Erregungs-Kontraktions-Kopplung: Wie Muskeln elektrische Signale in Kraft umsetzen

Erregungs-Kontraktions-Kopplung (E-K-Kopplung) ist der physiologische Prozess, der die Depolarisation des Sarkolemmas mit der Myofibrillarkontraktion in der Skelettmuskulatur verbindet.

Die schrittweise Abfolge

1. Eintreffen des Aktionspotenzials am neuromuskulären Junction → Acetylcholin (ACh)-Freisetzung → Bindung an nikotinische Rezeptoren → Endplattenpotential.
2. Depolarisation des Sarkolemmas verbreitet sich entlang der Oberfläche und in die transverse (T-) Tubuli.
3. Konformationsänderung des DHPR (L-Typ Ca²⁺-Kanals) in der T-Tubuli-Membran.
4. Mechanische Kopplung an RyR1 auf dem Sarkoplasmatischen Retikulum (SR) → schnelle Ca²⁺-Freisetzung.
5. Ca²⁺ bindet an Troponin C → Tropomyosin verschiebt sich → legt Myosin-Bindungsstellen auf Aktin frei.
6. Querbrückenzyklus → Filamentgleiten → Muskelkontraktion.

Elektromechanische Verzögerung (EMD)

Das kurze Intervall (~2–10 ms) zwischen elektrischer Stimulation (oder Eintreffen des Aktionspotenzials) und dem Beginn der messbaren Kraftentwicklung. EMD spiegelt die Zeit wider, die für die E-K-Kopplungsschritte benötigt wird: Ca²⁺-Freisetzung, Diffusion, Bindung und Querbrückenbildung.

EMD ist kürzer in schnellen Fasern und verlängert sich mit Ermüdung. Sie wird in der elektromechanischen Dynamometrie und EMG-Kraft-Modellierung genutzt.