Herz-Kreislauf-System: Grundlagen

Erregungsleitung im Herzen

• Die Erregung beginnt im Sinusknoten des rechten Vorhofs.
• Sie breitet sich über die Vorhofmuskulatur aus und gelangt zum AV-Knoten.
• Der AV-Knoten verzögert die Erregungsleitung zur Koordination der Kontraktionen von Vorhöfen und Ventrikeln.
• Die Erregung setzt sich über das His-Bündel und die Tawara-Schenkel zu den Purkinje-Fasern fort.
• Dies bewirkt eine schnelle und synchrone Kontraktion der Ventrikel.

Herzzyklus

• Umfasst eine Kontraktionsphase (Systole) und eine Entspannungsphase (Diastole) für jede Hälfte des Herzens.
• Die Diastole beginnt mit der Entspannung, wodurch sich die Ventrikel mit Blut füllen.
• Die Vorhof-Systole presst zusätzliches Blut in die Ventrikel.
• Die Ventrikel-Systole pumpt Blut in die Aorta und die Lungenarterie.
• Nach der Ventrikel-Diastole beginnt der Zyklus von neuem.

Erregung des Arbeitsmyokards

• Ruhemembranpotenzial: -85 bis -90 mV, bestimmt durch hohe K+-Leitfähigkeit.
• Schwellenpotenzial: -65 mV; löst Depolarisation aus.
• Depolarisation: Schneller Na+-Einstrom durch spannungsgesteuerte Kanäle.
• Plateauphase: Langsamer Ca2+-Einstrom durch L-Typ-Kanäle, K+-Kanäle geschlossen.
• Elektromechanische Kopplung: Ca2+-Einstrom aktiviert SR, mehr Ca2+ wird freigesetzt, was zur Kontraktion führt.
• Repolarisation: Ca2+-Kanäle schließen, K+-Ausstrom ermöglicht Rückkehr zum Ruhemembranpotenzial.
• Rückkehr zum Ruhemembranpotenzial: Ca2+-Rücktransport ins SR und aus der Zelle durch Na+/Ca2+-Austauscher, Na+/K+-ATPase stellt Ionenkonzentrationen wieder her.
• Refraktärzeit: Absolute Phase (keine Erregung möglich), relative Phase (teilweise Aktivierung der Na+-Kanäle ab -40 mV).
• Gesamtdauer: Etwa 300 ms.

Herztöne und Herzgeräusche

• Herztöne entstehen durch das Schließen der Herzklappen während des Herzzyklus.
• Der erste Herzton (S1) entsteht durch das Schließen der Mitral- und Trikuspidalklappe zu Beginn der Ventrikelsystole.
• Der zweite Herzton (S2) entsteht durch das Schließen der Aorten- und Pulmonalklappe am Ende der Ventrikelsystole.
• Herzgeräusche entstehen durch abnormale Blutströmungen, wie undichte Klappen oder Stenosen.
• Systolische und diastolische Geräusche weisen auf Pathologien wie Klappeninsuffizienz oder -stenose hin.

Schlagvolumen, Herzzeitvolumen, Auswurffraktion, enddiastolisches Restvolumen

• Schlagvolumen: Blutvolumen, das bei jeder Herzkontraktion aus einer Herzkammer ausgestoßen wird.
• Herzzeitvolumen: Gesamtvolumen an Blut, das das Herz pro Minute auswirft (Schlagvolumen multipliziert mit der Herzfrequenz).
• Auswurffraktion: Verhältnis des Schlagvolumens zum enddiastolischen Volumen, gibt an, welcher Prozentsatz des enddiastolischen Volumens mit jedem Schlag ausgeworfen wird.
• Enddiastolisches Restvolumen: Blutvolumen, das nach der Entspannung des Herzens in den Ventrikeln verbleibt und nicht ausgestoßen wird.

