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Elektromechanische Kopplung

Englisch: electromechanical coupling

1 Definition

Die elektromechanische Kopplung beschreibt die Umwandlung des Aktionspotenzials in eine Muskelkontraktion. Dabei wird das elektrische Potenzial einer Nervenzelle in eine mechanische Bewegung umgewandelt.

2 Ablauf

2.1 Skelettmuskulatur

Wenn das Aktionspotenzial eines Motoneurons die motorische Endplatte erfasst, setzt es dort Acetylcholin frei. Acetylcholin bindet an Acetylcholinrezeptoren (nAChR) an der Zellmembran der Muskelzelle (Sarkolemm) und löst dort durch den Natriumeinstrom ein exzitatorisches Endplattenpotential (EPP) von bis zu +60 mV aus. Im Gegensatz zur saltatorischen Weiterleitung eines Axons breitet sich das EPP nun elektrotonisch über das Sarkolemm aus.

Wird die Potenzialveränderung bis in die Transversaltubuli (T-Tubuli) fortgeleitet, in denen Dihydropyridinrezeptoren (DHPR) sitzen, bewirkt es an diesen eine Konformationsänderung. Je ein T-Tubulus bildet mit den Terminalzisternen der von beiden Seiten anliegenden Longitudinaltubuli (L-Tubuli) eine Triade. DHPR überbrücken den Spalt zwischen T- und L-Tubulus, indem sie an Ryanodinrezeptoren (RYR), einen Ionenkanal der Terminalzisterne, gekoppelt sind. Die Konformationsänderung der DHPR führt zur Öffnung der RYR und so zum Ausstrom von Ca2+ aus dem sarkoplasmatischen Retikulum.

Durch den Konzentrationsanstieg von Ca2+ im Zytosol von 10-8 auf Werte bis zu 10-5 mol/l bindet Calcium nun an Troponin C, das am Aktinfilament der Sarkomere sitzt, und legt damit die Myosinbindestelle frei. Es folgt der Ablauf des Querbrückenzyklus (Gleitfilamentmechanismus) und dadurch die mechanische Muskelkontraktion.

2.2 Herzmuskulatur

Anders als bei der Skelettmuskulatur, wird das Arbeitsmyokard von den Sinusknotenzellen über ein Schwellenpotenzial von -65 mV erregt. In der Plateauphase der Myokarderregung strömt Ca2+ aus dem Extrazellulärraum durch die DHPR in das Zytosol. Der L-Typ-Calciumkanal ist hier jedoch nicht direkt mit dem RYR gekoppelt, sondern sorgt durch den Konzentrationsansteig von Ca2+ indirekt für die Öffnung des RYR, durch den nun Ca2+ aus dem sarkoplasmatischen Retikulum entweicht ("Ca2+-induzierte Calciumfreisetzung"). Calcium bindet nun wieder an Troponin C und der Querbrückenzyklus beginnt.

3 Klinik

Das pathophysiologische Gegenteil der elektromechanischen Kopplung ist die elektromechanische Entkoppelung (EMD). Dabei lässt sich im EKG eine elektrische Aktivität des Herzmuskels aufzeichnen, es finden jedoch keine Kontraktionen statt. Dieser Zustand wird aucb als pulslose elektrische Aktivität (PEA) bezeichnet.

4 Literatur

  • Robert F. Schmidt, Florian Lang, Manfred Heckmann Hrsg. Physiologie des Menschen 31. Auflage

Diese Seite wurde zuletzt am 27. Juli 2020 um 18:04 Uhr bearbeitet.

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