Muskeln: Funktion, Funktionsweise, Aufbau | + Arten, Formen, Fasertypen

 

Ob im Alltag, beim Sport oder im Schlaf – Jede Bewegung, sei sie auch noch so klein, wird durch Muskeln ermöglicht. Muskeln bestehen aus Muskelzellen, die sich zum Großteil aus Eiweiß zusammensetzen. Durchzogen werden sie von Venen, Adern und Nervensträngen, ihr kleinstes Element nennt sich Filament. Bei Filamenten handelt es sich um zarte Fäserchen, die zusammen eine Myofibrille bilden. Myofibrillen vereinen sich zu Muskelfasern, viele Muskelfasern bilden wiederum den eigentlichen Muskel.
Physiologisch betrachtet besteht ihre einzige Aufgabe darin, dass du deinen Körper bewegen kannst. Jede Bewegung, ob willentlich oder unwillentlich, resultiert aus einem Zusammenziehen und anschließenden Entspannen der Muskulatur. Je stärker deine Muskeln, desto intensiver und kräftiger die Bewegungen, die du beispielsweise beim Sport ausführen kannst.

Funktionsweise von Muskeln

Muskeln besitzen die Fähigkeit, sich zu verkürzen, zu verdicken und zu verhärten. Dies geschieht beim aktiven Kontrahieren (Zusammenziehen), beispielsweise beim Gewichtheben, und bedarf der universellen Energieträger beziehungsweise “Treibstoffe” ATP und KTP. Biochemisch gesteuert hakt sich das Eiweißmolekül Myosin am sogenannten Aktinfaden ein und zieht ihn heran, wodurch sich die Muskelzelle verkürzt. Aus der Verkürzung vieler Zellen entfaltet der Muskel seine Kraft. Wenn die Myosinköpfchen das Signal zum Loslassen bekommen, entspannt sich der Muskel wieder. Die aktive Bewegung, sprich das Zusammenspiel aus Zusammenziehen und Dehnen, wird durch gegensätzlich arbeitende Muskelpaare wie dem Bizeps und dem Trizeps ermöglicht, auch Antagonisten genannt. Muskelpaare, die gleichförmig arbeiten, werden hingegen als Synergistenbezeichnet. Je nach Belastungsart kann zudem zwischen zwei verschiedenen Kontraktionsformen unterschieden werden:

1. Die isotonische Kontraktion (Verkürzung des Muskels bei etwa gleichbleibender Muskelspannung, zum Beispiel kurzen, intensiven Gewichtheben)
2. Die isometrische Kontraktion (höhere Muskelspannung bei etwa gleich bleibender Muskellänge, zum Beispiel beim längeren Halten und Tragen von Gegenständen)

Was sind ATP (Adenosintriphosphat) & KTP (Kreatintriphosphat)?

Damit deine Muskeln arbeiten können, benötigen sie

einen Treibstoff. Als Treibstoff der Muskulatur fungiert ATP, ein universeller Energieträger in lebenden Organismen, der aus Glukose oder Glykogen gewonnen wird. Mangelt es dem Körper an Glukose oder Glykogen, kurz gesagt an Zucker, muss er alternativ auf Fett und Eiweiß zurückgreifen.

Nicht zuletzt aus diesem Grund solltest du deine Glykogenspeicher nach dem Workout auffüllen, um einen Abbau von körpereigenem Eiweiß zu vermeiden. Das Verrichten von (intensiver) Muskelarbeit erfordert jedoch nicht nur das Vorhandensein von ATP (Adenosintriphosphat), sondern auch von KTP (Kreatintriphosphat). In den Muskelzellen liegt ATP als Antriebsenergie vor, reicht bei maximaler Kontraktion aber nur für ein bis zwei Sekunden. Im Anschluss muss ATP aus anderen Quellen nachgeliefert oder vorübergehend durch KTP ersetzt werden. Das ebenfalls in den Zellen vorhandene KTP füllt die ATP-Speicher kurzfristig wieder auf und liefert Energie für weitere fünf bis acht Sekunden, so dass der Muskel seine Arbeit fortsetzen kann.

Aufbau von Muskeln

Als Mensch besitzt du allein über 400 Skelettmuskeln, die deinen Körper stabilisieren, ihn wärmen und dafür sorgen, dass du ihn bewegen kannst. Jeder einzelne Skelettmuskel besteht aus vielen parallel angeordneten Muskelfasern, die eine Länge von mehreren Zentimetern erreichen können und, je nach Trainingszustand, zwischen 9 und 100 Mikrometer dick sind.

