Das Sarkoplasmatische Retikulum (SR) ist ein spezialisiertes glattes Endoplasmatisches Retikulum, das als Calcium-Batterie der Muskelzelle fungiert — Ca²⁺ sequestriert, freisetzt und wieder aufnimmt, um Kontraktion mit Millisekundenpräzision ein- und auszuschalten.
Kernfunktionaler Zyklus
- Sequestration (Entspannung): SERCA-Pumpen (Ca²⁺-ATPase) transportieren cytosolisches Ca²⁺ aktiv gegen den Gradient in den SR-Lumen, senken [Ca²⁺]ᵢ auf ~10⁻⁷ M. Hochaffines Ca²⁺-bindendes Protein **Calsequestrin** puffert luminales Ca²⁺.
- Freisetzung (Kontraktionsauslöser): Aktionspotential → T-Tubulus-Depolarisation → konformationelle Kopplung (Skelett: DHPR-RyR1 direkt; Herz: Ca²⁺-induzierte Ca²⁺-Freisetzung über RyR2) → massiver Ca²⁺-Ausfluss aus den terminalen Cisternae.
- Erregung-Kontraktions-Kopplung: **Triaden** (Skelett: zwei terminale Cisternae flankieren T-Tubulus) / **Dyaden** (Herz: eine Cisterna + T-Tubulus) juxtapozieren Freisetzungskanäle mit Spannungssensoren für Geschwindigkeit.
- Wiederaufnahme & Entspannung: SERCA stellt SR-Speicher wieder her; cytosolisches [Ca²⁺] fällt → Troponin-C gibt Ca²⁺ frei → Kreuzbrückenzyklus endet.
Strukturelle Spezialisierungen
- Terminale Cisternae: Erweitertes SR an Triaden/Dyaden; hohe RyR-Dichte.
- Longitudinales SR: Verläuft parallel zu Myofibrillen; hohe SERCA-Dichte für schnelle Wiederaufnahme.
- Calsequestrin: Hochkapazitärer, niedrigaffiner Ca²⁺-Puffer (40–50 Ca²⁺/Molekül) im Lumen.
Pathophysiologie: Wenn das SR versagt
- Maligne Hyperthermie: *RYR1*-Mutation → unkontrollierte Ca²⁺-Freisetzung → Hypermetabolismus, Rigidität, Hyperthermie. Ausgelöst durch flüchtige Anästhetika/Succinylcholin. Dantrolen ist lebensrettend.
- Zentrale Kernkrankheit: *RYR1* → Kerne ohne Mitochondrien/SR in Typ-1-Fasern.
- CPVT (Katecholaminerge polymorphe VT): *RYR2*-Mutation → diastolische Ca²⁺-Lecks → bidirektionale VT bei Bewegung/Emotion.
- Herzinsuffizienz: Herunterreguliertes SERCA2a → beeinträchtigte Entspannung, reduzierte Kontraktilität. Gentherapie-Ziele.
- Brody-Krankheit: *ATP2A1* (SERCA1)-Mutation → beeinträchtigte Entspannung, bewegungsinduzierte Steifigkeit.
