Muskeln - Funktionen, Aufbau und Erkrankungen

Mithilfe der Muskulatur kann der Mensch und andere Lebewesen sich bewegen. Nicht zuletzt sind die Muskeln auch für die Stabilität des Körpers sowie vegetative Funktionen wie das Atmen und die Pumpbewegungen des Herzens zuständig.

Themenübersicht dieses Artikels

Was sind die Muskeln?

Muskeln sind kontraktile Organe. Die Bezeichnung „kontraktil“ bezieht sich auf ihre Fähigkeit, sich zusammenziehen und wieder entspannen zu können. Viele Muskeln ähneln unter Anspannung einem Mäuschen. Darauf lässt sich ihr Name zurückführen (lat. musculus = Mäuschen). Dieses Zusammenspiel aus Kontraktion und Relaxation ermöglicht sowohl die bewusst gesteuerten Bewegungen als auch die unbewusst im Körperinneren ablaufenden Funktionen. Dadurch ermöglichen sie unter anderem Bewegungen des Skeletts oder das Ablaufen innerer Körperfunktionen.

Die Gesamtheit der Muskeln wird als Muskulatur bezeichnet. Sie lässt sich in glatte Muskulatur und quergestreifte Muskulatur einteilen. Letztere wird weiter nach der Herzmuskulatur und der Skelettmuskulatur unterschieden. Bewusst steuern lässt sich nur die Muskulatur des Skeletts.

 

Muskeln des Menschen
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Funktionsweise von Muskeln

Basis für die Muskelkontraktionen sind die kleinsten funktionellen Bauteile der Muskeln, die Sarkomere. Sie bestehen aus unterschiedlich dicken Fasern (Filamenten) aus den Proteinen Myosin und Aktin. Das Video  zeigt den Aufbau eines Muskelbündels bis in die kleinste Faser:

 

 

Auslöser für die Kontraktion eines Muskels sind Nervenimpulse. Diese lösen eine Reihe von Wechselwirkungen zwischen den Filamenten aus. Also Folge gleiten die Myosin- und Aktinfilamente in Längsrichtung ineinander, wodurch sich die jeweiligen Sarkomere verkürzen und die dazugehörige Muskelfaser zusammenzieht.

Aufbau der Muskulatur

Muskelfasern werden auch als Muskelfaserzellen oder Myozyten bezeichnet. Sie bilden die zelluläre Basiseinheit der quergestreiften Skelettmuskulatur und kommen innerhalb eines Skelettmuskels in Bündeln von 0,1 Millimeter bis 1 Millimeter Durchmesser vor. Ihre Länge richtet sich nach der Länge des Muskels. 

Die kleinste funktionelle Einheit der Muskelfasern bilden die Sarkomere. Diese bestehen aus Myosin- und Aktinfasern, die vom grössten im menschlichen Körper vorkommenden Protein (Titin) zusammengehalten werden. In der Mitte eines Sarkomers überwiegen die parallel zueinander angeordneten dicken Myosinfasern. Myosin zählt zu den Motorproteinen und setzt die mit der Nahrung aufgenommene chemische Energie in Bewegungen des Muskels um. Aktin gehört zu den Strukturproteinen und sorgt mit seinen schmalen Filamenten für Elastizität und Stabilität.

Muskelfasern besitzen als funktionelle Einheiten Muskelfibrillen (Myofibrillen). Diese bestehen aus mehreren hundert Sarkomeren, die sich aus Myosin- und Aktinfilamenten zusammensetzen. An ihren Enden werden die Sarkomere durch sogenannte Z-Scheiben (Zwischen-Scheiben) begrenzt, in denen die dünnen Filamente des Aktins zusammenlaufen.

In der Mitte des Sarkomers treffen sie dagegen auf die dickeren Myosinfilamente. Durch diesen Aufbau ergeben sich helle Banden mit schmalen Aktinfilamenten an den Enden und dunklere mit dicken Myosinfilamenten in der Mitte der Sarkomere.

Muskelfasern
Diese Schema geht von oben nach unten weiter ins Detail. Oben: Skelettmuskel. Mitte: Muskelfaszie. Unten: Muskelfaser mit Sarkomeren

Die Muskelfasern der einzelnen Muskeln sind üblicherweise über Sehnen mit den Knochen des Skeletts verbunden.

Die grösste Gruppe unter den Muskeln bilden die quergestreiften Skelettmuskeln. Ein einzelner Skelettmuskel enthält mehrere Fleischfasern, die von einer elastischen Faszienhülle umschlossen werden und an dieser über weiteres Bindegewebe befestigt sind. Eine Fleischfaser besteht aus bis zu zwölf Muskelfasern, die ein Faserbündel bilden und sich gegeneinander verschieben lassen. Dadurch ist gewährleistet, dass der Muskel elastisch und anschmiegend ist.

