Blut und Kreislauf - 5. Klasse

Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse BLUT UND KREISLAUF Als Bestandteil des Organismus betrachtet, kann man Blut als flüssiges Körpergewebe bezeichnen. Jeder Mensch hat etwa eine Gesamtblutmenge von 7-8 Prozent seines Körpergewichtes, da...

Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse BLUT UND KREISLAUF Als Bestandteil des Organismus betrachtet, kann man Blut als flüssiges Körpergewebe bezeichnen. Jeder Mensch hat etwa eine Gesamtblutmenge von 7-8 Prozent seines Körpergewichtes, das entspricht in der Regel einem Blutvolumen von 4-6 Litern. Diese Menge kann aber schwanken. Wer lange stark schwitzt oder unter Wasserentzug leidet, der hat eine geringere Blutmenge. 1 Aufgaben des Blutes Der Mensch kann einen Blutverlust bis 20 % des Blutvolumens noch gut durch Gegenmaßnahmen (Blutdruck ist abgesunken und wird durch Engstellung der Gefäße und höheren Puls wieder in die Höhe gebracht) kompensieren. Der Verlust von 30 % (1,5- 2 Liter) Blut kann durch Schock zum Tod führen (Organe werden zu wenig mit Sauerstoff versorgt). 1.1 Stofftransport Das Blut und die in ihm enthaltenen Bestandteile dienen vor allem dem Stofftransport:  Es transportiert Atemgase, wie Sauerstoff aus den Atemorganen zu den Zellen und Kohlendioxid in entgegengesetzter Richtung.  Die aus der Verdauung gewonnene Nährstoffe (wie Fette, Zucker oder Eiweiße), Mineralstoffe und Vitamine werden aus dem Verdauungstrakt in die einzelnen Gewebe transportiert.  Die in den Zellen erzeugten Stoffwechsel- oder Abfallprodukte (zum Beispiel Harnstoff oder Harnsäure) werden in anderes Gewebe oder zu den Ausscheidungsorganen (Nieren und Dickdarm) transportiert.  Es verteilt Hormone (Botenstoffe) im Körper, die von Hormondrüsen an das Blut abgegeben werden: o Insulin und Glukagon (Bauchspeicheldrüse) o Sexualhormone: Testosteron, Östrogene (Hoden, Eierstöcke) o Wachstumshormone (Hypophyse) o Stresshormone: Adrenalin und Noradrenalin (Nebennieren) 1.2 Wärmetransport Wärme wird in unterschiedlichen Regionen unseres Körpers erzeugt. Das Blut hat die Aufgabe die Wärme im Körper zu verteilen. Bei jedem Stoffwechselprozess in den Zellen geht Energie in Form von Wärme verloren. Besonders stoffwechselaktiv ist die stark durchblutete Leber, die eine Temperatur von 41°C aufweist. 1 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse Auch Körperbewegung (Muskelkontraktionen) jeder Art (Arbeit, Sport) erzeugt Wärme. Zur Thermoregulation wird bei Unterkühlung das Muskelzittern eingesetzt und zusätzlich werden die Blutgefäße der äußeren Gliedmaßen verengt. Bei Überhitzung werden die Blutgefäße erweitert, damit die Wärme im Blut an die Umgebung abgegeben werden kann. 1.3 Immunabwehr Das Blut enthält mehrere Arten von Leukozyten, deren Aufgabe es ist in einer zweiten und dritten Verteidigungslinie eingedrungene Viren, Bakterien, Pilze und Parasiten abzuwehren. 1.4 Wundverschluss Die Blutplättchen (Thrombozyten) und Gerinnungsfaktoren (Proteine) verschließen zerstörte Blutgefäße, um den Verlust von Blut zu stoppen. Damit gehören sie zum ersten Teilschritt einer Folge von Vorgängen, die dem Wundverschluss dienen. 2 Zusammensetzung des Blutes Blut besteht aus  ca. 55% Plasma  45% zelluläre Bestandteile, auch als Hämatokrit bezeichnet. Der Begriff zelluläre Bestandteile stimmt nicht ganz, da nur die Leukozyten Zellkerne besitzen und somit echte Zellen sind, während die Erythrozyten und Thrombozyten keine Kerne haben. 2.1 Plasma (Serum mit Fibrinogen) Blutplasma enthält das Protein Fibrinogen, einen Gerinnungsfaktor zur Blutgerinnung. Plasma ohne Fibrinogen wird als Serum bezeichnet. Das Serum ist eine wässrigen Lösung (90 % Wasser) aus Proteinen, Salzen und niedrig-molekularen Stoffen wie z. B. Monosacchariden (Einfachzuckern). Weitere Bestandteile des Blutes sind Hormone, gelöste Gase sowie Nährstoffe (Zucker, Lipide und Vitamine) und Stoffwechsel- und Abfallprodukte (z. B. Harnstoff und Harnsäure), die von den Zellen zu ihren Ausscheidungsorten transportiert werden. 