Wie Muskeln arbeiten: Alles oder nichts

Woher erhalten die Muskeln ihre Befehle?

Die Befehle zur Kontraktion und somit zur Bewegung des Knochengerüstes werden als Nervenimpulse von Nervenfasern des Gehirns und des Rückenmarks weitergegeben. Wie jede andere Zellaktivität verlangt auch die Kontraktion der Skelettmuskulatur Energie, die in Form einer energiereichen Substanz zur Verfügung gestellt wird. Die Aktin- und Myosinfilamente nutzen diese Energie zur Verkürzung der Muskelfibrillen und somit zur Kontraktion der Muskelfasern.

Wozu werden Botenstoffe benötigt?

Diese körpereigenen chemischen Substanzen, so genannte Neurotransmitter, übertragen Nervenimpulse. Jede Muskelfasergruppe wird von einer Motoneuron genannten Nervenzelle versorgt, die sich vom Gehirn oder vom Rückenmark zu dem Muskel erstreckt. Nervenzelle und Muskelfaser treffen sich an einer Verbindungsstelle, der so genannten motorischen Endplatte. Sobald ein Nervenimpuls diesen Punkt erreicht, kommt es zur Ausschüttung eines Neurotransmitters aus dem Nervenfortsatz des Motoneurons. Dieser Botenstoff überquert den engen Spalt zwischen Nerv und Muskel und stimuliert die Muskeltätigkeit. Der Impuls breitet sich entlang der Muskelfasern aus und veranlasst die Überlappung der Myosin- und Aktinfilamente, so dass sich Sarkomer und damit auch die Muskelfaser verkürzt. Der Muskel zieht sich maximal zusammen.

Sobald die Nervenimpulse enden, werden auch die Querbrücken zwischen den Aktin- und Myosinfilamenten wieder entkoppelt. Der Vorgang der Kontraktion wird unterbrochen und der Muskel kehrt zu seiner ursprünglichen Länge zurück. Dies wird hauptsächlich durch die Kontraktion, also das Zusammenziehen der Gegenmuskeln verursacht.

Woher stammt die Energie für Muskelaktivität?

Der Energielieferant für die Muskelaktionen ist das ATP, Adenosintriphosphat. Diese energiereiche Substanz wird von den Mitochondrien in den Zellen produziert. Die dafür nötigen Substanzen Sauerstoff und Glucose (Traubenzucker) erhalten die Zellen aus dem Blut.

Innerhalb der Myofibrillen wandeln die Aktin- und Myosinfilamente die chemische Energie der ATP-Moleküle dann in Bewegungsenergie um. Wie bei allen Energieumwandlungsprozessen ist dieser Vorgang nicht sehr effektiv: Etwa 75 Prozent der umgewandelten Energie gehen als Wärme verloren, die dann über das Blut im Körper verteilt wird und so zur Erhaltung einer konstanten Körpertemperatur beiträgt.

Wie werden Kraft und Ausdauer trainiert?

Beim Krafttraining wird der Muskel für eine bestimmte Zeit angespannt. Unter Einsatz von mindestens zwei Dritteln der maximalen Muskelkraft bedarf es nur sechs bis acht Wiederholungssätze, bevor der Muskel ermüdet. Nimmt die Stärke des Muskels zu und erlaubt mehr Wiederholungen, muss die Belastung des Muskels erhöht werden. Krafttraining verbessert das Muskelbild durch Stärkung des Bindegewebes und die Erhöhung des Anteils der Muskelproteine Aktin und Myosin. Beim Ausdauertraining werden bestimmte Bewegungen unter Einsatz von weniger als zwei Dritteln der maximalen Muskelkraft vielfach wiederholt. Diese Art des Bewegungstrainings erfordert einen konstanten Energienachschub. Ausdauertraining verbessert die Versorgung der Gewebe mit Sauerstoff und anderen Nährstoffen einerseits durch die Optimierung der Herzleistung und andererseits durch die Vermehrung der Mitochondrien und Blutkapillaren im Muskel. Auf diese Weise holt sich die Muskulatur die benötigte Energie aus den freien Fettsäuren und nicht aus dem gespeicherten Muskelglykogen.

Wie bleiben Ihre Muskeln fit und gesund?

• Bewegen Sie sich regelmäßig, treiben Sie Sport und tragen Sie dabei geeignete Kleidung.
• Informieren Sie sich über die für Sie geeigneten Sportarten. Vermeiden Sie solche, die den Körper einseitig belasten.
• Beginnen Sie das Training immer mit einer Aufwärmphase. Dehnungsübungen verbessern die Körperhaltung und die Arbeit der Lungen. Da sie die Muskeln strecken und die Gelenke beweglicher machen, wird auch das Risiko von Verletzungen reduziert.
• Beenden Sie jedes Training mit einer ruhigeren Abkühlphase und wieder einigen Dehnungsübungen.
• Trainieren Sie vielseitig, so dass viele Muskeln beansprucht werden und das Verletzungsrisiko gering bleibt.
• Beziehen Sie Brot, Nudeln, Reis und Kartoffeln in Ihren Ernährungsplan mit ein. Diese Nahrungsmittel unterstützen die Muskeln beim Auffüllen der Glykogenspeicher.