Anpassung des Herzens und Frank-Starling-Mechanismus

• Das Herz passt seine Kontraktionskraft dem Blutvolumen an, das in die Herzkammern einströmt.
• Der Frank-Starling-Mechanismus beschreibt, dass eine zunehmende Dehnung der Herzmuskelzellen während der Diastole zu einer stärkeren Kontraktion während der Systole führt.
• Je mehr Blut einströmt, desto stärker ziehen sich die Kammern zusammen, um das Blut auszuwerfen.
• Pathologische Anpassungsformen bei längerer abnormaler Belastung:
  • Linksventrikuläre Hypertrophie: Verdickung der Wand des linken Ventrikels aufgrund erhöhter Belastung (Hypertonie oder Aortenstenose).
  • Rechtsventrikuläre Hypertrophie: Verdickung der Wand des rechten Ventrikels aufgrund von Druckbelastungen im Lungenkreislauf (pulmonale Hypertonie oder Embolie).
  • Herzinsuffizienz: Abnahme der Pumpfunktion durch Myokardinfarkt, Klappenfehler oder langfristige Belastung.

Herzinsuffizienz

• Zustand, in dem das Herz nicht genügend Blut zu den Geweben des Körpers pumpt.
• Zwei Hauptformen: Links- und Rechtsherzinsuffizienz.
  • Linksventrikuläre Herzinsuffizienz: Herz pumpt nicht genug Blut in den systemischen Kreislauf, was zu Atemnot, Müdigkeit und Flüssigkeitsansammlungen führt.
• Rechtsherzinsuffizienz: Herz pumpt nicht genug Blut in den Lungenkreislauf, was zu Beinschwellungen, Lebervergrößerung und Aszites führt.

Elektrokardiogramm (EKG)

• Grafische Darstellung der elektrischen Aktivität des Herzens.
• Ermöglicht Analyse von Herzfrequenz, Herzrhythmus, Herzachse und Hinweisen auf Herzkrankheiten.
• Abschnitte entsprechen Phasen des Herzzyklus:
  • P-Welle: Vorhoferregung.
  • QRS-Komplex: Ventrikuläre Erregung und Kontraktion.
  • T-Welle: Ventrikuläre Repolarisation.
  • P-Q-Intervall: Zeit der Erregungsleitung von den Vorhöfen zu den Kammern.

Störungen im EKG

• Erkennung verschiedener Herzrhythmusstörungen und Anomalien:
  • Vorhofflimmern oder Vorhofflattern.
  • Ventrikuläre Tachykardie oder Fibrillation.
  • AV-Blockaden.
  • Myokardinfarkt (ST-Strecken-Hebungen oder -Senkungen).
  • Verlängerung oder Verkürzung des QT-Intervalls.

Aufgaben des Blutkreislaufs

• Transport von Sauerstoff, Nährstoffen, Hormonen und Abfallprodukten.
• Großer Kreislauf (systemischer Kreislauf):
  • Transport von sauerstoffreichem Blut vom linken Ventrikel zu den Geweben und sauerstoffarmem Blut zurück zum rechten Vorhof.
• Kleiner Kreislauf (pulmonaler Kreislauf):
  • Transport von sauerstoffarmem Blut vom rechten Ventrikel zur Lunge, Anreicherung mit Sauerstoff und Rücktransport zum linken Vorhof.
• Portaler Kreislauf:
  • Blut fließt von einem Organsystem direkt zu einem anderen, bevor es zum Herzen zurückkehrt (z.B. Leberkreislauf).
• Hochdruck-System:
  • Umfasst den systemischen Kreislauf, pumpt Blut mit hoher Druckintensität durch den Körper.
• Niederdruck-System:
  • Umfasst den pulmonalen Kreislauf, bewegt das Blut mit niedrigerem Druck durch die Lunge.

