Kantonalverband Luzerner Samaritervereine. Anatomie: Muskeln. Seite 1

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1 Anatomie: Muskeln Seite 1

2 Muskeln 400 Muskeln sorgen für Bewegung. Der Mensch verfügt über mehr als 400 voneinander abgrenzbare Einzelmuskeln. Sie machen zusammen ungefähr 40 Prozent der Körpermasse aus. Ohne Muskulatur wäre ein Mensch völlig unbeweglich. Daher sorgen langgestreckte, faserartige Muskelzellen für die Fortbewegung, den Herzschlag und andere lebensnotwendige Funktionen. Die Kontraktion (das Zusammenziehen) der einzelnen Muskelzelle wird durch die Kontraktion der feinen Fasern in ihrem Inneren, den Myofibrillen, ermöglicht. Der Darm bewegt sich - ob wir wollen oder nicht. Bei der Muskulatur sind drei verschiedene Grundtypen zu unterscheiden: 1. Die glatte Muskulatur Sie befindet sich in den Muskelwänden des Magen - Darm - Traktes, den Bronchien, dem Urogenitaltraktes, den Blutgefäßen und im Auge. Sie besteht aus länglichen, kaum verzweigten Zellen Die Zellen sind in Strängen oder Schichten angeordnet. Die Zellkerne liegen in der Mitte. Unter dem Lichtmikroskop zeigt das Zellinnere kaum Struktur - woraus sich der Begriff "glatte" Muskulatur ableitet. Sie arbeitet langsam und unwillkürlich, das bedeutet, dass man sie nicht bewusst beeinflussen kann. 2. Die quergestreifte Muskulatur Sie bildet das gesamte System der Skelettmuskulatur und findet sich weiterhin bei der Zunge, den Muskel des Kehlkopfes und dem Zwerchfell. Sie erhält ihren Namen durch die unter dem Mikroskop sichtbare Querstreifung. Die Querstreifung ergibt sich aus den abwechselnd hellen und dunklen Elementen der Myofibrillen. Die Zellkerne befinden sich in der Nähe des Zellrandes. Sie wird vom zentralen Nervensystems gesteuert und unterliegt in den meisten Fällen dem Willen. Jede einzelne Muskelzelle dieses Typs ist im Vergleich zu den anderen sehr groß. Sie wird daher auch Muskelfaser genannt. Einige können bis zu 15 cm lang sein. Ein Skelettmuskel besteht aus Tausendenden von Muskelfasern und ist von außen mit Bindegewebe umhüllt. Diese Hülle wird Muskelfaszie genannt. Die Ausläufer dieses Bindegewebes, die Septen, umhüllen wiederum jede einzelne Muskelfaser und schließen diese zu Muskelfaserbündeln zusammen. Die Muskelfaserbündel können ihre Kraft bündeln und an einem Strang ziehen". Gleichzeitig ermöglichen die Septen durch den Zusammenschluss bestimmter Muskelfasergruppen ihre Verschiebbarkeit gegeneinander. Seite 2

