Das sarkoplasmatische Retikulum (SR) ist ein spezialisiertes glattes Endoplasmatisches Retikulum, das ein Netzwerk von membrangebundenen Tubuli und terminalen Cisternae bildet, das jedes Myofibril in Skelettmuskelfasern umgibt. Es ist der primäre intrazelluläre Calcium (Ca²⁺)-Speicher.
Struktur & Schlüsselproteine
- Terminale Cisternae: Erweitertes SR-Gebiet neben T-Tubuli (transverse Tubuli). Bilden Triaden (ein T-Tubulus flankiert von zwei terminalen Cisternae) an A-I-Band-Verbindungen
- Längliches SR: Läuft parallel zu Myofibrillen; enthält SERCA-Pumpen (Sarco/Endoplasmisches Retikulum Ca²⁺-ATPase)
- Ryanodin-Rezeptoren (RyR1): Ca²⁺-Freisetzungskanäle auf terminalen Cisternae. Mechanisch gekoppelt an DHPR (Dihydropyridin-Rezeptor, L-Typ Ca²⁺-Kanal) auf T-Tubulus
- Calsequestrin: Hochkapazitärer, niedrig-affiner Ca²⁺-Bindungsprotein im SR-Lumen (puffert ~40–50 mM Ca²⁺)
Physiologische Rolle
- Speicherung: Hält hohe [Ca²⁺] im SR (~1–10 mM) vs. niedrigem cytosolischen [Ca²⁺] (~100 nM in Ruhe)
- Freisetzung (Erregung-Kontraktion-Kopplung): Aktionspotential → T-Tubulus-Depolarisation → DHPR-Konformationsänderung → mechanische Öffnung von RyR1 → Ca²⁺-Efflux den Gradient hinab → cytosolisches [Ca²⁺] steigt auf ~1–10 µM → bindet Troponin C → Kontraktion
- Rückaufnahme (Relaxation): SERCA-Pumpen transportieren Ca²⁺ aktiv zurück in SR unter ATP-Verbrauch (2 Ca²⁺/ATP). Phospholamban reguliert SERCA-Geschwindigkeit
- Pufferung: Calsequestrin verhindert luminalen Ca²⁺-Ausfällung, hält Gradient aufrecht
Klinische Relevanz
- Maligne Hyperthermie: RyR1-Mutation → unkontrollierte Ca²⁺-Freisetzung mit flüchtigen Anästhetika/Succinylcholin
- Zentrale Kernkrankheit: RyR1-Mutation → kongenitale Myopathie
- Herzinsuffizienz: SERCA2a-Regulierung beeinträchtigt kardiale Relaxation (SR analog in Kardiomyozyten)
