Die Skelettmuskulatur

Der menschliche Körper enthält ca. 650 Skelettmuskeln.

Die meisten Muskeln verbinden 2 oder mehr Knochen miteinander und überqueren dabei entsprechende Anzahlen von Gelenken.  Sie werden deshalb dementsprechend bezeichnet; ein-, zwei- oder mehrgelenkige Muskeln.

Jeder Muskel hat einen Ursprung und einen Ansatz, welcher aus Muskelkopf und Muskelbauch besteht. Einige Muskeln haben auch mehrere Ursprünge, also auch mehr Köpfe und heissen deshalb zwei-, drei- oder mehrköpfig. Der Ursprung liegt im Bereich des Rumpfes oder im Bereich der Extremitäten in Rumpfnähe. Der Ansatz befindet sich rumpffern.

Nebst der Benennung nach Köpfen und Gelenken werden die Muskeln auch nach ihrer Form und Anordnung der Faser eingeteilt. Man unterscheidet spindelförmige, gefiederte und flächige Muskeln. Am häufigsten werden die Muskeln aufgrund ihrer Funktion und Lage bezeichnet. Muskeln die Beugen werden als Flexoren bezeichnet, diejenigen die Strecken als Extensoren.

Die Kontraktionsarten

Der Muskel kann seine Länge durch Kontraktion (Zusammenziehen) oder durch Dilatation (Dehnen) verändern. Die Dilatation wird meist durch den Antagonisten (Gegenspieler) bewirkt. Der Muskel, der die eigentliche Bewegung ausführt, wird als Agonist bezeichnet. Wenn sich zwei Muskeln in ihrer Wirkung unterstützen nennt man sie Synergisten.

Es lässt sich je nach Kraft- bzw. Längenänderung des Muskels verschiedene Arten der Kontraktion unterscheiden:

  • Isotonisch:  Der Muskel verkürzt sich ohne Kraftveränderung. Der Tonus (Spannung) bleibt konstant.
  • Isometrisch: Bei gleichbleibender Muskellänge erhöht sich die Kraft (haltend-statisch).
  • Auxotonisch: Sowohl Kraft als auch Länge ändern sich. Dies ist der häufigste Kontraktionstyp bei Alltagsbewegungen. 

Durch die resultierende Längenänderung des Muskels, teilt man die Kontraktionen folgend ein:

  • Isokinetisch:  Der Widerstand wird mit einer gleich bleibenden Geschwindigkeit überwunden.
  • Konzentrisch: Der Muskel überwindet den Widerstand und wird dadurch kürzer. Die intramuskuläre Spannung ändert sich, die Muskeln verkürzen sich.
  • Exzentrisch: Der Widerstand ist grösser als die Spannung im Muskel, dadurch wird der Muskel gedehnt. Der Muskel wird trotz Anspannung gedehnt.

 

Aufbau der Skelettmuskulatur

Jede Skelettmuskulatur ist gleich aufgebaut, egal wie Lange der Muskel ist oder welche Form er hat.

Jeder Muskel besteht aus einem Bündel von Muskelfasern.  Eine einzelne Muskelfaser (Muskelzelle) ist von Kapillaren umgeben, so wird die Blutversorgung sichergestellt. Eine Muskelfaser besteht wiederum aus sogenannten Fibrillen (Myofibrillen). Jede Faser ist aus mehreren Myofibrillen zusammengesetzt. Eine Fibrille besteht aus mehreren Sarkomeren. Jedes Sarkomer besteht aus Myofilamenten. Dabei gibt es drei Myofilamente, die Aktinfilamente, die Myosinfilamente und die Titinfilamente. Die Myosinfilamente sind die dicksten, die Aktinfilamente sind dünner. Die unterschiedlichen Durchmesser von Aktin- und Myosinfilament ergibt die quergestreifte Muskulatur.

Ein Sarkomer ist die Distanz von der Z-Scheibe bis zur nächsten Z-Scheibe. Die Z-Scheiben sind jeweils das Ende der Aktinfilamente. Zwischen den Aktinfilamenten liegen die Myosinfilamente. Das Myosinfilament ist durch das Titinfilament mit der Z-Scheibe verbunden.

