Kontraktion

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 24. Januar 2017
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Mit dem Begriff Kontraktion (lat. contrahere = zusammenziehen) wird der Vorgang beschrieben, bei dem ein Muskel sich entweder verkürzt oder seine Spannung erhöht. Es gibt verschiedene Arten von Kontraktionen mit unterschiedlicher funktioneller Bedeutung.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Krontraktion?

Ein Muskel kann zwei mechanische Wirkungen am menschlichen Skelett hervorrufen. Entweder er stabilisiert Gelenke und Körperbereiche oder er bewegt Knochen. Damit dies gelingt, muss die im Muskel erzeugte Kraft auf den Knochen übertragen werden. Diese Aufgabe übernehmen die Sehnen.

Der Gesamtmuskel besteht aus mehreren Untereinheiten, wie Muskelbündel, Muskelfaserbündel, Muskelfasern und auf der niedrigsten Ebene den Muskelzellen, auch Fibrillen genannt. Diese beinhalten neben den Zellorganellen, tausende von hintereinandergeschalteten Sarkomere, die kleinsten funktionellen Einheiten eines Muskels. Jedes Sarkomer kann kontrahieren und damit Kraft entwickeln. Die Gesamtkraft eines Muskels ergibt sich demnach aus der Summe der Kraftgenerierung der beteiligten Sarkomere.

Das funktionelle Zentrum jedes Sarkomers sind die Aktin-Myosinkomplexe. Aktin und Myosin sind Proteine, die über Querbrücken miteinander verbunden sind. Die dünneren Aktinstränge sind an den äußeren Begrenzungen des Sarkomers befestigt, die dickeren Myosinmoleküle liegen jeweils zwischen zwei Aktinfäden.

Gelangt ein Nervenimpuls zum Muskel, wird Calcium ausgeschüttet und die Sarkomere unter Energieverbrauch verkürzt oder angespannt. Die Myosineinheiten ziehen durch eine Ruderbewegung ihrer Köpfe die Aktineinheiten zur Mitte des Sarkomers. Die Auswirkung auf den gesamten Muskel ist davon abhängig, wie viele Sarkomere zur Kontraktion gebracht werden.

Funktion & Aufgabe

Kontraktionen rufen 2 Wirkungen im Muskel hervor. Zum einen wird Kraft entwickelt, zum anderen entsteht Wärme.

Die Muskulatur hat einen schlechten mechanischen Wirkungsgrad. Ungefähr 80% des Energieumsatzes bei muskulärer Arbeit fließen in die Wärmeentwicklung, nur 20% in die Generierung von Kraft. Die produzierte Wärme leistet allerdings einen wichtigen Beitrag zur Regulation der Körpertemperatur und der Optimierung der Stoffwechselvorgänge.

Die durch die Kontraktion entwickelte Kraft wird über die Sehnen auf die Ansätze am Knochen übertragen und führt entweder zu einer Bewegung in den beteiligten Gelenken oder zu einer erhöhten Spannung. Ob eine Bewegung entsteht, ist von dem Ziel abhängig, das in den Bewegungsprogrammen im Gehirn verfolgt und über Nervenimpulse an die Muskeln weitergeleitet wird. Ist das Ziel die Durchführung von Bewegungsabläufen, werden automatisch alle Muskelketten eingeschaltet, die für die adäquate Handlung notwendig sind, hemmende Einflüsse werden ausgeschaltet. Soll eine bestimmte Position gehalten werden, lautet der Befehl für die Muskeln, Körperteile und Gelenke zu stabilisieren.

Mit dem Begriff Kontraktion (lat. contrahere = zusammenziehen) wird der Vorgang beschrieben, bei dem ein Muskel sich entweder verkürzt oder seine Spannung erhöht.

Eine wichtige Rolle spielt bei diesem Prozess die Interaktion zwischen Agonisten (handelnde Muskeln) und ihren Gegenspielern (Antagonisten). So entstehen 3 mögliche Arten von Kontraktionen.

