Muskelgewebe Dr. Arnold Szabó Semmelweis Universität szabo.arnold@med.semmelweis-univ.hu Semmelweis Universität Institut für Anatomia, Histologie and Embryologie 09. 11. 2016

Allgemeine Eigenschaften Funktion: Kontraktion Viele Zellen, wenige extrazelluläre Matrix Kontraktile Filamente – Aktin, Myosin Stark entwickeltes Zytoskelett Großer Energiebedarf – Mitochondrien Großer Ca2+-Bedarf – glattes ER, Ca2+-Kanäle, Ca2+-Pumpen Membrana basalis

Arten des Muskelgewebes Quergestreiftes Muskelgewebe Skelettal Viszeral Herzmuskelgewebe Glattes Muskelgewebe Übergänge (kein Muskelgewebe!) Myoepithel Myofibroblast

Quergestreifte Muskelgewebe

Mehrkernige Riesenzelle (Synzytium) – Muskelfaser Membrana basalis Ersatzzelle – Satellitenzelle Plasmamembran - Sarkolemm Zytoplasma - Sarkoplasma Glattes endoplasmatisches Retikulum – Sarkoplasmatisches Retikulum Mitochondrium - Sarkosom Kontraktionseinheit - Sarkomer

Bindegewebehüllen Epimysium Perimysium Endomysium

SARKOMER A-Band I-Band H-Band Z M Z

Sarkomer: (2-3µm) zwischen zwei benachbarten Z-Scheiben A-Band: anisotrop, doppelbrechend, dicker, dunkel (1,5 µm lang, 15 nm dick) überwiegend Myosin + überlappende Aktin-Filamente seine Länge bleibt unverändert während der Kontraktion I-Band: isotrop, einfachlichtbrechend, dünner, heller (1 µm lang, 7 nm dick) überwiegend Aktin verkürzt sich während der Kontraktion Z-Linie: (Zwischenstreifen) begrenzt den Sarkomer α-Actinin, Desmin Moleküle H-Band: (Hensenscher-Streifen) helle Zone innerhalb des A-Bandes nur Myosin M-Band: (Mittenmembran) an der Mitte des A-Bandes Befestigungsstelle der Myosinmolekülen A-Band I-Band A-Band I-Band Kontraktion

Myofilament: Aktin Troponin, Tropomyosin, Nebulin Aktin Monomere Dünnes Filament Myosin Bindungsstelle Troponin, Tropomyosin, Nebulin

Myofilament: Myosin Typ II. schwere Kette leichte Kette leichte Kette Z-Linie Z-Linie Myosin-Köpfe M-Band

Mechanismus der Kontraktion Gleitfilamenttheorie A-Band I-Band A-Band A-Band I-Band Kontraktion

Regulierung der Kontraktion Myosin -Bindungstelle Myosinkopf Tropomyosin - Blockiert die Bindungsstellen für den Myosinkopf an dem Aktin Troponin - drei Untereinheiten Troponin T – bindet an Tropomyosin Troponin I – wirkt inhibitorisch Troponin C – kann Ca2+ binden Bindet Ca2+ an Troponin → Konformationsänderung → Bindungstelle wird vom Tropomyosin befreit → Myosin kann an Aktin binden

Transversal (T)–Tubuli, Triade

Desmin, Dystrophin

Einteilung der Muskelfasern

Herzmuskelgewebe

Verzweigte (hosenartige) Zellen Zellenlänge : 85-100 μm Großer, zentral liegender, oft eckiger, euchromatischer Zellkern Membrana basalis Quergestreift Eberth-Linie – mechanisch und elektrisch gekoppelte (Gap junction) Zellen - funktionelles Synzytium Spontane Erregungsbildung Eigenes Erregungsleitersystem Modulation durch das vegetative Nervensystem Dauerhafte Arbeit Riesiger Energiebedarf Alterspigment - Lipofuscin Granula Keine (?) Regenerationsfähigkeit Vorkommen: Herz

Eberth-Linie (Discus intercalaris) Karl Joseph Eberth 1835 - 1926 Kopplungsstrukturen bei der Eberth-Linie: Fascia adherens, Desmosom, Gap juncion

Transversal (T)–Tubuli, Diade

Erregungsbildung, Erregungsleitung, Purkinje-Faser Jan Evangelista Purkyně 1787 - 1869

Hormonproduktion: Atriales natriuretische Peptid (ANP)

Glattes Muskelgewebe

Spindelförmige Zellen Der flache Zellker liegt zentral Länge: 20-500 μm, Durchmesser: 5-10 μm Membrana basalis Schichtenbildung Spontane Aktivität – Erregungsbildung ist möglich Steureung durch das vegetative Nervensystem Hormonelle Einflüsse Die Kontraktion ist relative langsam, aber andauernd Minimale Energieaufwand Keine Querstreifung Kein Troponin Vorkommen: Wand der Eingeweiden Wand der Hohlorgane

Mechanismus der Kontraktion Ca2+ steigt → Ca2+ bindet an Calmodulin → Calmodulin aktiviert das Enzym Myosin-leichte-Ketten-Kinase (MLKK) → das Enzym phosphoriliert das Myosin → Myosin wird aktiv und bindet an Aktin→ Kontraktion Wird das Myosin in der an das Aktin gebundenen Zustand dephosphoriliert, so bleibt es an das Aktin gebunden → tonische Kontraktion ohne weiteren Energieaufwand!

Arten des glatten Muskelgewebes Multiunit: - eigenständige Zellen, jede Zelle hat eigene Innervation (keine elektrische Kopplung) - gut regulierbar, Kontraktion durch Innervation Beispiel: M. sphincter pupillae, M. ciliaris Single unit: - elektrische und mechanische Kopplung (Gap junction) - funktionelle Einheit, funktionelles Synzytium - Innervation hat nur sekundäre Bedeutung -fast überall, wo es glattes Muskelgewebe gibt Beispiel: Wand der Hohlorganen

Zusammenfassung

Angewendete Literatur Renate Lüllmann-Rauch : Histologie, 2. Auflage, Thieme, Stuttgart Ulrich Welsch : Sobotta Lehrbuch Histologie, 2. Auflage Urban & Fischer Verlag Röhlich Pál: Szövettan. Budapest, 1999 L.C. Junqueira et al.: Basic Histology A. Faller, M. Schuenke: The Human Body, 2004, Thieme, Stuttgart-New York Carola R, Harley JP, Noback CR: Human Anatomy & Physiology, McGraw-Hill Inc., USA, 1990 Berne R et al: Physiology, 5th edition, 2004, Elsevier Inc. Die meisten fotomikroskopischen Aufnahmen wurden über die Präparaten vom Institut für Humanmorphologie und Entwicklungsbiologie gemacht