anatomie part 3

Anatomie Part 3
Dr. Ronald Kefurt
Der Muskel
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lat. musculus
Ist ein kontrktiles Organ, welches durch Abfolge von Kontraktion
und Erschlaffung Strukturen des Organismus bewegen kann.
Man unterscheidet glatte von quergestreifter Muskulatur
Vergleich der
Muskulaturarten
Die glatte Muskulatur
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besteht aus spindelförmigen Zellen
Die Aktin und Myosinfilamente sind unregelmäßig angeordnet
Eine Querstreifung fehlt
Die Kontraktion erfolgt langsam und unwillkürlich
Sie kommt dort vor wo ohne großen Energieaufwand ein Tonus gehalten werden
muss, z.B. in Gefäßwänden oder in der Wand der Eingeweide.
Innerviert wird die glatte Muskulatur vom vegetativen Nervensystem.
Glatte Muskelzellen können einzeln liegen, Bündel oder kleine Muskeln bilden. Die
Zellkerne befinden sich inder Muskelzellmitte und Aktin bildet in der Regel ein
zytoplasmatisches Netzwerk. Eingelagert ist Myosin. Dort wo zwischen
benachbarten glatten Muskelzellen zahlreiche Nexus vorkommen, entsteht ein
funktionelles Synzytium, das zu autonomen Kontraktionen fähig ist.
Glatte Muskelzelle
Skelettmuskulatur
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Skelettmuskulatur ist die Muskulatur des Bewegungsapparats. Sie besteht aus quergestreiften Muskelfasern.
Quer gestreifte Muskelfasern können bis zu 15cm lang und zwischen 10 und 100µm dick sein. Sie sind
vielkernig, haben bis zu 100 Zellkerne, die randständig unter dem Plasmalemm liegen.
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Myofibrillen liegen in der Längsachse der Muskelzellen und sind untereinander durch das Protein Desmin
verknüpft. Sie bilden Gruppen. Myofibrillen der Skelettmuskulatur sind quer gestreift. Dadurch, daß bei allen in
einer Muskelfaser vorhandenen Myofibrillen die jeweils gleichen Streifen in gleicher Höhe nebeneinander
liegen, sind auch die Muskelfasern der Skelettmuskulatur als Ganzes quergestreift.
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Ultrastrukturell bestehen Myofibrillen aus Myofilamenten die sich aus:
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dünnen Aktinfilamenten
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und dicken Myosinfilamenten zusammensetzen.
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Durch Zusammenwirken von Aktin und Myosinfilamenten kommt es zu Kontraktionen.
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Die Myofilamente sind die Struktur und Funktionsträger der quer gestreiften Muskulatur.
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Aktin ist ein globuläres Protein. Die einzelnen Partikel (Durchmesser 5,5 nm) legen sich zu zwei verdrillten
Strängen zusammen ( Abb. 2.43e). In den Rinnen zwischen den Aktinketten liegen lange, starre
Tropomyosinmoleküle, die ihrerseits in regelmäßigen Abständen mit Troponin verbunden sind. An Troponin
binden während der Kontraktion Kalziumionen.
Myosinfilamente sind dicker als Aktinfilamente. Die Myosinmoleküle haben einen dünnen, stäbchenförmigen
Schaftteil (leichtes Meromyosin) und einen kugelförmigen Kopf (schweres Meromyosin). Der Kopf besteht aus
einem Myosin-ADP-Komplex und hat hohe ATPase-Aktivität. Er befindet sich seitlich am Ende des Schaftes, mit
dem er durch einen spiraligen, beweglichen Hals verbunden ist. Bei Kontraktionen bindet der Kopf kurzfristig an
Aktin.
Anordnung der Aktin- und Myosinfilamente ( Abb. 2.43 c, d). Aktin- und Myosinfilamente liegen in einer
Reihe und sind miteinander verzahnt. Es ragt jeweils von beiden Seiten her ein Ende der Aktinfilamente
zwischen die Myosinfilamente. Das andere Ende des Aktinfilaments liegt dagegen frei. Daraus ergibt sich die
Querstreifung der Myofibrillen.
