Muskel

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Muskel
Eine Top-Down-Ansicht der Skelettmuskulatur
Einzelheiten
Vorläufer Mesoderm
System Bewegungsapparat
Identifikatoren
Latein Musculus
Mesh D009132
TA A04.0.00.000
FMA 32558
Anatomische Terminologie

Muskel ist ein weiches Gewebe, das in den meisten Tieren gefunden wird. Muskelzellen enthalten Proteinfilamente aus Aktin und Myosin, die aneinander vorbei gleiten und eine Kontraktion erzeugen, die sowohl die Länge als auch die Form der Zelle verändert. Muskeln funktionieren, um Kraft und Bewegung zu erzeugen. Sie sind in erster Linie verantwortlich für die Aufrechterhaltung und Veränderung der Körperhaltung, Fortbewegung sowie der Bewegung der inneren Organe, wie zum Beispiel die Kontraktion des Herzens und die Bewegung der Nahrung durch das Verdauungssystem über die Peristaltik.

Muskelgewebe wird aus der mesodermalen Schicht von embryonalen Keimzellen in einem Prozess, bekannt als Myogenese, abgeleitet. Es gibt drei Arten von Muskeln, Skelettmuskeln oder gestreiften, Herz und glatt. Muskelaktivität kann als freiwillig oder unfreiwillig klassifiziert werden. Herz- und glatte Muskeln kontrahieren ohne bewusste Gedanken und werden als unwillkürlich bezeichnet, während sich die Skelettmuskeln auf Befehl zusammenziehen.[1] Skelettmuskeln können wiederum in schnelle und langsame Zuckfasern unterteilt werden.

Muskeln werden hauptsächlich durch die Oxidation von Fetten und Kohlenhydraten angetrieben, aber anaerobe chemische Reaktionen werden auch verwendet, insbesondere durch schnelle Zuckfasern. Diese chemischen Reaktionen erzeugen Adenosintriphosphat (ATP) -Moleküle, die verwendet werden, um die Bewegung der Myosinköpfe anzutreiben.[2]

Der Begriff Muskel ist aus dem Lateinischen abgeleitet Musculus was "kleine Maus" bedeutet, vielleicht wegen der Form bestimmter Muskeln oder weil kontrahierende Muskeln wie Mäuse aussehen, die sich unter der Haut bewegen.[3][4]

Struktur

Die Anatomie der Muskeln umfasst eine grobe Anatomie, die alle Muskeln eines Organismus umfasst, und eine Mikroanatomie, die die Strukturen eines einzelnen Muskels umfasst.

Typen

Hauptartikel: Muskelgewebe
Der Körper enthält drei Arten von Muskelgewebe: (a) Skelettmuskel, (b) glatte Muskulatur und (c) Herzmuskel. (Gleiche Vergrößerung)

Muskelgewebe ist ein weiches Gewebe und ist eines der vier grundlegenden Gewebearten, die in Tieren vorkommen. Es gibt drei Arten von Muskelgewebe, die bei Wirbeltieren erkannt werden:

  • Skelettmuskulatur oder "freiwilliger Muskel" wird durch Sehnen (oder durch Aponeurosen an einigen Stellen) an Knochen verankert und wird verwendet, um Skelettbewegungen wie Fortbewegung und Haltung zu bewirken. Obwohl diese posturale Kontrolle im Allgemeinen als unbewusster Reflex aufrechterhalten wird, reagieren die verantwortlichen Muskeln auf die bewusste Kontrolle wie nicht-posturale Muskeln. Ein durchschnittlicher erwachsener Mann besteht zu 42% aus Skelettmuskeln und ein durchschnittlicher weiblicher Erwachsener besteht zu 36% (in Prozent der Körpermasse).[5]
  • Glatte Muskulatur oder "unwillkürlicher Muskel" findet sich in den Wänden von Organen und Strukturen wie Speiseröhre, Magen, Darm, Bronchien, Gebärmutter, Harnröhre, Blase, Blutgefäßen und dem arrector pili in der Haut (in denen er die Erektion von Körperbehaarung). Im Gegensatz zu Skelettmuskeln ist die glatte Muskulatur nicht bewusst kontrolliert.
  • Herzmuskel (Myokard), ist auch ein "unwillkürlicher Muskel", ist aber strukturell der Skelettmuskulatur ähnlicher und wird nur im Herzen gefunden.

