Histo - Zusammenfassung Muskel PDF

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Summary

Sommersemester...

Description

Skelettmuskulatur Skelettmuskelfaser -

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Skelettmuskelfasern entstehen embryologisch aus der Verschmelzung von Myoblasten unter Synzytium-Bildung (mehrkerniger Zellverband) jede einzelne Skelettmuskelfaser ist von einer Basalmembran (Basallamina + Kollagenfibrillen des Endomysiums) und von einem System aus bindegewebigen Hüllen umgeben (von innen nach außen) o Endomysium: umgibt die einzelnen Muskelfasern in den Primärbündeln mit elastischen Fasern und geht in die Basalmembran über, Reißfestigkeit o Perimysium: gliedert den Muskel in Primär- und Sekundarbündel, Gefäße und Nerven zur Versorgung, dient Übertragung von Zugkräften o Epimysium: lockeres koll. BG, Außenbegrenzung, geht in Muskelsehnen über o Muskelfaszie: straffes kollagenes BG, Außenbegrenzung Sarkoplasma (=Zytoplasma) der Skelettmuskelfasern ist fast komplett durch hunderte, dicht aneinander gelagerte Myofibrillen ausgefüllt, diese bestehen hauptsächlich aus zwei Proteinen, die sich zu Filamenten zusammenlagern (s.u.); außerdem Mitochondrien und Hohlraumsystem/Sarkoplasmatisches Retikulum Zellkerne einer Skelettmuskelfaser sind nicht mehr teilungsfähig, zusätzliche Zellkerne über Fusion mit Satellitenzellen (ruhende Myoblasten, SZ, teilungsfähig, liegen unter Basalmembran, aber außerhalb des Sarkolemms) Regeneration ausgehend von Satellitenzellen o Phagozytose der Zelltrümmer durch Makrophagen o Anlagerung zahlreicher Satellitenzellen innerhalb der Basalmembran der zugrunde gegangenen Muskelfasern o Fusion zu einer relativ dünnen Myotube, die zusammen mit weiteren Myotuben das Volumen der relativ dicken Muskelfaser kompensiert Hypertrophie: Zunahme der Faserdicke (Wachstum, Training) Inaktivitätsatrophie: beschleunigter Proteinabbau, sinkende Satellitenzellzahl

Myofibrille -

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zusammengesetzt aus längs orientierten Myofilamenten  kontraktile Fkt.einheit Kette von Sarkomeren, mit beiden Enden an Sarkolemm (Plasmamembran) verankert besteht v.a. aus zwei zu Filamenten aggregierenden Proteinen o Motoprotein Myosin II (15nm), 2 Myosin-Moleküle lagern sich in M-Zone gegenläufig zusammen, bildet A-Bande o Aktin (7nm), durch α-Aktinin in der Z-Scheibe verankert, nicht mit Myosin überlappender Bereich bildet I-Bande einzelne Myofibrillen sind auf Höhe der Z-Scheibe untereinander durch Desmin (Intermediärfilamente) vernetzt, das wiederum mittels Pektin am Sarkolemm verankert ist (Kontakstellen heißen Costamer) 1

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peripher gelegenen Myofibrillen sind über Adapterproteine (Vinculin, Talin, Dystrophin, Spectrin) mit transmembranären Proteinen verbunden, die wiederum mit Proteinen der ECM in Kontakt stehen  stützt Sarkolemm und gewährleistet Kraftübertragung von den Myofibrillen zur ECM Conheim-Felderun nur Artefakt, da Abstand zwischen Myofibrillen bei optimaler Strukturerhaltung zu klein Querstreifung setzt sich aus dunklen A-Banden (Myosin- und teilweise Aktinfilamente) und hellen I-Banden (nur Aktinfilamente) zusammen