 

 

 

 

Die Muskelkontraktion

Bei der Kontraktion verändert sich die Stellung der Filamente. Wenn sich der Muskel kontrahiert, verbinden sich die Myosinköpfe mit dem Aktinfilament und 

ziehen Richtung Z-Scheibe. Das Aktin- und Myosinfilament werden bei der Muskelkontraktion selber nicht verkürzt. Das Lösen des Myosinköpfchens benötigt Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat). Dadurch kann sich dann der Muskel verkürzen. Wenn kein ATP mehr vorhanden ist, löst dies einen Krampf aus.

Der Befehl für die Kontraktion wird durch einen Nervenreiz (Impuls) ausgelöst. Durch einen einzelnen Nervenimpuls folgt nur eine Einzelzuckung. Wenn viele Reize hintereinander eintreffen kommt es zu vielen Kontraktionen und somit zur (von aussen sichtbaren) Muskelkontraktion.

Muskelfasertypen

Beim Menschen werden die Muskeln in drei Fasertypen eingeteilt: Typ-1, Typ-2A und Typ-2X. Jeder Mensch besitzt alle drei Fasertypen. Die Typ-1-Fasern sind langsam zuckende Fasern mit einer geringen Ermüdbarkeit. Die Energiebereitstellung erfolgt meist aerob. Für den Sauerstofftransport in der Muskelzelle ist das Myoglobin (roter Muskelfarbstoff) verantwortlich (ähnlich wie das Hämoglobin im Blut). Typ-1-Fasern enthalten mehr Myoglobin als Typ-2-Fasern. Zusätzlich haben sie eine hohe Anzahl von Mitochondrien. Die Typ-2-Fasern sind schnell zuckende Fasern und arbeiten vermehrt anaerob. Diese Fasern ermüden schneller als die Typ-1-Fasern. Sie werden in die Gruppe der 2A und 2X eingeteilt. Die 2X-Fasern sind diese die schnell zucken und schnell ermüden, die 2A-Fasern sind ebenfalls schnell zuckende Fasern aber ermüden weniger schnell.

Durch das Training (Kraft- oder Ausdauertraining) kommt es zu einem Shift der Muskelfaserzusammensetzung. Dieser Shift läuft von 2X-Fasern zu 2A-Fasern.

Unser Muskel weist immer eine Mischform der verschiedenen Fasertypen auf. Durchschnittlich haben wird ca. 40 % Typ-1-Fasern und 60 % Typ-2-Fasern. Die genaue Zusammensetzung ist genetisch bedingt, dadurch kann man dann auch sagen, welche Sportarten eher zum „Typ“ passen.

Training und Muskulatur

Wenn ein Muskel einer grösseren Belastung als gewohnt ausgesetzt wird, kommt es zu einer Anpassung. Der Muskel lagert mehr Proteine ein und nimmt somit an Volumen zu. Dies ist die sogenannte Hypertrophie (Gegenteil ist die Atrophie, die Abnahme), die Zunahme der Muskelfasern (d.h. Flächenzunahme der Myofibrillen). Die Hyperplasie ist die physiologische Zunahme des Muskelquerschnitts aufgrund der Zunahme der Anzahl Muskelfasern (konnte bis jetzt beim Menschen noch nicht nachgewiesen werden).

Longitudinales Wachstum (Längenwachstum): Zunahme der Länge der einzelnen Muskelfasern bei gleichbleibendem Querschnitt. Die Muskeln können sich an neue funktionelle Länge anpassen, indem an den Enden von Myofibrillen neue Sarkomere in Serie addiert werden.

Der Muskel passt sich aber nicht nur auf das Krafttraining an, sondern auch auf das Ausdauertraining an. Veränderungen geschehen in erster Linie in der Energieversorgung der Muskulatur, die Anzahl der Mitochondrien erhöht sich, die Kapillarisierung der Muskulatur nimmt zu, das Energiesystem des Muskels funktioniert besser und die Energiereserven können im Muskel schneller verwertet werden.

Durch intensives Training kann Muskelkater entstehen. Muskelkater entsteht vermehrt bei ungewohnten und intensiven (meist exzentrisch, d.h. bremsend) Bewegungen, dies führ zu Überdehnungen von Zellteilen, zu kleinen Rissen und Deformierungen im Muskel. Diese Mikrorisse bewirken eine Flüssigkeitsansammlung in den Muskelfasern. Durch diese Ansammlung und durch die Reparaturvorgänge werden die Schmerznerven gereizt, dies ist der Muskelkater. Zur Schmerzlinderung können leichte Massagen, leichte Bewegungen oder warme Bäder dienen. Intensives Training ist nicht zu empfehlen, da es sich um eine Verletzung des Muskels handelt.