Lernziele
- Beschreiben Sie Interkalationsscheiben und Gap Junctions
- Beschreiben Sie ein Desmosom
Abbildung 1. Herzmuskel-Gewebe. Herzmuskelgewebe findet sich nur im Herzen. LM × 1600. (Mikroskopische Aufnahme, zur Verfügung gestellt von den Regents of University of Michigan Medical School © 2012)
Herzmuskelgewebe findet sich nur im Herzen. Hochgradig koordinierte Kontraktionen des Herzmuskels pumpen Blut in die Gefäße des Kreislaufsystems. Ähnlich wie der Skelettmuskel ist der Herzmuskel quergestreift und in Sarkomere gegliedert, die dieselbe Bänderorganisation wie der Skelettmuskel aufweisen (Abbildung 1).
Die Herzmuskelfasern sind jedoch kürzer als die Skelettmuskelfasern und enthalten in der Regel nur einen Kern, der sich im zentralen Bereich der Zelle befindet. Herzmuskelfasern besitzen auch viele Mitochondrien und Myoglobin, da ATP hauptsächlich durch aeroben Stoffwechsel produziert wird. Die Zellen der Herzmuskelfasern sind außerdem stark verzweigt und an ihren Enden durch Einlagerungsscheiben miteinander verbunden. Eine Interkalationsscheibe ermöglicht es den Herzmuskelzellen, sich wellenförmig zusammenzuziehen, so dass das Herz als Pumpe arbeiten kann.
Interkalationsscheiben sind Teil des Sarkolemmas und enthalten zwei Strukturen, die für die Kontraktion des Herzmuskels wichtig sind: Gap Junctions und Desmosomen. Eine Gap Junction bildet Kanäle zwischen benachbarten Herzmuskelfasern, durch die der von Kationen erzeugte depolarisierende Strom von einer Herzmuskelzelle zur nächsten fließen kann. Diese Verbindung wird als elektrische Kopplung bezeichnet und ermöglicht im Herzmuskel die schnelle Übertragung von Aktionspotenzialen und die koordinierte Kontraktion des gesamten Herzens. Dieses Netzwerk elektrisch verbundener Herzmuskelzellen bildet eine funktionelle Einheit der Kontraktion, die als Synzytium bezeichnet wird. Der Rest der Interkalationsscheibe besteht aus Desmosomen. Ein Desmosom ist eine Zellstruktur, die die Enden der Herzmuskelfasern miteinander verankert, damit die Zellen bei der Belastung durch die Kontraktion einzelner Fasern nicht auseinanderziehen (Abbildung 2).
Abbildung 2. Herzmuskel. Interkalierte Scheiben sind Teil des Sarkolemmas des Herzmuskels und enthalten Gap Junctions und Desmosomen.
Die Kontraktionen des Herzens (Herzschläge) werden von spezialisierten Herzmuskelzellen, den sogenannten Schrittmacherzellen, gesteuert, die die Herzfrequenz direkt kontrollieren. Obwohl der Herzmuskel nicht bewusst gesteuert werden kann, reagieren die Schrittmacherzellen auf Signale des autonomen Nervensystems (ANS), um die Herzfrequenz zu beschleunigen oder zu verlangsamen. Die Schrittmacherzellen können auch auf verschiedene Hormone reagieren, die die Herzfrequenz modulieren, um den Blutdruck zu kontrollieren.
Die Kontraktionswelle, die es dem Herzen ermöglicht, als Einheit zu arbeiten, ein so genanntes funktionelles Syncytium, beginnt mit den Schrittmacherzellen. Diese Gruppe von Zellen ist selbsterregbar und in der Lage, sich bis zum Schwellenwert zu depolarisieren und selbständig Aktionspotentiale abzugeben, was als Autorhythmie bezeichnet wird; sie tun dies in bestimmten Intervallen, die die Herzfrequenz bestimmen. Da sie über Gap Junctions mit den umliegenden Muskelfasern und den spezialisierten Fasern des Erregungsleitungssystems des Herzens verbunden sind, können die Schrittmacherzellen die Depolarisation auf die anderen Herzmuskelfasern übertragen, so dass sich das Herz koordiniert zusammenziehen kann.
Ein weiteres Merkmal des Herzmuskels sind die relativ langen Aktionspotentiale in seinen Fasern, die ein anhaltendes Depolarisationsplateau“ aufweisen. Das Plateau wird durch den Eintritt von Ca++ durch spannungsgesteuerte Kalziumkanäle im Sarkolemm der Herzmuskelfasern erzeugt. Diese anhaltende Depolarisation (und der Ca++-Eintritt) sorgt für eine längere Kontraktion als bei einem Aktionspotenzial im Skelettmuskel. Im Gegensatz zum Skelettmuskel kommt ein großer Prozentsatz des Ca++, das die Kontraktion in der Herzmuskulatur auslöst, von außerhalb der Zelle und nicht aus dem SR.
Fragen zur Selbstkontrolle
Mit dem folgenden Quiz können Sie Ihr Wissen über das Herzmuskelgewebe überprüfen:
