Motorische Endplatte

Die motorische Endplatte (neuromuskuläre Endplatte) ist eine chemische Synapse, die eine elektrische Erregung von dem Ende einer Nervenzelle auf eine Muskelfaser übertragen kann.

Die Aufgabe der motorischen Endplatte ist es, eine Erregung, also ein Aktionspotenzial, das durch die Nervenfaser geleitet wurde, von dieser auf die Muskelzelle zu übertragen, wodurch es dem Muskel möglich wird, sich zusammenzuziehen (zu kontrahieren).

Zu der motorischen Endplatte werden für gewöhnlich drei Teile gezählt:

• Das Endknöpfchen der Nervenfaser, das eine Aufweitung am Ende des Axons dieser Faser darstellt, beziehungsweise die hier vorliegende Membran, die auch als präsynaptische Membran (= vor der Synapse liegende Membran) bezeichnet wird,
• der gegenüberliegende Anteil der Membran der Muskelfaserzelle, den man auch postsynaptische Membran (= Membran nach der Synapse) nennt und
• der synaptische Spalt, der sich zwischen den beiden Membranen befindet.

Wenn ein Aktionspotenzial das Endknöpfchen der Nervenzelle erreicht, so öffnen sich in der Membran dieses Endknöpfchens spannungsgesteuerte Calcium-Kanäle. Die daraufhin in die Zelle einströmenden Calciumionen binden an kleine Bläschen (Vesikel), die sich im Zytoplasma befinden und die mit dem Überträgerstoff (Transmitter) Acetylcholin gefüllt sind. Dadurch dass die Calciumionen nun an die Vesikel gebunden sind, werden diese dazu veranlasst, sich in Richtung der präsynaptischen Membran zu bewegen und mit dieser zu verschmelzen. Dieser Vorgang ist unter dem Namen Exozytose bekannt und hat zur Folge, dass der Inhalt der Vesikel, also in diesem Falle das Acetylcholin, nach außen hin entleert wird. Es befindet sich nun im synaptischen Spalt.

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Die postsynaptische Membran ist mit einer Vielzahl von Rezeptoren für diesen Neurotransmitter ausgestattet.
Diese Rezeptoren bezeichnet man als ionotrop, da sie mit einem Ionenkanal verknüpft sind, der sich nach Besetzung der Rezeptoren öffnet.
Die hier vorkommenden Acetylcholin-Rezeptoren sind nikotinische Acetylcholin-Rezeptoren, ein Begriff der daher kommt, dass der Stoff Nikotin ebenfalls an diese Rezeptoren andocken kann (wobei die Konzentration an Nikotin, die zum Beispiel durch das Rauchen erreicht wird, nicht zum Öffnen der Kanäle ausreicht).
Außerdem gibt es noch einen weiteren Rezeptor für Acetylcholin, den man den muskarinischen Acetylcholin-Rezeptor nennt, der allerdings nicht auf Muskelzellen, sondern im parasympathischen Nervensystem vorkommt.

Wenn Acetylcholin nun also an den nikotinischen Rezeptor bindet, so öffnet sich ein Kanal, der für Kationen (also positiv geladene Ionen) durchgängig ist. Aufgrund der Konzentration dieser Ionen inner- und außerhalb der Muskelzelle und der dadurch entstehenden Triebkräfte führt dies dazu, dass vor allem Natriumionen und Calciumionen in die Muskelfaser einströmen.
Als Folge davon wird das Endplattenpotenzial der postsynaptischen Membran immer positiver, man spricht von einer Depolarisation der Zelle. Dadurch wird aus dem sogenannten Ruhepotenzial der Zelle zunächst ein Generatorpotenzial, welches sich passiv entlang der Muskelfaser elektrotonisch ausbreitet. Wenn jedoch ein bestimmter Schwellenwert überschritten wird, öffnen sich außerdem spannungsabhängige Natriumkanäle.
Dieser Vorgang bewirkt das Entstehen eines Aktionspotenzials, welches sich viel schneller ausbreiten kann. Über die Membran gelangt das Aktionspotenzial auch in das Tubuli-System der Muskelzelle.
Hier werden wegen des ankommenden Aktionspotenzials spannungsgesteuerte Calciumkanäle geöffnet, wodurch die Ryanodinrezeptoren des Sarkoplasmatischen Retikulums (das dem endoplasmatischen Retikulum von Körperzellen entspricht) aktiviert werden.
Das Resultat ist, dass jetzt aus diesem Speicher eine massive Freisetzung von Calciumionen erfolgt. Das Calcium sorgt wiederum dafür, dass die Bindungsstelle von Aktin und Myosin frei wird, wodurch der Gleitfilamentmechanismus in Gang gesetzt wird: Die Muskelfaser verkürzt sich und der Muskel kontrahiert.
Diesen Vorgang bezeichnet man auch als elektromechanische Kopplung, da ein ursprünglich elektrisches Signal (nämlich das Aktionspotenzial) zu einer mechanischen Reaktion (nämlich dem Zusammenziehen des Muskels) führt.

Das Acetylcholin, das zuvor in den synaptischen Spalt entlassen wurde, kann als solches nicht in das Endknöpfchen der Nervenzelle zurück gelangen. Deshalb wird es durch ein Enzym, die Acetylcholinesterase, zunächst in seine Bestandteile Acetat und Cholin gespalten, die getrennt durch die präsynaptische Membran wandern können, sich vereinigen und nun als Acetylcholin wieder in Vesikel verpackt werden.
Durch die Konzentration an Acetylcholinesterase im synaptischen Spalt lässt sich unter anderem die Länge und Intensität der Muskelkontraktion steuern, da sie sich direkt darauf auswirkt, wie lange das Acetylcholin dort verbleibt und eine Kontraktion bewirken kann. Deswegen ist es der Angriffspunkt sowohl einiger Medikamente als auch einiger Gifte.