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A-Streifen erscheinen bei Färbungen dunkel. Sie werden von dicken (Myosin-)Filamenten mit
zwischengelagerten Aktinfilamenten gebildet. Jedoch befindet sich in der Mitte des A-Streifens ein Bereich, der
frei von Aktin ist: H-Zone. Er entsteht dadurch, dass die Aktinfilamente nicht ganz die Mitte von A erreichen. Im
Bereich der H-Zone sind die Myosinfilamente besonders dick. Außerdem befindet sich in der Mitte der H-Zone
ein feiner dunkler Streifen (M-Streifen). Hier sind die dicken Filamente quer verbunden.
I-Streifen. Er erscheint bei Färbungen hell und befindet sich zwischen den A-Streifen. Der I-Streifen besteht aus
den Anteilen dünner Aktinfilamente, die außerhalb der A-Streifen liegen.
Z-Streifen. Er erscheint als dunkle Querlinie in der Mitte des I-Streifens. Im Z-Streifen sind die dünnen
Aktinfilamente untereinander durch ein quer orientiertes Gitter aus Desmin- und Vimentin (10 nm)-Filamenten
verbunden. Außerdem sind periphere Myofibrillen durch Vinkulin, einem aktinbindenden Protein, mit der
Plasmamembran verknüpft. Vinkulin bildet zusammen mit anderen Anteilen eines subplasmalemmalen
Zytoskeletts als Costamere bezeichnete Verdichtungen unter dem .Plasmalemm
Sarkomer. Hierunter wird der Teil einer Myofibrille verstanden, der sich zwischen zwei Z-Streifen befindet. Die
Streifenfolge in einem Sarkomer ist Z-I-A-H-M-H-A-I-Z. Die Länge eines Sarkomers im erschlafften Muskel
beträgt 2 m. Durch die Proteinfilamente Titin und Nebulin, die an den Z-Scheiben und von beiden Seiten her an
M befestigt sind, wird eine Überdehnung der Sarkomeren verhindert. Titin hat einen gefalteten Abschnitt im
Bereich des I-Streifens, der wie eine Feder wirkt.
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Zytomembranen. Es handelt sich um die Membranen des/der
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sarkoplasmatischen Retikulums
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transversalen Tubuli
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Triaden
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Sarkolemms
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Sarkoplasmatisches Retikulum. Das sarkoplasmatische Retikulum ist das glatte endoplasmatische
Retikulum der Skelettmuskelfaser (oben). Es umgibt jede Myofibrille netzförmig. Wegen seiner
longitudinalen Orientierung wird es auch als L-System bezeichnet. Das sarkoplasmatische Retikulum
speichert die für die Auslösung von Kontraktionen erforderlichen Kalziumionen.
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Transversale (T-)Tubuli sind quer liegende, schlauchförmige Invaginationen des Sarkolemms. Sie legen sich
den Myofibrillen an der Grenze zwischen I- und AStreifen an. Die T-Tubuli sind für eine einheitliche Kontraktion
aller Myofibrillen in einer Skelettmuskelfaser verantwortlich
Triaden entstehen dadurch, dass zwei sich gegenüberliegende Erweiterungen des sarkoplasmatischen
Retikulums, sog. Zisternen, an einen transversalen Tubulus herantreten. Gelegentlich kommen auch Diaden
vor; dann legt sich nur eine Zisterne des sarkoplasmatischen Retikulums einem Tubulus an. Verbindungen
zwischen Zisternen und T-Tubuli werden durch Proteinbrücken hergestellt.