Bei der isometrischen Kontraktion erhöht sich die Spannung im Muskel, es entsteht allerdings keine Bewegung, da die Antagonisten oder ein äußerer Widerstand diese nicht zulassen. Idealerweise arbeiten die Agonisten und ihre Gegenspieler zusammen. Diese Form der Muskelarbeit ist bei allen statischen Belastungen wichtig, zum Beispiel zur Stabilisation des Rückens oder der Gelenke.

Konzentrische Kontraktionen führen zu einer Bewegung im Gelenk, indem sich der aktive Muskel verkürzt und die Antagonisten diese Bewegung zulassen. Diese Form der Muskelarbeit ist die mechanisch leichteste und die günstigste, um den Muskelstoffwechsel anzuregen.

Exzentrische Kontraktionen entstehen dann, wenn der Muskel Bewegungen kontrolliert, bei denen er verlängert wird. Er muss dabei viel mechanische Arbeit leisten, da er kontrahiert während die Anzahl der Querbrücken zwischen Aktin und Myosin immer weniger wird. Alle bremsenden Aktivitäten gehören zu dieser Kontraktionsform.

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Krankheiten & Beschwerden

Eine typische Funktionsstörung des Muskels und der Kontraktion ist die Muskelschwäche (Atrophie). Sie entsteht meistens, weil ein Muskel nicht genügend benutzt wird (Inaktivitätsatrophie). Typisch zu beobachten ist dieses Phänomen bei bettlägerigen Patienten oder bei Ruhigstellung von Gliedmaßen (Gips). Die Kontraktionskraft der Muskulatur und der Muskelquerschnitt nehmen ab, die Funktion wird je nach Schweregrad und Dauer mehr oder weniger stark beeinträchtigt. Ein anderer Auslöser für Inaktivität sind Verletzungen oder andere Irritationen, beispielsweise schmerzhafte Reizzustände an Sehnenansätzen. Das Gehirn schaltet in dem Fall Schonprogramme ein, die dazu führen, dass Muskeln weniger benutzt werden. Inaktivitätsatrophien sind regenerierbar, wenn sie nicht zu lange bestehen.

Die Kontraktionsfähigkeit der Muskulatur ist abhängig von den Nervenreizen, die sie vom Gehirn bekommen. Bleiben diese aus, kann keine Kontraktion stattfinden. Die Nervenleitung kann entweder zentral (Gehirn oder Rückenmark) oder peripher (peripheres Nervensystem) beeinträchtigt oder gänzlich geschädigt sein. Die Folge ist eine inkomplette oder komplette Lähmung. Ursachen dafür können Verletzungen (Querschnittslähmung), Bandscheibenvorfälle oder entzündliche (MS, Poliomyelitis) und metabolische Erkrankungen (Polyneuropathie, Amyotrophe Lateralsklerose) sein.

Krankheiten, die die Kontraktionsfähigkeit beeinträchtigen und ihre Ursache im Muskel selber oder am Übergang zwischen Nerv und Muskel haben, werden unter dem Begriff Muskeldystrophie zusammengefasst. Allen gemeinsam ist die Symptomatik, eventuell sichtbare Atrophie, zunehmende Schwäche und rasche Ermüdbarkeit. Hinzu kommen häufig mit fortschreitender Krankheitsdauer Schmerzen bei Bewegungen, da die Anstrengung für die abgeschwächten Muskeln immer größer wird. Typisch für Muskeldystrophien ist auch der voranschreitende Umbau im Muskelgewebe. Die kontraktilen Elemente werden zunehmend durch Bindegewebe ersetzt, wodurch nicht nur eine zunehmende Schwäche, sondern auch eine voranschreitende Unbeweglichkeit (Kontraktur) hervorgerufen wird.

Die Ursache dieser Erkrankungen sind Gendefekte, die eine irreparable Schädigung der Muskelzellen hervorruften, wodurch die Proteinbildung im Muskel stark herabgesetzt oder komplett blockiert wird. Muskeldystrophien sind seltene Erkrankungen, die bis heute nicht heilbar sind.

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