Sarkomer -

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A-Banden erscheinen im Polarisationsmikroskop doppelbrechend (anisotrop), die IBanden einfachbrechend (isotrop) Länge der A-Banden konstant (1,5µm), Länge der I-Banden abhängig vom Kontraktionszustand der Muskulatur Z-Linie halbiert I-Bande und verknüpft +-Aktin-Enden über α-Actinin M-Bande vernetzt Myosin über Myomesin und Titin Aktin-freie Strecke: H-Zone Sarkomer ist Strecke zwischen 2 Z-Banden, d.h. 0,5I-A-0,5I, ca. 2,2 μm hexagonales Muster (jedes Myosin von 6 Aktin umgeben) Aktinfilamente o Tropomyosin: blockiert ATP-Bindungsstellen beim ruhenden Muskel o Troponin-Komplex aus C-,I- und T-UE: Regulator des Kontraktionsvorganges Myosinfilament o Aggregation der Schwanzdomänen o bipolar, d.h. Köpfchen einer Hälfte gleichsinnig und gegensinnig zur anderen o Köpfe sind verantwortlich für Interaktion mit Aktinfilament und ATPaseAktivität des Myosins Nebulinfilamente o begleiten Aktinfilamente o Titin o o o o

Kontrolle derer definierten Länge elastische Feder im Bereich der I-Bande Enden in Z-Scheibe und M-Bande verankert, durchzieht halbes Sarkomer verhindert Überdehnung über Myosin-bindendes Protein in A-Bande mit Myosin verbunden

Kontraktion -

Aktin- & Myosinfilamentlänge unverändert! Aktinfilamente gleiten zwischen Myosinfilamente A-Bande bleibt konstant, I- & H-Bande werden schmäler Myosinköpfchen wandern zu +, d.h. Z-Scheibe am Aktin entlang  Gleitbewegung 2

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Erhöhung der zytosolischen Ca2+-Konzentration  Konformationsänderung der AktinBegleitproteine (Angriffsort ist Troponin C) und Freilegung der Bindungsstelle

elektromechanische Kopplung -

Umsetzung des elektrischen in mechanisches Ereignis AP wird auf Sarkolemm über ganze Faser fortgeleitet, u.a. in T-Tubuli  Freisetzung von Ca2+ aus intrazellulären Speichern (SR) SR o spezialisiertes ER, das Myofibrille longitudinal und zirkulär (terminale Zisternen/junctionales SR) umhüllt o liegt unter Sarkolemm

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o Speicherung von Ca2+-Ionen Transversal-Tubuli o tiefe Einstülpungen des Sarolemms

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o Übertragung der Depolarisation der Membran ins Zellinnere o T-Tubulus + flankierende SR-Zisternen = Triade (liegen am Beginn der AktinMyosin-Überlappungszone, d.h. jedes Sarkomer hat 2) Triadenfüßchen o Proteinbrücken, die Membranen der T-Tubuli und des SR verbinden o Ryanodin-Rezeptor (SR) und DHPR (T) o bei Depolarisation der Tubulus-Membran wird durch Vermittlung des DHPR der Ca2+-Kanal der SR-Membran geöffnet

Muskel-Sehnen-Übergang -

Oberflächenvergrößerung an myotenidösen Verbindungen Integrine o intrazellulär: sarkomerische Aktinfilamentverankerung o extrazellulär: ECM

Laterale Verankerung -

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Zytoskelett aus Desmin und nicht-sarkomerischen Aktinfilamenten 2 Verbundssysteme zur ECM o Integrine o Dystrophin-Glykoprotein-Komplex  Dystrophin vermittelt zwischen Aktin und TMprot. β-Dystroglycan  β-Dystroglycan ist durch extrazelluläres α-Dystroglycan und Laminin 2 an Lamina densa gebunden  Lamina densa ist über Mikrofibrillen Typ VI an Endomysium gekoppelt  Costamer (Verdichtung auf Höhe der Z-Scheiben) Stabilisierung des Sarkolemms durch Membranskelett (Spektrin) 3