Nicht alle Skelettmuskelfasern sind gleich. Vielmehr gibt es mehrere Fasertypen, die sich physiologisch,
metabolisch und morphologisch unterscheiden, z.B. nach Kontraktionsgeschwindigkeit, Stoffwechselleistung
und Zellorganellen. In einem Skelettmuskel als Einheit kommen jedoch alle Fasertypen gleichzeitig vor, wenn
auch in unterschiedlichem Verhältnis. Hieraus ergibt sich die Leistung des Muskels. So bestehen
Ausdauermuskeln, z.B. Zwerchfell oder die langen Rückenmuskeln, hauptsächlich aus Slow-Fasern mit
hohem oxidativen Stoffwechsel. In Schnellkraftmuskeln überwiegen dagegen Fast Fasern mit hohem
glykolytischen Stoffwechsel
Die Innervation erfolgt über motorische Endplatten (siehe Kapitel Nerven).
In einfachen Worten erfolgt die Kontraktion durch einen Nervenimpuls. Dabei schieben sich Aktin und Myosin
ineinander. Durch Konformationsänderung der chemischen Struktur ziehen die Fortsätze der Myosinfilamente
(Ruderbewegung) die Myosinfilamente ind die Aktinfilamente hinein.
Die motorische
Endplatte
Der Blutkreislauf
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Vereinfachtes Schema des Blutkreislaufs mit Darstellung der
großen Gefäßstämme. Rot sauerstoffreiches Blut; grau
sauerstoffarmes Blut. a rechter Vorhof; b rechte Kammer; c
linker Vorhof; d linke Kammer. 1 rechte Atrioventrikularklappe
(Trikuspidalklappe); 2 Pulmonalklappe; 3 Aortenklappe; 4
linke Atrioventrikularklappe (Mitral- oder Bikuspidalklappe)
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Herz. Linke und rechte Herzhälfte gliedern sich jeweils in einen Vorhof (Atrium cordis), in den Blut einströmt,
und in eine Kammer (Ventriculus cordis), die Blut auswirft. An Eingang und Ausgang von linkem und rechtem
Ventrikel befinden sich Klappen: am Eingang jeweils eine Vorhof-Kammer-Klappe (Valva atrioventricularis), am
Ausgang jeweils eine Kammer-Gefäß-Klappe (Taschenklappen). Die Herzklappen bewirken, dass bei
Kontraktion und Erschlaffung des Herzens das Blut nur in eine Richtung weitertransportiert wird. Sie öffnen und
schließen sich. Die Erschlaffung des Herzmuskels heißt Diastole, die Kontraktion Systole. Die Diastole führt
zur Füllung der Vorhöfe, dann der Kammern, die Systole zur Blutentleerung.
Einzelheiten des Blutkreislaufs ( Abb. 6.1) Das venöse Blut aus der Körperperipherie wird über die obere und
untere Hohlven (V. cava superior, V. cava inferior) dem rechten Vorhof zugeleitet. Von dort gelangt es bei
geöffneter rechter Vorhof-Kammer-Klappe (rechter Atrioventrikularklappe= AV-Klappe) in die rechte
Kammer. In der Systole wird die AV-Klappe geschlossen, die Kammermuskulatur kontrahiert sich und das Blut
wird durch die Lungenarterien (Aa. pulmonales) in die Lunge gepumpt. Den Rückstrom des Blutes aus den
Lungenarterien in den rechten Ventrikel verhindert die Pulmonalklappe an der Kammer-Arterien-Grenze, die in
der Diastole geschlossen ist. Das in der Lunge »arterialisierte« Blut gelangt in der Diastole über die
Lungenvenen (Vv. pulmonales) in den linken Vorhof und von dort durch die linke Atrioventrikularklappe in die
linke Kammer. In der Systole schließt sich die linke AV-Klappe und der linke Ventrikel pumpt das Blut in die
Aorta. Linke Kammer und Aorta sind durch die Aortenklappe getrennt, die sich während der Systole öffnet und
sich mit Beginn der Diastole schließt. Hierdurch wird der Blutrückstrom ins Herz verhindert. Die Aorta verteilt
