Über die Funktionsweise glatter Muskelfasern Elektronenmikroskopische Untersuchungen am Byssusretraktor (ABRM) von Mytilus edulis

Summary

The fine structure of the smooth fibers from the anterior byssus retractor muscle (ABRM) of the mussel Mytilus edulis was investigated in the relaxed and in the contracted state.

Most of the fiber volume is occupied by the contractile apparatus. There are thick (between 170 and 800 Å) and thin (about 60 Å diameter) myofilaments. The last ones are attached to spindle shaped Z-elements which lie among the myofilaments at irregular intervals and sometimes appear to be connected with the plasma-membrane.

The myofilaments run parallel to each other, but no other regularity is apparent from longitudinal sections. Cross-sections, however, show the presence of irregular “A zones” and “I zones” in these smooth muscle fibers. Contraction leads to a considerable increase in the number of myofilaments per cross-sectional area. This indicates that shortening takes place according to the sliding filament theory.

Relaxed fibers seem to be uniform, while contracted ones may differ in their appearence. In those three distinct patterns were observed in the distribution of myofilaments:

• 1. Thick and thin myofilaments are distributed rather evenly across the whole cross-sectional area.

• 2. The thick myofilaments are arranged in irregular groups. In each group the filaments touch each other especially in their middle portions. Therefore, it is sometimes difficult to recognize the outline of a particular single filament. Most of the thin filaments occupy the space between the groups of thick filaments.

• 3. The thick myofilaments are crowded in a central area of the fiber. Here they aggregate, so that little or no interval is left between individual filaments. Most of the thin filaments are found in a peripheral zone of the fiber.

These observations are discussed in view of possible correlations to the different functional states of the ABRM: phasic and tonic contraction.

Zusammenfassung

Die glatten Fasern aus dem vorderen Byssusretraktor (ABRM) der Miesmuschel Mytilus edulis wurden elektronenmikroskopisch untersucht. Unsere besondere Aufmerksamkeit richtete sich dabei auf die Veränderungen, die beim Übergang des erschlafften Zustands in den kontrahierten eintreten.

Der kontraktile Apparat, der fast das gesamte Faservolumen einnimmt, besteht aus dicken (170–800 Å) und dünnen (etwa 60 Å) Myofilamenten sowie aus länglichen Z-Elementen, an deren Schmalseiten die dünnen Myofilamente ansetzen. Auf Längsschnitten ist außer einer Parallelorientierung der Myofilamente keinerlei Regelmäßigkeit zu erkennen. Querschnitte zeigen das Vorhandensein von undeutlich umrissenen „A-Zonen“ und „I-Zonen“.

Die Kontraktion ist mit einer erheblichen Vermehrung der Myofilamente im Faserquerschnitt und der Dichte ihrer Packung verbunden. Dies kann als ein Anzeichen für eine Verkürzung durch einen Gleitmechanismus angesehen werden.

Im Gegensatz zu den erschlafften Fasern sind die kontrahierten uneinheitlich strukturiert. Im Hinblick auf Anordnung und Verteilung der beiden Myofilamenttypen wurden drei verschiedene Muster beobachtet:

• 1. Dicke und dünne Myofilamente liegen ziemlich gleichmäßig über den ganzen Querschnitt verteilt.

• 2. Die dicken Myofilamente bilden unregelmäßige und unvollständig voneinander abgegrenzte Gruppen, innerhalb derer die Einzelfilamente vor allem mit ihren Mittelteilen so eng aneinandergelagert sind, daß sich ihr Umriß häufig nur schwierig erkennen läßt. Die Masse der dünnen Filamente liegt in den Zwischenräumen zwischen den Gruppen der dicken.

• 3. Die dicken Myofilamente finden sich nur in einer zentralen Zone der Faser. Sie liegen hier ebenfalls eng aneinandergepreßt („aggregiert“). Die meisten dünnen Myofilamente sind in eine periphere Zone verlagert.

Diese Befunde werden im Hinblick auf mögliche Korrelationen mit den verschiedenen Funktionszuständen des ABRM, also der phasischen Kontraktion und dem Sperrtonus diskutiert.