Wie sind Muskeln aufgebaut und wie funktionieren sie?

Quergestreifte Muskeln ermöglichen es uns, unseren Körper zu bewegen. Sie sind oft mit Sehnen an den Knochen befestigt, deshalb bezeichnet man sie auch als Skelettmuskulatur. Quergestreifte Muskeln machen einen wesentlichen Teil unseres Körpergewichts aus.

Typische Beispiele sind die Arm- und Beinmuskeln. Zur quergestreiften Muskulatur zählen aber auch die Muskeln von Zunge, Kehlkopf und Rachen sowie einige Gesichtsmuskeln und das Zwerchfell.

Die quergestreifte Muskulatur können wir bewusst steuern. Den Impuls dafür gibt das zentrale Nervensystem.

Unter einem Mikroskop erkennt man auf den einzelnen Muskelzellen quer verlaufende Streifen, die der Muskulatur ihren Namen gegeben haben. Die quergestreiften Muskelzellen werden aufgrund ihrer fadenartigen Form auch Muskelfasern genannt. Eine einzelne Muskelfaser kann bis zu mehreren Zentimetern lang sein.

Muskeln verrichten ihre Arbeit durch Kontraktion, also indem sie sich zusammenziehen. Die Muskelfasern enthalten kleine „Kraftwerke“, die für die Kontraktionen verantwortlich sind. Diese nennt man Myofibrillen.

Ein Skelettmuskel besteht aus dem Muskelbauch und zwei Muskelenden. Meist verbinden Sehnen den Muskel mit dem Knochen: Sie übertragen die Muskelkraft auf den Knochen.

Ein Skelettmuskel besteht aus vielen Muskelfasern. Von außen umgibt ihn Bindegewebe aus festen Kollagenfasern, die Muskelfaszie. Darunter befindet sich eine weitere festigende Bindegewebsschicht. An den Muskelenden gehen die Fasern aus Bindegewebe in sehniges Material über.

Im Inneren des Muskels ist jede einzelne Muskelfaser von lockerem Bindegewebe umhüllt. Mehrere Muskelfasern sind durch festeres Bindegewebe zu Bündeln gruppiert. Viele solcher Muskelfaserbündel sind wiederum durch Bindegewebe zu sekundären Muskelfaserbündeln zusammengefasst.

Das Bindegewebe ist von Blutgefäßen und Nerven durchzogen, die die Muskelfasern versorgen und zur Arbeit anregen. Sie sorgen für zusätzliche Zugfestigkeit und Stabilität. Das Bindegewebe ermöglicht, dass sich verschiedene Muskelfasergruppen bei Bewegung gegeneinander verschieben lassen.

Körperbewegung entsteht, indem sich Muskeln abwechselnd anspannen und entspannen. Bei Anspannung verkürzt sich der Muskel, er kontrahiert. Dadurch zieht er an der Sehne am Muskelende und damit am Knochen.

Für viele Bewegungen benötigt es mehr als einen Muskel: Bei fließenden Bewegungen arbeiten zwei Muskeln als Spieler und Gegenspieler zusammen. Ein Beispiel: Zum Beugen des Unterarms zieht sich der Bizeps – also der Muskel am vorderen Oberarm – zusammen. Er übernimmt die Funktion des Spielers. Als sein Gegenspieler entspannt sich gleichzeitig der Trizeps am hinteren Oberarm. Wenn der Unterarm wieder gestreckt werden soll, ist es umgekehrt: Der Trizeps spannt sich an und der Bizeps entspannt sich.

Glatte Muskeln finden sich hauptsächlich in den Blutgefäßen, im Haarbalg (der Schicht um die Haarwurzeln), im Harntrakt und im Magen-Darm-Trakt. Sie beeinflussen die Form und die Funktion von Organen. Die glatte Muskulatur können wir nicht steuern – sie funktioniert von allein.

Auch in Ruhe sind glatte Muskeln leicht angespannt. Man bezeichnet diesen Zustand als Ruhetonus. Durch Nervensignale, Hormone oder durch die Dehnung des Darms nach dem Essen ziehen sie sich langsam zusammen. Zum Beispiel sorgen glatte Muskelzellen für die wellenförmige Darmbewegung bei der Verdauung.

Fast das gesamte Herz besteht aus Muskeln. Diese können wir – ebenso wie die glatte Muskulatur – nicht willentlich steuern. Das Herz schlägt von allein.

Die Muskelzellen des Herzens sind wie die Skelettmuskulatur quer gestreift. Die Muskelzellen sind jedoch nicht parallel angeordnet, sondern miteinander verzweigt.

Es gibt zwei Arten von Herz-Muskelzellen:

• spezialisierte Muskelzellen, die elektrische Impulse erzeugen. Sie geben damit den Takt vor, in dem das Herz schlagen soll.
• Muskelzellen, die sich kräftig zusammenziehen, sobald sie einen elektrischen Impuls erhalten. Das spüren wir als Herzschlag. Im Anschluss entspannen sie sich von allein wieder und warten auf den nächsten Impuls.

Gemeinsam bringen die Herzmuskelzellen die Kraft auf, um das Blut durch den ganzen Körper zu pumpen.