2 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse 2.2 Zelluläre Bestandteile - Blutkörperchen Die Blutzellen bzw. Blutkörperchen werden von Stammzellen im roten Knochenmark gebildet. Rotes Knochenmark befindet sich an den Enden der Röhrenknochen im Schwammgewebe und in den platten Knochen (Rippen, Hüfte). Blutzellen werden in der Milz, im Knochenmark und in der Leber abgebaut oder sterben ab und werden von Makrophagen verdaut. 3 Erythrozyten - rote Blutkörperchen Ein Mikroliter (μl) menschliches Blut enthält 5 Millionen rote Blutkörperchen. Damit stellen sie die häufigste Zellsorte im Blut dar. Ihre Aufgabe ist der Sauerstofftransport und der Abtransport eines Teils des Kohlendioxids. 3.1 Form Sie besitzen bikonkave, flache Zellen ohne Zellkern, Mitochondrien und Ribosomen. Diese Form macht sie sehr elastisch und ermöglicht ein Hindurchzwängen durch Kapillaren, deren Durchmesser kleiner ist als der eines Erythrozyten. Die flache Form erzeugt überdies eine große Oberfläche. 3.2 Hämoglobin Das Fehlen der Zellorganellen schafft Platz für ein Protein, dem Hämoglobin. Es besteht aus vier Aminosäureketten (Quartärstruktur), dem Globin, in die vier Häm-Gruppen eingebaut sind, welche ein zentrales Eisen-Ion besitzen. An dieses bindet der Sauerstoff. Ein einziges Hämoglobin-Molekül kann somit vier Moleküle Sauerstoff binden – ein Erythrozyt besitzt um die 270 Millionen Hämoglobin-Moleküle! 3.3 Bildung und Abbau Erythrozyten werden im roten Knochenmark gebildet. Ihre Bildung dauert 7 Tage. 3.3.1 Bildung durch EPO Die Produktion von roten Blutkörperchen wird durch das Hormon EPO (Erythropoetin), gesteuert, welches ständig von den Nieren gebildet wird. In den 3 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse Nieren wird der Sauerstoffgehalt im Blut gemessen – ist dieser zu gering, wird EPO ausgeschüttet, das über das Blut zum Knochenmark transportiert wird. Dort löst es die Bildung von neuen roten Blutkörperchen aus. Diesen Effekt nutzt man beim Höhentraining. Der Körper passt sich an den geringeren Sauerstoffgehalt in der Luft bei Aufenthalten über 1500 m an und produziert mehr Erythrozyten, wodurch mehr Sauerstoff zum Muskel transportiert werden kann und die Leistung des Sportlers steigt. EPO wird leider auch als Dopingmittel in synthetischer Form eingesetzt. 3.3.2 Abbau Die alternden Blutkörperchen verlieren ihre Elastizität und werden nach 120 Tagen in der Milz, Leber und im roten Knochenmark wieder abgebaut. Das Globin (Proteinanteil) wird in Aminosäuren zerlegt, die wiederverwertet werden. Die Hämgruppe wird zerlegt, wobei das wertvolle Eisen zum Knochenmark transportiert wird. Der Rest der Hämgruppe wird in Bilirubin umgewandelt, welches in der Leber über den Gallensaft an den Darm abgegeben wird. Dort wird es weiter umgewandelt und sorgt für die Braunfärbung des Stuhls. Bilirubin hat eine gelbliche Färbung. Wenn die Abgabe über die Leber gestört ist, sammelt es sich im Blut und den Geweben an und ist verantwortlich für die Gelbsucht. 3.4 Blutgruppen Die Erythrozyten besitzen in ihrer Zellmembran Glykoproteine (Proteine mit Zuckerketten). Je nach Blutgruppe unterscheiden sich diese Zuckerketten. Diese Oberflächenmerkmale sind Antigene und rufen eine Immunreaktion durch Antikörper hervor. Zwei wichtige Systeme zur Unterscheidung der Blutgruppen sind:  AB0-System  Rhesus-System. Die Blutgruppen werden nach den Mendel´schen Regeln vererbt. 3.4.1 AB0-System Das AB0-System der Blutgruppen wurde 1901 von Karl Landsteiner, einem österreichischen Pathologen, aufgestellt, wofür er 1930 den Nobelpreis für Medizin erhielt. Später entdeckte er auch den Rhesusfaktor. Die roten Blutkörperchen können zwei Antigene besitzen, Antigen A und Antigen B. Es gibt aber vier Blutgruppen: Hat man Antigen A, so hat man die Blutgruppe A - bei Antigen B, die Blutgruppe B. Besitzt man Antigen A und B, so hat man die Blutgruppe AB und besitzt man kein Antigen, dann hat man die Blutgruppe 0 (Null). 