Muskulatur und Muskel – Aufbau, Muskelgewebe und Funktion

Die Muskulatur ist ein zentrales System des Körpers und ermöglicht jede Form von Bewegung. Ein Muskel besteht aus spezialisierten Muskelzellen, die sich durch Kontraktion verkürzen können. Die Anatomie der Muskulatur umfasst verschiedene Arten wie glatte Muskulatur, quergestreifte Muskulatur und die Herzmuskulatur.

Während die Skelettmuskulatur willentlich gesteuert wird, arbeitet die glatte Muskulatur unwillkürlich. Muskelfasern sind dabei die kleinsten funktionellen Einheiten im Muskelgewebe. Jede Kontraktion wird durch das Nervensystem gesteuert und sorgt für Bewegung oder Stabilität. Insgesamt ist die Muskulatur ein hochkomplexes Organ, das den gesamten Körper unterstützt.

Die Muskulatur besteht aus verschiedenen Muskeltypen mit unterschiedlichen Aufgaben. Die Skelettmuskulatur ermöglicht willentliche Bewegung, während glatte Muskulatur unwillkürlich arbeitet. Muskelzellen ziehen sich durch Kontraktion zusammen und erzeugen Kraft. Die Herzmuskulatur sorgt für den kontinuierlichen Blutfluss im Körper.

Funktionsweise von Muskeln

Muskeln sind kontraktile Organe. Die Bezeichnung „kontraktil“ bezieht sich auf ihre Fähigkeit, sich zusammenziehen und wieder entspannen zu können. Viele Muskeln ähneln unter Anspannung einem Mäuschen. Darauf lässt sich ihr Name zurückführen (lat. musculus = Mäuschen). Dieses Zusammenspiel aus Kontraktion und Relaxation ermöglicht sowohl die bewusst gesteuerten Bewegungen als auch die unbewusst im Körperinneren ablaufenden Funktionen. Dadurch ermöglichen sie unter anderem Bewegungen des Skeletts oder das Ablaufen innerer Körperfunktionen.

Die Gesamtheit der Muskeln wird als Muskulatur bezeichnet. Sie lässt sich in glatte Muskulatur und quergestreifte Muskulatur einteilen. Letztere wird weiter nach der Herzmuskulatur und der Skelettmuskulatur unterschieden. Bewusst steuern lässt sich nur die Muskulatur des Skeletts

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Viele Muskeln ähneln unter Anspannung einem Mäuschen. Darauf lässt sich ihr Name zurückführen: der lateinische Name für Mäuschen lautet musculus.

Wie ein Muskelbündel aufgebaut ist, zeigt das folgende Video:

Auslöser für die Kontraktion eines Muskels sind Nervenimpulse. Diese lösen eine Reihe von Wechselwirkungen zwischen den Filamenten aus. Also Folge gleiten die Myosin- und Aktinfilamente in Längsrichtung ineinander, wodurch sich die jeweiligen Sarkomere verkürzen und die dazugehörige Muskelfaser zusammenzieht.

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Verschiedene Muskelarten

Muskelfasern werden auch als Muskelfaserzellen oder Myozyten bezeichnet. Sie bilden die zelluläre Basiseinheit der quergestreiften Skelettmuskulatur und kommen innerhalb eines Skelettmuskels in Bündeln von 0,1 Millimeter bis 1 Millimeter Durchmesser vor. Ihre Länge richtet sich nach der Länge des Muskels. 

Die kleinste funktionelle Einheit der Muskelfasern bilden die Sarkomere. Diese bestehen aus Myosin- und Aktinfasern, die vom größten im menschlichen Körper vorkommenden Protein (Titin) zusammengehalten werden. In der Mitte eines Sarkomers überwiegen die parallel zueinander angeordneten dicken Myosinfasern. Myosin zählt zu den Motorproteinen und setzt die mit der Nahrung aufgenommene chemische Energie in Bewegungen des Muskels um. Aktin gehört zu den Strukturproteinen und sorgt mit seinen schmalen Filamenten für Elastizität und Stabilität.

