1. - Amylase (auch Ptyalin genannt)

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4.) Das Nervensystem:
Das Nervensystem wird in das zentrale Nervensystem und in das peripheres
Nervensystem unterteilt.
Das zentrale Nervensystem – ZNS – besteht aus Gehirn und Rückenmark.
Das periphere Nervensystem besteht aus:
Nerven, die
1.)
Informationen vom Körper oder der Umwelt an das Gehirn oder Rückenmark
melden = afferente Bahnen (a = zu)
2.)
oder umgekehrt vom Gehirn oder Rückenmark an die Organe weiterleiten =
efferente Bahnen. (ex = weg) (z.B.: Muskulatur)
Gesamtes Nervensystem (NS)
Cerebro-spinales NS
Zentrales NS
= Gehirn + vl. RM
Vegetatives NS
Peripheres NS
= RM, Hirnnerven
Nervöse
Steuerung
Sympathisches NS
Humorale
Steuerung
Parasympathisches NS
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Das Neuron = Nervenzelle
Der Zellkörper von Neuronen (= Nervenzellen) besitzt charakteristische Fortsätze:
das Axon (Syn.:Neurit) und die Dentriten.
Das Axon:
● kann in der Länge zwischen 100µm und 1 m variieren
● An seinem Ende ist es verzweigt und bildet dort die Axonterminalen aus.
(= Nervenenden, enden meist an Synapsen, Impulse werden verschaltet)
● In vielen Fällen werden zuvor auch noch Kollateralen abgegeben.
● In den meisten Fällen ist das Axon von einer Myelinhülle (Markscheide) umgeben.
● Diese „Myelinscheide“ dient zur Erhöhung der Nervenleitgeschwindigkeit, denn
das Axon (Neurit) ist das Ende der Nervenzelle, über das Informationen zu anderen
Nervenzellen oder zu Effektorganen (z.B. Muskeln) geleitet werden
Die Dendriten nehmen über synaptische Kontakte Informationen von anderen
Neuronen (evtl. auch von Sinneszellen) auf.
Allerdings sind auch andere Strukturen der Nervenzelle-Membran zu einer derartigen
Informationsaufnahme befähigt.
Dazu sind Zellmembranen mit tausenden Synapsen bedeckt.
Nervenzellen können Informationen über Dentriten mit vielen Synapsen vernetzen.
Der Zellkern der Nervenzelle
Besonderheit:
✗
Enthält Desoxyribonucleinsäure (DNA) und Ribonucleinsäure (RNA)
✗
die Zellkerne haben die Fähigkeit zur Mitose verloren (= Fähigkeit, sich zu teilen)
eine spontane Regeneration findet im Nervengewebe daher – und aus anderen
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Gründen – nicht statt.
z.B.: Problem nach Schlaganfall (Irgendein Areal im NS ist ausgefallen)
1.) Hirnmassenblutung bei Hochdruckpatienten, Rauchern, ...
–
2.)
durch ein Blutgerinsel wird das Hirngewebe geschädigt -> Folge: Lähmung
Hirninfarkt
- Ein Gefäß wird aufgrund einer Verkalkung verschlossen
- daher wird ein Areal nicht mehr mit Blut versorgt
- NZ sterben ab -> Folge: Lähmung (in den meisten Fällen können andere NZ die
Funktionen der abgestorbenen NZ übernehmen)
Besonderheiten der Energieversorgung von
Nervenzellen:
(funktioniert über KH – Glukose)
Für die Energiebereitstellung sind die Mitochondrien zuständig, die
Adenosintriphosphat (ATP) resynthetisieren.
Besonderheit:
✔
✔
Nervenzellen können kein Glykogen speichern
--> kurzfristige Unterbrechung der Blutzufuhr (Versorgung mit Glukose) zum
Gehirn kann zu Bewusstlosigkeit (evtl. sogar zu irreversiblen Hirnschäden) führen...,
denn NZ sind auf ständige Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels angewiesen. Wenn
nicht: Hyperglykämie)
Die Gliazellen:
Gliazellen strukturieren während der Ontogenese das Hirnwachstum (z.B. Bildung
von Markscheiden)
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Def. Ontogenese: Nach E. Haeckel (1912) versteht man darunter die Entwicklung des
Individuums und zwar in körperlicher als auch in seelisch-geistiger Hinsicht.
Am ausgereiften Gehirn dienen sie der Erhaltung des notwendigen Milieus um die
Neurone:
● sie regulieren pH, K+- Konzentration
● sie stellen Verbindung zwischen Blutgefäßen und Nervenzellen her
● sie schirmen die synaptischen Regionen ab (Synapsen)
● sie regulieren Aufnahme von Transmittern und Vorstufen von Transmittern
(Transmittersynthese) ...
Rezeptoren:
- Sensorenzellen
–
sind hochspezialisierte Zellen, die besonders empfindlich für bestimmte Reize
(Licht, Schall Duftstoffe, Wärme, Kälte…) sind.
–
Für diese „adäquaten“ Reize haben sie eine außerordentlich niedrige Reizschwelle.
Der Reiz wird durch verschiedene Vorgänge in ein körpereigenes Signal umgesetzt >>
Veränderung des Membranpotentials (siehe später) der Sinneszelle.
Diese Veränderung (Rezeptorpotential) kodiert die Reizstärke.
Reize werden aufgenommen -> Membranpotential wird verändert -> Gehirn
registriert es
Lokalisation: meist spezielle Ausbildungen einer dendritischen Zone
Funktion: der Rezeptor stellt das Zwischenglied zwischen Reiz und Reizantwort dar
Energieformen, die in einem Rezeptor umgesetzt werden können:
mechanisch (Druck, Berührung)
hermisch (Erwärmung)
elektromagnetisch (Licht)
chemisch (Geruch, Geschmack, O2-, CO2-Gehalt des
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Blutes)Rezeptoren in einem bestimmten Sinnesorgan reagieren mit wesentlich
niedrigerer Schwelle auf bestimmte Energieformen als auf andere
(adäquater >< inadäquater Reiz)
Bei Laktatproduktion: vermehrter CO2-Gehalt -> Rezeptoren registrieren das chemisch
und bewirken über das Gehirn eine Veränderung der Atmung
Rezeptorentypen:
Für alle möglichen Sinne gibt es Rezeptoren (z.B.: klebrig)
● Rezeptoren für spezielle Sinne (Gesicht, Gehör, Geruch, Geschmack)
● Rezeptoren für Dreh- und Linearbeschleunigungen
● Rezeptoren für Hautsinne (Berührung, Druck, Schmerz, Kälte, Wärme)
● Rezeptoren für viszerale Sinne (weiter innen liegend) = Viszerale Rezeptoren
(Muskeldehnung, Sehnendehnung, Gelenksstellung, arterieller Blutdruck, zentraler
Venendruck, Lungendehnung, Bluttemperatur, O2-Parialdruck im Blut, pH des Liquors,