Was für Muskeln und wie viele gibt es?

Die Gesamtheit der Muskeln lässt sich in drei Arten unterteilen:

  • glatte Muskulatur
  • quergestreifte Muskulatur, bestehend aus
    • Skelettmuskulatur
    • Herzmuskulatur

Bei der Unterscheidung spielen die Sarkomere eine wichtige Rolle. Sie bestehen aus verschieden dunklen Abschnitten, die je nach Anordnung der Sarkomere gut unter dem Mikroskop zu erkennen sind.

Bei der glatten Muskulatur sind die einzelnen Sarkomere so lose angeordnet, dass kein Muster erkannt werden kann. Dagegen liegen sie bei der quergestreiften Muskulatur parallel nebeneinander und erzeugen die namensgebenden Streifen. Dabei sind sie bei der Skelettmuskulatur exakt parallel angeordnet, während beim Herzmuskel Verzweigungen zwischen ihnen bestehen.

Die glatte Muskulatur wird vom vegetativen Nervensystem (d.h. unbewusst) gesteuert und ist in allen Hohlorganen mit Ausnahme des Herzens zu finden.

Im Gegensatz dazu wird die quergestreifte Muskulatur über das zentrale Nervensystem gesteuert. Dabei arbeitet die Herzmuskulatur ebenfalls selbstständig, reagiert aber auf äussere Einflüsse wie Freude oder Stress. Im Gegensatz dazu kann die Skelettmuskulatur willentlich beeinflusst werden.

Insgesamt besitzt der menschliche Körper um die 650 Muskeln. Ihr Anteil an der Gesamtkörpermasse hängt sowohl von der Lebensweise als auch vom Geschlecht ab. Männer verfügen grundsätzlich über mehr Muskelmasse, da deren Bildung durch das Testosteron begünstigt wird.

 

Was sind die wichtigsten Muskeln des Menschen?

Brustmuskulatur

Die Brustmuskulatur besteht aus dem grossen und den kleinen Brustmuskel. Der grosse Brustmuskel (Musculus pectoralis major) unterstützt vor den Körper gerichtete Armbewegungen und ist Teil der Atemhilfsmuskulatur. Der kleine Brustmuskel (Musculus pectoralis minor) wird komplett vom grossen Brustmuskel verdeckt. Er ermöglicht Bewegungen der Schulter.

Rückenmuskulatur

Den wichtigsten Teil der Rückenmuskulatur bildet die ortsständige (autochthone) Rückenmuskulatur (Musculus erector spinae). Ihre Hauptaufgabe besteht in der Aufrichtung und Stabilisierung der Wirbelsäule.

Sie wird durch die „zugewanderte“ (allochthone) Rückenmuskulatur ergänzt. Hierzu gehören der Grosse Rückenmuskel (Musculus latissimus dorsi) und der Trapezmuskel (Musculus trapezius), die den Nacken und oberen Rückenbereich beziehungsweise den unteren Rückenbereich abdecken. Sie verleihen den jeweiligen Regionen Stabilität und ermöglichen unter anderem Bewegungen der Schultern und Arme.

Rückenmuskulatur
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Bauchmuskulatur

Die Bauchmuskulatur lässt sich in vordere, seitliche und hintere Bauchmuskeln einteilen. Der gerade Bauchmuskel (Musculus rectus abdominis) gehört zur vorderen Bauchmuskulatur. Er verfügt über drei bis vier horizontale Zwischensehnen, die bei gut trainierter Bauchmuskulatur als „Waschbrett“ oder sogenannter "Six-Pack" hervortreten können. Er sorgt gemeinsam mit den restlichen Bauchmuskeln für eine stabile Körperhaltung.

Schultermuskulatur

Der Deltamuskel (Musculus deltoidus) ist der grösste Schultermuskel. Er stabilisiert und bewegt das Schultergelenk. Gemeinsam mit den anderen Schultermuskeln ermöglicht er Drehbewegungen der Arme und unterstützt die Muskulatur des Rückens.

 

 


Dieses Video zeigt die verschiedenen Muskelarten anschaulich (Erklärungen auf englisch)

 

Ober- und Unterarmmuskulatur

Zu den Armmuskeln gehören gut zwanzig Muskeln, von denen sich die meisten in den Unterarmen befinden. Die prominentesten Vertreter sind mit dem Bizeps (Musculus biceps brachii) und Trizeps (Musculus triceps brachii) jedoch im Oberarm zu finden. Die beiden Antagonisten ermöglichen das Beugen und Strecken der Arme.

