Muskelzellen sind zur Kontraktion befähigte Zellen, welche den tierischen Lebewesen die aktive Körperbewegung (Fortbewegung) ermöglichen. Ontogenetisch entstammen sie meist dem Mesoderm. Bei den Hohltieren treten sie noch als punktuell vereinzelte Zellen auf, bei den höher entwickelten Tieren bildet die Muskulatur einen eigenen Gewebetyp. Muskelzellen können sich zu einzelnen Muskelsträngen, räumlichen Muskelnetzen, massiven Muskelschichten oder Muskelorganen zusammenschließen.
Nach dem Feinbau der Muskelzellen unterscheidet man
- glatte Muskelzellen,
- quer gestreifte Muskelfasern,
- Herzmuskelzellen
Glatte Muskelzellen
Glatte Muskulatur ist bis auf wenige Ausnahmen (z. B. Rädertiere)
am einfachsten aufgebaut. Glatte Muskelzellen sind spindelförmige
oder zylindrische Zellen mit einem zentral gelegenen länglichen Zellkern.
Sie weisen keine Querstreifung auf, d. h. die kontraktilen Elemente (Actin
und Myosin) sind nicht spezifisch angeordnet, sondern liegen ungeordnet vor.
Glatte Muskelzellen haben eine Länge von 2 µm bis 20 µm,
im Extremfall bis zu 80 µm. Sie können über elektrische Synapsen miteinander
in Verbindung stehen und so zu funktionellen Einheiten zusammengefügt
werden.
Glatte Muskulatur ist
unter den Wirbellosen weitverbreitet und findet sich bei den Wirbeltieren
besonders in den unwillkürlich arbeitenden Muskelwandungen von Hohlorganen
(Darm, Atemtrakt), Gefäßwänden (Blutgefäße,
Gebärmutter, Harntrakt), im Auge (Pupillenmuskel) und in den Haarbalgmuskeln.
|
Vorkommen
|
Organ
|
Feinbau
|
Größe
|
Wirbeltiere |
Blutgefäße | spindelförmig | 0,02 mm |
| Wirbeltiere (Vertebrata) |
schwangere Gebärmutter | spindelförmig | 0,08- mehrere mm |
| Wirbeltiere (Vertebrata) |
Herzinnenhaut, Aorta |
verzweigt | |
| Wirbeltiere (Vertebrata) |
Magen-Darm-Kanal | spindelförmig | 0,02-0,2 mm |
| Wirbeltiere (Vertebrata) |
Harnblase, Harnröhre |
sternförmig verzweigt, spindelförmig | 0,02-0,2 mm |
| Muscheln (Bivalvia) | Schließmuskel | zylindrisch |
Quer gestreifte Muskelfaser
In der Anordnung der kontraktilen Elemente (Myofibrillen, Actinfilamente
und Myosinfilamente) sind sich die schräg gestreifte Muskulatur der
Wirbellosen und die quer gestreifte Muskulatur der Wirbeltiere relativ
ähnlich. Die quer gestreifte
Muskulatur ist die generelle Muskulatur von Wirbeltieren und dort
als Skelett- und Herzmuskulatur ausgebildet.
Die quer gestreifte Muskulatur stellt das höchstgeordnete kontraktile
System unter allen Muskeltypen dar und vermag sich am raschesten zu kontrahieren,
allerdings bei geringerem Verkürzungsgrad und in der Regel geringerer
Dauerbelastbarkeit als glatte Muskulatur. Bei Gliederfüßern
und Wirbeltieren setzt sie sich nicht aus Einzelzellen, sondern aus Muskelfasern
zusammen.
Muskelfasern entstehen durch die Verschmelzung mehrerer Zellen zu einer
Einheit und haben daher auch mehrere Zellkerne (keine echte Zellteilung).
Sie können Längen bis zu mehreren Zentimetern haben. Ihr Durchmesser
beträgt 0,01 bis 0,1 mm (10-100 µm).
Im Sarkoplasma sind als kontraktile Eiweißstrukturen die Myofibrillen
angeordnet. Die Myofibrillen bestehen aus Actin- und Myosinfilamenten, die sich in Längsrichtung
abwechseln.
Die Querstreifung ergibt sich aus der horizontal gleichen Anordnung, von
Myosin (stark doppelbrechend, anisotrope A-Bänder, dunkel erscheinend)
und Actin (weniger doppelbrechend, isotrope I-Bänder, hell erscheinend).
Die kleinste Einheit einer Myofibrille ist das Sarkomer. Es ist ca. 2
µm lang und wird beidseitig von der Z-Membran begrenzt.
Die gesamte Muskelfaser ist von einem weitverzweigten Röhrensystem,
dem Sarkoplasmatischen Retikulum (lat. kleines Netz) und dem T-System
(transversales System: lat. querlaufend) durchzogen. Dieses Röhrensystem
hat viele Ausbuchtungen (Zisternen). Es ist für die Erregungsübertragung
und die 
und -Freisetzung wichtig.
Muskelfasern haben nur wenige Synapsen, die die Erregungsübertragung
von den Motoneuronen sichern. Diese Synapsen haben eine große Oberfläche
und werden als motorische Endplatten bezeichnet.
Werden Skelettmuskeln verletzt, so löst sich von der Schnittstelle
aus die Querstreifung auf.
Herzmuskelzellen sind eine Sonderform der quer gestreiften Muskulatur. Im Gegensatz zur Skelettmuskulatur mit ihren vielkernigen, plasmaarmen Fasern (Plasmodien) besteht die Herzmuskulatur aus einem Netzwerk verzweigter, plasma- und mitochondrienreicher Einzelzellen mit je einem mittelständigen, von einem Plasmahof umgebenen Kern. Diese Struktur gewährleistet die durchgehende Dauerbelastung des Herzmuskels. In der Herzmuskulatur lassen sich 2 "Fasertypen" unterscheiden: die relativ fibrillenreiche, kurzfaserige Arbeitsmuskulatur (Myokard), welche gleichzeitig die Hauptmasse des Herzmuskels darstellt, und – zwischen diese eingebettet – Züge dickerer und längerer, extrem fibrillenarmer, aber plasmareicher Erregungsleitungsfasern (hissches Bündel, Purkinje-Fasern), die den Erregungs-Grundrhythmus auf die übrige Herzmuskulatur übertragen. Die Membranpotenziale dieser Erregungsleitungsfasern sind geringer, ihre Leitungsgeschwindigkeit ist höher als die der Arbeitsmuskulatur. Herzmuskelzellen bilden durch Verzweigung ein Zellennetz, das durch "Glanzstreifen" in Abschnitte (0,05 bis 0,12 mm lang) unterteilt wird. Der Sarkoplasmaanteil ist sehr groß und das sarkoplasmatische Retikulum und das T-System sind gut ausgebildet.
Herzmuskelzellen werden durch Erregungsbildungszentren des Herzens und das vegetative Nervensystem zur Kontraktion angeregt.