osmotischer Druck des Plasmas, a-v Glucosedifferenz, …)
Die Aufnahme und Verarbeitung von Informationen aus den Hals- , Brustund Baucheingeweiden wird als viszerale Sensibilität bezeichnet.
Sensorische Meldungen aus den Eingeweiden werden vom ZNS überwiegend für
Kontroll- und Regelprozesse benutzt.
● Sie führen bei normaler Funktion kaum zu bewussten Empfindungen, aber
können bei Erkrankungen Schmerzen verursachen (Man bemerkt sie, wenn etwas
im Körper nicht stimmt) z.B.: Nieren, Gallenkolik (Urspung sehr schlecht zu
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orten)Telerezeptoren (registrieren entfernte Vorgänge: Auge, Ohr, olfaktorische
Membran): Informationen zu anderen Informationen verbinden , z.B.: Entfernungen
abschätzen
● Exterorezeptoren (für unmittelbare äußere Umgebung, Information der
Umgebung) – freie Nervenendigungen, Meisner-Körperchen, …
● Interoceptoren (für inneres Milieu) Rezeptoren in der Wand von großen Arterien,
Venen, Herz, Lunge, Rezeptoren in der Wand von Gehirnzellen, Geschmacksknospen
(liefern Informationen weiter, ohne dass der Mensch es merkt, z.B.: Steigerung des
Blutdrucks)
● Proprioceproren - informieren über Lage des Körpers: Muskelspindel, GolgiSehnenorgan, Nervenendigungen um Gelenke (also in Sehnen, Gelenken usw.
● Temperaturrezeptoren:
a.) Wärmerezeptoren
b.) Kälterezeptoren
Durch Abkühlung oder Erwärmung der Haut sowie der oberflächlichen
Schleimhäute lassen sich Temperaturempfindungen auslösen, die entgegengesetzte
Qualitäten, nämlich Kälte und Wärme, aufweisen.
Innerhalb dieser Qualitäten gibt es zahlreiche Abstufungen.
● Druck (=Mechano-) rezeptoren: Aufgrung übereinstimmender
Funktionsmerkmale (Druck, Spannung, Berührung, Vibration) können sie in große
Gruppen eingeteilt werden / in bestimmte Zonen des Körpers.
- Intensitätsdedektoren
- Geschwindigkeitsdedektoren
- Beschleunigungsdedektoren usw.
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Unterschiedliche Schwellen der Druckrezeptoren:
1.)
Druckschwelle
2.)
Zweipunktschwelle (= kleinster
Abstand, der räumlich unterschieden werden kann)
● Schmerzrezeptoren: Rezeptoren, die auf gewebsschädigende Reize reagieren
haben eine hohe Reizschwelle. d.h.: sie registrieren normalerweise nur
Verletzungen.
Nach mehrfacher Reizung oder in entzündetem Gewebe erhöhen sie ihre
Empfindlichkeit (z.B.: reagiert man bei einer Schwellung oder Entzündung auf Druck
sensibler)
Sensibilität:
Die Aufnahme von Informationen durch Rezeptoren sowie deren Verarbeitung
im ZNS wird als Sensibilität bezeichnet.
Je nach Lage der Rezeptoren in der Haut, in tieferen Geweben wie Muskeln und
Gelenken sowie in den Eingeweiden unterscheidet man:
➢
Oberflächensensibilität (glatt, rau, ...)
➢
Tiefensensibilität (Druck, ...)
➢
Viszerale Sensibilität (Information aus den Eingeweiden: z.B.: Schmerzreize –
schwer zu beurteilen)
Abgrenzungen gegenüber den Sinnesbereichen:
✔
Hören
✔
Sehen
✔
Riechen
✔
Schmecken (als Beurteilung von Geschmacksrichtungen)
Die Haut ist auch ein hochempfindliches Sinnesorgan, über das unterschiedliche
Empfindungen vermittelt werden. Über die Haut ausgelöste Empfindungen:
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–
Tastsinn
–
Temperatursinn
–
Schmerzsinn
–
Wahrnehmung von Oberflächenstrukturen durch aktives Belasten
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Ad Tastsinn:
Durch nicht schädigende mechanische Reize lassen sich auf der Haut mehrere qualitativ
unterschiedliche Empfindungen auslösen:
Kitzeln, Berührung, Vibration, Druck und Spannung.
Sie werden auch als taktile Empfindungen bezeichnet.
Empfindungen der Haut:
Auch zahlreiche Eigenschaften von Gegenständen könnenn nur über die
Hautsinne erfasst werden. z.B.: Gewicht, Temperatur, Härte, Rauhigkeit, Feuchtigkeit,
Klebrigkeit und Elastizität.
Aus der Verknüpfung derartiger Empfindungen setzt sich beim aktiven Belasten die
Struktur- und Formwahrnehmung zusammen. (Durch Erfahrung kann man Reize
wahrnehmen)
Die Empfindlichkeit gegenüber den unterschiedlichen Reizen ist nicht gleichförmig
über die Haut verteilt, sondern Punkte höherer Empfindlichkeit sind von
Abschnitten relativer Unempfindlichkeit umgeben.
Diese Sinnespunkte liegen in empfindlichen Hautarealen (Gesicht, Hände,...)
dichter als in unempfindlichen (Rücken).
Das von einem Rückenmarksegment und den zugehörigen Spinalnerven sensibel
versorgte Hautareal heißt Dermatom.
Die Dermatome sind überlappend. (wenn ein Schmerz empfunden wird, kann das Gehirn
ihn orten).
Empfindungen in Dermatomen können ausfallen (d.h. sie überlappen nicht mehr) ->
Gefühlstaubheit und Abnahme der Empfindung (Hypästhie) und Hautareale ohne
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Empfindung (Anästhie)
Die von einem Spinalnerv versorgten Knochen und Muskeln nennt man
Sklerotome und Myotome.
Dermatome, Sklerotome und Myotome liegen nie genau übereinander.
Die Reizentstehung (Das Ruhepotential)
Interstitium:
Na+:145mmol/l
Cl–:120mmol/l
nur wenig K+, A–
K+ - Konzentration
hoch
niedrig
Asind
elek
Intrazellulär-Raum
K+: 155 mmol/l
A-: 155 mmol/l
nur wenig Cl-, Na+
trost
atisc
Intrazellulär-Raum
h
Zellmembran
gebunden (können
nicht durch. -> Grund für die Ladung
Unter Normalbedingung neg.
● Unter Ruhebedingungen sind funktionell nur die Kaliumkanäle offen
● Die Kaliumionen diffundieren auf Grund der bestehenden Konzentrationsdifferenz
nach außen
Sie werden jedoch von ihren Gegen-Ionen (nicht-permeable Proteinanionen)
zurückgehalten (Das Zellinnere ist gegenüber der Zelloberfläche negativ
geladen)Das
Aktionspotential
Interstitium
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Durchlässigkeit für Natrium nimmt sprunghaft zu --> Na+ strömen ins Zellinnere -> es kommt zu AP (überschüssige positive Ladung = „Overshoot“)


