Struktur eines Kardiomyozyten: Histologie, Typen und funktionelle Morphologie

Kardiomyozyten sind verzweigte Zellen, die in ein funktionelles Synzytium von Herzmuskelfasern integriert sind. Wie andere Körperzellen ist der Kardiomyozyt von einer Zytoplasmamembran (Sarkolemm) umgeben und mit Zytoplasma (Sarkoplasma) gefüllt.

Der kontraktile Apparat und die mikroskopische Struktur

Im Sarkoplasma sind Myofibrillen parallel angeordnet; dies sind fadenförmige Strukturen, die aus Sarkomeren (kontraktilen Einheiten quergestreifter Muskelzellen) bestehen. Das Sarkomer setzt sich wiederum aus dünnen Aktin-Proteinfilamenten und dicken Myosin-Proteinfilamenten zusammen.

Elektronenmikroskopisch lässt sich erkennen, dass Sarkomere aus sich abwechselnden hellen (I-Banden) und dunklen (A-Banden) Zonen bestehen. Die Verbindungen der Sarkomere untereinander formen Z-Linien. Das Wechselspiel von hellen und dunklen Zonen in den Myofibrillen verleiht ihnen und der gesamten Muskelfaser eine spezifische Streifung.

Intrazelluläre Systeme und Organellen

Myofibrillen sind vom Sarkoplasmatischen Retikulum und den T-Tubuli umgeben. Das sarkoplasmatische Retikulum dient als Reservoir für Calciumionen, während die T-Tubuli der Kommunikation mit dem Sarkolemm und der extrazellulären Umgebung dienen.

Die T-Tubuli umgeben die Myofibrille auf Höhe der Z-Linien, und in ihrer Nähe bildet das sarkoplasmatische Retikulum schwach ausgeprägte Erweiterungen – terminale Zisternen. Mitochondrien befinden sich zwischen den Myofibrillen im Sarkoplasma.

Ein Kardiomyozyt besitzt in der Regel einen einzelnen, ovalen und zentral gelegenen Zellkern, wobei jedoch auch zweikernige Formen vorkommen können. Der Zellkern ist vom perinukleären Sarkoplasma umgeben, einer myofibrillenfreien Zone. Die meisten Organellen eines Kardiomyozyten befinden sich im perinukleären Sarkoplasma.

Interzellularen Kontakte: Glanzstreifen

Kardiomyozyten im Herzmuskel sind über sogenannte Glanzstreifen miteinander verbunden. Glanzstreifen stellen die terminalen Abschnitte des Sarkolemms dar, die eine treppenförmige Struktur mit Interdigitationen aufweisen und folgende Elemente enthalten:

1. Desmosomen, die benachbarte Zellen miteinander verbinden;
2. Gap Junctions (Connexon-Proteine), die den Austausch von Ionen und Molekülen zwischen Herzmuskelzellen erleichtern.

Lichtmikroskopisch erscheinen die Glanzstreifen als dicke, dunkle Bänder, die quer über die Muskelfasern verlaufen. Somit stellen Glanzstreifen spezialisierte interzelluläre Kontakte dar, welche die koordinierte Funktion sämtlicher Herzmuskelzellen gewährleisten.

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Unterschiede zwischen Kardiomyozyten und Skelettmuskelfasern.

Aus dem oben genannten ergibt sich, dass Herzmuskelzellen wie die Skelettmuskelfasern zum quergestreiften Muskelgewebe gehören, jedoch einige wesentliche Unterscheidungsmerkmale aufweisen:

• Einzelner ovaler zentral gelegener Kern;
• Fortsätze, über welche die Herzmuskelfasern mittels Glanzstreifen miteinander in Verbindung treten, bilden ein Synzytium und fungieren als funktionelle Einheit;
• Die terminalen Zisternen des sarkoplasmatischen Retikulums sind schwach ausgeprägt;
• T-Tubuli sind auf Höhe der Z-Linien lokalisiert;
• Die Anzahl der Myofibrillen ist geringer als in Skelettmuskelfasern.