Herz- und Skelettmuskeln sind "gestreift", da sie Sarkomere enthalten, die in hoch regelmäßige Anordnungen von Bündeln verpackt sind; Die Myofibrillen der glatten Muskelzellen sind nicht in Sarkomeren angeordnet und sind daher nicht gestreift. Während die Sarkomere in den Skelettmuskeln in regelmäßigen, parallelen Bündeln angeordnet sind, verbinden sich Herzmuskel-Sarkomere in verzweigten, unregelmäßigen Winkeln (interkalierte Scheiben genannt). Der gestreifte Muskel zieht sich zusammen und entspannt sich in kurzen, intensiven Stößen, während der glatte Muskel längere oder sogar fast permanente Kontraktionen erhält.

Skelettmuskel (freiwillig) Muskel ist weiter in zwei breite Arten unterteilt: langsames Zittern und schnell zucken:

  • Typ I, langsamer Zucken oder "roter" Muskel, ist dicht mit Kapillaren und ist reich an Mitochondrien und Myoglobin, was dem Muskelgewebe seine charakteristische rote Farbe verleiht. Es kann mehr Sauerstoff transportieren und aerobe Aktivität aufrechterhalten, indem es Fette oder Kohlenhydrate als Brennstoff verwendet.[6] Langsam kontrahierende Fasern kontrahieren für lange Zeiträume, jedoch mit geringer Kraft.
  • Typ II, schnell zuckender Muskel, hat drei Hauptuntertypen (IIa, IIx und IIb), die sich in beiden Kontraktionsgeschwindigkeiten unterscheiden[7] und Kraft erzeugt.[6] Schnelle zuckende Fasern kontrahieren schnell und kraftvoll, ermüden jedoch sehr schnell und erhalten nur kurze, anaerobe Aktivitätsausbrüche, bevor die Muskelkontraktion schmerzhaft wird. Sie tragen am meisten zur Muskelstärke bei und haben ein größeres Potential zur Massenzunahme. Typ IIb ist ein anaerober, glykolytischer "weißer" Muskel, der in Mitochondrien und Myoglobin am wenigsten dicht ist. Bei kleinen Tieren (z.B. Nagetieren) ist dies der hauptsächliche schnelle Muskeltyp, was die blasse Farbe ihres Fleisches erklärt.

Die Dichte von Säugetier-Skelettmuskelgewebe beträgt etwa 1,06 kg / Liter.[8] Dies kann der Dichte des Fettgewebes (Fett) gegenübergestellt werden, die 0,9196 kg / Liter beträgt.[9] Dies macht Muskelgewebe etwa 15% dichter als Fettgewebe.

Mikroanatomie

Hauptartikel: Myocyte und Sarkomer
Eine Skelettmuskelfaser ist von einer Plasmamembran umgeben, die Sarkolemma genannt wird und Sarkoplasma, das Zytoplasma der Muskelzellen, enthält. Eine Muskelfaser besteht aus vielen Fibrillen, die der Zelle ihr gestreiftes Aussehen verleihen.

