Sarkolemm

Grundlegende Bedeutung des Sarkolemms

Das Sarkolemm bezeichnet herkömmlicherweise die Hüllstruktur von Muskelfasern sowie die Zellmembran synzytialer Muskelzellen beziehungsweise Muskelfasern. Der Begriff wird in der neueren Fachliteratur jedoch in zwei miteinander verbundenen Bedeutungen verwendet: Einerseits beschreibt er eine elastische, aus feinen kollagenen Fasern bestehende Ummantelung der Myofibrillen; andererseits wird er, synonym zu Myolemm, als Plasmalemm, also als Zellmembran der Muskelzelle, verstanden. Das Sarkolemm ist wichtig für die mechanische Stabilität der Muskelfaser und für die Weiterleitung der Muskelerregung.

Histologische Funktion: Ummantelung der Myofibrillen

In seiner histologischen Bedeutung bildet das Sarkolemm eine elastische „Strumpf“-Struktur um die Myofibrillen. Myofibrillen sind die fadenförmigen Strukturelemente innerhalb der Muskelfaser, die an der Muskelkontraktion beteiligt sind. Das Sarkolemm verankert die Muskelfasern über Kollagenfibrillen in den innermuskulären Bindegewebssepten. Dazu gehören das Endomysium und das Perimysium.

Gebildet wird diese Hüllstruktur von den Plasmamembranen der Muskelzelle oder Muskelzellen zusammen mit den unmittelbar anliegenden Basalmembranen. Am myotendinösen Übergang, also am Übergang zwischen Muskel und Sehne, sowie in den perimuskulären Faszien besitzt das Sarkolemm Ausstülpungen und Einstülpungen. Diese nehmen Sehnenfasern auf und ermöglichen dadurch eine feste Verbindung zwischen Muskelgewebe und Sehne.

Zytologische Funktion: Zellmembran der Muskelzelle

Als Zellmembran der Muskelzelle begrenzt das Sarkolemm das Sarkoplasma, also das Zytoplasma der Muskelzelle. Entlang dieser Membran breitet sich das Aktionspotenzial der Muskelerregung aus. Dabei depolarisiert jeweils ein benachbarter Membranbereich. Durch diese „Dominostein-Kaskade“ öffnen sich Transmembrankanäle, sodass Ionen in die Zelle einströmen und die Erregung weitergeleitet wird.

An der Innenseite des Sarkolemms liegt das Protein Dystrophin. Es stabilisiert die Zellmembran und verbindet sie mit Strukturen des Zytoskeletts sowie der extrazellulären Matrix. Weitere stabilisierende Proteinkomplexe enthalten unter anderem Aktin und Spektrin. Fehlt Dystrophin, verliert die Muskelzelle ihre Stabilität. Es entstehen Risse, und Muskelgewebe wird durch Binde- und Fettgewebe ersetzt. Die Folge ist eine Muskelschwäche, wie sie bei der Muskeldystrophie auftritt.

Das Sarkolemm bildet außerdem röhrenförmige Einstülpungen, die weit in das Sarkoplasma hineinreichen. Diese Transversal-Tubuli, kurz T-Tubuli, sind mit dem doppelt angelegten Longitudinal-System verbunden. Die L-Tubuli dienen als Kalziumspeicher. In der Skelettmuskulatur bilden T-Tubuli und L-Tubuli eine Triade, die für die Muskelerregung durch Kalziumeinstrom wichtig ist. In der quergestreiften Herzmuskulatur umgeben die L-Tubuli die Myofibrillen über deren gesamte Länge und lagern sich den T-Tubuli nur einseitig an. Zusammen bilden sie dort eine Diade.

Fehlt Dystrophin, gehen zusätzlich die Zytoskelettverbindungen zur extrazellulären Matrix verloren. Durch die beschädigte Membran können Kalziumionen ununterbrochen einströmen. Dies führt zu einer Dauerkontraktion, die im beschriebenen Zusammenhang zur Muskeldystrophie beiträgt.