Die kleinste, nur unter dem Mikroskop erkennbare Einheit nennt sich Sarkomer. Im Muskel stellt es die kleinste funktionelle Einheit dar. Einzelne Sarkomere werden Zwischenscheiben, sogenannte Z-Scheiben, miteinander verbunden.

Im Verbund von etwa 40.000 Sarkomeren ergeben sich daraus die sogenannten Myofibrillen. Viele parallel angeordnete Myofibrillen bilden wiederum eine Muskelfaser.

Die Muskelfasern werden von kleinsten Blutgefäßen (Kapillaren), aber auch von Nervenfasern und Bindegewebe (Endomysium) durchzogen. Letzteres fasst die Muskelfasern zu mehreren Bündeln zusammen. Jedes Bündel zählt etwa 10 bis 20 parallel angeordnete Muskelfasern. Voneinander getrennt werden die einzelnen Muskelfaserbündel von Bindegewebe, das in dem Fall auch als Perimysium bezeichnet wird. Um einen einzigen Skelettmuskel zu formen braucht es 10 bis 40 Muskelfaserbündel, die in ihrer Komplettformation von weiterem Bindegewebe. dem sogenannten Epimysium, umschlossen werden. Das Epimysium selbst wird wiederum von einer sehnenartigen Muskelhaut ummantelt, die den Namen Faszie trägt. Erst an den Muskelenden vereinigt sich die Muskelsehne mit der jeweiligen Faszie.

Wie und durch was sind die Muskeln in unserem Körper befestigt?

Über Sehnen ist ein Skelettmuskel an mindestens zwei Punkten befestigt: Dem Ursprung (Insertio) und dem Ansatz (Origo). Bei Sehnen handelt es sich um einen bindegewebigen Anteil des Muskels. Die meisten Muskeln sind unmittelbar am Skelett befestigt, einige aber auch an den Faszien angeheftet. Die Verbindung kann durch sogenannte Aponeurosen verstärkt werden, bei denen es sich wiederum um flächige und platte Bindegewebsstrukturen handelt. Sie dienen als sehniger Muskelansatz, aber auch als Verlängerung der Muskelendsehnen.

Welche Muskel-Arten haben wir im Körper?

Glatte Muskulatur

Die glatte Muskulatur bezeichnet die Muskeln, die wir nicht willentlich beeinflussen können. Die Kontraktionen werden vom vegetativen Nervensystem hervorgerufen. Sie weisen langsame und lange Kontraktionen auf. Die glatte Muskulatur findest du an deinen inneren Hohlorganen, Lymph- und Blutgefäßen. Diese Muskulatur wird als “glatt” bezeichnet, da sie keine Querstreifung besitzt. Die Nervenfasern, die für die Bewegung zuständig sind, werden unter dem Begriff “Filament” zusammengefasst. Diese Filamente sind bei der glatten Muskulatur schräg zur Zellrichtung ausgerichtet. Die Zellkerne liegen zentral in der Zelle, die eine spindelartige Form besitzt. Diese ist unter einem Mikroskop sichtbar. Das Herz bildet als Hohl-Organ eine Ausnahme aus dieser Einteilung, denn es hat keine glatte Muskulatur.

Quergestreifte Muskulatur

Diese Muskelform hat ihre Bezeichnung wegen ihren Querstreifen bekommen, die unter dem Lichtmikroskop sichtbar werden. Die quergestreifte Muskulatur umfasst zwei Muskelgruppen deines Körper: Die Skelettmuskulatur und die Herzmuskulatur. Es gibt 600 Skelettmuskeln! Diese sind für deine körperlichen Bewegungen zuständig. Du kannst sie willkürlich steuern und schnelle Kontraktionen hervorrufen. Die Zellkerne haben zahlreiche randständige Zellkerne. Die Zelle selbst ist zylindrisch geformt. Eine Besonderheit dieser Muskelgruppe sind die roten und weißen Fasern. Die roten Muskelfasern (ST-Fasern) gewinnen ihre Energie durch die Sauerstoffzufuhr. Sie spielen beim Ausdauertraining eine große Rolle. Die weißen Fasern (FT-Fasern) sind für das Krafttraining wesentlich.

