Eine Myofaser ist eine mehrkernige einzelne Muskelzelle. In Bündeln zusammengefasst, die als Faszikel bekannt sind und von Bindegewebe umhüllt sind, bilden Myofasern die grundlegende zelluläre Einheit der Skelettmuskulatur. Myofasern, auch Muskelfasern genannt, sind große, hochspezialisierte Zellen, die größtenteils mit kontraktilen Elementen gefüllt sind. Diese Zellen können grob in entweder schnelles Zucken oder langsames Zucken klassifiziert werden, basierend auf der Geschwindigkeit, mit der die Kontraktion auftritt, und weiter basierend auf den Stoffwechselprozessen, die verwendet werden, um zelluläre Aktivitäten anzutreiben.
Während die meisten tierischen Zellen typischerweise einen einzelnen Kern pro Zelle enthalten, enthalten Myofasern viele. Muskelgewebe ist bei der Geburt größtenteils vollständig, und obwohl die Zellen möglicherweise weiter an Größe zunehmen, vermehren sie sich normalerweise nicht durch Mitose, wie dies bei den meisten anderen Zellen der Fall ist. Wenn sie größer werden, wird es für einen einzelnen Kern immer schwieriger, die gesamte Zelle zu regieren. Dies ist als Myonukleare Domänentheorie bekannt. Wenn eine Muskelfaser wächst, schreibt die Myonukleardomänentheorie vor, dass zusätzliche Kerne benötigt werden, um mit der Zunahme der Zellgröße Schritt zu halten.
Um jede Muskelfaser herum befinden sich undifferenzierte Zellen, die als Satellitenzellen bekannt sind. Ähnlich wie Stammzellen können diese Zellen verschiedene Formen annehmen. Wenn Muskelzellen zum Wachstum stimuliert werden, löst der Prozess Immun- und Hormonreaktionen aus, die benachbarte Satellitenzellen dazu anregen, ihre Zahl zu erhöhen und mit der Differenzierung zu beginnen. Sie werden dann bei Bedarf in die Muskelfaser eingebaut und werden schließlich Teil der Muskelzelle selbst.
Die Geschwindigkeit der Muskelkontraktion innerhalb einer einzelnen Muskelfaser wird weitgehend durch die Aktivität eines bestimmten Enzyms innerhalb der Zelle bestimmt. Die ATPase bestimmt die Geschwindigkeit, mit der das energievermittelnde Adenosintriphosphat (ATP) abgebaut wird, um Phosphationen freizusetzen, die wiederum die Zellkontraktion antreiben. Eine höhere ATPase-Aktivität führt zu einer schnelleren Muskelkontraktion. Schnell kontrahierende Muskelzellen sind mit einer höheren ATPase-Aktivität verbunden, während langsam kontrahierende Muskelzellen eine geringere ATPase-Aktivität erfahren.
Muskelzellen können je nach Veranlagung für bestimmte Stoffwechselprozesse weiter unterteilt werden. Die meisten Zellen treiben die Aktivität durch eine Kombination aus Glykolyse und oxidativer Phosphorylierung an. Glykolyse ist der Prozess, bei dem Zellen Kohlenhydrate abbauen, um ATP zu bilden. Dies geschieht normalerweise im Zytoplasma der Zelle mit begrenztem Sauerstoff und kann als Nebenprodukt Milchsäure erzeugen.
Die oxidative Phosphorylierung hingegen findet in den Mitochondrien der Myofaser statt und verbraucht viel verfügbaren Sauerstoff. Die oxidative Phosphorylierung ist ein effizienterer Prozess als die Glykolyse und liefert deutlich mehr ATP pro Nährstoffeinheit als die Glykolyse, und dies ohne die muskelermüdende Milchsäure zu produzieren. Als Ergebnis sind Fasern, die dieses Verfahren verwenden, widerstandsfähiger gegen Ermüdung als glykolytische Fasern.
Normalerweise laufen beide Stoffwechselprozesse in allen Muskelzellen ab, aber die meisten Muskelfasertypen sind für einen Prozess besser gerüstet als für den anderen. Oxidative Fasern benötigen deutlich mehr Sauerstoff als glykolytische Fasern und sind daher reich an dem sauerstoffbindenden Protein Myoglobin. Mit Sauerstoff angereichertes Myoglobin neigt dazu, Muskelfasern einen charakteristischen roten Farbton zu verleihen, weshalb oxidative Fasern oft als rote Fasern bezeichnet werden. Im Gegensatz dazu weisen glykolytische Fasern nicht die gleiche Myoglobinkonzentration auf und werden oft als weiße Fasern bezeichnet.
Im Allgemeinen verwenden langsam zuckende Muskelfasern hauptsächlich die effizientere oxidative Phosphorylierung und werden als Typ-I-Fasern bezeichnet. Sie sind mit Muskeln verbunden, die über einen langen Zeitraum energiearme Aktivitäten ausführen, wie zum Beispiel die Nackenmuskulatur oder die stabilisierenden Muskeln der Körpermitte. Bei Sportlern ist diese Art von Muskelfaser vorherrschend in der Muskulatur von hochspezialisierten Ausdauersportlern, wie zum Beispiel Marathonläufern.
Schnell kontrahierende Muskelfasern können entweder Glykolyse oder oxidative Phosphorylierung einsetzen. Wie die Slow-Twitch-Fasern sind auch die oxidativen Fast-Twitch-Fasern, die als Typ IIa-Fasern bekannt sind, mit Mitochondrien und Myoglobin gefüllt. Glykolytische Fast-Twitch-Fasern, bekannt als Typ IIx, besitzen eine Fülle an verfügbarem Glykogen, sind an kurze intensive Kraftausbrüche angepasst und im Muskelgewebe von Kraftsportlern wie Sprintern und Powerliftern weit verbreitet.