Bildnachweis: lululemon athletica, Wikimedia, cc 2.0.

Flüssigkeit ist eine bisher nicht anerkannte Quelle der Spannung, die wir spüren, wenn wir unsere Muskeln dehnen.

In jedem Tier, einschließlich des Menschen, ist jede Muskelfaser sowohl mit inkompressibler Flüssigkeit gefüllt als auch in einem gewundenen Geflecht aus Kollagen-Bindegewebe eingeschlossen. Wenn sich ein Muskel in der Länge dehnt, verlängert sich das umgebende Netz und wird im Durchmesser schmäler.

Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...3/index.html Was folgt, ist wie in einem dieser gewebten "Fingerfallen" - Spielzeuge, berichtet der Doktorand der Brown University, David Sleboda, der Hauptautor der Studie, die in Biology Letters. So wie das Spielzeug die umhüllten Finger zusammendrückt, wenn Sie es weit genug dehnen, drückt das Kollagengewebe schließlich auf die Muskelfasern. Weil die Faser mit inkompressibler Flüssigkeit gefüllt ist, hat Sleboda entdeckt, dass sein Volumen gegen das sich verengende Netz zurückdrängt und eine Spannung erzeugt, die das weitere Strecken viel schwieriger macht.

"Das grundlegende Problem ist hier ein Volumenkonflikt", sagt Sleboda. "Die Mesh-Hülle kann das Volumen verändern, aber die Faser hat ein konstantes Volumen. Schließlich werden die beiden ineinander übergehen, und da sieht man, wie die Spannung wirklich hochgeht. "

Andere zuvor postulierte Faktoren tragen auch zu der Spannung bei, die Sie fühlen, wenn Sie sich dehnen, bestätigt Sleboda. Eine ist Spannung, die durch Knicke im Kollagengewebe selbst erzeugt wird, und eine andere ist ein dehnbares Protein in Muskelfasern, das Titin genannt wird. Aber auch die flüssigkeitsreiche Beschaffenheit der Muskelfasern scheint eine Rolle zu spielen.

Kondom + Techflex

Sleboda arbeitet im Labor von Co-Autor Thomas Roberts, einem Professor für Ökologie und Evolutionsbiologie, der die Muskelstruktur und -leistung untersucht. Sleboda untersuchte elektronenmikroskopische Aufnahmen von tierischen Muskelfasern und deren Kollagenscheiden und entschloss sich, selbst ein einfaches Modell zu bauen.

Materialien für Slebodas Modell waren nicht schwer zu bekommen. Das Kollagengewebe wird durch die geflochtene Techflex-Ummantelung gut simuliert (typischerweise verwendet, um Computerkabel ordentlich zu bündeln), und die Muskelfaser könnte aus einem mit Wasser gefüllten Kondom hergestellt werden, das in der Ecke der Drogerie gekauft wurde.

Das Modell zeigte, dass die Flüssigkeit eine wichtige Rolle in den mechanischen Eigenschaften des Muskels spielte - die Widerstandsfähigkeit des wassergefüllten Kondoms ließ die Techflex härter strecken. Wissenschaftler haben selten Muskelmechanik modelliert, um Flüssigkeit in den Fasern zu berücksichtigen, sagt Sleboda. Sie hatten weitgehend angenommen, dass die Flüssigkeit nur eine chemische Rolle innerhalb der Zellen spielte.

Ochsenfrosch-Muskel

Aber hat Slebodas Modell etwas aussagekräftiges über die tatsächliche Physiologie gesagt? Er führte Experimente durch, um das herauszufinden. In der Studie berichten Sleboda und Roberts über sorgfältige Messungen der Längsdehnung und die daraus resultierende Spannung nicht nur im Modell, sondern auch im echten Ochsenfroschmuskel, da sie die Flüssigkeitsmengen in den Muskelfasern (und den Kondomen) variierten.

Sowohl das Modell als auch der echte Muskel zeigten in ihren Kurven die gleiche charakteristische Kurve: Je mehr Flüssigkeit in den Muskelfasern fließt, desto mehr Spannung ist für eine bestimmte Länge der Dehnung vorhanden. Die Flüssigkeit macht einen spezifischen, messbaren, mechanischen Unterschied.

"Wir könnten das gleiche Verhalten mit einem einfachen Modell erreichen", sagt Sleboda. "Unsere Studie liefert den ersten empirischen Nachweis, dass Flüssigkeit die Muskelspannung beeinflusst."

Sleboda sagt, seine Ergebnisse argumentieren für die Berücksichtigung von Flüssigkeit in Modellen der Muskelmechanik. Zum Beispiel scheinen Muskelfasern nach dem Training mehr Flüssigkeit aufzunehmen. Das Hinzufügen von Flüssigkeitseffekten zu Modellen des Muskelverhaltens könnte dann das Verständnis dafür verbessern, wie sich Muskeln nach dem Training verhalten.

Es gibt auch medizinische Bedingungen, die beeinflussen, wie das Kollagengewebe strukturiert wird oder funktioniert, sagt Sleboda. Zu wissen, wie es mit flüssigkeitsgefüllten Muskelfasern interagiert, könnte sich auch in zukünftigen Forschungen als wichtig erweisen.

Studien in anderen Bereichen der Tierphysiologie liefern eine vorgefertigte Roadmap, denn faserverstärkte Flüssigkeitshohlräume, die "hydrostatischen Skelette" genannt werden, sind in einigen Organismen gemeinsame Strukturelemente, sagt Sleboda.

Die National Institutes of Health finanzierten die Studie.

Quelle: Brown University

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