3 Das Herz ist etwas besonderes. 3. Das Herzmuskelgewebe Der Herzmuskel ist eine Sonderform der quergestreiften Muskulatur. Er weist ebenfalls die typische Querstreifung auf. Die Zellkerne befinden sich aber in der Zellmitte, wie bei der glatten Muskulatur. Sogenannte Glanzstreifen bilden die Verbindungen zwischen den einzelnen Zellen. Das Herzmuskelgewebe ist, wie die glatte Muskulatur, nicht dem Willen unterworfen. Muskelformen Betrachtet man einen Muskel als Ganzes, so ist er immer aus mindestens drei verschiedenen Teilen zusammengesetzt, aus der Ursprungssehne, der Ansatzsehen und dem dazwischenliegenden Muskelbauch. Sehnen sind die weiss glänzenden Endstücke der Muskeln. Sie bestehen aus zugfesten kollagenen Faserbündeln, die aus der Muskelfaszie - der äußeren Muskelhülle - hervorgehen. Die Sehnen sind am Knochen befestigt und übertragen die Kraft vom Muskel auf das Skelett. Die rumpfnahen Befestigungsstellen am weniger beweglichen Skelettteil in Rumpfnähe werden auch Ursprungstellen genannt. Die Sehne nennt sich Ursprungssehne. Die Befestigungsstellen desselben Muskels, die rumpfferner liegen, nennen sich Ansatz. Diese Sehen sind die Ansatzsehnen. Der dazwischen liegende "fleischige" Teil des Muskels ist der Muskelbauch. Es gibt über 400 verschiedene Skelettmuskeln, die alle nach diesem Schema aufgebaut sind. Allerdings sehen sie trotzdem nicht alle gleich aus. Form und Funktionalität sind aufeinander abgestimmt. Manche Muskeln sind sehr flach und großflächig. Sie haben dann auch platte Sehen, mit denen sie am Knochen befestigt sind. Andere Muskeln haben mehrere Bäuche. Der Bizeps (Armbeuger) hat z. B. zwei. Sein Gegenspieler, der Trizeps (Armstrecker) auf der Rückseite des Oberarms besitzt sogar drei Bäuche. Weitere Muskelformen finden sie in der nebenstehenden Grafik. Seite 3

4 Aufgaben der Muskulatur Ohne Muskeln Die Aufgaben der Skelettmuskulatur hängen mit ihrer Fähigkeit keine Bewegung. zur Kontraktion und Erschlaffung zusammen. Die Skelettmuskeln bilden den aktiven Teil des Bewegungsapparates. Durch Muskelkontraktion können wir uns fortbewegen oder auch Bewegungen am Ort durchführen. Wir können die Bewegung auch "dosieren" und z. B. langsam gehen oder schnell rennen. Die ermöglichen es uns außerdem, unseren Körper aufrecht zu halten ohne dass wir uns merklich anstrengen. Das hängt damit zusammen, dass unsere Skelettmuskeln durch das Nervensystem andauernd unter einer leichten Anspannung gehalten werden. Diese Anspannung nennt man Muskeltonus oder Muskelgrundtonus. Sie ist so fein, dass sie keine aktive Bewegung hervorruft. Der Muskelgrundtonus erlaubt uns auch, ohne bewusste Anstrengung zu Sitzen oder zu Stehen. Muskeln sind die Heizung des Körpers. Eine wichtige Funktion der Skelettmuskeln ist der Umsatz von Energie. Schon, wenn wir uns nicht bewegen erfolgt, verursacht durch den Muskeltonus, etwa ein Viertel des Energieumsatzes unseres Körpers durch die Muskulatur. Werden die Muskeln aktiv bewegt, steigert sich der Energieumsatz ganz erheblich. Als "Abfallprodukt" der Muskelarbeit wird durch den Energieumsatz auch Körperwärme erzeugt. Diese Wärmeenergie ist für die Kontraktion der Muskeln notwendig und wird dort verbraucht. Aber dabei bleibt über die Hälfte der Wärmeenergie ungenutzt. Die Muskeln selbst verbrauchen nur etwa 45 Prozent. Der "Rest" der Energie steht dem Körper als Körperwärme zur Verfügung. Diesen Überschuss kann unser Körper auch ganz unwillkürlich anwenden, z. B. dann, wenn wir Frieren. Das unwillkürliche Zittern ist nichts anderes als kurze Kontraktion von Muskeln, die dabei Wärme erzeugen. Seite 4

