The Relative Proportions of Type I and Type II Muscle Fibers in the External Sphincter Ani Muscle at Different Ages and Stages of Development - Observations on the Development of Continence

Abstract

The external sphincter ani muscles were partially or completely removed from 11 fetuses, 3 infants, 2 children and 12 adults, none of whom had had anorectal disease and all of whom had died of diseases not affecting the anorectal organ of continence. Muscle fiber-typing was carried out. In the fetuses ages 26-40 weeks, we found a predominance of Type II (rapid) fibers. With increasing gestational age Type II fibers started to diminish along with a simultaneous increase in Type I (slow) fibers. At the same time, stromal restructuring took place. Three infants, ages 1, 2 and 10 months, showed further increases of Type I fibers, until finally, in the two older children studied (5 and 8 years), there was a predominance of Type I fibers. This persisted in adults between ages 56 to 70, but after age 70 Type I fibers diminished, so that the ratio of slow to rapid fibers in the 78 to 81 year-old group was 3 : 2.

This study shows that in contrast to other skeletal muscles the fiber distribution in the external sphincter ani muscle is not established from the beginning, but is the result of a developmental process. The predominance of Type II (twitching) fibers explains the state of reflex continence of the young infant. With increasing maturation of tonic Type I fibers, an additional voluntary component to continence is made possible with the help of the supporting pelvic musculature. This maturation is determined by the increasing strain on the pelvic floor as the child learns to sit and walk. With increasing age Type II fibers again increase, so that around the age of 75 the reflex component of continence again becomes important.

Zusammenfassung

Bei 11 Feten, 3 Säuglingen, 2 Kindern und 12 Erwachsenen ohne Erkrankungen des Anorektums, die an verschiedenen, das anorektale Kontinenzorgan nicht beeinträchtigenden Erkrankungen, verstorben waren, wurde der Musculus sphincter ani externus partiell oder vollständig entnommen und eine Muskelfasertypisierung durchgeführt. Dabei fand sich bei den untersuchten Feten im Alter von 26. bis 40. Gestationswoche eine Prädominanz der Typ 2 (schnellen) Muskelfasern. Mit zunehmendem Gestationsalter nahm die Prädominanz der Typ 2 Fasern ab, bei gleichzeitiger Zunahme der langsamen Typ 1 Fasern. Gleichzeitig kam es zu einer Stroma-Umstrukturierung. Bei Säuglingen im Alter von 1, 2 und 10 Monaten fand sich eine weitere Zunahme der Typ 1 Fasern, bis schließlich bei den beiden älteren Kindern von 5 und 8 Jahren eine deutliche Prädominanz dieses Faser-Typs vorlag. Bei den Erwachsenen im Alter von 56 bis 70 Jahren bestand diese Prädominanz weiterhin, während esim höheren Alter von über 70 Jahren zu einer Abnahme der Typ 1 Fasern kam, so daß das Verhältnis von langsamen zu schnellen Fasern in der Altersgruppe von 78 bis 81 Jahren bei 3 : 2 lag.

Durch diese Untersuchung konnte nachgewiesen werden, daß im Gegensatz zu anderen Skelettmuskeln, die Faserverteilung im Musculus sphincter ani externus nicht von vornherein festgelegt, sondern das Ergebnis eines Entwicklungsprozesses ist. Das Überwiegen der Typ 2 (Zukkungs-) Fasern erklärt das reflektorische Kontinenzverhalten des jungen Säuglings. Erst mit zunehmender Ausreifung der tonischen Fasern vom Typ 1 ist eine zusätzliche, willkürliche Beeinflussung der Kontinenz möglich und eine Haltemuskulatur der Beckenboden-Muskulatur. Die Ausreifung wird determiniert durch die zunehmende Belastung des Beckenbodens im Rahmen des Sitzen- und Laufen-Lernens. Mit zunehmendem Alter kommt es wiederum zu einer Zunahme der Typ 2 Fasern, so daß etwa ab dem 75. Lebensjahr die reflektorische Komponente des Kontinenzverhaltens wiederum wesentlich wird.

Key words

Anorectal continence - External sphincter ani muscle - Muscle fibers - Fiber typing

Schlüsselwörter

Anorektale Kontinenz - Musculus sphincter ani externus - Muskelfasern - Fasertypisierung