Institut für Klinische Physiologie

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Ask your professor - Ausführliche Antwort

Frage von
Carsten:
Was ist an dieser Klausurfragen-Aussage falsch: Die Auslösung der Kontraktion einer Skelettmuskelfaser bedarf einer durch den Ca2+-Einstrom getriggerten Ca2+-Freisetzung aus dem sarkoplasmatischen Retikulum.
Antwort von
Priv.-Doz. Alfred H. Gitter:
Die Kopplung von Erregung und Kontraktion ist bei den Muskelarten unterschiedlich!

In der Zellmembran von Herz- und glatter Muskulatur werden spannungsaktivierbare Ca2+-Ionenkanäle vom L-Typ (die zu den Dihydropyridinrezeptoren gehören) durch Membrandepolarisation geöffnet. Das in die Zelle einströmende Ca2+ erhöht die intrazelluläre Calciumkonzentration und wirkt als intrazellulärer Botenstoff, der in der Membran des sarkoplasmatischen Retikulums an Ca2+-Freisetzungs-Ionenkanäle (sogenannte Ryanodinrezeptoren) bindet, die dadurch öffnen und weiteres Ca2+ in das Zytoplasma entlassen.

Auch im Skelettmuskel steigt schließlich die Ca2-Konzentration im Zytoplasma durch Ca2-Ausfluß aus dem sakoplasmatischen Retikulum. Aber der Skelettmuskel kontrahiert auch in Ca2+-freier Extrazellulärlösung (beim erwachsenen Wirbeltier und Mensch). Daraus folgt, daß die Ca2+-Freisetzungs-Ionenkanäle des sakoplasmatischen Retikulums nicht durch in die Zelle einströmendes Ca2+ aktiviert werden.

Wie wird im Skelettmuskel die Depolarisation der Zellmembran auf die Ca2+-Freisetzungs-Ionenkanäle des sarkoplasmatischen Retikulums übertragen? Früher wurde angenommen, daß sich die Membrandepolarisation vom T-System elektrotonisch auf die Membran des sarkoplasmatischen Retikulums übertrüge. Heute weiß man aber, das dies nicht stimmt.

Auch im T-System des Skelettmuskels gibt es Ca2+-Ionenkanäle vom L-Typ, allerdings eine andere Isoform als beim Herzmuskel. Und auch im Skelettmuskel triggert die spannungsgesteuerte Öffnung dieser Zellmembrankanäle die Öffnung der Ca2+-Freisetzungs-Ionenkanäle in der Membran des sarkoplasmatischen Retikulums. Dabei tritt aber nicht Ca2+ als intrazellulärer Botenstoff auf.

Wie überträgt sich dann die Öffnung der L-Typ-Zellmembrankanäle auf die Öffnung der Ca2+-Freisetzungs-Ionenkanäle in der Membran des sarkoplasmatischen Retikulums? Die Öffnung eines Ionenkanals geschieht stets durch eine Konformationsänderung des Kanalproteins. Man nimmt an, daß die Konformationsänderung bei der Öffnung der L-Typ-Zellmembrankanäle mechanisch auf die Membran des sarkoplasmatischen Retikulums übetragen wird und dort zur Konformationsänderung und Öffnung der Ca2+-Freisetzungs-Ionenkanäle führt.

Die genaue Art der mechanischen Übertragung ist noch unbekannt. Man vermutet eine zytoplasmatische Proteinbrücke, welche genau einen L-Typ-Zellmembrankanal mit einem Ca2+-Freisetzungs-Ionenkanal in der Membran des sarkoplasmatischen Retikulums verbindet.

   

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