5 Aufbau des Muskelgewebes Wie ein dickes Kabel werden im Muskel verschiedenen Strukturen gebündelt und in feste Hüllen verpackt. Grobstruktur Ein Muskel ist in seiner groben Struktur so aufgebaut, dass Festigkeit und Funktionalität optimal unterstützt werden. Wie bei einem Tau setzt sich der Muskel aus einzelnen Strukturen zusammen. Von innen nach außen gesehen ergibt sich folgender Aufbau: Die Muskelfaser ist der grundlegende Baustein jedes Skelettmuskels. Sie besteht aus einer Zelle, die mehrere Zellkerne aufweisen kann. Eine einzige Muskelfaser kann bis zu 15 Zentimeter lang und ungefähr 0,1 Millimeter dick sein. Muskelfaser ist umgeben von einer Hülle aus Bindegewebe, dem Ednomysium (endo - innen). Mehrere Muskelfasern werden zu Muskelfaserbündeln zusammengeschlossen. Ein Muskelfaserbündel wird umschlossen von Septen aus starkem Bindegewebe, dem Perimysium (Peri - zwischen). Der ganze Muskel besteht aus vielen Muskelfaserbündeln. Diese werden umhüllt vom Epimysium (Epi - oben/außen). Das Epimysium ist noch einmal eingepackt in die Muskelfaszie, eine sehr feste Muskelhülle, die den Muskel in seiner äußeren Form hält. Diese Faszie haben einige vielleicht schon einmal beim Kochen kennengelernt. Filetfleisch ist manchmal von einer sehr festen weißen Schicht umhüllt. Diese Hülle ist die Muskelfaszie. Versuchen sie einmal, die Faszie mit einem Messer in Querrichtung zu zerschneiden. Das ist gar nicht so einfach. Die Faszie setzt sich am Ende des Muskelbauches als Sehne fort. Umhüllt, gebündelt und wieder eingepackt. Seite 5

6 Blutgefäße und Nerven versorgen den Muskel. Jeder Muskel ist mit Nerven und Blutgefäßen versorgt. Die zuführenden Arterien dringen durch das Bindegewebe in den Muskel ein und verzweigen sich dort zu einem feinen Kapillarnetz. Dieses Kapillarnetz befindet sich im Endomysium jeder einzelnen Muskelfaser. Die ausführenden Venen sind analog angelegt. Auch die Nerven teilen sich ähnlich wie die Blutgefäße auf. Ein Nerv und die dazugehörende Muskelfaser werden auch als motorische Einheit bezeichnet. Feinstruktur Jede Muskelfaser besteht aus vielen Myofibrillen. Die Feinstruktur einer jeden Muskelfaser ist sehr komplex. Muskelfasern bestehen aus in Längsrichtung verlaufenden Strukturen, die Myofibrillen genannt werden. Die Myofibrillen sind wie langgestreckte Fäden übereinander zu Bündeln zusammengefasst. Zieht man einen dieser Myofibrillen aus dem "Fadenbündel" der Muskelfaser heraus, so kann man deutlich eine farbliche Struktur entdecken. Die farbigen "Stücke" wechseln sich ab und wiederholen sich auf der gesamten Länge. Jedes dieser "Stücke" wird Sarkomer genannt. Die Sarkomere sind durch einen dünnen Streifen getrennt, der sich Z-Streifen oder Z- Bande nennt. Aktin und Myosin sind verantwortlich für die Muskelkontraktion. Das Sarkomer ist die kleinste funktionelle Struktur einer Muskelfaser. Jedes Sarkomer ist zwei Myofilamenten zusammengesetzt, dem Aktin-Filament und dem Myosin-Filament. Die Aktinfilamente sind dünne Strukturen, die auf jeder Seite von den Z-Bande aus in die Mitte ragen. Dabei berühren sie sich aber nicht. In die dünnen Aktinfilamente hinein ragt das Myosinfilament. Das Myosin ist ähnlich gebaut wie ein Bündel Minigolfschläger. Die "Schlägerköpfe" ragen in die dünnen Aktinfilamente hinein. Sie können bei der Muskelkontraktion eine direkte Verbindung mit dem Aktin eingehen und die Köpfe kippen. Die Köpfe gleiten dann an den Aktinfilamenten vorbei und verkürzen so den Muskel. Siehe Bild unten Seite 6