4 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse Zusätzlich entwickelt der Mensch Antikörper (Immunglobuline) gegen alle Antigene, die er selbst nicht hat. Sie befinden sich im Blutplasma und bilden sich im ersten Lebensjahr. Antigene auf Blutgruppe Antikörper im Plasma Erythrozyt A A Anti-B B B Anti-A AB A und B keine Antikörper 0 kein Antigen Anti-B und Anti-A Dies ist der Grund, warum Blut von einem Spender, der nicht die gleiche Blutgruppe besitzt, zusammenklumpt. Die Antikörper verkleben die fremden Antigene auf den Blutkörperchen und die Blutkörperchen lösen sich schließlich auf. Das kann zu einem gefährlichen, mitunter tödlichen Schock führen. 3.4.2 Rhesus-System Die Erythrozyten besitzen noch ein zweites wichtiges Antigen, den Rhesusfaktor, der bei den Rhesusaffen entdeckt wurde. Besitzt man dieses Antigen (Rh), ist man Rhesus positiv, hat man es nicht, ist man Rhesus negativ. Etwa 85 % der weißen europäischen und amerikanischen Bevölkerung und fast 100 % aller Afrikaner, Asiaten und Indianer Nordamerikas sind Rhesus-positiv, der Rest jeweils Rhesus- negativ. Ist man Rh-negativ, so bildet man im Gegensatz zur AB0-System keine Antikörper gegen den Rhesusfaktor aus. Die Antikörper entstehen erst nach Kontakt mit Rhesus-positivem Blut. Dies ist gefährlich für Rhesus-negative Schwangere, die ein Rhesus-positives Kind erwarten (jede 10. Schwangerschaft) oder die bereits eine Bluttransfusion mit Rhesus-positivem Blut erhalten haben. Meist kommt es im Laufe der Geburt zu Blutkontakt zwischen Mutter und Kind und damit zur Ausbildung von Antikörpern. Wird sie daraufhin mit einem zweiten Rhesus-positivem Kind schwanger, kann das für das Kind tödlich enden. Die Antikörper der Mutter überwinden die Plazentaschranke und dringen in den Blutkreislauf des Kindes ein, wo sie die roten Blutkörperchen des Kindes verklumpen. Dies führt von Gehirnschäden bis zum Tod. 3.4.3 Bluttransfusionen Bei Bluttransfusionen wird im Regelfall Blut der gleichen Blutgruppe und mit gleichem Rhesusfaktor gegeben. In den seltensten Fällen wird dabei Vollblut transfundiert. Unter einer Blutkonserve versteht man ein Erythrozytenkonzentrat (ohne Blutplasma und Leukozyten). Blutkonserven sind 6 Wochen (42 Tage) haltbar. 5 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse 3.4.4 Kompatibilität des Spenderblutes Wenn vorhanden, wird immer das gleiche Blut transfundiert. In Notfällen oder bei Mangel von bestimmten Blutgruppen können Ausnahmen gemacht werden. Für Erythrozytenkonzentrate gilt folgende Blutgruppenverträglichkeit: Da der Empfänger nur rote Blutkörperchen bekommt, muss Empfänge Spende man nur die Antikörper im Blut des Empfängers beachten. r r Diese würden das falsche Spenderblut verklumpen. Beispiel: Hat der Empfänger die 0 nur 0 Blutgruppe A, hat er Anti-B im Blut. A A und 0 Darum darf er kein Blut der Blutgruppe B oder AB erhalten, da dies von den B B und 0 Anti-B verklumpt werden würde. AB, A, B, AB Menschen mit der Blutgruppe AB 0 positiv gelten als Universalempfänger. Sie dürfen Blut jeder Blutgruppe erhalten. Menschen mit der Blutgruppe 0 negativ gelten als Universalspender und ihr Blut ist sehr begehrt. Ihr Blut darf an jeden beliebigen Patienten verabreicht werden. 3.5 Sichelzellenanämie und Malaria Bei der Sichelzellanämie handelt es sich um eine vererbbare Erkrankung. Wegen eines Gendefekts (Punktmutation) wird in einer AS-Kette (β-Kette) des Hämoglobins eine einzige Aminosäure durch eine andere ersetzt. Somit verändert sich die räumliche Struktur des Hämoglobins - es bildet sich defektes Sichelzell-Hämoglobin – HbS.  