On the contractile mechanism of insect fibrillar flight muscle

Zusammenfassung

Als bestimmend für die Dynamik des Langzeitvorganges des Spannungsabfalles im Muskel nach aufgebrachten stufen- und rampenförmigen Längenänderungen ist das Übertragungsverhalten eines s ^k-Elementes mit einer elastischen Komponente ermittelt worden. Vergleichende Betrachtungen über die Veränderung der H-Zonenlänge und des Exponenten k haben zu einer Lokalisierung der Übertragungseigenschaften in der in der Mitte des Sarkomers befindlichen H-Zone geführt. Es wird vorgeschlagen, daß die elastische Rückstellkraft des Muskels in den parallel zur H-Zone befindlichen m-Filamenten generiert wird; diese Strukturen stellen zusätzliche Verbindungen zwischen den Myosinfilamenten in den beiden Halbsarkomeren dar. Aus der Modellierung mit einem Analogrechner folgt, daß das s ^k-Element physikalisch einer Kombination einer stark nichtlinearen Feder mit einem konventionellen Dämpfertopf entspricht. Durch vektorielle Subtraktion des s ^k-Anteiles mit elastischer Komponente von der Ortskurve der Dehnbarkeit des entspannten Insektenflugmuskels ist mit sehr guter Genauigkeit die Übertragungsfunktion von zwei in Serie befindlichen viskoelastischen Elementen des Maxwell-Typs ermittelt worden. Durch die Annahme, daß in einem der drei bereits früher postulierten Maxwell-Elemente, die als konzentriert in den dominanten passiven Strukturen — den Verbindungsfilamenten, den Myosinfilamenten und der H-Zone — angenommen wurden, die Feder in Serie mit dem Dämpfertopf eine stark nichtlineare Kraft-Längen-Charakteristik hat, wird es möglich, die Gültigkeit eines schon früher formulierten Modelles auf Langzeitveränderungen ausdehnen.

Die Möglichkeit der Beschreibung von Spannungsabfällen, gemessen für verschiedene andere Muskeln, durch die Übertragungseigenschaften eines s ^k-Gliedes läßt eine Allgemeingültigkeit der am Insektenmuskel erzielten Ergebnisse als wahrscheinlich erscheinen. Die Möglichkeit ist diskutiert, daß die für Dehnungsreceptoren abgeleitete Übertragungsfunktion das im Muskel lokalisierte s ^k-Glied mit einbezieht.