Glatte Muskulatur
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Glatte Muskulatur
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<strong>Glatte</strong> <strong>Muskulatur</strong><br />
1<br />
Dr. G. Mehrke
<strong>Glatte</strong> <strong>Muskulatur</strong><br />
Eigenschaften und Unterschiede zur<br />
Skelettmuskulatur:<br />
Spindelförmige, einkernige Zellen, funktionell über<br />
Gap Junctions verbunden.<br />
Aktin- und Myosinfilamente sind länger als im<br />
Skelettmuskel nicht in Sarkomeren organisiert.<br />
Bandförmige Myosinfilamente: Aktinfilament kann am<br />
gesamten Myosinfilament entlanggleiten. Verlängerung<br />
des Kontraktionsbereiches.<br />
Aktinfilamente besitzen angelagertes, fadenförmiges<br />
Tropomyosin und Caldesmon.<br />
Ca 2+ Sensorprotein: Im Cytoplasma gelöstes<br />
Calmodulin.<br />
Kontrolle des Querbrückenzyklus erfolgt am Myosinkopf<br />
durch Phosphorylierung.<br />
Dr. G. Mehrke
Kontraktiler Apparat<br />
Aktin- und Myosinfilamente nicht in<br />
Sarkomeren organisiert.<br />
„Dense Bodies“ verknüpfen anstelle<br />
der Z-Banden die Aktinfilamente<br />
Kontrolle des Querbrückenzyklus<br />
erfolgt am Myosinkopf durch<br />
Phosphorylierung.<br />
Querbrückenzyklus aktiviert durch<br />
Ca 2+ Sensorprotein:<br />
Im Cytoplasma gelöstes<br />
Calmodulin.<br />
Dr. G. Mehrke
Single Unit-Typ<br />
Der Single unit-Typ bildet durch gap junctions (Nexus) elektrisch gekoppelte Zellverbände<br />
aus. Über diese findet ein Austausch von Ionen und Second-Messenger-Molekülen statt, was<br />
eine schnelle Ausbreitung der Erregung und somit eine nahezu synchrone Kontraktion des<br />
Zellverbandes („funktionelles Synzytium“) ermöglicht. Die Muskelzellen werden dabei nicht<br />
durch nervale Strukturen erregt, sondern durch die spontane Depolarisation morphologisch<br />
nicht abgrenzbarer Schrittmacherzellen (myogenener Tonus).<br />
Eine Modulation durch Fasern des vegetativen Nervensystems ist jedoch möglich.<br />
Vorkommen: in der <strong>Muskulatur</strong> des Darms, der Gebärmutter (Uterus) und den Harnleitern<br />
(Ureter), teilweise aber auch in der muskulösen Wand größerer Gefäße.<br />
Multi Unit-Typ<br />
Von den Nachbarzellen abhängige Kontraktionen finden hier nicht bzw. nur sehr begrenzt statt.<br />
Jede Muskelzelle wird durch Nervenfasern des Vegetativen Nervensystems, welche in<br />
unmittelbarer Umgebung der Zelle aus Varikositäten Transmitter abgeben („en-passant-<br />
Synapse“), gesondert innerviert (neurogener Tonus).<br />
Vorkommen: im Musculus arrector pili des Haares, den inneren Augenmuskeln, dem Samenleiter<br />
(Ductus deferens), im Bronchialsystem und in Gefäßen.<br />
Dr. G. Mehrke<br />
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Gap junction<br />
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Dr. G. Mehrke
<strong>Glatte</strong> <strong>Muskulatur</strong><br />
Single-unit-Typ: Einzelne Muskelzellen<br />
kontrahieren Transmitter werden über<br />
Varikositäten der Neurone über die gesamte<br />
Länge ausgeschüttet.Synchronität wird über<br />
gap-junctions erreicht. Daher kontrahieren<br />
Zellen als eine Einheit z.B. Darm (Myogener<br />
Tonus).<br />
Multi-unit-Typ: Einzelne Muskelzellen<br />
kontrahieren, keine gap junctions.<br />
Erregung bleibt<br />
lokal begrenzt, z.B. Ciliarmuskel<br />
(Neurogener<br />
Tonus).<br />
Dr. G. Mehrke
Calciumkanäle<br />
Rezeptoren (adrenerge oder cholinerge; Transmitter (Nor-)Adrenalin,<br />
Acetylcholin) werden aktiviert und beeinflussen über intrazelluläre<br />
Messenger das Öffnen oder Schließen von Calciumkanälen.<br />
β-Adrenorezeptoren bewirken z. B. die<br />
Relaxation glatter <strong>Muskulatur</strong> in Bronchien<br />
(Schließen von Ca 2+ -Kanälen).<br />
Calcium im Cytoplasma führt zur<br />
Kontraktion.<br />
Calcium-Spikes entsprechen<br />
Aktionspotenzial (Ca 2+ statt Na + -<br />
Einstrom).<br />
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Dr. G. Mehrke
Kontraktionsauslösung<br />