Die Krankheit kann reinerbig (homozygot = HbS-HbS) vorkommen – d.h. das väterliche und mütterliche Gen für die β-Kette ist defekt und damit sind alle Hämoglobinmoleküle betroffen – schwerere Form der Erkrankung.  Andererseits ist in der mischerbigen (heterozygoten = Hb-HbS) Form nur eines der zwei Gene defekt (diploid – jedes Gen ist doppelt vorhanden). Somit sind nicht alle Hämoglobinmoleküle von der Deformation betroffen, sondern man besitzt normales Hämoglobin (Hb) und defektes HbS. Die Krankheit verläuft milder und bringt Malariakranken sogar Vorteile. 3.5.1 Pathologie Bei Sauerstoffmangel – wie körperlicher Anstrengung - verformen sich die roten Blutkörperchen sichelförmig, da das reduzierte HbS in den roten Blutkörperchen Ketten bildet und fadenförmig auskristallisiert. Die Folgen sind:  In dieser Form können Erythrozyten keinen Sauerstoff transportieren. 6 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse  Außerdem hängen sie sich leicht zusammen und verstopfen somit kleine Blutgefäße, was zu starken Schmerzen und lebensgefährlichen Durchblutungsstörungen führen kann, wie Schlaganfall, Nierenversagen, Herzversagen, …  Schließlich zerfallen sie oder werden in der Milz aufgrund ihrer unelastischen Form abgebaut. Dies führt zu einer Anämie. Menschen, die in Bezug auf Sichelzell-Hämoglobin (HbS) reinerbig sind, sterben meist vor dem 30. Lebensjahr. 3.5.2 Vorteil von Mischerbigkeit in Malariagebieten Trotzdem sind in manchen Regionen, wie die Gebiete um die ostafrikanischen Seen und in Teilen Südostasiens, 50% der Bevölkerung Anlageträger von HbS. Dies zeigt, dass der Besitz dieses (kaputten) Gens einen Vorteil bringen muss. Tatsächlich erkranken mischerbige Anlageträger an der Krankheit Malaria, sterben jedoch nicht daran, da sich die Malariaparasiten in den veränderten Erythrozyten nicht so gut vermehren können, z.T. sogar abgetötet werden. Malaria wird durch einen einzelligen Parasiten Plasmodium hervorgerufen (im Bild blau), der sich zuerst in der Leber, später in den roten Blutkörperchen stark vermehrt und sie zum Platzen bringt, was zu schweren Anämien führt. Der Erreger setzt unter anderem Stoffe frei, die massive Fieberanfälle hervorrufen. Der Einzeller ist hoch spezialisiert und wird von Moskitos (Anopheles) durch Stiche übertragen. 4 Leukozyten - weiße Blutkörperchen Ein Mikroliter Blut enthält ca. 4000 – 11000 Leukozyten. Ihre Zahl steigt vor allem bei Entzündungen und bakteriellen Infektionen an. Bei Leukozyten handelt es sich nicht um eine einheitliche Zellsorte, sondern um eine Gruppe von Blutzellen, die alle der Immunabwehr dienen.  Dabei unterscheiden sie zwischen körpereigenen und körperfremden Strukturen (MHC-Komplex) = unspezifische Immunabwehr  produzieren Antikörper (y-förmige Proteine) = spezifische Immunabwehr  können Krankheitserreger fressen (phagozytieren). Im Gegensatz zu den Erythrozyten besitzen sie Zellkerne (in unterschiedlichster Form) und können ihre Zellform amöboid verändern und einige sogar die Blutbahn verlassen. 7 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse Ihre Lebenszeit ist unterschiedlich, von einem Tag bis über mehrere Jahre bei Gedächtniszellen (B-Lymphozyten). Abbildungen von links nach rechts: - Monozyt (nierenförmiger Zellkern) - Lymphozyt (klein, nur ZK) - Plasmazelle (B- Lymphozyt) - neutrophiler Gr. (segmentkernig) - neutrophiler Gr. (stabkernig) - eosinophiler Granulozyt (rot) - basophiler Granulozyt (blau) Will man die Anzahl der Leukozyten ermitteln, so erstellt man ein Differentialblutbild, bzw. großes Blutbild. Darin unterteilt man die Leukozyten in folgende drei Gruppen: 4.1 Granulozyten Man erkennt sie an den unterschiedlich segmentierten Zellkernen und an den Granula, das sind kleine unterschiedlich einfärbbare Vesikel im Zellplasma. Sie gehören zur zweiten Verteidigungslinie und somit zur unspezifischen Immunabwehr, da sie Krankheitserreger und befallene Zellen am fehlenden bzw. veränderten MHC-Komplex erkennen.  