Struktur des glatten Myozyten
Die Zellen des glatten Muskelgewebes sind meist spindelförmig, seltener sternförmig. Im Zentrum des Myozyten befindet sich ein einzelner stabförmiger Kern. Das Zytoplasma ist völlig frei von Sarkomeren und der für Skelettmuskeln typischen Querstreifung.
Außen ist jeder Myozyt von einer Basalmembran (die nur an den Kontaktstellen zu Nachbarzellen unterbrochen ist) und einer schmalen Schicht aus losen Bindegewebe – dem Endomysium – umgeben. Die Zellen kommen selten einzeln vor, sondern bilden meist Schichten oder Bündel.
Neben der Kontraktion arbeiten glatte Myozyten als „Fabriken“ für die extracelluläre Matrix. Dank eines gut entwickelten rauen endoplasmatischen Retikulums synthetisieren sie Kollagen, Elastin und Proteoglykane. Daher können innerhalb desselben Gewebes zwei funktionelle Zelltypen vorkommen: überwiegend kontraktile und überwiegend synthetische Zellen (besonders wichtig für Gefäßwände).
Stütz- und kontraktiler Apparat
Im Ruhezustand befinden sich keine fertigen Myofibrillen in der Zelle.
Das Stützgerüst wird durch Dense Bodies (Verdichtungszonen) gebildet – die Analoga zu den Z-Linien der quergestreiften Muskulatur. Sie enthalten das Protein $\alpha$-Actinin. Man unterscheidet zwischen densen Plaques, die direkt unter dem Plasmalemm liegen und ein rippenförmiges Gerüst bilden, sowie densen Körpern im Zytoplasma. In den Zwischenräumen der Plaques bildet die Membran Einstülpungen – Caveolae, die am Ionentransport beteiligt sind.
- Dünne (Aktin-)Myofilamente: kommen ständig im Zytoplasma vor und sind an densen Körpern verankert. Ihr Besonderheit ist, dass sie keine regulatorischen Proteine wie Troponin und Tropomyosin enthalten.
- Dicke (Myosin-)Myofilamente: sind in Ruhe in einzelne Moleküle zerlegt und lagern sich erst bei einem Kontraktionssignal zu Fasern zusammen.
Einzigartiger Kontraktionsmechanismus
Glatte Muskeln besitzen keine T-Tubuli, und das spezialisierte sarkoplasmatische Retikulum ist schwach entwickelt. Der Kontraktionsprozess unterscheidet sich grundlegend von der Skelettmuskulatur:
- $Ca^{2+}$-Ionen strömen primär aus dem extraezellulären Raum durch Caveolae oder Kanäle in die Zelle ein und binden an das Protein Calmodulin.
- Dieser Komplex aktiviert ein Enzym: die Myosin-Light-Chain-Kinase (Myosinkinase).
- Die Kinase phosphoryliert Myosinmoleküle, wodurch diese sich zu dicken Filamenten zusammenlagern.
- Es entstehen temporäre Myofibrillen: dicke Filamente schieben sich zwischen die dünnen, und es kommt zu einer Gleitbewegung unter ATP-Verbrauch. Dense Körper nähern sich an, und die Zelle verkürzt sich.
Glatte Myozyten können dank des „Latch-State“-Effekts (ein Teil der Myosinbrücken bleibt auch nach der Dephosphorylierung erhalten) die Spannung sehr lange ohne Ermüdung aufrechtenerhalten. Die Relaxation erfolgt langsam, wenn Calciumpumpen die $Ca^{2+}$-Ionen entfernen und das Enzym Myosin-Phosphatase die Bindungen löst und die dicken Filamente desintegriert.
Innervationstypen
Die Gewebeaktivität wird vom vegetativen Nervensystem gesteuert, weshalb die Kontraktionen nicht der Willkür unterliegen. Je nach Lokalisation werden zwei Arten der Impulsübertragung unterschieden:
- Vaskulär (individuelle Innervation): Ein effektes Nervenendbändchen versorgt jeden einzelnen Myozyten. Dies ist typisch für Blutgefäße.
