Die Struktur der quergestreiften, lebenden Muskelfaser des Frosches in Ruhe und während der Kontraktion1
Authors: Buchthal Fritz , Knappeis G. G. , Lindhard J. 
Published: April 2012

Mit Hilfe von Momentmikrophotogrammen wurden lebende, einzelne Fasern von Frosch‐ und Eidechsenmuskeln in Ruhe und während der Kontraktion registriert. Zur Beleuchtung dient eine Blitzlichtlampe und zur Reizung Mikroelektroden, die mit dem Mikromanipulator an die einzelne Faser geführt wurden. Die Fasern wurden in Gleichgewichtslänge, Dehnung, isometrischer und isotonischer Kontraktion photographiert.

Hürthle's Feststellung, daß Messung der Fachhöhe an fixierten Fasern nicht zu brauchbaren Ergebnissen führt, konnten wir bestätigen. Allein die Registrierung der isometrischen Kontraktion der lebenden, ungefärbten Faser bietet ausreichend definerte, mechanische Voraussetzungen zur Beurteilung der Änderung von Fach‐ und Streifenhöhe. Die Schichtenhöhen wurden mit einem Okularschraubenmikrometer mit beweglicher Strichmarke und photoelektrisch (Densitometer) vermessen. Beide Methoden führten zu entsprechenden Resultaten.

Bei dem M.semitendinosus, dessen Einzelfasern und Kleinbündel photographiert wurden, streuen die Versuchsergebnisse nur wenig, wenn definierte, mechanische Ausgangsbedingungen vorliegen. Die Gleichgewichtslänge wurde durch ein in engen Grenzen liegendes Kriterium bestimmt. Die geringe Streuung der Mittelwerte von Muskeln verschiedener Frösche und die Reversibilität der Ausgangsstellung bei Dehnung mäßigen Grades zeigen, daß es sich um ein reproduzierbares Kriterium handelt.

Bei der isometrischen Kontraktion verkürzt sich die doppelbrechende Schicht (A), während der weniger doppelbrechende Streifen (I) verlängert wird. Anhaltspunkte für eine Verkürzung von I liefern die vorliegenden Versuche nicht, obwohl möglicherweise eine solche vorhanden ist und durch die Verlängerung maskiert wird. Dies würde allerdings recht unwahrscheinlich große Änderungen des Elastizitätskoeffizienten von I voraussetzen.

Es wurde weiterhin der Einfluß der Dehnung verschiedener Intensität auf die einzelne Muskelfaser und deren Querstreifung untersucht. In der Ruhe besitzt A den geringsten Elastizitätskoeffizienten und wird durch die Dehnung am stärksten beeinflußt. Dieser Befund steht in Einklang mit Versuchen von H. H. Weber, nach denen A einen myosinähnlichen Stoff enthält, und von Astbury, der am Myosinfaden und an Muskeln röntgenoptisch eine intramolekulare Transformation im Sinne einer länglichen Lagerung bei der Streckung nachweisen konnte.

Die Verminderung des Elastizitätskoeffizienten bei der Kontraktion ist wahrscheinlich vorwiegend in der verlängerten I‐Schicht lokalisiert.

Bei der isometrischen Kontraktion bleibt die Faserdicke und somit das Faservolumen unverändert. Die abweichenden Zahlen, die sich aus Hürthle's Angaben von Fachhöhe und Faserdicke errechnen lassen, beruhen auf der Unsicherheit der Dickenbestimmung bei der isotonischen Kontraktion. Für einen grundlegenden Unterschied im strukturellen Verhalten zwischen isometrischer und isotonischer Kontraktion geben die vorliegenden Untersuchungen keine Anhaltspunkte.

Außer der Messung der Fachhöhen wurden Beobachtungen über die übrigen Strukturteile der Muskelfaser gemacht und mit früheren Untersuchungen verglichen.

An der lebenden, erregbaren Muskelfaser sind ein Z‐Streifen, fibrilläre Längsgliederung und Zusammenfassung der Fibrillen in Bündel (Muskelsäulchen) vorhanden. Der doppelbrechende Anteil der Fibrille besteht aus einem stäbchenförmigen Körper.

Die Untersuchung wurde mit Unterstützung des Carlsberg‐Fonds und des Michaelsen‐Fonds ausgeführt.

Der Rockefeller‐Foundation möchten wir für die Beschaffung der mikro‐optischen und ‐photographischen Einrichtung unseren besten Dank sagen.