Überschreiten des Schwellenpotentials „firing level“ >> Depolarisation
Das Zellinnere, das in Ruhe gegenüber der Zelloberfläche negativ geladen ist
wird durch Na+ plötzlich positiv geladen = „Overshoot“

Reiz trifft auf einen Rezeptor >> an der entsprechenden Nervenfaser erfolgt die
Depolarisatoion eines Bestandspotentiales. (Im Bereich der NZ)

Ist die Depolarisation groß genug, dann wird der sog. „firing-level“ erreicht
und ein Reizpotential gebildet >>

An Rezeptoren: Größe der Depolarisation ist abhängig von der Reizintensität >

Der auf den Rezeptor wirkende Reiz muss eine bestimmte Mindestgröße, eine
bestimmte Mindestdauer und eine bestimmte Mindest-Anstiegssteilheit
besitzen >>

Depolarisierung der Nervenfaser am ersten Schnürring (= Aktionspotential).
+ 35 mV
Das Aktionspotenzial
„Overshoot“
+/– 0 mV
– 55 mV
„firinglevel“
– 70 mV
Latenzperiode
Dauer des Aktionspotentials:
● Markreiche Nervenfaser: 1 msec
● Herzmuskulatur:
Skelettmuskulatur:
Nervenfaser:
100 msec
10 msecDie
nichtmyelinisierte
„Refraktärperiode“
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Das Axon ist der Ausgang eines Neurons. Die Axone sind von Schwann-Zellen
bzw. Oligodendroglia umgeben. (= Schwann´sche Zelle)
Dabei verlaufen dünne Axone bündelweise in einem Verband von Schwann-Zellen.
Die myelinisierte Nervenfaser:
Um myelinisierte Fasern wickeln sich Schwann-Zellen in mehrfachen Schichten
und bilden die sog. Myelinscheide (Markscheide)
Die Myelinscheide besteht im Wesentlichen aus mehrfachen Lipid-Doppelschichten
der Zellmembran der Schwann-Zelle >> hoher elektrischer Widerstand.
Dies hat Konsequenzen für die Erregungsfortleitung an der Nervenfaser.
Eine Schwann-Zelle umhüllt das Axon auf eine Länge von 1 – 2 mm, so dass viele
Schwann-Zellen das Axon perlenschnurartig einhüllen.
Zwischen den einzelnen Schwann-Zellen, am Ranvier-Schnürring, liegt die
Axonmembran offen und ist von Extrazellulärflüssigkeit umspült.
A: nichtmyelisierte Axone
AxoneErregungsfortleitung
Nervenfaser:
B: myelinisierte
an der nicht-myelinisierten
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Theoretisch müsste die Erregung in
beide Richtungen funktionieren – tut sie
aber nicht >> Refraktionsperiode
Überleitung in diese Richtung
nicht möglich.
● Depolarisation einer Nervenzellregion
● gegenüber unerregten Nachbarbezirken besteht ein Potentialunterschied von
100 mV
● Weiterleitung in Richtung des Gefälles
● Dieser Ionenfluss verschiebt das dortige Membranpotential in
Richtung Depolarisation.
● Dies wiederum ist der Ausgangspunkt für ein erneutes Übergreifen der
beschriebenen Prozesse auf den nächsten, noch unbeeinflussten
Membranabschnitt usw.
Die Erregung breitet sich aufgrund der Refraktärphase nur in eine Richtung aus. Die
Depolarisation greift über.
Erregungsfortleitung an der myelinisierten
Nervenfaser:
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● Bei der myelinisierten Faser können im Bereich der Myelinisierung keine Ströme
fließen
● Depolarisierung erst am nächsten Schnürring (denn sie “pflanzen” sich von
Schnürriing zu Scnürring fort – viel schneller)
● Außerdem enthält die Schnürringmembran besonders viele spannungsabhängige
Na+ - Kanäle, so dass nach Überschreiten der Schwelle dort der Na+ - Einstrom ganz
massiv erfolgen kann.
● Das Aktionspotential überbrückt an der markhaltigen Faser ein eine größere
Strecke
● Die Erregungsfortpflanzung ist sprunghaft = saltatorisch.
Konsequenzen:
Leitungsgeschwindigkeiten:
Myelisierte Nervenfasern: bis zu 120m/s (ca.430km/h)
Nichtmyelinisierte Nervenfasern: nur aus 0,5 – 2m/sBei der Leitungsgeschwindigkeit
spielt aber auch der Axondurchmesser eine Rolle, denn mit zunehmendem
Durchmesser sinkt der elektrische Längswiderstand.
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Die Synapsen:
Die Einzelleistungen von Zellen ergeben nur dann ein sinnvolles Ganzes, wenn die
Zellen kooperieren können.
Dazu müssen Nachrichten ausgetauscht werden.
Dabei spielen die Synapsen als Kontaktstellen zwischen verschiedenen Nervenzellen
eine große Rolle.
Impulse von mehreren 1000 NZ müssen zu einem Gesamtimpuls zusammengesetzt
werden (elektrische Spannungen werden übergeleitet)
Die Synapsen-Typen:
1.) Elektrische Synapsen
● offene Poren zwischen zwei benachbarten Zellen (winziger Spalt von 2nm)
(wo Synapsen sich berühren, entstehen Poren)
● Der Bereich dieser Membranannäherungen wird als „Gap junction“
bezeichnet.
● Sie erlauben einen Ionenstrom, wenn ein Potentialgefälle zwischen
beiden Zellen besteht.
● Es können also Aktionspotentiale übertragen werden.
2.) Chemische Synapsen
● Wirkungsprinzip: Im Fall der chemischen Synapse erfolgt die Übertragung
des Reizes indirekt durch chemische Überträgerstoffe =
Neurotransmitter (in Bläschen=Vesikel). Neurotransmitter werden
präsynaptisch freigesetzt und führen an der postsynaptischen
Membran zu einer Depolarisierung.
● Der Rezeptor des Neurotransmitters setzt den chemischen Impuls in
einen elektrischen um, sodass er weitergeleitet werden kann.
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Sternchen 2016
● Die Reize (Informationen) werden meist in äußerst komplizierten neuronalen
Netzwerken verarbeitet.
● Diese Netzwerke sammeln, verteilen, unterdrücken ... Informationen
● Es gibt erregende und hemmende Reize
● Beispiel: ZNS, Entstehung komplexer Bewegungsmuster ...
● Konvergenzen: z.B.: Zusammenlaufen vieler präsynaptischer Neurone zu
einem postsynaptischen Neuron (motorische Endstrecke)
● Divergenzen: z.B.: Aufzweigung eines präsynaptischen Neurons in mehrere
Äste (wichtiges Schaffungsprinzip des ZNS)
An einer Synapse werden Nachrichten, die als Serien von Aktionspotentialen
einlaufen, aufgenommen, indem sie vom ersten (präsynaptischen) Neuron auf
ein zweites (postsynaptisches) Neuron übertragen werden. (umgeschaltet)
● direkt: elektrische Überleitung
● indirekt: durch chemische Überträgerstoffe möglich (Botenstoffe)
Reflexe:
a.) Monosynaptischer Reflexe
● Bei Dehnung eines Skelettmuskels kommt es zu einer Kontraktion
(Dehnungs-Reflex oder Muskel-Eigenreflex)
● Der wirksame Reiz ist die Dehnung des Muskels, das beteiligte
Sinnesorgan ist die Muskelspindel (reagiert auf Dehnung)
● In der Spindel gebildete Impuls werden dem ZNS zugeleitet
● Somit: Umschaltung auf motorische Neurone desselben Muskels -->
Kontraktion
Dehnungsreflexe sind die einzigen monosynaptischen Reflexe im Organismus!!!b.)
Polysynaptischen Reflexe (alle anderen Reflexe)
● Polysynaptische Reflexbögen weisen komplizierte Verzweigungen auf
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(viele Synapsen: viele Informationen werden verschaltet)
● Beispiel: Flucht-Reflex („withdrawal reflex“) (Herdplatte)
● Entstehung: z.B.: als Antwort auf einen Schmerz: Reiz im Bereich von Haut,
Subcutis oder Muskel
● Ablauf: Kontraktion der Beuger und Hemmung der Strecker (Körperteil wird
gebeugt --> vom Reiz weggezogen)
● Erfolgt automatisch, man muss nicht darüber nachdenken.
Das Nervensystem
(Unterteilung nach funktionellen Gesichtspunkten)
Gesamtes Nervensystem (NS)
Cerebro-spinales NS
Zentrales NS
= Gehirn + vl. RM
Vegetatives NS
Peripheres NS
= RM, Hirnnerven
Nervöse
Steuerung
Sympathisches NS
Humorale
Steuerung
Parasympathisches NS
Das vegetative/autonome Nervensystem (VNS):
Alle Organe des Körpers, außer der Skelettmuskulatur, sind vom vegetativen
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Nervensystem innerviert.
Neben den Hormonen (humoraler Weg) besteht damit ein zweiter Weg zur
Steuerung der Zellfunktionen der inneren Organe (schnellerer, direkterer Zugriff)
Aufgaben:
1) Verknüpfung von Informationen aus dem zentralen NS („Innenwelt“) mit
Organfunktion
2) Steuerung der Erhaltung und Regulationsvorgänge im Organismus