neutrophile Granulozyten: nicht anfärbbare Vesikel o häufigesten Leukozyten (über 50%) o Fresszellen, auch Mikophagen: fressen und verdauen Erreger o kurze Lebensdauer: 1-4 Tage, wandern zum Infektionsort  eosinophile Granulozyten: rot anfärbbar o Parasitenabwehr  basophile Granulozyten: blau anfärbbar o Unterart Mastzellen: schütten den Entzündungsmediator Histamin aus und verursachen allergische Reaktionen 4.2 Monozyten (und Makrophagen - nicht im Blut) Man erkennt sie an dem nierenförmigen, meist randständigen Zellkern und dem durchsichtigen Zellplasma. Sie sind die größten Blutzellen und für die unspezifische Immunabwehr zuständig (erkennen MHC-Komplex). 8 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse Monozyten zirkulieren ein bis zwei Tage im Blut. Dann wandern sie in das Gewebe ein und verwandeln sich in Makrophagen, Riesenfresszellen, die eingedrungene Erreger oder abgestorbene Zellen erkennen und phagozytieren. Makrophagen können Antigene von gefressenen Erregern präsentieren und leiten damit die spezifische Immunabwehr ein. 4.3 Lymphozyten Lymphozyten machen ca. ein Drittel der Leukozyten aus. Man erkennt sie an dem Zellkern, der beinahe die gesamte Zelle ausfüllt und nur einen kleinen Plasmarand übriglässt. Sie werden im Knochenmark gebildet, halten sich jedoch kaum im Blut auf, sondern vor allem in den Lymphknoten, der Milz und in den Geweben. Ihre Aufgabe ist die spezifische Immunabwehr, also die Bekämpfung ausgesuchter Erreger. Man unterscheidet:  T-Lymphozyten o T-Helferzellen erkennen die präsentierten Antigene auf den Makrophagen und veranlassen die Vermehrung der B-Lymphozyten bzw. sie aktivieren T-Killerzellen. o Das HI-Virus befällt T-Helferzellen und verursacht nach ca. 10 Jahren die Immunschwächekrankheit Aids. o T-Killerzellen (cytotoxische Zellen) erkennen infizierte Körperzellen und Krebszellen und töten sie ab.  B-Lymphozyten o entwickeln sich zu Plasmazellen und erzeugen Antikörper (Immunglobuline), welche Erreger verkleben und für Fresszellen markieren. o entwickeln sich zu jahrelang im Blutgefäßsystem patrouillierenden Gedächtniszellen, welche die Bildung von Antikörpern bei Neubefall beschleunigen und somit einen Ausbruch der Krankheit verhindern – man ist immun.  natürliche Killerzellen (NK-Zellen) o einziger Lymphozyt, welcher der unspezifischen Immunabwehr angehört, indem er Krebszellen und virusbefallene Zellen abtötet (erkennt sie am veränderten MHC-Komplex) 5 Thrombozyten - Blutplättchen In einem Mikroliter Blut befinden sich ca. 150 000 - 300 000 Blutplättchen. Ihre Lebensdauer beträgt nur wenige (ca. 10) Tage. Thrombozyten sind „Zellbruchstücke“ von Riesenzellen des roten Knochenmarks und besitzen daher keinen Zellkern. 9 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse Im Blut haben sie normalerweise die Form bikonvexer Scheiben (wie Linsen), kugeln sich aber nach Aktivierung ab und bilden Scheinfüßchen (Pseudopodien) aus, mit denen sie sich ineinander verhaken können. Thrombozyten enthalten viele Vesikel/Granula mit Stoffen, welche die Blutgerinnung einleiten. Kreislauf: Herz und Gefäße Menschen besitzen einen geschlossenen Kreislauf. D.h. das Blut fließt in Blutgefäßen. Das Herz ist ein quergestreifter Hohlmuskel und dient als Pumpe für den Blutkreislauf. 5.1 Aufbau des Herzens Eine muskulöse Herzscheidewand teilt das Herz in eine linke und rechte Hälfte: jede Herzhälfte besteht aus einem Vorhof (Atrium) und einer Kammer (Ventrikel). Die vier Herzklappen wirken im Herz als Ventile und verhindern einen Rückstrom des Blutes in die falsche Richtung. Jede Herzhälfte besitzt eine Segelklappe und eine Taschenklappe. An den Segelklappen wird das Umschlagen der Klappensegel in die falsche Richtung durch Sehnenfäden verhindert, die während der Systole (Kontraktion) von den Papillarmuskeln der jeweiligen Herzkammer gestrafft werden. Sie liegen jeweils zwischen Vorhof und Kammer. Die rechte Segelklappe besteht aus drei Segeln (Trikuspidalklappe), die linke (Mitralklappe) nur aus zwei. Die Taschenklappen bestehen aus drei halbmondförmigen Klappentaschen. Sie liegen jeweils zwischen Kammer und Ausstromgefäß (Aortenklappe, Pulmonalklappe). 