Wenn Aktionspotenziale (APs) in schneller Folge auf einen Muskel treffen, kann dies zu einer stärkeren Muskelkontraktion führen. Dieser Effekt wird als "Summation" bezeichnet und kann in zwei Formen auftreten: zeitliche Summation und tetanische Kontraktion. (a) **Veränderung der Muskelkontraktion bei nah aufeinanderfolgenden APs:** - **Zeitliche Summation:** Wenn ein zweites AP eintrifft, bevor die Muskelzelle vollständig entspannt ist, summieren sich die Kontraktionen. Dies führt zu einer stärkeren Kontraktion als bei einem einzelnen AP. - **Tetanische Kontraktion:** Bei sehr hoher Frequenz der APs kann die Muskelzelle keine vollständige Entspannung mehr erreichen. Dies führt zu einer anhaltenden, maximalen Kontraktion, die als tetanische Kontraktion bezeichnet wird. (b) **Wirkungsmechanismus:** - **Kalziumfreisetzung:** Jedes AP führt zur Freisetzung von Kalziumionen (Ca²⁺) aus dem sarkoplasmatischen Retikulum in das Zytoplasma der Muskelzelle. Kalzium bindet an Troponin, was eine Konformationsänderung des Tropomyosins bewirkt und die Bindungsstellen für Myosin an den Aktinfilamenten freigibt. - **Aktin-Myosin-Interaktion:** Myosin-Köpfe binden an die freigelegten Aktin-Bindungsstellen und führen eine Kraftschlagbewegung aus, die zur Muskelkontraktion führt. - **Erhöhte Kalziumkonzentration:** Bei nah aufeinanderfolgenden APs bleibt die Kalziumkonzentration im Zytoplasma erhöht, da das Kalzium nicht vollständig zurück in das sarkoplasmatische Retikulum gepumpt wird. Dies führt zu einer verstärkten und verlängerten Interaktion zwischen Aktin und Myosin, was die Kontraktionskraft erhöht. - **Tetanische Kontraktion:** Bei sehr hoher AP-Frequenz wird die Kalziumkonzentration so hoch, dass die Muskelzelle in einem Zustand maximaler Kontraktion verharrt, da die Bindungsstellen für Myosin kontinuierlich freigelegt bleiben. Diese Mechanismen erklären, warum die Muskelkontraktion bei nah aufeinanderfolgenden APs stärker wird und wie eine tetanische Kontraktion zustande kommt.