Ober- und Unterschenkelmuskulatur

Unter der Oberschenkelmuskulatur sticht vor allem der Quadrizeps (Musculus quadriceps femoris) hervor. Er bedeckt fast die komplette Vorderseite des Oberschenkels. Zu seinen Aufgaben gehören das Strecken und Stabilisieren der Knie.

Die Unterschenkelmuskulatur lässt sich in die vordere und hintere Muskulatur unterteilen, die aus Streckern (Extensoren) und Beugern (Flexoren) bestehen.

Muskulatur des Menschen
Die Muskulatur des Menschen

Was sind die häufigsten Erkrankungen und Verletzungen der Muskulatur?

Muskelschwund (Muskelatrophie)

Muskelschwund, auch als Muskelatrophie oder Muskeldystrophie bezeichnet, kann beispielsweise durch Inaktivität oder neurologische Erkrankungen auftreten. Bei zuwenig Bewegung werden unterforderte Muskeln vom Körper abgebaut. Dies kann nach einem Krankenhausaufenthalt passieren oder ein Nebeneffekt eines inaktiven Lebensstils zum Beispiel von Senioren sein. Ein erneuter Aufbau durch Training ist dann möglich und die Muskulatur spricht wieder auf die Trainingsreize an. Muskelschwund als eigenständige neuromuskuläre Erkrankung benötigt hingegen ein individuelles Therapiekonzept.

Muskelschmerz (Myalgie)

Muskelschmerzen können in unterschiedlichsten Varianten und mit verschiedenen Ursachen auftreten. Eine relativ einfache Erscheinung des Muskelschmerzes ist der Muskelkater (von griechisch Katarrh - wörtlich: herunterfliessen; gemeint ist eine Entzündung) nach dem Sport oder ungewohnten Belastungen. Winzige Risse, sogenannte Mikrorupturen, sind kleine Gewebeschäden, die auf starke Trainingsreize folgen. Der Muskel war in diesem Fall von seinen Aufgaben überfordert und reagiert mit Wasseransammlung im Gewebe. Ein Muskelkater ist ein Entzündungsprozess, der ungefähr einen Tag nach dem Belastungsreiz einsetzt und sorgt so für Schmerzen. Mit etwas Regeneration kann sich der Muskel selbst reparieren und aufbauen. Der Muskelkater lässt nach einigen Tagen nach. Wichtig sind eine passende Nährstoffversorgung, vor allem mit Protein und Mineralstoffen sowie durchblutungsfördernde Wärme. 

Myalgien können auch bei Infektionen, Grippe und Erkältungskrankheiten oder Zeckenstichen auftreten. Fibromyalgie bezeichnet den bislang unheilbaren und chronischen Faser-Muskel-Schmerz. Tritt die Myalgie als Symptom einer anderen Grunderkrankung auf oder liegen druckempfindliche Triggerpunkte vor, werden diese Ursachen behandelt, um den Muskelschmerzen zu begegnen. Das Video zeigt das Prinzip der Triggerpunktmassage:

 

 

Muskelzerrung, Muskelfaserriss und Muskelriss

Verletzungen, die bei starken Belastungen zur Zerrung des Muskels beziehungsweise zum Riss der Muskelfaser oder des ganzen Muskels führen. Die Muskelschädigung nimmt in dieser Reihenfolge zu und kann besonders bei Sportarten mit grosser Belastung, wie plötzliche Richtungswechsel oder Drehungen geschehen. Auch ungenügendes Aufwärmen vor dem Training erhöht das Risiko für eine Muskelverletzung. Daher sollten Muskeln und Gelenke vor jeder sportlichen Aktivität aufgewärmt und auf das Training vorbereitet werden. Ein einfaches Basisprogramm ist das Kreisen, Drehen, Beugen und Strecken der Gelenke entsprechend ihres natürlichen Bewegungsumfangs sowie lockeres Laufen. Die Sportkleidung sollte ausserdem an die Aussentemperaturen angepasst sein, um Unterkühlung zu vermeiden.

Muskelzerrung Oberschenkel
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Muskelzuckungen (Myoklonie)

Muskelzuckungen, die als Begleiterscheinung neurologischer Erkrankungen, aber auch temporär, zum Beispiel bei Stress, auftreten. Sie können unter anderem die Extremitäten und die Mimik betreffen - häufig ist es das Augenlid, das mit einem feinen Zucken den Betroffenen beeinträchtigt. Dieses Art der Myoklonie ist an sich harmlos. Sind die Zuckungen ausgeprägter und treten weitere Symptome auf, sollten diese mit einem Arzt besprochen werden, um eine neurologische Grunderkrankung ausschliessen zu können.