Herzmuskulatur

Sie gehört ebenfalls zur quergestreiften Muskulatur. Die parallel angeordneten Querfasern sind unter dem Mikroskop deutlich sichtbar. Diese Muskulatur arbeitet kontinuierlich und kann nicht verkrampfen. Die Ursache hierfür bilden spezielle Herzmuskelzellen. Sie bilden ein eigenes Nervensystem mit der Bezeichnung “Reizleitungssystem”. Die Zellen der Herzmuskulatur weisen eine unregelmäßig verzweigte Form auf. Sie haben einen zentralen Zellkern.

Muskelformen

Bei Muskeln kann nicht nur zwischen verschiedenen Arten und Fasertypen, sondern auch zwischen zahlreichen Muskelformenunterschieden werden. Die rund 650 verschiedenen Muskeln unterscheiden sich vor allem durch folgende vier Faktoren:

• Funktion
• Größe
• Form
• anatomischer Aufbau

Um den wichtigsten Muskel handelt es sich beim Herzmuskel, der Tag und Nacht aktiv ist. Muskeln können zudem ganz unterschiedlich aussehen. Unterschieden wird zwischen:

• mehrköpfigen Muskeln (zum Beispiel der Bizeps)
• Muskeln mit mehreren Bäuchen (zum Beispiel der vordere Bauchmuskel)
• ringförmigen Muskeln (zum Beispiel der Schließmuskel)
• platten Muskeln (zum Beispiel der Brustmuskel)
• und federförmigen Muskeln

Neben sehr kleinen Muskeln, beispielsweise dem Steigbügelmuskel im Innenohr, besitzt jeder Mensch auch mehrere große Muskeln. Den längsten Muskel des Menschen stellt der sogenannte Schneidermuskel (Musculus sartorius), der sich vom äußeren Beckenknochen schräg über den Oberschenkel zieht und eine Länge von etwa 50 Zentimetern besitzt. Am meisten Volumen besitzt der große Gesäßmuskel, der auch unter der Bezeichnung Gluteus maximus bekannt ist. Um den flächenmäßig größte Muskel handelt es sich hingegen beim Latissimus (Latissimus dorsi), der fast den kompletten unteren Rücken abdeckt.

Welche Fasertypen kommen in unseren Muskeln vor?

Die Fasern in menschlichen Muskeln lassen sich in drei Typen unterteilen. Die Anteile der Typen an der Muskelmasse unterscheidet sich von Mensch zu Mensch. Hier erfährst du, die Unterschiede und welche Rolle sie beim Muskelaufbau spielen.

Typ 1 – Rote Muskelfasern

• geringe Kraft
• langsame Ermüdung
• dünnes Volumen

Die Zellen der roten Muskelfasern besitzen besonders viele Mitochondrien, eine Art “Kraftwerk” der Zelle, die die Energie erzeugen. Rote Muskelfasern ermüden sehr langsam, haben dafür aber auch dünneres Volumen, weniger Kraft und sprechen langsamer auf Reize an. Die Fasern sind vor allem für Ausdauersport wie Marathon gut geeignet.

Typ 2a – Intermediärfasern

• langsame Ermüdung
• mittlere Kraft
• dickeres Volumen

Diese Fasern sind ebenfalls rot und bilden sozusagen die Mitte zwischen Typ 1 und 2b. Sie sind für Mittelstreckenläufer und Sportarten wie Klettern oder Schwimmen interessant. Fasern des 2a kommen vor allem in den Muskeln vor, die viel Ausdauer und gleichzeitig Kraft benötigen, wie zum Beispiel unsere Beine.

Typ 2b – weiße Muskelfasern

• schnelle Ermüdung
• viel Kraft
• dickes Volumen

Die weißen Muskelfasern sind für den Muskelaufbau am wichtigsten. Sie ermüden schnell, besitzen aber viel Kraft und ein dickes Volumen. Sie sind beispielsweise in Brust, Rücken und Bizeps zu finden.

Es wird vermutet, dass Fasern des Typs 2a/b sich durch Training in Typ 1 umwandeln lassen. Andersherum ist eine Umwandlung aber nicht möglich. Trotzdem kannst Du durch Training den prozentualen Anteil von Typ 2b Fasern steigern. Der Anteil der verschiedenen Muskelfasern ist vermutlich genetisch bedingt. Menschen mit einem hohen Anteil an Typ 2b Fasern haben die besten Voraussetzungen zum Aufbauen von Muskeln. Auch jemand mit viel Fasern des Typs 1 kann Muskelaufbau betreiben, muss aber dafür noch härter trainieren.