Was passiert mit einem Muskel, wenn er sich entspannt?

Wenn sich ein Muskel entspannt, treten mehrere physiologische Veränderungen auf:

1. Reduzierung des Aktionspotentials: Der Entspannungsprozess beginnt, wenn das Aktionspotential, das sich während der Muskelkontraktion entlang des Motoneurons ausbreitet, die neuromuskuläre Verbindung erreicht. Das Motoneuron setzt die Freisetzung von Acetylcholin (ACh) ein, dem Neurotransmitter, der für die Muskelkontraktion verantwortlich ist.

2. Aufhören der Kalziumfreisetzung: Das Fehlen einer ACh-Bindung an Rezeptoren auf der motorischen Endplatte verhindert die Öffnung spannungsgesteuerter Kalziumkanäle auf der Muskelzellmembran. Dadurch können Calciumionen nicht mehr aus der extrazellulären Flüssigkeit in die Muskelzelle gelangen.

3. Wiederaufnahme von Calciumionen: Calciumpumpen am Sarkoplasmatischen Retikulum, dem internen Calciumspeicher der Muskelzelle, transportieren aktiv Calciumionen zurück in das Sarkoplasmatische Retikulum. Dieser Prozess senkt die Kalziumkonzentration im Zytoplasma der Muskelzelle und verringert so deren Verfügbarkeit für die Muskelkontraktion.

4. Ablösung der Myosinköpfe vom Aktin: Bei sinkendem Kalziumspiegel erfährt das kalziumbindende Protein Troponin auf dem Aktinfilament Konformationsänderungen. Diese Veränderung verändert die Form des Troponin-Tropomyosin-Komplexes und ermöglicht es dem Myosinkopf (Kreuzbrücke), sich von der Myosin-Bindungsstelle des Aktinfilaments zu lösen.

5. Ablösung von Crossbridges: Die Freisetzung von Kalzium aus Troponin führt zu einem Verlust des hochenergetischen Zustands, der die Kreuzbrückenbildung während der Kontraktion antreibt. Dadurch brechen die Brücken zwischen Aktin- und Myosinfilamenten und die Muskelfasern können nicht mehr aneinander vorbeigleiten.

6. Muskelfaserverlängerung: Der elastische Rückstoß des Muskelgewebes und die Wirkung der antagonistischen Muskeln, die der Bewegung des kontrahierten Muskels entgegenwirken, bewirken, dass sich die entspannten Muskelfasern verlängern und auf ihre Ruhelänge zurückkehren.

7. Stoffwechselregeneration: Während der Muskelentspannung durchläuft der Muskel auch eine Stoffwechselerholung, wodurch die während der Kontraktion erschöpften Adenosintriphosphat (ATP)-Speicher wieder aufgefüllt werden. ATP ist für die Wiederaufnahme von Kalziumionen in das sarkoplasmatische Retikulum und für die Vorbereitung des Muskels auf nachfolgende Kontraktionen unerlässlich.

Zusammenfassend umfasst die Muskelentspannung das Aufhören des Aktionspotentials und der Kalziumfreisetzung, die Wiederaufnahme von Kalzium in das sarkoplasmatische Retikulum, die Ablösung der Myosinköpfe vom Aktin und die Wiederherstellung von Stoffwechselressourcen, was zu einer Rückkehr des Muskels in seinen Ruhezustand führt und es ermöglichen, dass es sich ausdehnt oder verlängert wird.