt. Die ATPase regelt die Geschwindigkeit, mit der das energieintermediäre Adenosintriphosphat (ATP) abgebaut wird, um Phosphationen freizusetzen, die wiederum die Zellkontraktion anregen. Eine höhere ATPase-Aktivität führt zu einer schnelleren Muskelkontraktion. Schnell zuckende Muskelzellen sind mit einer höheren ATPase-Aktivität verbunden, während langsam zuckende Muskelzellen eine geringere ATPase-Aktivität aufweisen.
Muskelzellen können basierend auf der Veranlagung für bestimmte Stoffwechselprozesse weiter unterteilt werden. Die meisten Zellen aktivieren ihre Aktivität durch eine Kombination aus Glykolyse und oxidativer Phosphorylierung. Die Glykolyse ist der Prozess, bei dem Zellen Kohlenhydrate unter Bildung von ATP abbauen. Dies tritt normalerweise im Zytoplasma der Zelle mit begrenztem Sauerstoffgehalt auf und kann Milchsäure als Nebenprodukt erzeugen.
Die oxidative Phosphorylierung hingegen findet in den Mitochondrien der Myofaser statt und verbraucht viel verfügbaren Sauerstoff. Die oxidative Phosphorylierung ist ein effizienterer Prozess als die Glykolyse. Sie liefert signifikant mehr ATP pro Nährstoffeinheit als die Glykolyse, und dies ohne die muskelermüdende Milchsäure zu produzieren. Infolgedessen sind Fasern, die dieses Verfahren verwenden, ermüdungsbeständiger als glykolytische Fasern.
Normalerweise laufen beide Stoffwechselprozesse in allen Muskelzellen ab, aber die meisten Myofasertypen sind für einen Prozess besser gerüstet als für den anderen. Oxidative Fasern benötigen deutlich mehr Sauerstoff als glykolytische Fasern und sind daher reich an dem sauerstoffbindenden Protein Myoglobin. Mit Sauerstoff angereichertes Myoglobin neigt dazu, den Muskelfasern einen charakteristischen roten Farbton zu verleihen, weshalb oxidative Fasern häufig als rote Fasern bezeichnet werden . Im Gegensatz dazu haben glykolytische Fasern nicht die gleiche Konzentration an Myoglobin und werden oft als weiße Fasern bezeichnet .
Im Allgemeinen verwenden langsam zuckende Muskelfasern in erster Linie die effizientere oxidative Phosphorylierung und werden als Typ I-Fasern bezeichnet . Sie sind mit Muskeln verbunden, die über einen langen Zeitraum energiearme Aktivitäten ausführen, wie z. B. die Muskeln des Nackens oder die Stabilisatormuskeln des Körperkerns. Unter Sportlern ist diese Art von Muskelfaser in den Muskeln hochspezialisierter Ausdauersportler wie Marathonläufern vorherrschend.
Schnell zuckende Muskelfasern können entweder eine Glykolyse oder eine oxidative Phosphorylierung anwenden. Wie die langsam zuckenden Fasern sind auch die oxidativ schnell zuckenden Fasern, die als Fasern des Typs IIa bekannt sind , mit Mitochondrien und Myoglobin gefüllt. Glykolytische, schnell zuckende Fasern, die als Typ IIx bekannt sind , besitzen eine Fülle von verfügbarem Glykogen, sind für kurze, intensive Kraftausbrüche ausgelegt und kommen im Muskelgewebe von Kraftsportlern wie Sprintern und Kraftsportlern häufig vor.