das Blut in die Arterien der verschiedenen Regionen und Organe des Körperkreislaufs. Funktionell kommt den
Endabschnitten der Arterien (Arteriolen) besondere Bedeutung zu. Sie regulieren durch Verengung oder
Erweiterung den Blutzufluss zu den Kapillarsystemen der verschiedenen Organe und den Blutdruck
(»Widerstandsgefäße«). Körpervenen. Nachdem das Blut in den Kapillaren des Körperkreislaufs Sauerstoff
und Nährstoffe an die Gewebe abgegeben und Kohlendioxid und Stoffwechselprodukte aufgenommen hat, fließt
es durch die Körpervenen, die sich zur oberen und unteren Hohlvene vereinigen, wieder zum rechten Vorhof
zurück. Kleiner Kreislauf – Großer Kreislauf. Im kleinen Kreislauf (=Lungenkreislauf) liegt als einziges Organ
die Lunge. Sie wird deshalb vom gesamten zirkulierenden Blut durchströmt. Dagegen sind im großen Kreislauf
die Gefäßsysteme der einzelnen Körperregionen und Organe parallel geschaltet. Dadurch wird das Blut
unterschiedlich auf die Organe verteilt und die Durchblutung organspezifisch reguliert.
Pfortadersysteme. In Pfortadersystemen sind zwei Kapillarsysteme über venöse Gefäße hintereinander
geschaltet. Dies ist in den Verdauungsorganen der Fall. Hier liegt das erste Kapillarsystem in den Wänden von
Magen und Darm, in Bauchspeicheldrüse und Milz. Von dort sammelt sich das venöse Blut in der Pfortader (V.
portae hepatis) und gelangt in die Leber, wo ein weiteres Kapillarsystem besteht. Anschließend wird das Blut in
Lebervenen gesammelt, die in die untere Hohlvene münden.
Arterien
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Arterien vom elastischen Typ . Zu ihnen gehören die großen herznahen Gefäße: Aorta, A. carotis communis,
A. subclavia, A. iliaca communis, ferner Truncus pulmonalis und Aa.pulmonales. Intima. Die Intima ist
entsprechend der mechanischen Beanspruchung relativ dick. Unter dem Endothel kommen neben Kollagenund elastischen Fasern in Längsrichtung orientierte glatte Muskelzellen vor. Media. Die Media ist unscharf
gegen Intima und Adventitia abgegrenzt und zeichnet sich durch eine Vielzahl konzentrisch angeordneter
elastischer Membranen aus, die untereinander anastomosieren und für den Stoffdurchtritt gefenstert sind. An
den Membranen inserieren verzweigte glatte Muskelzellen, die den Dehnungswiderstand der Gefäßwand
beeinflussen. Die Bindegewebegrundsubstanz zwischen den Membranen enthält größere Mengen von
Proteoglykanen, in die spärliche Kollagenfasern eingelagert sind. Adventitia. In der Adventitia verlaufen Vasa
vasorum und Nervenfasern.
Arterien vom muskulären Typ Zu ihnen zählen die mittleren und kleinen Arterien des großen Kreislaufs. Sie
zeigen den Dreischichtenbau am deutlichsten. Intima. Die Intima bildet an der Grenze zur Media eine deutliche
Membrana elastica interna, die aus stark vernetzten elastischen Strukturen besteht. Im histologischen Präparat
erscheint sie geschlängelt, intravital wird sie durch den Blutdruck gespannt. Media. Die Media besteht aus
Schichten zirkulär oder flach schraubenförmig angeordnete glatter Muskelzellen. Zwischen ihnen finden sich
zarte elastische Membranen. An der Grenze zur Adventitia verdichten sich die elastischen Strukturen zu einer
multilamellären Membrana elastica externa. Unabhängig von der Menge des elastischen Materials ist die
Media-Adventitia-Grenze der Arterien, im Gegensatz zu der der Venen, durch eine scharfe Grenze zwischen der
Schicht der glatten Muskelzellen und der bindegewebigen Adventitia gekennzeichnet.