Muskelfasern besitzen als funktionelle Einheiten Muskelfibrillen (Myofibrillen). Diese bestehen aus mehreren hundert Sarkomeren, die sich aus Myosin- und Aktinfilamenten zusammensetzen. An ihren Enden werden die Sarkomere durch sogenannte Z-Scheiben (Zwischen-Scheiben) begrenzt, in denen die dünnen Filamente des Aktins zusammenlaufen. In der Mitte des Sarkomers treffen sie dagegen auf die dickeren Myosinfilamente. Durch diesen Aufbau ergeben sich helle Banden mit schmalen Aktinfilamenten an den Enden und dunklere mit dicken Myosinfilamenten in der Mitte der Sarkomere.

Die Muskelfasern der einzelnen Muskeln sind üblicherweise über Sehnen mit den Knochen des Skeletts verbunden.

Die größte Gruppe unter den Muskeln bilden die quergestreiften Skelettmuskeln. Ein einzelner Skelettmuskel enthält mehrere Fleischfasern, die von einer elastischen Faszienhülle umschlossen werden und an dieser über weiteres Bindegewebe befestigt sind. Eine Fleischfaser besteht aus bis zu zwölf Muskelfasern, die ein Faserbündel bilden und sich gegeneinander verschieben lassen. Dadurch ist gewährleistet, dass der Muskel elastisch und anschmiegend ist.

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Die wichtigsten Muskeln

Brustmuskulatur

Die Brustmuskulatur besteht aus dem großen und den kleinen Brustmuskel. Der große Brustmuskel (Musculus pectoralis major) unterstützt vor den Körper gerichtete Armbewegungen und ist Teil der Atemhilfsmuskulatur. Der kleine Brustmuskel (Musculus pectoralis minor) wird komplett vom großen Brustmuskel verdeckt. Er ermöglicht Bewegungen der Schulter.

Rückenmuskulatur

Den wichtigsten Teil der Rückenmuskulatur bildet die ortsständige (autochthone) Rückenmuskulatur (Musculus erector spinae). Ihre Hauptaufgabe besteht in der Aufrichtung und Stabilisierung der Wirbelsäule.

Sie wird durch die „zugewanderte“ (allochthone) Rückenmuskulatur ergänzt. Hierzu gehören der Große Rückenmuskel (Musculus latissimus dorsi) und der Trapezmuskel (Musculus trapezius), die den Nacken und oberen Rückenbereich beziehungsweise den unteren Rückenbereich abdecken. Sie verleihen den jeweiligen Regionen Stabilität und ermöglichen unter anderem Bewegungen der Schultern und Arme.

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Bauchmuskulatur

Die Bauchmuskulatur lässt sich in vordere, seitliche und hintere Bauchmuskeln einteilen. Der gerade Bauchmuskel (Musculus rectus abdominis) gehört zur vorderen Bauchmuskulatur. Er verfügt über drei bis vier horizontale Zwischensehnen, die bei gut trainierter Bauchmuskulatur als „Waschbrett“ oder sogenannter "Six-Pack" hervortreten können. Er sorgt gemeinsam mit den restlichen Bauchmuskeln für eine stabile Körperhaltung.

Schultermuskulatur

Der Deltamuskel (Musculus deltoidus) ist der größte Schultermuskel. Er stabilisiert und bewegt das Schultergelenk. Gemeinsam mit den anderen Schultermuskeln ermöglicht er Drehbewegungen der Arme und unterstützt die Muskulatur des Rückens.

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Dieses Video zeigt die verschiedenen Muskelarten anschaulich (Erklärungen auf englisch)

Ober- und Unterarmmuskulatur

Zu den Armmuskeln gehören gut zwanzig Muskeln, von denen sich die meisten in den Unterarmen befinden. Die prominentesten Vertreter sind mit dem Bizeps (Musculus biceps brachii) und Trizeps (Musculus triceps brachii) jedoch im Oberarm zu finden. Die beiden Antagonisten ermöglichen das Beugen und Strecken der Arme.

