Ohne die motorische Endplatte könntest du weder gehen noch deinen Körper willkürlich bewegen. Denn die motorische Endplatte ist die wichtigste Schaltstelle zwischen Nervensystem und Muskel. Sie wird auch als neuromotorische Synapse bezeichnet. Die Endplatte ist daran beteiligt, die ankommenden Befehle vom Gehirn an den spezifischen Muskel zu leiten.
Motorische Endplatte – Aufbau
Nun hast du schon in der Einleitung gelesen, dass die motorische Endplatte Nervenimpulse an die Muskulatur weitergibt. Dies funktioniert nur, da sie einen ganz spezifischen Aufbau hat.
Die motorische Endplatte stellt eine Synapse zwischen der Nervenzelle (Neuron) und einer Muskelzelle dar. Es handelt sich dabei immer um die Muskelzellen eines Skelettmuskels.
An glatten Muskelzellen findet keine Erregungsübertragung über eine motorischen Endplatte statt. Dazu gehören beispielsweise die glatten Muskelzellen des Darms.
Die motorische Endplatte wird auch als neuromuskuläre Synapse bezeichnet. Es handelt sich dabei immer um motorische Nervenzellen, die efferente Eigenschaften besitzen.
Efferente Nerven sind solche, die vom zentralen Nervensystem (ZNS) in die Peripherie ziehen. Mit Peripherie ist das Nervensystem außerhalb des ZNS gemeint. Dabei leiten die efferenten Nerven die Nervenimpulse weiter, um so eine bestimmte Reaktion im Körper hervorzurufen. Efferenzen, welche für die Kontraktion der Skelettmuskulatur verantwortlich sind, werden auch als alpha-Motoneurone bezeichnet.
Die motorische Endplatte stellt eine wichtige Synapse in der Neurobiologie dar. Durch diese Erregungsübertragung kann die Muskelfaser erregt werden und der Muskel zieht sich zusammen (kontrahiert).
Die zelluläre Grundeinheit eines Muskels ist die Muskelfaser. Man bezeichnet sie auch als Muskelzelle oder Myozyt.
Motorische Endplatte – Synapse
Die Präsynapse ist der Anteil der Synapse, welcher durch das an der motorischen Endplatte beteiligte Neuron gebildet wird. Am präsynaptischen Axon läuft ein elektrisches Signal bis zum Endknöpfchen. Bis hier ist alles genauso wie in der normalen Erregungsübertragung an einer Nervenzelle.
Der präsynaptische Neurotransmitter, also Botenstoff, der durch ein Signal in den synaptischen Spalt abgegeben wird, ist immer der Transmitter Acetylcholin, kurz ACh.
Die Neurotransmitter sind in Vesikeln gespeichert. Sie laufen durch das eintreffende Aktionspotential in Richtung des synaptischen Spalts. Hier wird im Anschluss durch die sich öffnenden Vesikel der Neurotransmitter frei. Dieser gelangt dadurch in die Synapse. Die Membran des Endknöpfchens ist mehrmals eingefaltet, sodass durch diese Oberflächenvergrößerung mehr Vesikel andocken. Somit können mehr Neurotransmitter in kurzer Zeit in den synaptischen Spalt abgegeben werden.
Eine solche Auffaltung zur Oberflächenvergrößerung ist nicht nur an der Synapse im menschlichen Körper zu finden. Dieser Mechanismus wird beispielsweise auch bei der Resorption von Nährstoffen im Darm genutzt.
Motorische Endplatte – Synaptischer Spalt
Der Neurotransmitter ACh wird nun vielfach durch präsynaptische Vesikel in den synaptischen Spalt abgegeben. Dabei wandert der Neurotransmitter zur Postsynapse. Im Normalfall handelt es sich hierbei um eine weitere Nervenzelle. Im Falle der motorischen Endplatte liegt hier aber eine Muskelzelle, die vom Nerv Signale erhält.
Der Neurotransmitter wirkt hier erregend.
Diese Befehlsweitergabe von Nerven an Muskeln oder an die Haut nennt man Innervation. Breiter gefasst ist die Innervation, die generelle Versorgung eines Körpergebietes durch einen Nerv. Der Muskel wird mithilfe der motorischen Endplatte innerviert.
Im synaptischen Spalt lässt sich außerdem die ACh-Esterase auffinden. Dies ist ein Enzym, welches den präsynaptischen Neurotransmitter spaltet, nachdem er an der Postsynapse angedockt ist. Die gespaltenen Teile werden vom synaptischen Spalt aus zurück in die Präsynapse befördert. Dort werden sie einem Recycling unterzogen. Die Stoffe befinden sich nach dem fertigen Recycling wieder in den präsynaptischen Vesikeln.
Motorische Endplatte – Postsynapse Beschriftung
Wie oben schon erwähnt, ist die Postsynapse der zur Muskelzelle gehörige Anteil der motorischen Endplatte. Genauer gesagt ist die Postsynapse ein Anteil an deren Membran.
Die gesamte Membran der Muskelzellen bezeichnet man als Sarkolemm. Dabei kann jedes Endknöpfchen der Nervenzelle ein Signal an jeweils eine Membran gleichzeitig abgeben.
Auch diese ist aufgefaltet und in ihrer Membran befinden sich viele Rezeptoren für das präsynaptische ACh. Wenn dieses an die Membran andockt, öffnen sich ligandengesteuerte Natriumkanäle und die Postsynapse wird depolarisiert.
Ligandengesteuert bedeutet, dass der Kanal der Membran einen bestimmten Stoff benötigt, der spezifisch an ihn andockt. In diesem Fall ist der Ligand das ACh oder Nikotin, welches den Kanal hemmen kann.