Änderung von Organfunktionen beim Lagewechsel (Orthostase)

Startreaktion bei Arbeit

Homöostatische Regulation

Regulation der Hautdurchblutung

Schweißsekretion bei Thermoregulation

wichtige Funktion für Kreislaufreflexe, Ma./Da.-Trakt, Blasenentleerung, …
Das zentrale VNS
Unter den zentralen Anteilen VNS ist eine Rangordnung zu erkennen:
1) Limbisches System
2) Hypothalamus
3) Vegetative Zentren im Mittelhirn, verlängertes Rückenmark, Rückenmark
Limbisches
System
Hypothalamus
Medulla oblongata
Rückenmark
Erfolgsorgane
Limbisches System (Allocortex)
Phylogenetisch der älteste Teil der Hirnrinde. Funktionell besteht eine enge
Beziehung zum Hypothalamus. Weiters ist es mit allen Regionen des Großhirns
verschaltet, auch mit den Sinnesorganen.
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Funktion: (zusammen mit dem Hypothalamus)

Steuerung emotioneller Verhaltensweisen (Furcht/Sicherheitsgefühl,
Wut/Gelassenheit, Drang/Meidung ...)

Nahrungsaufnahmeverhalten, Wasserhaushalt

Konstanthaltung der Körpertemperatur

Sexuelles Verhalten

Biologische Rhythmen : Zirkadiane Schwankungen (Hormone, Temperatur),
Menstruation, Schlaf/Wachrhythmus usw.
(viele Hormone haben einen Rhythmus, werden z.B.: am Abend vermehrt
ausgeschüttet)
Hypothalamus
Umfasst mehr oder weniger, gut abgegrenzte
Nervenzellansammlungen
(Hypothalamuskerne) am Boden und im unteren
Teil der Seitenwände des dritten Ventrikels.
Die wichtigsten Funktionen sind:
● Regulation der Nahrungsaufnahme – im Hypothalamus befinden sich ein
Hungerzentrum und ein Sattheitszentrum. Das Hungerzentrum ist dauernd aktiv.
Sattheit tritt auf, wenn das Hungerzentrum durch das Sattheitszentrum gehemmt
wird. Wenn diese Funktion gestört ist: extremes Hungergefühl --> Übergewicht
● Regulierung der Wasseraufnahme: Im Hypothalamus reagieren
Osmorezeptoren auf einer Erhöhung der Osmolarität >>
DurstTemperaturregulation (Abküglungs- und Erwärmungszentrum)
● Steuerung der Hypophysenfunktion durch Bildung von Oxytocin und Adiuretin
Vegetatives zentrales NS
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Mittelhirn:

Vegetative Zentren für Pupillenreflex

Vegetative Zentren für Akkomodation des Auges
Verlängertes Rückenmark (Medulla Oblongata):

Lebenswichtige Zentren für Regulation von Herz, Kreislauf und Atmung
(Inspirations- und Expirationszentrum, Herzhemmungszentrum,
Vasomotorenzentrum) --> ihre Schädigung führt meist zum Tod

Reflexzentren für Nahrungsaufnahme und Schluckreflexe: Kauen,
Schlucken, Speichelfluss, Würgen, Erbrechen, Husten, Niesen, (vitale Reflexe)

Ursprungsgebiet des cranialen Teils des Parasympathikus
Vegetative Anteile des Rückenmarks:

Ursprungsgebiet des Sympathikus

Ursprungsgebiet des sacralen Teils des Parasmpathikus
Sympathikus und Parasympathikus
Der Sympathikus nimmt seinen Ursprung der Mitte des Rückenmarks und verzweigt
sich über weite Teile des Körpers.
Der Parasympathikus entspringt aus den übrigen Bereichen des Rückenmarks.
Auch er ist stark verzweigt und innerviert im wesentlichen dieselben Organe.Das VNS ist
in der Peripherie dadurch charakterisiert, dass die Axone noch einmal außerhalb des
ZNS mit einem weiteren Neuron synaptisch verschaltet werden
(--> weitere Feinabstimmungen finden statt).
Diese Umschaltung erfolgt in den sog. Ganglien.
Prinzipiell unerscheidet man 2 Systeme, die durch sehr komplexe Aufgaben
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gekennzeichnet sind: Sympathikus und Parasmpathikus (erreichen zum Teil dieselben
Erfolgsorgane, haben aber eine unterschiedliche Wirkung)
Die Neurone vor der Verschaltung (innerhalb des ZNS) werden deshalb als
präganglionäre Neuronen bezeichnet.
Die Neurone nach der Verschaltung bezeichnet man als postganglionäre Neurone.
Die präganglionären Neurone des Sympathikus liegen in den Brust- und LendenSegmenten des Rückenmarks.
Die des Parasmpathikus (N. vagus) liegen im Hirnstamm (kranialer Teil) und im
untersten (sakralen) Teil des Rückenmarks. (beim Kreuzbein)
Wenn der Sympathikus gereizt wird, werden Transmitter ausgeschüttet -->
fördernde und steuernde Wirkung --> Erhöhung (oder Verminderung) der
Herzfrequenz und Hemmung von Parasmpathikus.
Funktionen:
Gefäße:

Kontraktion der glatten Muskulatur der Gefäße nicht aktiver Muskeln

Sympathikus alleine steuert Gefäßtonus:
o steigende Aktivität: Konstriktion (zusamenziehen; siehe Hormone: Adrenalin,
Noradrenalin)
sinkende Aktivität: passive Dilatation (Gefäße erweitern sich; durch Druck in den
Gefäßen)Ausnahmen:

Erweiterung der Koronargefäße (= Herzkranzgefäße; durch Sympathikus)

Erweiterung der Gefäße der Arbeitsmuskulatur
Herz: (siehe auch Adrenalin und Noradrenalin)

Herzfrequenz (über Beeinflussung des Sinusknoten):
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Sympathikus: Erhöhung der Herzfrequenz
Parasympathikus: Senkung der Herzfrequenz
Sympathikus: Eröhung der Steigerung d. Kontraktionskraft
Parasympathikus: keine Wirkung
Sympathikus: Erhöhung der Erweiterung der Koronargefäße
Parasympathikus: keine Wirkung
Auge:

Regulierung der Pupillenweite (zusammen mit Parasympathikus)

Teilfunktion für nervale Versorgung des Augenlids und Augapfels
Lunge, Luftröhre:

Kontraktion der glatten Muskulatur in Trachea und Bronchien (Sym.+Parasym.)

Produktion der Sekretbildung in den Bronchien

Parasympathikus: Kontraktion der Bronchialmuskulatur und Schleimsekretion.

Sympathikus: gegensätzliche Wirkung Der Sympathikus kann nur eine
parasympathisch ausgelöste Bronchokonstriktion aufheben oder
blockieren.
Magen- Darmtrakt:

Parasympathikus:
Erhöhung der Darmperistaltik
Erhöhung der Drüsensekretion des Darms

Sympathikus:
Antagonist des Parasympathikus (Gegenspieler)
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Darmentleerung und Blasenentleerung:

gesteuert durch komplexes Zusammenspiel von Sympathikus und
Parasympathikus
Speicheldrüsen:

Parasympathikus: steuert profuse wässrige Sekretion

Sympathikus: steuert dicke visköse Sekretion
Schweißdrüsen:

Parasympathikus: steuert generalisierte Sekretion (allgemeines Schwitzen)

Sympathikus: steuert lokalisierte Sekretion (z.B. Handflächen,… „adrenerges
Schwitzen“ = bei Nervosität)
Tränendrüsen:

Parasympathikus: erhöhte Sekretion
Nebennierenmark:

Sympathikus: erhöhte Sekretion von Adrenalin und Noradrenalin
--> Stoffwechsel, aber auch Herz-Kreislauf!
5.) Das motorische
System:
Das motorische System ist verantwortliche für:

aufrechte Haltung (Stützmotorik)
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
Sternchen 2016
Bewegungen (Zielmotorik)
Da die zweckmäßige Durchführung motorischer Handlungen auch sensorische
Informationen über die aktuelle motorische Situation erfordert, spricht man
zusammengefasst von Sensomotorik.
Stützmotorik und Zielbewegungen erfordern das Zusammenwirken von
-
Großhirnrinde
-
Hirnstamm
-
Rückenmark
-
Basalganglien
-
Kleinhirn
Das motorische Neuron wird also mit verschiedenen Informationen gefüttert.
3 Hauptfunktionen:
1) Anpassung der Körperstellung an die Erfordernisse einer stabilen Bewegung
2) Vollzug einer erlernten Willküraktivität (man kann nicht von Anfang an alles;
Training so lange bis alle Bewegungshandlungen erlernt sind)
3) Feinabstimmung (Koordination der Tätigkeit verschiedener Muskeln für eine
glatte, präzise Bewegung)
Bewegungsentstehung und -koordination:
Das motorische Neuron ist die gemeinsame “Endstrecke” der Bewegung:
Verschiedenste Einflüsse aus verschiedenen Zentren.
Die einzelnen Zentren kommunizieren dabei wechselseitig untereinander (sehr komplex
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miteinander veschaltet) --> keine “hierarchische” Anordnung
Zunächst entsteht ein Bewegungsplan: --> Zentren:
Assoziationsareale
Der Motorkortex wird gesteuert vom Assotiationskortex (Assoziationsarealen). Er
wird beeinflusst durch verschiedene Informationen aus anderen Hirnregionen
(Verknüpfung in Assoziationsrarealen):
Informationen aus afferenten und efferenten Projektionsfeldern laufen zusammen.
Es gibt verschiedene Assoziationsareale,
die mehr oder weniger mit Bewegung in Verbindung stehen:

Viscerale: Zur Verarbeitung visueller Eindrücke (Farbe, Gegenstände, Gesichter,
Bewegungen, …

Auditorische: Zur Verabeitung von Tönen, Sprache, ...

Verarbeitung komplexer erlernter Handlungen (Lesen, Schreiben, Rechnen,…)
Die Assoziationsareale stehen mit anderen Zentren in enger Verbindung um den
Bewegungsablauf zu gewährleisten.
Der Bewegungsplan wird in der prämotorischen Rinde in ein Bewegungsprogramm
umgesetzt (hier laufen alle Informationen zusammen) = an den Motorkortex geleitet.
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Beispiele:
✗
Kleinhirn
Feinkoordination
✗
Basalganglien:
Erstellung spezieller Programme (z.B.: schnelle Bewegungsabläufe)
Die „motorische Einheit“
Physiologische Kontraktionseinheit der Arbeitsmuskulatur ist die motorische Einheit =
α – Motoneuron (mit seinem Axon = Anhang, wo Reiz weitergeleitet wird) + innervierten
Muskelfasern.