Ober- und Unterschenkelmuskulatur

Unter der Oberschenkelmuskulatur sticht vor allem der Quadrizeps (Musculus quadriceps femoris) hervor. Er bedeckt fast die komplette Vorderseite des Oberschenkels. Zu seinen Aufgaben gehören das Strecken und Stabilisieren der Knie. Die Unterschenkelmuskulatur lässt sich in die vordere und hintere Muskulatur unterteilen, die aus Streckern (Extensoren) und Beugern (Flexoren) bestehen.

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Erkrankungen und Verletzungen

Muskelschwund (Muskelatrophie)

Muskelschwund, auch als Muskelatrophie oder Muskeldystrophie bezeichnet, kann beispielsweise durch Inaktivität oder neurologische Erkrankungen auftreten. Bei zuwenig Bewegung werden unterforderte Muskeln vom Körper abgebaut. Dies kann nach einem Krankenhausaufenthalt passieren oder ein Nebeneffekt eines inaktiven Lebensstils zum Beispiel von Senioren sein. Ein erneuter Aufbau durch Training ist dann möglich und die Muskulatur spricht wieder auf die Trainingsreize an. Muskelschwund als eigenständige neuromuskuläre Erkrankung benötigt hingegen ein individuelles Therapiekonzept.

Muskelschmerz (Myalgie)

Muskelschmerzen können in unterschiedlichsten Varianten und mit verschiedenen Ursachen auftreten. Eine relativ einfache Erscheinung des Muskelschmerzes ist der Muskelkater (von griechisch Katarrh - wörtlich: herunterfließen; gemeint ist eine Entzündung) nach dem Sport oder ungewohnten Belastungen. Winzige Risse, sogenannte Mikrorupturen, sind kleine Gewebeschäden, die auf starke Trainingsreize folgen. Der Muskel war in diesem Fall von seinen Aufgaben überfordert und reagiert mit Wasseransammlung im Gewebe. Ein Muskelkater ist ein Entzündungsprozess, der ungefähr einen Tag nach dem Belastungsreiz einsetzt und sorgt so für Schmerzen. Mit etwas Regeneration kann sich der Muskel selbst reparieren und aufbauen. Der Muskelkater lässt nach einigen Tagen nach. Wichtig sind eine passende Nährstoffversorgung, vor allem mit Protein und Mineralstoffen sowie durchblutungsfördernde Wärme. 

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Myalgien können auch bei Infektionen, Grippe und Erkältungskrankheiten oder Zeckenstichen auftreten. Fibromyalgie bezeichnet den bislang unheilbaren und chronischen Faser-Muskel-Schmerz. Tritt die Myalgie als Symptom einer anderen Grunderkrankung auf oder liegen druckempfindliche Triggerpunkte vor, werden diese Ursachen behandelt, um den Muskelschmerzen zu begegnen. Das Video zeigt das Prinzip der Triggerpunktmassage:

Muskelzerrung, Muskelfaserriss und Muskelriss

Verletzungen, die bei starken Belastungen zur Zerrung des Muskels beziehungsweise zum Riss der Muskelfaser oder des ganzen Muskels führen. Die Muskelschädigung nimmt in dieser Reihenfolge zu und kann besonders bei Sportarten mit großer Belastung, wie plötzliche Richtungswechsel oder Drehungen geschehen. Auch ungenügendes Aufwärmen vor dem Training erhöht das Risiko für eine Muskelverletzung. Daher sollten Muskeln und Gelenke vor jeder sportlichen Aktivität aufgewärmt und auf das Training vorbereitet werden. Ein einfaches Basisprogramm ist das Kreisen, Drehen, Beugen und Strecken der Gelenke entsprechend ihres natürlichen Bewegungsumfangs sowie lockeres Laufen. Die Sportkleidung sollte außerdem an die Außentemperaturen angepasst sein, um Unterkühlung zu vermeiden.