5.2 Zellulärer Aufbau des Herzens Die Muskelzellen des Herzens unterscheiden sich von anderen Muskelzellen (Eingeweide-, Skelettmuskeln) dadurch, dass:  die Muskelzellen verzweigt und kurz sind. 10 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse  nur ein Zellkern pro Faser vorhanden ist. Der Zellkern ist von einem myofibrillenfreien Areal umgeben, dem Sarkoplasmahof. Der Sarkoplasmahof enthält Glykogen und Fett als Energiespeicher.  Im Zellplasma liegen die Mitochondrien in Ketten zwischen den längs verlaufenden Muskelfilamenten.  die Herzmuskelzelle ist quergestreift (Proteine Aktin und Myosin, in Sarkomeren angeordnet)  die Zellen sind nicht miteinander verschmolzen, sondern durch „Glanzstreifen“ verbunden. Diese enthalten Gap Junctions, Zell-Zell-Kanäle, das sind Kanal bildende Proteinkomplexe, welche das Zellplasma benachbarter Zellen direkt miteinander verbinden. Sie dienen der Impulsübertragung, denn:  sie werden nicht von Nerven aktiviert, sondern die Impulsbildung passiert innerhalb des Herzens durch spezialisierte Muskelzellen. 5.3 Herzkranzgefäße Der Herzmuskel wird von Herzkranzgefäßen, die von der Aorta abzweigen, mit sauerstoffreichem Blut versorgt. Sind diese durch Blutgerinnsel (Thromben) verstopft, kommt es zum Herzinfarkt. Dabei wird das hinter dem Thrombus gelegene Areal nicht mehr mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt und stirbt ab. Ist dieses Areal zu groß, kann das Blut nicht mehr effektiv weitergepumpt werden und der Mensch stirbt. 5.4 Kreislauf Der Kreislauf unterteilt sich in den  kleiner Lungenkreislauf: nur ein Organ, die Lunge, wird versorgt rechter Ventrikel – Lungenarterie – Lunge (Arterien – Kapillaren – Venen) – Lungenvene – linkes Atrium  großer Körperkreislauf: alle anderen Organe des Körpers werden mit Blut versorgt linker Ventrikel – Aorta – Körper und Gehirn (Arterien, Kapillaren, Venen) – Hohlvenen – rechtes Atrium Dies erklärt auch warum der linke Ventrikel muskulöser ist als der rechte! (Pumpkraft für Körperkreislauf größer) 11 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse 6 Blutgefäße Es werden drei Arten von Blutgefäßen unterschieden. 6.1 Allgemeiner Wandaufbau der Blutgefäße Die Venen und Arterien bestehen aus drei Schichten: 6.1.1 Tunica interna oder Interna / Intima (Tunica = Gewebsschicht) Sie besteht aus einem flachen einschichtigen Epithel,  dem Endothel und  einer Basalmembran. 6.1.2 Tunica media oder Media Sie besteht aus ringförmig angeordneten glatten Muskelzellen und enthält auch elastische Fasern. Die Dicke dieser Muskelschicht ist, je nachdem, wo sich das Blutgefäß befindet und welche Funktion es hat, unterschiedlich. 6.1.3 Tunica externa oder Adventitia Die äußere Schicht von Blutgefäßen wird von einer Schicht Bindegewebe gebildet, in dem auch elastische Fasern verlaufen. Sie ist mit dem Gewebe der Umgebung verwachsen und fixiert auf diese Weise die Gefäße an Ort und Stelle. In den größeren Venen und Arterien verlaufen in der Adventitia zusätzlich kleine Gefäße, die Vasa vasorum, welche die großen Gefäße ernähren. 6.2 Kapillaren Kapillaren sind einschichtig aufgebaut. Sie bestehen nur aus der innersten Gefäßschicht, also der Interna, und bestehen daher nur aus  Endothel und  Basalmembran. Dies ermöglicht einen schnelleren Stoffaustausch durch die Endothelzellen, die durch ihre flache Form eine kurze Diffusionsstrecke ermöglichen. 