Bestimmte motorische Einheiten haben eine eher niedrige Schwelle und relativ
niedrigen Entladungsraten >> sie bilden die Basis der Stützmotorik

Andere motorische Einheiten haben eine relativ hohe Schwelle und höhere
Entladungsraten >> Einheiten der dynamischen Zielmotorik
Die Kraftentwicklung eines Muskels ist regulierbar durch:
o Variation der Entladungsfrequenz
o die Zahl der aktivierten motorischen Einheiten
Muskelrezeptoren und Reflexe:
(um gezielte Bewegungshandlungen durchzuführen)
Rezeptoren informieren das ZNS über motorische Abläufe
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Beispiele für Rezeptor-Typen:
1.) Rezeptoren im Muskel:

Rezeptoren, die Muskelspannung registrieren (Golgi Sehnenorgane)

Rezeptoren, die Muskellänge registrieren (Musklespindeln) (besitzen eine
eigene motorische Innervation durch einen bestimmte Neuronentyp, nämlich
µ-Motoneurone (über diese kann das ZNS die Länge und Spannung registrieren)
Getrennt von Länge und Spannung werden Informationen gegeben.
Da Muskelspannungen und –länge sich unabhängig von einander ändern, sind
Informationen über beide Größen notwendig.
2.) Rezeptoren im bindegewebigen Anteil des Muskels:

Pacini – Körperchen

freie Nervenendigungen
Die Erregung der Rezeptorensysteme löst stereotype motorische Reaktionen aus =
Reflexe.
Sie können monosynaptisch (z.B. Muskeldehnungsreflex) oder polysynaptisch
(verschiedene Impulse werden geschalten: =Reflexbogen, z.B. Beugereflex, gekreuzter
Streckreflex, …) sein.
Das γ – motorische System:
Sinn des γ – motorischen Systems (= “kleines motorisches System”):

Verarbeitet Signale aus verschiedenen Rezeptoren (Muskelspindeln,
Rezeptoren in Sehnen, Druck- und Dehnungsrezeptoren, ...)
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal

