Was ist Muskelphysiologie?
Muskelphysiologie ist das Studium der Muskelfunktion. Ein Muskel ist ein Faserbündel, das sich zusammenzieht, um Wärme, Haltung und Bewegung entweder der inneren Organe oder des Organismus selbst zu erzeugen. Die Muskelphysiologie untersucht die physikalischen, mechanischen und biochemischen Aspekte der Muskeln in Bezug auf Entwicklung, Faserstruktur, Muskelstruktur, Kontraktion und Kraftaufbau.
Der Körper hat drei Arten von Muskeln: Herz-, Glatt- und Skelettmuskeln. Der Skelettmuskel ist ein willkürlicher Muskel oder ein Muskel, der bewusst kontrolliert werden kann und durch gleichmäßige Streifen oder Streifen gekennzeichnet ist. Skelettmuskel haften an Knochen, um die Bewegung des Skeletts für Zwecke wie Haltung und Fortbewegung zu bewirken. Der glatte Muskel ist ein unwillkürlicher Muskel, der durch einen Mangel an Streifen gekennzeichnet ist und die Bewegung in den inneren Organen bewirkt. Der Herzmuskel ist ein unwillkürlicher, ungleichmäßig gestreifter Muskel, der das Herz zusammensetzt und dessen Kontraktionen oder das Schlagen des Herzens verursacht.
Das Verständnis der Muskelphysiologie des Skelettmuskels erfordert ein grundlegendes Verständnis seiner Struktur. Skelettmuskeln haften normalerweise über Sehnen an den Knochen und treten häufig in antagonistischen Paaren auf, sodass sich der andere Muskel verlängert, wenn sich ein Muskel zusammenzieht. Der Muskel selbst besteht aus einem Bündel oder Faszikel langer, zylindrischer Zellen, die als Muskelfasern bezeichnet werden. Jede Faser enthält viele fadenähnliche Strukturen, die als Myofilamente bezeichnet werden und im Sarkoplasma sitzen, einer Flüssigkeit, die dem Zytoplasma ähnlich ist und in der das Sarkolemma oder die Membran der Faser enthalten ist. Die Myofilamente enthalten kontraktile Strukturen, die als Myofibrillen bezeichnet werden und deren Elemente sich geometrisch wiederholen, um funktionelle Einheiten zu bilden, die als Sarkomere bezeichnet werden.
Jedes Sarkomer enthält überlappende dicke Filamente aus Myosinmolekülen und dünne Filamente aus Actin-, Troponin- und Tropomyosinmolekülen. Die Schiebefilament-Kontraktionstheorie schlägt vor, dass sich das Myosin während der Kontraktion an die Moleküle des dünnen Filaments bindet, um die dünnen Filamente über oder unter das dicke Filament zu ziehen. Das Sarkomer wird insgesamt kürzer, obwohl kein Element der Faser tatsächlich an Größe schrumpft. Die Bindung von Molekülen, die für diese Kontraktion verantwortlich sind, wird durch die Freisetzung von Calciumionen aus dem Sarkoplasma stimuliert. Das Kalzium wird als Reaktion auf einen elektrischen Impuls freigesetzt, der als Aktionspotential bezeichnet wird und von einem Neuron über eine neuromuskuläre Synapse an einen Muskel gesendet wird.
Die Physiologie der glatten Muskulatur unterscheidet sich von der Physiologie der Skelettmuskulatur, da die glatten Muskeln keine Sarkomere aufweisen, was das Fehlen von Streifen in den glatten Muskeln erklärt. Stattdessen zieht sich der glatte Muskel als eine Einheit zusammen, wobei elektrische Impulse über Gap Junctions von Zelle zu Zelle übertragen werden. Diese elektrischen Impulse werden von Neuronen übertragen, die aus dem autonomen Nervensystem stammen. Einige glatte Muskeln können sich aufgrund des Vorhandenseins von Schrittmacherzellen, die ihre eigenen elektrischen Impulse erzeugen können, spontan ohne Stimulation durch ein Neuron zusammenziehen. Wie beim Skelettmuskel treten beim Binden und Gleiten von dicken Filamenten mit dünnen Filamenten Kontraktionen auf, wenn Kalzium in der Muskelfaser freigesetzt wird.
Die Physiologie der Herzmuskulatur ähnelt in mehrfacher Hinsicht der Physiologie der Skelettmuskulatur. Der Herzmuskel zieht sich als Reaktion auf erhöhte Kalziumspiegel zusammen und ist gestreift. Dies zeigt an, dass es auch Sarkomere als kontraktile Einheit verwendet. Wie glatte Muskeln und im Gegensatz zu Skelettmuskeln muss der Herzmuskel nicht an jeder Faser innerviert werden, da er elektrische Signale von Zelle zu Zelle übertragen kann. Diese Kommunikation wird durch eingelagerte Bandscheiben erreicht, eine Besonderheit des Herzmuskels.