Venen
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Durchschnittlich sind Venen weitlumiger und dünnwandiger als entsprechende Arterien. Vor allem kommen in
der Media mittelgroßer Venen anstelle einer kompakten Muskulatur viele Kollagenfaserbündel vor.
Charakteristisch sind außerdem Venenklappen.
Regulation der
Durchblutung
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Gefäßnerven. Sie gehören zum vegetativen Nervensystem sowohl zum Sympathikus als auch zum
Parasympathikus. Sie führen efferente und afferente Fasern.
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Die efferenten Fasern der meisten Gefäße sind adrenerg und Anteile des Sympathikus. Sie verlaufen in den
Arterien an der Grenze zwischen Adventitia und Media.
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Adrenerge sympathische Nervenfasern können sowohl vasokonstriktorisch als auch vasodilatatorisch wirken.
Vasokonstriktion wird durch Aktivierung alpha adrenerger Rezeptoren, Dilatation durch Aktivierung betaadrenerger Rezeptoren ausgelöst. Das Verhältnis von alpha zu beta -Rezeptoren ist unterschiedlich und
bestimmt das Reaktionsmuster.
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Afferente parasympathische (vagale) Nervenfasern nehmenihren Ursprung in umschriebenen
Rezeptorgebieten der Gefäße und des Herzens. Sie dienen der Regulation von Blutdruck, Blutvolumen
und Atmung.
Die großen Arterien
Die Lunge
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Das Gewebe der Lunge kann in einen luftführenden Teil und einen Teil in dem der tatsächliche Gasaustausch stattfindet unterteilt
werden. Die luftführenden Bronchien enden in blind endenden Säckchen, den Lungenbläschen (Alveolen). In diesen findet der
Gasaustausch statt.
Die Gesamtheit des luftleitenden Systems wird als Bronchialsystem (Bronchialbaum) bezeichnet. Von innen nach außen finden
sich verschiedene Schichten. Das Epithel (Deckgewebe) besteht zu Beginn noch, wie in der Luftröhre, aus mehrreihigem,
hochprismatischem Flimmerepithel, doch näher an den Alveolen vereinfacht sich die Struktur und in den Bronchiolen überwiegt
einschichtiges iso- oder hochprismatisches Flimmerepithel. In der darunter liegenden Lamina propria findet sich glatte
Muskulatur, deren Anteil zu den Alveolen hin zunimmt. Weiterhin enthält sie eine Vielzahl elastischer Fasern sowie muköse und
seröse Drüsen deren Ausgänge in den Bronchus öffnen und die Schleimhautoberfläche mit einem Schutzfilm überziehen. Ganz
außen findet sich in den großen Bronchien hyaliner Knorpel, der gewährleistet, dass die Luftwege offen bleiben. Je kleiner der
Durchmesser der Bronchien wird, umso geringer wird der Anteil der Knorpelmasse, bis sich nur noch kleine Inseln finden.
In den Alveolen findet die Oxygenierung des Blutes statt. Es handelt sich dabei um sackartige Erweiterungen mit einem
Durchmesser von ca. 200 μm und einer geschätzten Anzahl beim erwachsenen Menschen von etwa 300 Millionen. Die von ihnen
gebildete Fläche wird als Respiratorische Fläche bezeichnet.
Sie bestehen aus den kleinen Alveolarzellen oder Pneumozyten Typ I, die weniger als 0,1 Mikrometer dick sein können und das
Epithel der Alveolen bilden, und den großen Alveolarzellen oder Pneumozyten Typ II, die Surfactant produzieren. Dieser reduziert
die Oberflächenspannung und dient als Antiatelektasefaktor. Weiterhin finden sich noch Alveolarmakrophagen (Fresszellen), die
aus dem Blut stammen und Staub phagozytieren (Staubzellen) oder nach Blutungen Hämosiderin, ein Abbauprodukt des
Blutfarbstoffes Hämoglobin aufnehmen (Herzfehlerzellen).