Sternchen 2016
steuert
a.) Muskeltonus bei körperlicher Ruhe
b.) Spannungszustand bei Willkürbewegungen in Zusammenarbeit mit dem
α – motorischen System
Die absteigenden motorischen Bahnen des
Rückenmarks:
Der motorische Kortex:
–
topographische Anordnung am Gyrus praecentralis (ausgedehntes Areal für
Finger und Gesicht mit Zunge, aber nur ein kleines Areal der Repräsentation des
Rumpfes)
–
Von den motorischen Arealen der Großhirnrinde (Kortex) ziehen Bahnen in das
Rückenmark zu den Moto-Neuronen.
Die kortikospinale Bahn (Tractus Corticospinalis) –
(Synonym: Pyramidenbahn)
Ca. 30% der Pyramidenfasern haben ihren Ursprung im motorischen Kortex,
weitere 30% stammen aus dem prämotorischen Kortex (Funktion: Unter bestimmten
Bedingungen führt Reizung zu gegenseitigen Bewegungen) und 40% aus dem
somatosensorischen Kortex.Motoneurone im Vorderhorn des Rückenmarks
innerviert Muskeln --> trägt praktisch alle Informationen in den verschiedenen
Zentren der Bewegungsbildung entstanden sind.
Funktionen der kortikospinalen Bahn: (zwei wichtige Funktionen)
4) sie steuert fein abgestuft die Willkürmotorik
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
5) sie hemmt eine Reihe von Hirnstamm- und Rückenmarkreflexen.
Diese beiden Funktionen werden bei einem Ausfall evident:
In den Muskeln kommt es
➢
einerseits zu einer Lähmung der Feinmotorik
➢
andererseits zu einer spastischen Tonuserhöhungder Muskeleigenreflexe.
Das “extrapyramidale System”:
Das extrapyramidale System nimmt Einfluss auf Funktionen der afferenten
Motoneurone:
Es dient besonders zur Beeinflussung von:
✗
Reflexen (z.B.: Dehnungsreflexe, Haltungsreflexe, Stellreflexe, ...)
✗
Körperstellungen (v.a.)
✗
automatisch eingeübten Bewegungen
6. Herz:
Schichten des Herzens:
Myokard:
der eigentliche Herzmuskel (Hohlmuskel)
Endokard: glatte, dünne Bindegewebsschicht, die den Herzmuskel innen auskleidet
Epikard:
hautartige Bindegewebsschicht auf der Außenseite
Perikard:
Herzbeutel, bestehend aus einer festen, bindegewebigen Struktur. Dient als
Schutz zur Formerhaltung und zur Volumengarantie. Zwischen Epikard und
Perikard befindet sich ein dünner Spalt, der mit Flüssigkeit gefüllt ist.
Dadurch kann sich das Herz bei der Kontraktion gut verschieben.
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Grundlagen – Funktion:
Es pumpt Blut von der venösen Seite auf die arterielle Seite des Kreislaufs
(dazwischen Lunge >> Anreicherung des venösen Blutes mit Sauerstoff)
Das rechte Herz fördert das aus der V. cava inferior und superior stammende venöse
Blut durch die Kontraktion des rechten Ventrikels über die A. Pulmonalis (zuführend
Richtung Lunge) in den Lungenkreislauf.
Das linke Herz pumpt das mit Sauerstoff gesättigte Blut durch Kontraktion des
linken Ventrikels über die Aorta in den Körperkreislauf.
Die Kontraktion von linkem und rechtem Herzen erfolgt gleichzeitig.
Die Pumpwirkung des Herzens beruht auf der rhythmischen Abfolge von
Kontraktion (=Systole) und Entspannung (=Diastole)
In der Diastole werden die Herzkammern mit Blut gefüllt.
In der Systole wird ein Teil des in den Ventrikeln vorhandenen Blutes, das
Schlagvolumen, ausgeworfen.
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Im rechten und linken Kreis des KL bestehen unterschiedliche Druckverhältnisse:
● Arterieller Teil (linker Teil):
hoher arterieller Druck (= systolischer Druck: 120mm Hg)
● Lungenkreislauf ( systolischer Druck: 20 mm Hg)
Aus diesem Grund ist der linke Ventrikel wesentlich muskelstärker als der rechte.
Die Herzklappen:
Die Richtung des Blutflusses ist durch die Anordnung der Herzklappen gegeben, die
Ventilfunktionen haben. Somit kann Blut nur in eine Richtung fließen.
Die Herzklappen sind zwischen Vorhof und Ventrikel in der sog. Ventilebene angeordnet.
● Tricuspidalplappe: zwischen rechtem Vorhof und rechter Herzkammer
● Bikuspidal- (Mitral-)klappe: zwischen linkem Vorhof und linker Herzkammer
● Die entsprechenden Auslassventile für die Herzkammern sind die Aortenklappe
(zw. linker Herzkammer und Aorta) und die Pulnalklappe (zw. rechter Herzkammer
und Lungenarterie). Man nennt sie die Semilunarklappen.
Öffnen und Schließen der Herzklappen erfolgen rein passiv durch das Blut,
entsprechend dem im Herzen herrschenden Druckgradienten (immer von Orten hohen
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Drucks zu Orten mit niedrigem Druckniveau).
Die Lage des Herzens im Thorax
Der überwiegende Teil des rechten Ventrikels ist zur Vorderseite orientiert
(große Teile des rechten und linken Ventrikels liegen breit am Zwerchfell auf).
Die Schräglage des Herzens im Thorax macht verständlich, dass bei einem
Tiefertreten des Zwerchfells, z.B. bei tiefer Einatmung, das Herz in eine steilere
Lage eintritt.
Einige Charakteristika und Besonderheiten der
Herzmuskelzelle:
● Einzelzellen von ca. 0,1mm Länge, die einen netzartigen Verband bilden
● elektrische Koppelung der Hm-Zellen mittels „gap junction“ (zusätzlich auch
Austausch kleiner Moleküle).
● Glanzstreifen: spezielle paarige Grenzmembranen (sie sind im Zick-Zack
angeordnet).
● zusätzlich seitliche Zytoplasmafortsätze
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
● Phase der Depolarisation:
Das rasche Aktionspotential kommt durch die plötzliche Öffnung der
Natriumkanäle der Zellmembran der Herzmuskelzelle zustande. Dieser lawinenartige
Na+ - Einstrom (Dauer etwa 1-2msec) führt zu einer Umpolarisierung der Membran
(etwa +30mV = „overshoot“)
● Phase der „Plateaubildung“
Im Anschluss an die Depolarisation kommt es zu einer Erhöhung der
Membranpermeabilität für Ca2+ und damit zu einem eher langsamen Einstrom
von Ca2+ in die HmZ. Im Vergleich zum Na+ - Einstrom ist aber die Amplitude des
Einstroms für Ca2+ geringer. Auch der „langsame Na-Kanal“ wird aktiviert.
● Phase der Repolarisation
Im Gegensatz zur peripheren Muskelzelle beginnt die Öffnung des K+- Kanals
erst nach Schließung der langsamen Kanäle für Ca2+ und Na+.
Die Permeabilität des auswärtsleitenden K+- Kanals nimmt zu Beginn des
Aktionspotentials zunächst rasch ab, wird aber in der Repolarisationsphase
wieder erhöht.
Sofort nach Eintritt der Repolarisationsphase verschließt sich der
auswärtsleitende K+- Kanal und das hohe Membranpotential >> K+Kanal kehrt sich um >> Selbsterregung der HmZ >> schlagartiger
Einstrom von Na+.
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Erregungsausbreitung des Herzens:
Ausgangspunkt für die rhythmische Erregung des Herzens ist der Sinuskonten, eine
ca. 3 x 10 mm große Struktur, die im rechten Vorhof (an der Einmündung der V. cava
superior) lokalisiert ist.
Der Sinuskonten ist automatisch tätig und durch eine spontane diastolische
Depolarisation charakterisiert.
Vom Sinusknoten breitet sich die Erregung zunächst flächenförmig über die Vorhöfe
aus. Die Erregungsübertragung erfolgt von einer Myokardzelle auf die nächste (über
gap junctions)
Die Glanzstreifen reduzieren den elektrischen Widerstand >> höhere
Leitungsgeschwindigkeit (etwas langsamer als marklose Nervenfasern – 0,5 - 2 m/s)
Nächste Station der Erregungsausbreitung: AV-Knoten
Lokalisation: Auf Höhe des Septums, auf der Grenze zwischen Vorhof und Kammer.
Funktion: stellt die einzige leitende Verbindung zwischen Vorhof und Ventrikel
dar (Ventilebene = Isolierplatte).
Bei der Erregungsübertragung am AV-Knoten kommt es zu einer erheblichen
Verzögerung. Die Leitungsgeschwindigkeit geht im oberen Knotenabschnitt auf etwa
10% von derjenigen am Vorhof zurück, steigt aber im unteren Abschnitt des AVKnotens wieder an.
Funktionelle Bedeutung dieser Verzögerung: der AV-Knoten leitet abnorm
