Kleine Zellen, große Muskelkraft – Wie es in den Muskeln aussieht

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Vor wenigen Wochen habt ihr erfahren, welche Arten von Muskulatur unterschieden werden können. Für euch als Freie Athleten ist vor allem die sogenannte quergestreifte bzw. Skelettmuskulatur von Interesse. Um zu verstehen wie diese für euch arbeitet, ist es zunächst wichtig deren inneren Aufbau zu kennen.

Ein tiefer Blick ins Innerste

Man kann sich einen Muskel wie einen Strang mächtiger Drahtseile – den Muskelfaserbündeln – vorstellen. Diese wiederum bestehen aus parallel verlaufenden Muskelfasern, die wir auch als Muskelzellen bezeichnen.

In den Muskelzellen befinden sich die so genannten Myofibrillen. Diese fadenförmigen Strukturen sind eine Ansammlung parallel verlaufender Sarkomere. Sie beschreiben das System der Aktin- und Myosinfilamente. Das sind kleinste Proteinstrukturen, die sich bei Bewegung des Muskels – also Anspannung und Entspannung – ineinander verschieben. Bei Anspannung zum Beispiel verkürzen sich die Myofibrillen, indem der Myosinfaden den Aktinfaden mit Hilfe von kleinen Widerhaken zu sich heran zieht.

Muskelstruktur

Die Sarkomere machen den Großteil der Muskelmasse aus. Der Rest besteht unter anderem aus Blutgefäßen, Bindegewebsmaterial, Zellplasma und Nerven.

Wie kommt es zur Bewegung?

Das Signal zu kontrahieren oder zu entspannen, erhalten die Myofibrillen über das Nervensystem. Das Gehirn schickt über Nervenbahnen Stromimpulse mit Hilfe von Mineralstoffionen, so genannten Elektrolyten, in die Muskelzellen. Diese chemische Energie wird in den Zellen dann in mechanische umgewandelt: Der Muskel bewegt sich. Über die Sehnen, die an den Muskelenden andocken, wird die Kraft auf den Knochen übertragen und es kommt zu einer Bewegung des Skelettes.

Mit Hilfe von Calciumionen werden die Myosinköpfchen aktiviert, an das Aktin zu binden – so kommt es zur Muskelkontraktion. Sobald die Calciumkonzentration in der Muskelzelle sinkt, „kippen“ die Köpfchen wieder in ihren Ausgangszustand zurück und lassen den Aktinfaden los – der Muskel entspannt.

Um die Calciumkonzentration zu senken wird Magnesium benötigt. Es wird dabei nicht direkt in der Zelle aktiv, fördert aber die Ausschleusung und verhindert die weitere Einschleusung von Calcium in die Zelle.

Auch Muskeln haben Schwachstellen!

So ausgeklügelt das System auch ist, leider ist es nicht ganz fehlerfrei: Bei einer Fehlkommunikation, d.h. wenn die Nerven zu viele, zu starke oder einfach falsche Signale senden oder die Muskelzellen gesendete Aktionspotentiale nicht sinngemäß verarbeiten können, kommt es zu so genannten Spasmen, unkontrollierten Kontraktionen des betroffenen Muskels.

Eine Art des Spasmus ist der Krampf.

Muskelkraft entsteht im mikroskopischen Bereich und kann dabei doch so viel bewirken. Zehntausende Muskel- und Nervenzellen spielen perfekt zusammen, um auch nur eine kleine Bewegung auszuführen. Ganz nach dem Motto „eine Kette ist so stark wie ihr schwächstes Glied“ kann der ganze Muskel nicht optimal arbeiten, wenn einzelne Zellen nicht funktionieren. Doch Muskeln sind lernfähig! Die beste Möglichkeit das System zu stärken ist und bleibt daher immer noch regelmäßiges Training in Form von intensiver Bewegung!

Übrigens

Den Myofibrillen verdankt die quergestreifte Muskulatur ihren merkwürdigen Namen. Die Fibrillen sind ringförmig und regelmäßig angeordnet, wobei sich dunkle und helle Elemente – Aktin und Myosin – abwechseln. Dies lässt die Muskelzellen unter dem Mikroskop gestreift erscheinen.

Wer sich noch etwas tiefer in das Thema einlesen möchte, findet hier und hier weitere Informationen.