12 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse Der Stofftransport erfolgt o transzellulär - durch die Endothelzellen hindurch. Die Stoffe müssen die Basalmembran und semipermeable Zellmembranen passieren (schwerer, langsamer, mehr Kontrolle, passiver und aktiver Transport); o interzellulär – zwischen den Zellen des Endothels (leichter). 6.3 Arterien Arterien befördern das Blut vom Herzen weg. Dabei wird ihr Durchmesser immer kleiner, aus Arterien werden Arteriolen, bis sie schließlich in die einschichtigen Kapillaren münden. Sie besitzen viele elastische Fasern und sind dehnbar, da sie das mit hohem Druck aus dem Herzen kommende Blut weiterbefördern müssen. Arterien besitzen eine dicke mittlere Schicht, die Media, die aus mehreren Schichten glatter Muskelzellen besteht. Mit den glatten Muskelzellen können sie unter Einfluss des vegetativen Nervensystems und einiger Hormone (Sympathikus: Noradrenalin – gefäßverengend und blutdrucksteigernd) den Durchmesser der Gefäße verengen (vor allem der Arteriolen). Damit regeln sie den Blutdruck. 6.4 Venen Venen transportieren das Blut zum Herzen und befördern 65% des Blutes. Ihre Media ist relativ dünn und aufgelockert, ihre Blutgefäßwände sind insgesamt dünner und fallen bei Leichen in sich zusammen. Kleine Venen, die den Kapillaren nachgeschaltet sind, bezeichnet man als Venolen. Sie verlaufen meist parallel zu den Arterien. Das Blut aus den Venen wird vom Herzen gegen die Schwerkraft angesaugt. Um dem Herzen die Arbeit zu erleichtern, wird es durch drei Mechanismen unterstützt:  Venenklappen Venen besitzen Venenklappen, die aus zwei Taschenklappen bestehen. Wenn die Vorhöfe entspannt sind und sich weiten (und zugleich die Kammern zusammengezogen), wird Blut angesaugt, wobei die Klappen sich flach an das Endothel legen. Ziehen sich die Vorhöfe zusammen, um das Blut in die Herzkammer zu pumpen, sackt das Blut in die Venen zurück und wird von den entfalteten Venenklappen aufgefangen.  arteriovenöse Koppelung 13 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse Venen verlaufen meist parallel zu Arterien, meist ist eine Arterie durch Bindegewebe an zwei Venen gefesselt. Durchläuft nun eine Pulswelle die Arterie, erweitert sich diese und drückt die benachbarten Venen zusammen. Durch die Venenklappen kann das in den Venen enthaltene Blut nur herzwärts entweichen.  Muskelpumpe Bewegung, vor allem der Beinmuskulatur, unterstützt den Blutfluss Richtung Herz. Ein kontrahierter Muskel ist verdickt und drückt damit die in ihm verlaufenden Venen zusammen. Das in den Venen enthaltene Blut kann aufgrund der Venenklappen nur herzwärts fließen. 7 Blutdruck Der Blutdruck ist der Druck, der im Herzen und im Gefäßsystem herrscht. Die Höhe des Blutdrucks ist abhängig  vom Herzzeitvolumen: das ist die Menge an Blut, die das Herz pro Minute durch den Körper pumpt – ca. 5 Liter pro Minute (pro Herzschlag ca. 70-100 ml)  vom Widerstand in den Blutgefäßen: je enger der Durchmesser im Blutgefäß, desto höher der Widerstand.  von der Menge des Blutes. Zusammengefasst heißt das, je stärker das Herz pumpt oder je höher der Widerstand in den Gefäßen ist und je mehr Blutvolumen man hat, desto höher ist auch der Blutdruck. 7.1 Blutdruckwerte Die gesetzliche Maßeinheit für den Blutdruck ist mm Hg - Millimeter Quecksilbersäule. 7.1.1 Normalwert Der optimale Blutdruck liegt bei 120/80 mm Hg. Der obere Wert ist der systolische Wert und zeigt den Druck bei der Kontraktion (Systole) der Herzkammer. Der untere Wert ist der diastolische Wert und entspricht dem Druck bei erschlaffter Herzkammer (Diastole) Ab einem Wert von 140/90 mm Hg spricht man von Bluthochdruck - Hypertonie, der sich nachteilig auf die Gesundheit und Lebenserwartung auswirkt. Das Herz muss unablässig mit erhöhter Anstrengung pumpen. Dies belastet Herz- und Gefäßwände. 