Die neuromuskuläre Synapse

Ein Skelettmuskel zieht sich nur zusammen, wenn Nervenzellen aus dem Rückenmark seine Muskelfasern erregen.

• Motorisches Neuron:Nervenzelle (Motoneuron), deren Zellkörper im Rückenmark liegt; ihr Axon zieht bis in einen Skelettmuskel und verzweigt sich dort zu vielen Endigungen.
• Motorische Einheit:ein Motoneuron mit allen Muskelfasern, die es versorgt: in Augenmuskeln nur etwa zehn, in großen Beinmuskeln über tausend. Jede Muskelfaser gehört zu genau einer motorischen Einheit.
• Motorische Endplatte:cholinerge Synapse zwischen einer Axonendigung und einer Muskelfaser (neuromuskuläre Synapse); jede Muskelfaser besitzt meist nur eine Endplatte.
• Einfaltungen:Die subsynaptische Membran der Muskelfaser liegt in tiefen Falten; die vergrößerte Fläche trägt sehr viele ACh-Rezeptoren (ligandengesteuerte Ionenkanäle, durch die vor allem Na⁺ einströmt).
• Endplattenpotenzial (EPP):EPSP an der Muskelfaser; weil ein AP Hunderte Vesikel entleert und sehr viele Rezeptoren öffnen, ist es groß — meist mehrfach so groß wie für das Erreichen des Schwellenwerts nötig (Sicherheitsfaktor).
• 1:1-Übertragung:Jedes AP des Motoneurons löst an jeder seiner Endplatten ein AP der Muskelfaser aus; die Muskelfaser zuckt.

FATT und KATZ stachen 1951 Mikroelektroden in verschiedenen Abständen zur Endplatte in Muskelfasern des Froschs und reizten den zugehörigen Nerv.

• Curare als Werkzeug:Das südamerikanische Pfeilgift Curare blockiert ACh-Rezeptoren. Niedrig dosiert verkleinert es das EPP so weit, dass es unterschwellig bleibt — erst so ist es ohne überlagerndes Muskel-AP messbar.
• Abgestuftes Potenzial:Die Höhe des EPP hängt davon ab, wie viele Rezeptoren ACh öffnet; mehr Curare bedeutet ein kleineres EPP.
• Lokales Potenzial:Das EPP breitet sich nur passiv entlang der Membran aus und wird mit wachsendem Abstand zur Endplatte kleiner; wenige Millimeter entfernt ist es kaum noch messbar.
• Muskel-Aktionspotenzial:Erreicht die Depolarisation neben der Endplatte den Schwellenwert, öffnen spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle; das AP folgt dem Alles-oder-Nichts-Prinzip und läuft ohne Abschwächung über die ganze Faser.
• Elektromechanische Kopplung:Das Muskel-AP dringt über Einstülpungen der Membran (T-Tubuli) ins Faserinnere; das sarkoplasmatische Retikulum, der Ca²⁺-Speicher der Muskelfaser, setzt Ca²⁺ frei, und die Faser kontrahiert.

Ziehen Sie die Mikroelektrode an der Muskelfaser entlang (oder Pfeiltasten), reizen Sie den Nerv mit ▶ und übernehmen Sie jede Messung in die Tabelle. Wiederholen Sie die Messreihe dann mit niedrig dosiertem Curare.

Halte fest: Ohne Curare misst man überall ein gleich hohes Muskel-AP, das mit wachsendem Abstand später eintrifft; nur nahe der Endplatte sitzt es auf dem „Fuß“ des Endplattenpotenzials. Mit Curare bleibt allein das Endplattenpotenzial übrig — und das wird mit dem Abstand zur Endplatte immer kleiner. (Modellwerte für eine Froschmuskelfaser: Ruhepotenzial −90 mV, Schwellenwert −55 mV, Leitungsgeschwindigkeit 2 m/s.)