7 Die Feinstruktur der Muskelfasern wird in der Grafik deutlicher. Agonist und Antagonist Bewegung: Agonist und Antagonist Um eine Bewegung ausführen zu können, ist immer das Zusammenspiel gegensätzlich wirkender Muskeln notwendig. Ein Muskel arbeitet bei einer Bewegung niemals allein. Der Agonist (Spieler), führt eine Bewegung aus, während der Gegenspieler oder Antagonist dafür sorgt, das die Bewegung in Gegenrichtung erfolgen kann. Beugt z. B. der Bizeps den Unterarm im Ellenbogen, so muss gleichzeitig der Gegenspieler Trizeps gedehnt werden. Soll der Unterarm wieder in eine gerade Position gebracht werden, geht es umgekehrt. Jetzt ist der Trizeps der Agonist, er streckt den Unterarm, während der Bizeps als Antagonist gedehnt wird. Häufig sind an der Ausführung einer Bewegung mehrere Muskeln beteiligt, die in die gleiche Richtung arbeiten. Diese Muskeln werden dann als Synergisten bezeichnet. Sie können ganze Muskelgruppen bilden, z. B. die Gruppe der Bauchmuskeln. Die Gruppe der Rückenmuskeln können als Gegenspieler zur Gruppe der Bauchmuskeln angesehen werden. Solche gegensätzlichen Muskelgruppen sollten immer ungefähr gleich stark ausgebildet sein. Ungleichgewichte, die sich auch muskuläre Dysbalancen nennen, führen zu Fehlhaltungen. Fehlhaltungen können heftige Schmerzen hervorrufen und sogar dauerhafte Schädigungen herbeiführen. Diese Dysbalancen können bei sportlicher Aktivität ebenfalls zu Verletzungen führen. Seite 7

8 Deshalb werden bei einem ausgewogenen Training und bei rehabilitativen und krankengymnastischen Übungen immer Agonisten und Antagonisten gleichermaßen trainiert. Sehnen - Tendo Sehnen (Tendo) sind die weißglänzenden Endstücke der Muskeln. Das nebenstehende Bild zeigt ein Beispiel für einen zweiköpfigenmuskel. Sie bestehen aus zugfesten kollagenen Faserbündeln. Ein weiterer Bestandteil ist das Elastin, das die Fasern elastisch macht. Sehnen enthalten keine Blutgefäße. Sie werden durch den langsamen Austausch von Gewebsflüssigkeit ernährt. Die Sehnen sind am Knochen an besonderen Stellen befestigt, den Apophysen. Diese Stellen müssen sehr widerstandsfähig sein, weil sie die Zugkräfte des Muskels aushalten müssen. Sie bestehen deshalb aus besonderen Knochenkernen, die einen kleinen "Anbau" an den Knochen bilden. Daran sind dann die Sehnen, und auch die Bänder angeheftet. Sehnen übertragen die Kraft vom Muskel auf das Skelett. Sie sind sehr widerstandsfähig gegenüber Zugkräften. Gegenüber Druckeinwirkung halten sie aber nicht so gut stand. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Form werden verschiedene Sehnen unterschieden: sehr kurze Sehnen, die mit bloßem Auge nicht zu sehen sind, z. B. beim großen Brustmuskel (Musculus pectoralis major). lange, schmale Sehnen, z. B. der Fuß- und Handmuskeln. flächige oder platte Sehnen, die auch Aponeurosen genannt werden, z. B. an der schrägen Bauchmuskulatur. Sehnen können gerade und in Zugrichtung des Muskels verlaufen. In diesem Fall werden sie Zugsehnen genannt. Drucksehnen verlaufen um einen Knochen herum. Die rumpffernen Befestigungsstellen der Muskeln werden auch Ansatzstellen genannt. Die Sehne nennt sich Ansatzsehne. Die Befestigungsstellen desselben Muskels, die rumpfnah liegen, nennen sich Ursprung. Diese Sehnen sind die Ursprungssehnen. Seite 8