Aufbau von Arterien und Venen

• Arterien:
  • Tunica intima (Endothelzellen), Tunica media (glatte Muskulatur), Tunica adventitia (Bindegewebe).
• Venen:
  • Ähnliche Schichten wie Arterien, aber weniger glatte Muskulatur in der Media.
• Arterien, Venen, Kapillaren und Lymphgefäße
  • Arterien: Transport von sauerstoffreichem Blut zu den Geweben.
  • Venen: Transport von sauerstoffarmem Blut zum Herzen.
  • Kapillaren: Austausch von Stoffen zwischen Blut und Geweben.
  • Lymphgefäße: Transport von Lymphflüssigkeit zurück zum Kreislauf, spielen eine Rolle im Immunsystem
• Kapillar-Typen:
  • Kontinuierliche Kapillaren (häufig, mit kontinuierlicher Basalmembran).
  • Fenestrierte Kapillaren(Poren in der Endothelzellschicht).
  • Diskontinuierliche Kapillaren (Lücken zwischen Endothelzellen).

Gefäßtypen und ihre Aufgaben

• Windkesselgefäße (Aorta, große Arterien):
  • Ausgleich von Blutdruckschwankungen, kontinuierlicher Blutfluss.
• Widerstandsgefäße (Arteriolen):
  • Regulation des Blutflusses durch Vasokonstriktion und Vasodilatation, Beeinflussung des Blutdrucks.
• Austauschgefäße (Kapillaren):
  • Austausch von Nährstoffen, Sauerstoff und Abfallprodukten zwischen Blut und Gewebe.
• Kapazitätsgefäße (Venolen, Venen):
  • Speicherung von Blut, größter Teil des Blutvolumens.

Ohm'sches Gesetz im Kreislauf

• Die Blutströmung (Q) wird durch den Druckunterschied (AP) und den totalen peripheren Widerstand (R) bestimmt: Q = AP / R.
• Der totale periphere Widerstand (TPR) ist der Gesamtwiderstand aller Gefäße im systemischen Kreislauf
• Die Durchblutung kann durch Vasokonstriktion oder Vasodilatation reguliert werden, um den Blutdruck und die Durchblutung anzupassen.

Hagen-Poiseuille'sches Gesetz

• Es beschreibt den Zusammenhang zwischen Blutfluss, Blutviskosität, Gefäßlänge und Gefäßradius.
• Der Strömungswiderstand hängt von der Viskosität, der Länge und dem Radius des Gefäßes ab.
• Laminare Strömung (reibungslos) und turbulente Strömung (unregelmäßig).

Entstehung und Abhängigkeit des Blutdrucks

• Systolischer Blutdruck entsteht während der Kontraktion (Systole).
• Diastolischer Blutdruck entsteht während der Entspannung (Diastole).
• Abhängigkeit: Herzleistung, Blutvolumen, Gefäßtonus, Elastizität der Arterienwände und Blutviskosität.
• Der arterielle Mitteldruck ist der durchschnittliche Blutdruckwert.

Normalwerte, Messung, Hypertonie, Hypotonie

• Normalwerte: etwa 120/80 mmHg (systolisch/diastolisch).
• Messung nach Riva-Rocci: Aufblasbare Manschette um den Oberarm.
• Hypertonie: anhaltend hoher Blutdruck über 140/90 mmHg.
• Hypotonie: abnorm niedriger Blutdruck unter etwa 90/60 mmHg.

Regulation des Blutdrucks

• Autonomes Nervensystem, Renin-Angiotensin-Aldosteron-System, Barorezeptoren und Hormone.
• Auslöser für Schwankungen: Stress, körperliche Aktivität, Flüssigkeits- und Elektrolythaushalt, Medikamente, Temperatur und Erkrankungen.

Venöser Rückstrom

• Muskelkontraktionen, Venenklappen, Atemmechanismus und arterielle Kontraktion.
• Orthostase: Blutdruckabfall beim Wechsel in aufrechte Position.
• Regulation: Autonomes Nervensystem, Renin-Angiotensin-Aldosteron-System und lokale Mechanismen.

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