Zwischen Luft und Blut befindet sich eine dreischichtige Trennwand, die Blut-Luft-Schranke. Sie wird vom Epithel der Alveolen,
der epithelialen und der endothelialen Basalmembran sowie dem Endothel der Kapillaren gebildet und ist zwischen 0,1 und 1,5
μm dick.
Da die Interzellularkontakte des Kapillarendothels für Flüssigkeit durchlässiger sind als die der Alveolarzellen, kann bei
Herzschwäche Flüssigkeit in das Bindegewebe austreten und zu einem interstitiellen Ödem (Lungenödem) führen.
Das Bindegewebe zwischen den Bronchien und Alveolen enthält die Aufzweigungen der Lungenarterien und -venen. Die
Aufzweigungen der Lungenarterie führen das Blut zu den Alveolen.
Die Atmung
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Das Atmen beginnt bei dem Einatmen (Inspiration) in der Regel mit der Interkostalmuskulatur bzw. dem Zwerchfell. Das
Zwerchfell ist der stärkste Inspirationsmuskel, bei seiner Kontraktion flacht es sich ab und drückt die Bauch- und
Beckeneingeweide nach kaudal (steißbeinwärts), wodurch sich das Thoraxvolumen vergrößert. Bei der Brustatmung
kontrahieren sich die Musculi intercostales externi (äußere Zwischenrippenmuskeln). Dabei wird der Brustkorb angehoben und
erweitert, wodurch die Lunge, die, selbst von der Pleura visceralis (oder pulmonalis) überzogen, über den Pleuraspalt (Cavitas
pleuralis) mit der Pleura parietalis des Brustkorbs in Verbindung steht, mitgedehnt wird. Dadurch sinkt der Druck in der Lunge.
Nach größeren Anstrengungen können zur erleichterten Atmung weitere Atemhilfsmuskeln beigezogen werden, z. B. die
Brustmuskeln. Dies machen sich Sportler nach einem intensiven Rennen zu Nutze, indem sie sich mit den Armen zum Beispiel
an einer Mauer aufstützen: ihre Arme sind dann fixiert (Punctum fixum) und somit ziehen die Brustmuskeln nicht die Arme zum
Brustkorb, sondern umgekehrt den Brustkorb zu den Armen, die Rippen werden angehoben und die Lunge füllt sich mit Luft.
Nach der Druck-Volumen-Beziehung (Boyle-Mariottesches Gesetz) muss aber nun bei Änderungen des Drucks - sofern die
Nasenlöcher bzw. der Mund offen sind und mit der Außenwelt in Verbindung stehen - das Volumen isobar (d. h. bei gleichem
Druck) zunehmen. Die Lunge füllt sich, die Inspiration ist beendet.
Bei der Zwerchfellatmung senkt sich das Zwerchfell lediglich durch Kontraktion (das Zwerchfell besteht aus Muskulatur) und
bewirkt somit eine Dehnung der Lungenflügel nach unten.
Die Ausatmung (Exspiration) geht zumeist passiv vonstatten, denn nach der Inspiration ist die Lunge samt Brustkorb so weit
gedehnt, dass darin elastische Verformungsarbeit gespeichert ist (ähnlich einer Feder, die zunächst gespannt und dann
losgelassen wird), die der Lunge die "verbrauchte" Luft austreibt. Erfolgt die Exspiration mit Beteiligung der exspiratorischen
Atemhilfsmuskulatur, so spricht man von forcierter Exspiration. Dabei kontrahieren sich zunächst die Mm. intercostales interni, es
können aber auch diverse andere Atemhilfsmuskeln zum Zuge kommen. Eine besondere Rolle im Zusammenhang mit der
forcierten Exspiration spielt vor allem der Musculus latissimus dorsi („Hustenmuskel“).
m. intercostalis
Diaphragma