Durch Öffnung von Ca 2+ -Kanälen kommt es<br />
zu einem Anstieg der Ca 2+ -Konzentration im<br />
Zytosol durch hereinströmende Ionen aus<br />
dem Extrazellularraum und zu einem<br />
deutlich geringeren Anteil aus dem<br />
sarkoplasmatischen Retikulum.<br />
Ca 2+ -Ionen binden an das Protein<br />
Calmodulin.<br />
Ca 2+ -aktiviertes<br />
Calmodulin startet den<br />
Querbrückenzyklus<br />
Der Ca 2+ -Calmodulin-Komplex führt zu einer<br />
Aktivierung des Enzyms Myosin Light Chain<br />
Kinase (MLCK). Dieses phosphoryliert das<br />
Myosinmolekül.<br />
Durch die Phosphorylierung wird der<br />
Querbrückenzyklus aktiviert.<br />
Eine Phosphatase spaltet den<br />
Phosphorsäurerest wieder ab und beendet so<br />
die Aktivierung.<br />
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Dr. G. Mehrke
Ruhe- und Aktionspotenzial<br />
Durch Öffnung von Ca 2+ -Kanälen kommt<br />
es zu einem Anstieg der Ca 2+ -<br />
Konzentration im Zytosol durch<br />
hereinströmende Ionen aus dem<br />
Extrazellularraum und somit zu einer<br />
Depolarisation.<br />
Wird der Schwellenwert erreicht, so<br />
öffnen lawinenartig weitere<br />
spannungsabhängige Ca 2+ -Kanäle und<br />
es kommt zu einem Calcium-Spike,<br />
dem Äquivalent zum Aktionspotenzial.<br />
Wichtig: alle einströmenden Ca 2+ -Ionen starten Querbrücken-Zyklen<br />
und somit eine Kontraktion keine „Alles-oder-Nichts“-Funktion<br />
bei der Kontraktion. Erst wenn der Schwellenwert erreicht ist, kommt<br />
es zur Maximalkontraktion.<br />
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Dr. G. Mehrke
Zellen der <strong>Glatte</strong>n <strong>Muskulatur</strong> haben oft kein stabiles Ruhepotenzial. Ihr Membranpotenzial schwingt<br />
rhythmisch mit einer niedrigen Frequenz und einer Amplitude von ca. 20mV (Slow wave<br />
potential). Im Darm wird es als BER (basal elektrischer Rhythmus) bezeichnet, basiert auf<br />
Ionenkanälen die spontan öffnen und schließen. Wenn der Schwellenwert überschritten wird, werden<br />
Aktionspotenziale ausgelöst.<br />
Dem gegenüber haben manche Zellen ein Schrittmacher-Potenzial (Pacemaker potential), ein<br />
instabiles Ruhepotenzial, das regelmäßig depolarisiert und damit regelmäßig Aktionspotenziale<br />
auslöst<br />
Kontraktion ohne „Aktionspotenzial“<br />
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Dr. G. Mehrke
Kontraktion der glatten <strong>Muskulatur</strong><br />
Calcium strömt über geöffnete<br />
Kanäle ein<br />
Aus dem SR werden ebenfalls<br />
Ca-Ionen mobilisiert<br />
Calcium bindet an<br />
Calmodulin<br />
Eine „Kinase“ phosphoryliert<br />
Myosin<br />
Der Querbrückenzyklus wird<br />
aktiviert<br />
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Dr. G. Mehrke
Kontraktion der glatten <strong>Muskulatur</strong><br />
Myosinkinase<br />
Kontraktionszustand - entsprechend der Ca 2+ -Konzentration im Cytoplasma.<br />
Keine Kontraktion nach dem Alles-oder-Nichts-Gesetz wie beim<br />
Skelettmuskel!<br />
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Dr. G. Mehrke
Koppelung zwischen Reiz und Kontraktion<br />
Elektromechanisch (single-unit)<br />
Pharmakomechanisch<br />
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Dr. G. Mehrke
Dauer der Muskelkontraktion nach Typ<br />
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Dr. G. Mehrke
Dr. G. Mehrke
Zusammenfassung<br />
• Einkernige spindelförmige Zellen<br />
• Gekoppelt über Gap-Junctions<br />
(Single Unit Multiunit)<br />
• Aktivierung über Rezeptoren auf der gesamten<br />
Oberfläche Calciumeinstrom Calciumspike (AP)<br />
• Entwickeln graduierlich (abgestuft) mechanische<br />
Spannung auch ohne AP<br />
• Calmodulin als regulatorisches Protein<br />
• Neurotransmitter (Nor-Adrenalin, ACh) aktivieren oder<br />
drosseln Ca 2+ Einstrom Anspannung – Erschlaffung<br />
• Myogene Aktivität – Schrittmacherzellen<br />
• Gesteuert vom vegetativen NS<br />
• Synapsen „en passant“<br />
Dr. G. Mehrke<br />
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