Abbildung 1: Aufbau einer motorischen Endplatte
Motorische Endplatte – Funktion
Wie du schon erfahren hast, strömt Natrium in die Postsynapse. Dies geschieht, nachdem ACh an die Kanäle angedockt hat. Nun wird in der Muskelzelle ein sogenanntes Endplattenpotential, kurz EPP, ausgelöst. Dabei wird die Postsynapse depolarisiert, ihr Membranpotential wird positiver. Dies löst ab einem Wert von ungefähr 50mV ein Aktionspotential im Muskel aus. Das Potential breitet sich dann über den Muskel aus. Dabei öffnen sich zur Erregungsweiterleitung weitere Natriumkanäle.
Diese Ausbreitung wird auch als elektromechanische Kopplung bezeichnet, da hierbei ein elektrisches Signal in eine mechanische Aktion umgewandelt wird.
Der Begriff der motorischen Einheit wird oftmals im Zusammenhang mit der motorischen Endplatte erwähnt. Wichtig ist hier zu wissen, dass ein alpha-Motoneuron eine bestimmte Anzahl an Muskelzellen und Muskelfasern innerviert. Diese Gesamtheit der Muskelzellen, die von einem Nerv innerviert werden, wird als die motorische Einheit dieses Neurons bezeichnet.
Signalübertragung auf die Muskelfaser
An der Muskelzelle wird durch die Erregung der motorischen Endplatte und des EPP das Sarkolemm, also die Membran der Muskelzelle, durchlässiger für Natrium.
Das Muskel Aktionspotential, welches somit ausgelöst wird, hält bis zu 10 Millisekunden an. Damit ist es positiver als ein normales Aktionspotential zwischen zwei Nervenzellen. Es bewirkt eine Kontraktion der Muskelfaser, womit die neuromuskuläre Kopplung des Muskels und der motorischen Endplatte abgeschlossen ist.
Motorische Endplatte – Synapse Unterschied
In der folgenden Tabelle wird eine Synapse, die zwischen zwei Nervenzellen besteht, mit der motorischen Endplatte verglichen, damit die Unterschiede eindeutiger zu erkennen sind.
Motorische Endplatte – Beeinflussung
Normalerweise ist in den präsynaptischen Vesikeln der Synapse ACh als Botenstoff der Erregungsübertragung enthalten. Der Stoff Nikotin kann auch an die synaptischen Kanäle an der motorischen Endplatte andocken.
Nikotin ist beispielsweise in Tabakrauch enthalten und kann so vom Körper aufgenommen werden.
Damit kann das ACh aus den präsynaptischen Vesikeln nicht mehr anbinden, Nikotin hemmt die Rezeptoren der Membran. Damit verlangsamt es die Erregungsübertragung an der Membran auf die Muskelfaser, beziehungsweise Muskelzelle. Nikotin bleibt, im Gegensatz zu ACh, länger im synaptischen Spalt. Dies ist der Fall, da ACh schnell von synaptischen Spaltenzymen gespalten wird. In der präsynaptischen Zelle wird es nach dem Recycling in Vesikel verpackt.
Dadurch, dass Nikotin länger im synaptischen Spalt verweilt und die Muskelzelle länger erregt wird, dauert die Repolarisation der Postsynapse länger. Dadurch hemmt Nikotin sozusagen die Zelle für eine bestimmte Zeit.
Auch Botulinumtoxin ("Botox") und andere Stoffe können in die Erregungsübertragung an der Muskelzelle an der Synapse eingreifen. Derartige Substanzen beeinflussen die Ausschüttung der ACh-gefüllten Vesikel oder die Vorgänge an der Postsynapse. Die Muskelfaser reagiert darauf entweder mit einer Entspannung (Relaxation) oder einer Anspannung (Kontraktion).
Im Falle von Botulinumtoxin wird die Ausschüttung von ACh unterbunden. Dadurch kommt es zu einer Hemmung der Erregungsweiterleitung und damit zur Relaxation kommt.
Motorische Endplatte – Krankheiten
In der Neurobiologie ist das Verständnis der Grundlagen die Basis für mögliche Therapieansätze bei einer Erkrankung.
Myasthenia gravis
In der Neurobiologie wird als Myasthenia gravis eine Störung an der neuromuskulären Endplatte bezeichnet. Hierbei wird der ACh-Rezeptor an der Membran der Postsynapse durch Autoantikörper besetzt.
Autoantikörper sind Antikörper, die sich gegen den eigenen Körper und dessen Strukturen richtet. Die Erkrankungen, die daraus resultieren, heißen Autoimmunerkrankungen.
Durch die Besetzung der Membran mit Autoantikörpern kann das Aktionspotential an der Muskelfaser schlechter ausgelöst werden. Merkmale für die Erkrankung sind in der Folge eine Belastungsschwäche der Muskeln. Dabei ist oftmals die Muskulatur der Mimik früh betroffen.
Die neuromuskuläre Kopplung, welche zum Ziel die Kontraktion des Muskels hat, setzt sich mit dem Endplattenpotential fort. Dieser Wert von rund 50mV sorgt dafür, dass sich spannungsgesteuerte Kanäle an der Muskelzelle öffnen. Damit wird die Zelle depolarisiert.
Motorische Endplatte – Das Wichtigste
- Die motorische Endplatte dient der neuromuskulären Kopplung
- Die Erregungsübertragung beginnt an den Vesikeln der Postsynapse, nach Eintritt des Aktionspotentials an der Membran
- ACh ist der Transmitter der motorischen Endplatte, der in präsynaptischen Vesikel gespeichert ist und in den synaptischen Spalt abgegeben wird
- Das EPP an der Membran sorgt für eine Kontraktion der Muskelzelle
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