- Viszeral (kollektive Innervation): Typisch für hohle Organe (Darm, Uterus). Die Zellen bilden „Myozytenkomplexe“ von jeweils 10–12 Zellen. Der Nerv hat nur mit einer Zelle Kontakt, und das Signal wird über Gap Junctions (Nexus) an benachbarte Myozyten weitergegeben.
Regeneration und Wachstum
Unter Normalbedingungen teilen sich die Zellen nicht – es findet lediglich eine intrazelluläre Regeneration (Erneuerung auf subzellulärer Ebene) statt. Bei funktioneller Belastung (Wachstum des Uterus während der Schwangerschaft) oder Pathologie (Prostataadenom) kann das Gewebe seine Masse jedoch erheblich vergrößern.
Das Wachstum wird durch zwei Mechanismen gewährleistet: Hypertrophie (Zunahme der Zellgröße) und Hyperplasie (Zunahme der Zellzahl). Die Quelle neuer Myozyten ist umstritten: Es können wenig differenzierte kambiale Vorläuferzellen sein oder reife Myozyten, die unter bestimmten Reizen vorübergehend die Fähigkeit zur Teilung erlangen (phänotypische Modulation).
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Aus welchen embryonalen Quellen entwickelt sich das glatte Muskelgewebe?
Glattes Muskelgewebe entwickelt sich aus verschiedenen Quellen:
- Mesenchym – die Quelle für die Entwicklung der meisten glatten Muskeln, einschließlich der glatten Muskulatur von Blutgefäßen und inneren Organen.
- Neuraler Ursprung – charakteristisch für die glatten Myozyten der Iris: Sie entwickeln sich aus der neuralen Anlage des Augenbechers, einem Derivat des Neuralrohrs.
Der Ursprung der Myozyten des Ziliarkörpers bleibt umstritten: einigen Daten zufolge neural, anderen zufolge mesenchymal.
Welche regulatorischen und strukturellen Proteine sind Bestandteil der dünnen Myofilamente des glatten Muskelgewebes?
Bestandteil der dünnen Myofilamente des glatten Muskelgewebes ist ausschließlich Aktin. Die regulatorischen Proteine Troponin und Tropomyosin fehlen in den dünnen Myofilamenten glatter Myozyten. Dünne Aktinmyofilamente sind im Zytoplasma stets vorhanden und an densen Körpern verankert.
Um sich die Besonderheiten der Aktivierung glatter Muskeln zu merken, hilft die Zwei-K-Regel: Calcium aktiviert Calmodulin und Kinase. In der quergestreiften Muskulatur übernehmen stattdessen Troponin und T-Tubuli diese Aufgabe.
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Warum wird glattes Muskelgewebe als „glatt“ bezeichnet?
Es enthält keine permanenten Myofibrillen und keine korrekt organisierten Sarkomere. Der kontraktile Apparat bildet sich erst zum Zeitpunkt der Kontraktion, weshalb das Gewebe mikroskopisch keine Querstreifung aufweist.
Woher stammt das Calcium für die Kontraktion des glatten Myozyten?
Im Gegensatz zur Skelettmuskulatur, in der Calcium in Zisternen gespeichert wird, strömen $Ca^{2+}-Ionen$ im glatten Gewebe primär aus dem extracellulären Raum über spezialisierte Kanäle des Plasmalemms und Caveolae ein.
Wie kommunizieren die Zellen in der Darmwand miteinander?
Sie sind über Gap Junctions (Nexus) verbunden. Dies ermöglicht eine sofortige Signalübertragung von einer innervierten Zelle auf den gesamten Myozytenkomplex und sichert so die kollektive Arbeit des Gewebes.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Stadien der Histogenese des glatten Muskelgewebes (Differon)
- Molekulare Struktur denser Körper und ihre Verbindung zum Zytoskelett
- Die synthetische Funktion der Myozyten und ihre Rolle bei der Aufrechterhaltung der Gefäßwand
- Mechanismen der langfristigen tonischen Kontraktion („Latch-State“-Effekt)
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