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Muskelzuckungen (Myoklonie)

Muskelzuckungen, die als Begleiterscheinung neurologischer Erkrankungen, aber auch temporär, zum Beispiel bei Stress, auftreten. Sie können unter anderem die Extremitäten und die Mimik betreffen - häufig ist es das Augenlid, das mit einem feinen Zucken den Betroffenen beeinträchtigt. Dieses Art der Myoklonie ist an sich harmlos. Sind die Zuckungen ausgeprägter und treten weitere Symptome auf, sollten diese mit einem Arzt besprochen werden, um eine neurologische Grunderkrankung ausschließen zu können.

Fazit

Die Muskulatur ist ein komplexes Gewebe, das sich in verschiedene Arten von Muskulatur unterteilen lässt, darunter Skelettmuskeln, glatte Muskeln und der Herzmuskel. Jede Muskelfaser ist eine spezialisierte Faser, die durch Myosin und Aktinfilamente aufgebaut ist und über Myosinfilamente miteinander interagiert.

Die funktionelle Einheit bildet das Sarkomer, wobei viele Sarkomere in einer Myofibrille organisiert sind. Durch die Muskelkontraktion können Muskeln kontrahieren und sich anschließend wieder erschlaffen, was für Bewegung essenziell ist. Besonders die quergestreiften Muskeln, zu denen Bizeps und Trizeps im Oberarm gehören, arbeiten mit Gegenspielern zusammen und ermöglichen gezielte Bewegungen. Diese gehören zur quergestreiften Skelettmuskulatur, die willentlich gesteuert wird und am Skelett ansetzt. Im Gegensatz dazu arbeiten glatte Muskelzellen unwillkürlich und werden vom vegetativen Nervensystem innerviert, beispielsweise in Blutgefäßen oder der Harnblase. Die glatte Muskulatur besitzt keine Querstreifung und erfüllt andere Aufgaben als die quergestreifte Muskulatur. Die Energie für Kontraktion und Relaxation wird durch ATP bzw. Adenosintriphosphat bereitgestellt, wodurch eine Verkürzung der Muskelfasern möglich wird. Dabei spielen auch Proteine wie Troponin sowie unterschiedliche Isoform-Varianten eine Rolle.

Strukturell wird die Muskulatur durch Bindegewebe wie die Faszie und das Perimysium stabilisiert, wobei sich die Muskelfasern in Primärbündel organisieren. Dieses System sorgt für Kraftübertragung und Stabilität im gesamten Körper. Entwicklungsgeschichtlich stammt die Muskulatur aus dem Mesoderm, genauer aus den Myotomen der Somiten der Leibeswand. Aus Myoblasten entstehen schließlich differenzierte Muskelzellen mit mehreren Kernen. Die Histologie zeigt im Mikroskop, wie fein abgestimmt die Muskulatur aufgebaut ist und wie sie sich funktionell anpasst. Insgesamt bildet die Muskulatur ein dynamisches System, das Bewegung, Haltung und lebenswichtige Prozesse im menschlichen Körper ermöglicht.

FAQ

Welche Arten von Muskulatur gibt es?

Es gibt drei Arten von Muskulatur: Skelettmuskulatur, glatte Muskulatur und Herzmuskulatur. Diese unterscheiden sich in Aufbau, Funktion und Steuerung.

Wie funktioniert die Muskelkontraktion?

Die Muskelkontraktion erfolgt durch das Zusammenspiel von Myosin und Aktin in den Muskelfasern. Dabei verkürzen sich die Sarkomere und erzeugen Bewegung.

Was ist der Unterschied zwischen glatter und quergestreifter Muskulatur?

Glatte Muskulatur arbeitet unwillkürlich und findet sich in Organen, während quergestreifte Muskulatur willentlich gesteuert wird und für Bewegung zuständig ist.

Wie wird ein Muskel gesteuert?

Ein Muskel wird durch das Nervensystem innerviert. Elektrische Signale führen zur Kontraktion der Muskelzellen.

Welche Aufgabe hat die Muskulatur im Körper?

Die Muskulatur sorgt für Bewegung, Stabilität und Haltung. Außerdem unterstützt sie lebenswichtige Funktionen wie Atmung und Blutfluss.