Die Skelettmuskulatur wird von einer zähen Bindegewebsschicht, dem Epimysium, umhüllt. Das Epimysium verankert Muskelgewebe an Sehnen an jedem Ende, wo das Epimysium dicker und kollagener wird. Es schützt auch die Muskeln vor Reibung gegen andere Muskeln und Knochen.Innerhalb des Epimysiums gibt es mehrere Bündel, Faszikel genannt, von denen jedes 10 bis 100 oder mehr Muskelfasern enthält, die gemeinsam von einem Perimysium umhüllt sind. Das Perimysium ist neben jedem Faszikel ein Weg für die Nerven und den Blutfluss innerhalb des Muskels. Die fadenförmigen Muskelfasern sind die einzelnen Muskelzellen (Myozyten), und jede Zelle ist in ihrem eigenen Endomysium von Kollagenfasern eingeschlossen. So besteht der Gesamtmuskel aus Fasern (Zellen), die zu Faszikeln gebündelt sind, die ihrerseits zu Muskeln zusammengefasst sind. Auf jeder Ebene der Bündelung umgibt eine kollagene Membran das Bündel, und diese Membranen unterstützen die Muskelfunktion, indem sie dem passiven Dehnen des Gewebes widerstehen und Kräfte auf den Muskel verteilen.[10] In den Muskeln sind Muskelspindeln verstreut, die sensorische Feedback-Informationen an das zentrale Nervensystem liefern. (Diese Gruppierungsstruktur ist analog zur Nervenorganisation, die Epineurium, Perineurium und Endoneurium verwendet).

Dieselbe Bündel-innerhalb-Bündel-Struktur wird innerhalb der Muskelzellen repliziert. Innerhalb der Zellen des Muskels befinden sich Myofibrillen, die selbst Bündel von Proteinfilamenten sind. Der Begriff "Myofibril" sollte nicht mit "Myofiber" verwechselt werden, was einfach ein anderer Name für eine Muskelzelle ist. Myofibrillen sind komplexe Stränge aus mehreren Arten von Proteinfilamenten, die in sich wiederholende Einheiten organisiert sind, die Sarkomere genannt werden. Das gestreifte Erscheinungsbild von sowohl Skelett- als auch Herzmuskel resultiert aus dem regelmäßigen Muster von Sarkomeren innerhalb ihrer Zellen. Obwohl beide dieser Muskeltypen Sarkomere enthalten, sind die Fasern im Herzmuskel typischerweise verzweigt, um ein Netzwerk zu bilden. Herzmuskelfasern sind durch interkalierte Scheiben miteinander verbunden,[11] diesem Gewebe das Aussehen eines Syncytiums geben.

Die Filamente in einem Sarkomer bestehen aus Aktin und Myosin.

Makroskopische Anatomie

Siehe auch: Liste der Muskeln des menschlichen Körpers
Bündel von Muskelfasern, Faszikel genannt, sind vom Perimysium bedeckt. Die Muskelfasern sind vom Endomysium bedeckt.

Die grobe Anatomie eines Muskels ist der wichtigste Indikator für seine Rolle im Körper. Es gibt einen wichtigen Unterschied zwischen den gefiederten Muskeln und anderen Muskeln. In den meisten Muskeln sind alle Fasern in der gleichen Richtung ausgerichtet und verlaufen in einer Linie vom Ursprung zum Ansatz. In den gefiederten Muskeln sind die einzelnen Fasern jedoch in einem Winkel relativ zur Wirkungslinie ausgerichtet, wobei sie an jedem Ende an den Ursprungs- und Einführungssehnen befestigt sind. Da die sich zusammenziehenden Fasern in einem Winkel zu der Gesamtwirkung des Muskels ziehen, ist die Längenänderung kleiner, aber diese gleiche Ausrichtung ermöglicht mehr Fasern (also mehr Kraft) in einem Muskel einer gegebenen Größe. Gefiederte Muskeln finden sich normalerweise dort, wo ihre Längenänderung weniger wichtig ist als die maximale Kraft, wie etwa der Rectus femoris.

Skelettmuskel ist in diskreten Muskeln angeordnet, ein Beispiel dafür ist die Bizeps (Bizeps). Das zähe, faserige Epimysium der Skelettmuskulatur ist sowohl mit den Sehnen verbunden als auch mit diesen kontinuierlich. Die Sehnen wiederum verbinden sich mit der Periostschicht, die die Knochen umgibt, und ermöglichen so die Übertragung von Kraft von den Muskeln auf das Skelett. Zusammen bilden diese faserigen Schichten zusammen mit Sehnen und Bändern die tiefe Faszie des Körpers.

Muskulatur

Hauptartikel: Muskulöses System
Auf der vorderen und hinteren Ansicht der Muskulatur oben sind oberflächliche Muskeln (die an der Oberfläche) auf der rechten Seite des Körpers gezeigt, während tiefe Muskeln (jene unterhalb der oberflächlichen Muskeln) auf der linken Hälfte des Körpers gezeigt sind. Für die Beine sind oberflächliche Muskeln in der vorderen Ansicht gezeigt, während die hintere Ansicht sowohl oberflächliche als auch tiefe Muskeln zeigt.

Das Muskelsystem besteht aus allen Muskeln, die in einem einzigen Körper vorhanden sind. Es gibt ungefähr 650 Skelettmuskeln im menschlichen Körper,[12] aber eine genaue Zahl ist schwer zu definieren. Die Schwierigkeit liegt zum Teil darin, dass verschiedene Quellen die Muskeln unterschiedlich gruppieren und zum Teil, dass einige Muskeln, wie zB Palmaris longus, nicht immer vorhanden sind.

Ein Muskel Unterhose ist eine schmale Länge des Muskels, der wirkt, um einen größeren Muskel oder Muskeln zu vergrößern.

Die Muskulatur ist eine Komponente des Bewegungsapparates, zu der nicht nur die Muskeln gehören, sondern auch die Knochen, Gelenke, Sehnen und andere Strukturen, die Bewegung ermöglichen.

Entwicklung

Hauptartikel: Myogenese
Ein Hühnerembryo, das das paraxiale Mesoderm auf beiden Seiten der Neuralfalte zeigt. Der vordere (vordere) Teil hat begonnen, Somiten zu bilden (als "primitive Segmente" bezeichnet).

Alle Muskeln sind von paraxialem Mesoderm abgeleitet. Das paraxiale Mesoderm wird entlang der Länge des Embryos in Somiten unterteilt, die der Segmentierung des Körpers entsprechen (am offensichtlichsten in der Wirbelsäule gesehen).[13] Jeder Somite hat 3 Unterteilungen, Sklerotom (das Wirbel bildet), Dermatom (das Haut bildet) und Myotom (das Muskel bildet). Das Myotom ist in zwei Abschnitte unterteilt, Epimere und Hypomere, die epaxiale und hypaxiale Muskeln bilden. Die einzigen epaxialen Muskeln beim Menschen sind der Erector spinae und die kleinen Zwischenwirbelmuskeln, die von den dorsalen Rami der Spinalnerven innerviert werden. Alle anderen Muskeln, auch die der Extremitäten, sind hypaxial und durch die ventralen Rami der Spinalnerven inerviert.[13]

Während der Entwicklung verbleiben Myoblasten (Muskelvorläuferzellen) entweder in der Somitenform, um mit der Wirbelsäule assoziierte Muskeln zu bilden, oder wandern in den Körper aus, um alle anderen Muskeln zu bilden. Der Myoblastenwanderung geht die Bildung von Bindegewebsgerüsten voraus, die üblicherweise aus dem somatischen Plattenmesoderm gebildet werden.Myoblasten folgen chemischen Signalen an die entsprechenden Stellen, wo sie zu länglichen Skelettmuskelzellen verschmelzen.[13]

Physiologie

Kontraktion

Hauptartikel: Muskelkontraktion

Die drei Muskeltypen (skelettal, kardial und glatt) weisen signifikante Unterschiede auf. Alle drei verwenden jedoch die Bewegung von Aktin gegen Myosin, um eine Kontraktion zu erzeugen. In der Skelettmuskulatur wird die Kontraktion stimuliert durch


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