14 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse 7.1.2 Bluthochdruck Der Blutdruck erhöht sich durch  Trinken (größere Blutmenge),  Nikotin und Pille (verengt Blutgefäße)  Stress (Angst, Zeitdruck, Lärm, Trauer, Alkohol, Anstrengung – verengte Gefäße und höherer Puls) und  Salz- bzw. Zuckerkonsum (wirkt im Blut osmotisch und saugt Wasser aus den Zellen – Blutmenge erhöht sich) Bei Wärme und Entzündungen sinkt der Blutdruck (erweiterte Gefäße). 7.2 Schäden an Gefäßen - Arteriosklerose Der hohe Blutdruck führt zu Schäden an der Gefäßwand (Intima – Endothelzellen). Gefäße altern durch einen zu hohen Blutdruck schneller und verlieren ihre Elastizität, was wiederum zu einer Erhöhung des Blutdrucks führt. Arteriosklerose Durch Arteriosklerose kommt es zur Einengung und Verhärtung von Arterien (verlieren ihre Dehnbarkeit). Es entsteht zwischen der Media und Endothelschicht eine Ablagerung (= Plaque), die den Gefäßdurchmesser verengt. Schließlich kann der Plaque einreißen, was zu einer Blutgerinnungsreaktion an der schon verengten Stelle führen kann. Es entsteht ein Thrombus, der das Gefäß an Ort und Stelle verstopft, bzw. der weggeschwemmt wird und an anderer Stelle (oft Lunge - Lungenembolie) ein Gefäß verstopft. Am Anfang steht immer eine Verletzung der Endothelzellschicht, also der innersten Schicht der Blutgefäße, z.B. durch Bluthochdruck. Dadurch werden die Endothelzellen durchlässiger. Es lagern sich Monozyten an, verwandeln sich in Makrophagen und wandern zwischen die Intima (innerste Gefäßschicht) und Media ein. Auch LDL-Cholesterin „sickert“ durch die beschädigten Endothelzellen und wird oxidiert und von den Makrophagen gefressen, welche sich in Schaumzellen umwandeln. Man nennt sie Schaumzellen, weil man unter dem Mikroskop viele Lipidtröpchen (mit LDL-Cholesterin) als schaumiges Inneres erkennen kann. Es entsteht an der Stelle eine Entzündungsreaktion. Einige Schaumzellen sterben ab und es bildet sich eine Bindegewebsschicht um die Schaumzellen. Die von dieser Bindegewebskapsel umgebenen Schaumzellen werden als Plaque bezeichnet. Er ist zum Gefäßlumen hin von Endothelzellen überdeckt. 15 Themengebiet 05 Blut und Kreislauf 5. Klasse Reißt der Plaque ein, kommen die Thrombozyten mit einer „Fremdoberfläche“ (= nicht Endothel) in Kontakt und es wird eine Blutgerinnungsreaktion eingeleitet, die einen Thrombus zur Folge hat. Der Thrombus kann direkt an der Verengung haften bleiben und verstopft das Gefäß. Das dahinterliegende Gewebe stirbt darauf ab. Allerdings kann der Thrombus auch vom Blutstrom weggespült werden und in einem kleineren Gefäß stecken bleiben und dieses verstopfen. Als Folge kann er einen Herzinfarkt, Schlaganfall, Lungenembolie, usw. verursachen. 7.3 Schäden am Herzen - Herzinsuffizienz Das Herz, das heißt in erster Linie die linke Herzkammer, muss ständig gegen den erhöhten Druck in den Arterien ankämpfen, um die vom Organismus benötigte Menge Blut auszuwerfen. 7.3.1 Muskelverdickung der linken Kammer (Herzhypertrophie) Die chronische Überlastung der Muskulatur der linken Herzkammer führt dazu, dass die Herzmuskelzellen sich vergrößern (nicht vermehren!), was insgesamt zu einer Verdickung (meist nach innen) der Herzkammerwand führt (auch bei Sportlern, aber dort vergrößert sich das ganze Herz, nicht nur eine Kammer). 7.3.2 Problem: keine verbesserte Kapillarisierung Die verdickte Kammer benötigt vermehrt Sauerstoff, jedoch passen sich die Herzkranzgefäße nicht an die Belastung an, was zu einer Unterversorgung des Herzmuskels mit Sauerstoff führen kann und somit das Risiko eines Herzinfarkts erhöht. (Zellen dicker und Diffusionsstrecke wird länger – Zellen erhalten weniger Sauerstoff). 7.3.3 Folge: Herzinsuffizienz Die Pumpleistung des Herzens lässt nach und kann den Körper nicht mehr ausreichend mit Blut versorgen, da  der verdickte Herzmuskel schlechter mit Sauerstoff versorgt wird und  das Schlagvolumen durch die nach innen verdickten Herzwände verringert ist, was zugleich das Herzminutenvolumen (Herzfrequenz x Schlagvolumen) verringert. 16