Kontraktionsvorgang

Kontraktionsvorgang bezeichnet den Ablauf, durch den Muskelzellen eine Kontraktion aufbauen. Im Skelettmuskel beginnt er, wenn ein Nervensignal an der neuromuskulären Endplatte Acetylcholin freisetzt. Das Acetylcholin bindet an nikotinerge Rezeptoren, was eine Depolarisation der Muskelfaser auslöst. Das Aktionspotential breitet sich über das Sarkolemm und die T-Tubuli aus und löst die Freisetzung von Calcium aus dem Sarkoplasmatischen Retikulum aus (Excitation–Contraction-Kopplung).

Das freigesetzte Ca2+ bindet an Troponin C, wodurch Tropomyosin verschoben wird und die Aktinbindungsstellen freigegeben werden. Myosin-Köpfe haften an Aktin, die ATP-Hydrolyse liefert Energie, und der Power-Stroke folgt, wodurch die Muskelfaser verkürzt. Der Zyklus setzt sich fort, solange Ca2+ vorhanden ist und Adenosintriphosphat (ATP) bereitsteht.

Die Kontraktion endet, wenn Ca2+ wieder aus dem Zytoplasma in das SR zurückgepumpt wird, überwiegend durch SERCA-Pumpen. Troponin-Tropomyosin kehren in ihre blockierende Position zurück, und die Bindungsstellen an Aktin bleiben deaktiviert; die Muskulatur entspannt.

Unterschiedliche Muskeltypen nutzen leicht unterschiedliche Signale: Skelettmuskulatur arbeitet primär über neuromuskuläre Impulse; Herzmuskulatur verwendet Ca2+-abhängige Freisetzung und rhythmische Kontraktionen; glatte Muskulatur setzt auf Ca2+/Calmodulin und Myosin-Leichtketten-Kinase. Wichtige Einflussgrößen sind Reizfrequenz, Rekrutierung von Motoneinheiten, Energieverfügbarkeit und Belastungssituation.