Glatte Muskulatur -

Vorkommen: Wänden diverser Hohlorgane, Arterien und Venen Regulation der Lumenweite verkürzt sich langsamer, aber ausgiebiger Verharrung im kontrahierten Zustand (Tonus), Tonusregulation kann myogen, neurogen oder durch Hormone und lokale Gewebsfaktoren erfolgen zur Mitose fähig mechanisch: Integrine zw. Anheftungsplaques funktionell: gap junctions (Häufigkeit variiert z.B. hormonell, vgl. Uterus) Myofibroblasten: Fibroblasten mit kontraktilen Eigenschaften

kontraktiler Apparat -

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besteht aus Aktin- und Myosinfilamenten und glattmuskulärem Tropomyosin kein Troponinkomplex, dafür Calmodulin (Calcium-Ionen-bindendes, regulatorisches Protein) Aktin- und Myosinfilamente bilden über Verdichtungszonen (Zytoplasma, äquivalent zu Z-Scheibe) und Anheftungsplaques (Plasmamembran) ein Netzwerk, das gesamten Zellleib durchspannt Kontraktionsvorgang o Erhöhung/Verringerung der intrazellulären Ca2+-Ionenkonzentration z.B. durch neurohumorale Faktoren (Einstrom von außen oder Freisetzung aus intrazellulären Speichern) o Schwellenwert: Calmodulin bildet mit Calcium-Ionen einen Komplex, der Myosin-Leichtketten-Kinase (MLCK) phosphoryliert/aktiviert o MLCK überträgt Phosphatgruppe von ATP auf regulatorische Domäne der Myosin-Leichtkette o so aktiviertes Myosinfilament bindet an Aktin und bildet analog zum Skelettmuskel unter ATP-Spaltung Querbrücken aus  Kontraktion Muskelzelle.

Tunica muscularis -

äußeres Stratum longitudinale o dünne Längsmuskelschicht o parallel zur (Darm-)Achse

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inneres Stratum circulare o dicke Ringmuskelschicht o zirkulär verlaufend mechanische, elektrische und metabolische End-zu-End-Kopplung

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Herzmuskulatur Herzmuskelfasern -

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Kopplung einzelner Zellindividuen zusammen an Glanzstreifen (Disci intercalares) o mechanisch (Zugkräfte), transversal: Fasciae adherentes (sarkomerisches Aktin), Desmosomen (Desminfilamente) o elektrisch, metabolisch, longitudinal: Nexus (Connexin 43) o hoher Gehalt an Na+-Kanälen (Weiterleitung elektrischer Erregungen) Verzweigung Kontakt mit bis zu zehn anderen Kardiomyozyten 40-100μm lang, 10-20μm breit Ansammlung von Lipofuszingranula im perinukleärer Raum o (Phospho-)Lipiden, Proteinen, Eisen- und Kupfer-Ionen o entstehen durch enzymatische und oxidative Prozesse in den Lysosomen o keine Exozytose der Granula in Herzmuskelzellen, Neurone und Zellen der Nebennierenrinde möglich  Anreicherung mit Alter o

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Diaden auf Höhe der Z-Scheibe keine Regeneration (postmitotische Kardiomyozyten, keine Satellitenzellen)  Narbenbildung Hypertrophie: Vergrößerung durch gesteigerte Proteinbiosynthese

Arbeitsmyokard -

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quergestreifte, ein- bis zweikernigen Kardiomyozyten klein, reich an Myofibrillen, arm an Glykogen Endokard kleidet gesamten Herzbinnenraum aus und besteht aus o Endothel: einschichtiges Plattenepithel (wie in Arterien) o Stratum subendocardiale: schmale Schicht aus lockerem Bindegewebe mit zarten Kollagenfasern und wenigen elastischen Fasern o Stratum myoelasticum: dickere Schicht aus faserreichem Bindegewebe, in das glatte Muskelzellen eingelagert sind Tela subendocardialis o zwischen Endokard und Myokard o Gefäße, (v.a. parasympathische) Nerven, Faserbündeln des Erregungsleitungssystems, die in Arbeitsmyokard hineinziehen

Erregungsbildungs- und –leitungssystem -

spezialisierte, ein- bis zweikernige Kardiomyozyten größer, ärmer an Myofibrillen, reicher an Glykogen (heller) Schrittmacherzellen (fibroblastenähnlich, spontanaktiv, glatt): keine Verbindung über Glanzstreifen, sondern über Puncta adherentia und Nexus (Connexin 40 und 45) 5

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Kardiomyozyten des Erregungsleitungssystems: Glanzstreifen, Nexus aus Connexin 40, distale Anteile des Erregungsleitungssystems: keine Glanzstreifen zum Arbeitsmyokard

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