Muskelaktionspotentiale

Muskelaktionspotentiale sind elektrische Signale, die sich entlang der Sarkolemm- und Transversaltubuli-Membranen von Muskelzellen ausbreiten und damit die Kontraktion auslösen. Sie kommen in Skelett- und Herzmuskulatur vor, unterscheiden sich aber in Dauer, Form und dem Beitrag des Calciums zum Kontraktionsprozess.

Der Auslöseprozess beginnt an der neuromuskulären Verbindung: Acetylcholin wird freigesetzt und bindet an nikotinische Acetylcholinrezeptoren an der motorischen Endplatte, wodurch ein Endplattenpotential entsteht. Reicht dieses depolarisierende Signal die Schwelle, wird ein Muskelaktionspotential über das gesamte Sarkolemma generiert und breitet sich entlang der Membran sowie durch die T-Tubuli aus.

Das Aktionspotential ruft im sarkoplasmatischen Retikulum eine Freisetzung von Ca2+ hervor, vermittelt durch die Kopplung der DHPR (L-Typ-Calciumkanäle) mit dem RyR-Rezeptor. Das freigesetzte Calcium bindet an Troponin C, wodurch Tropomyosin von Aktin freigelegt wird und die Kreuzbrückenbildung zwischen Aktin und Myosin ermöglicht. Die Kontraktion setzt ein, während Calcium wieder in das SR gepumpt bzw. aus der Zelle transportiert wird, was die Kontraktion beendet.

Charakteristisch für Muskelaktionspotentiale in Skelettmuskeln sind kurze Dauer (typisch nur wenige Millisekunden) und All-or-none-Verhalten innerhalb einer Faser; das Endplattenpotential ist graduell und in der Praxis meist ausreichend, um die Schwelle zu erreichen. Herzmuskelzellen zeigen dagegen längere Aktionspotentiale mit einem Calcium-gestützten Plateau. Störungen der Muskelaktionspotentiale treten in bestimmten Erkrankungen auf und können elektrophysiologisch untersucht werden.