gesteigerte Frequenzen nicht weiter (z.B. bei Vorhoffllimmern >> neuer Reiz liegt in der
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Refraktarphase des jeweils vorangegangenen Aktionspotentials)
>> Der AV-Knoten wirkt folglich wie ein Frequenzsieb, durch das die Herzventrikel vor zu
hohen Frequenzen der Vorhöfe geschützt werden.
Weiterer Vorteil: in der Diastole, in der die Ventrikel gefüllt werden (gleichzeitig
Kontraktion der Vorhöfe), steht ein genügend langes Zeitintervall zur Verfügung.
Die weitere Fortleitung der Erregung vom AV-Knoten in die Herzkammern erfolgt über
✔
His-Bündel
✔
die beiden Kammerschenkeln
✔
die Purkinje-Fäden
Die Leitungsgeschwindigkeit nimmt im His-Bündel, den beiden Kammerschenkeln,
besonders aber in den Purkinje-Fäden wieder deutlich zu (1,0 – 4,0 m/s)
Die Dauer der Erregungsausbreitung vom Sinusknoten zum Ventrikelmyokard = 150 ms
Vergleich: Dauer eines Aktionspotentials = 300 ms (Refraktärperiode!)
>> Die lange Dauer des Aktionspotentials der Herzmuskulatur schützt somit das
Herz vor einer vorzeitigen Erregung während des Herzzyklus.
Hierarchie der Erregungsausbreitung:
Nicht nur der Sinusknoten, sondern auch tiefer liegende Strukturen der
Erregungsleitung sind zu spontaner Impulsbildung befähigt.
Jedoch nimmt die Eigenfrequenz vom Sinusknoten über den AV-Knoten bis zu
den Purkinje-Fäden laufen ab.
Der Sinusknoten ist nur deshalb der primäre Schrittmacher, weil er von allen
Strukturen die höchste Eigenfrequenz besitzt und den AV-Knoten erregt bevor
dieser selbst automatisch tätig wird.
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Fällt der Sinusknoten aus bzw. kommt es zu einer Unterbrechung der Überleitung
seiner Erregung auf den AV-Knoten, so übernimmt der AV-Knoten selbst
Schrittmacherfunktion (= sekundärer Schrittmacher: Eigenfrequenz von ca. 40-50 /
min).
Liegt die Unterbrechung der Erregungsausbreitung unterhalb des AV-Knotens, so
stellt sich ein Kammerrhythmus von 25 – 40 / min ein.
Normale Ausbreitung der Erregung:
1) SA – Knoten >> AV – Knoten
2) Aktivierung des Septum von links nach rechts
3) Aktivierung des anteroseptalen Ventrikel-Myokards
4) Aktivierung eines Großteils des Ventrikel-Myokards vom Endokard her.
Herzrhythmus und autonomes Nervensystem
Das Herz ist gut mit sympathischen und parasympathischen Fasern versorgt.
Parasympaticus (N.vagus) zieht bevorzugt zu den Vorhöfen, zum Sinus- und zum
AV-Knoten
Stimulation des N.vagus (Überträgersubstanz: Acetylcholin)
>> induziert eine:
➢
Abnahme der HF (= negativ chronotrop)
Diese Wirkung beruht auf einer Abnahme der Schrittmacherfrequenz im
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Sinusknoten.
Der Schrittmacher des Herzens steht unter dem hemmenden Einfluss
des N. vagus (Vagotonus) >> eine Durchtrennung des rechten Herz-Vagus
führt zu einer Frequenzsteigerung.
➢
Verminderung der Anstiegssteilheit im Aktionspotential am AV-Knoten
>> zusätzliche Verzögerung der Erregungsausbreitung von den Vorhöfen
auf die Ventrikel ( negativ dromotrop).
Der sympathische Überträgerstoff am Herzen ist vorzugsweise Noradrenalin (bei
Reizung Freisetzung von Noradrenalin und Adrenalin im Verhältnis 95:5)
Der Herzsympathikus versorgt Vorhof und Ventrikelmyokard gleichmäßig.
Die Wirkung einer Stimulation des Herzsympathikus ist der einer
Vagusstimulation entgegengesetzt:
o positiv chronotrope Wirkung = Anstieg der HF (Steilerwerden der
diastolischen Depolarisation am Sinusknoten)positiv dromotrope Wirkung =
Überleitungszeit vom Vorhof auf den Ventrikel beschleunigt.
o positiv inotrop = eine Steigerung der Herzkraft.
Druck- und Volumenänderungen während der
einzelnen Phasen der Herzaktion:
1.)
Anspannungsphase (Druck in linkem Vorhof, Aorta; Volumen im linken Ventrikel)
2.)
Austreibugsphase
3.)
Entspannungsphase (Isovolumetrische Erschlaffungsphase)
4.)
Füllungsphase
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
 Anspannungsphase
Die Ventrikel-Systole beginnt mit dem Schluss der Atrioventrikularklappen.
Der Klappenschluss kommt dadurch zustande, dass der Ventrikeldruck den
Vorhofdruck überschreitet. Damit wird der Rückfluss von Blut in den Vorhof
verhindert. (siehe A)
Auch die Aortaklappen sind geschlossen >> durch Kontraktion
Der Druck im Ventrikel steigt steil an (das Volumen ändert sich nicht =
isovolumetrische Kontraktion)
intraventrikulärer Maximaldruck links: über 125 mmHg, rechts: 25 mmHg oder
weniger.
Die Anpassung endet, wenn der Ventrikeldruck den Druck in der Aorta
überschreitet und sich die Aortenklappe öffnet (siehe B)
 Austreibungsphase
Aortenklappen sind jetzt also geöffnet >> weiterer Druckanstieg in Ventrikel
und Aorta >> das Volumen im Ventrikel nimmt jetzt ab >> Schlagvolumen
(ca. 80ml) wird in die Aorta gepumpt. (Ein Restblutvolumen von ca. 40 ml bleibt im
Ventrikel zurück.
In der Austreibungsphase verändern sich sowohl der Druck als auch das
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Volumen im Ventrikel >> man bezeichnet die Kontraktionsform als auxoton.
Der Ventrikeldruck sinkt jetzt ab >> Die Austreibugsphase endet, wenn der
Ventrikeldruck den Aortendruck wieder unterschreitet, was zum Schließen
der Aortenklappen führt (siehe C).
 Isovulometrische Erschlaffungsphase (Entspannung)
= Zeitabschnitt zwischen Schluss der Aorten- und der Wiederöffnung der
Mitralklappe (siehe D).
In dieser Phase nimmt der Ventrikeldruck weiter rasch ab >> Ventrikeldruck
unterschreitet Vorhofdruck >> Wiederöffnung der Mitralklappe
(Füllungsphase beginnt).
 Füllungsphase:
In der Füllungsphase nimmt das Ventrikelvolumen schnell zu. Diese rasche
Füllung hat zur Folge, dass selbst bei gesteigerter Herzfrequenz (Abnahme der
Diastolendauer) eine adäquate Ventrikelfüllung garantiert ist.
Die Herzzyklen:
Frühe Systole:
Die Anspannungsphase:
Beginnt mit dem Schluss der Atrioventrikularklappen (auch die
Aortenklappen sind geschlossen). Die isovolumetrische Ventrikelkontraktion dauert
bis zur Eröffnung der Aorten-und Pulmonalklappen. Dauer der
Anspannungszeit ~ 0,05 sec.
Späte Systole:
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Die Austreibungsphase:
Druckanstieg in den Ventrikeln >> Aortenklappe + Pulmonalklappe
öffnen
sich. AV – Klappen sind geschlossen.
Die Diastole:
Beginn:
Sobald sich die Ventrikelmuskulatur vollständig kontrahiert hat. >>
Ventrikeldruck fällt rasch ab >> Schluss der Aorten- und
Pulmonalklappe
Nach dem Klappenschluss fällt der Ventrikeldruck schnell weiter -->
isovolumetrische Ventrikel-Erschlaffung.
Solbald der Ventrikeldruck unter den Vorhofdruck sinkt, öffnen sich die
AV-Klappen (Ende der isovolumetrischen Ventrikel-Erschlaffung)
Mitral- und Tricuspidalklappen zwischen Vorhöfen und Ventrikeln sind
geöffnet, Aorten- und Pulmonalklappen jedoch geschlossen
>> Blut aus den Vorhöfen füllt Ventrikel
Die AV-Klappen sind nun offen >> die initiale rasche Füllungsphase der
Ventrikel ist durch eine Verschiebung der Ventilebene bedingt >>
Ventrikel „stülpen“ sich über den Vorhofinhalt.
Etwa 70 % der Ventrikelfüllung erfolgt jedoch passiv während der
Diastole. Durch eine zusätzliche Kontraktion der Vorhöfe wird noch etwas
Blut in die Ventrikel befördert.
Wichtige Einflussfaktoren zur Regulation der
kardialen Pumpfunktion:
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Für die Förderleistung des Herzens spielen somit 4 Faktoren eine wesentliche Rolle:
-
Enddiastolischer Füllungszustand (Venöser Rückstrom) = Preload
-
Widerstand der Auswurfbahn = Afterload
-
Veränderung der Kontraktilität (mit welcher Kraft der Herzmuskel schlägt)
-
Veränderung der Herzfrequenz
Enddiastolischer Füllungszustand:
Prinzip:
Bei erhöhter Vordehnung der Ventrikelmuskulatur (erhöhter Füllung der
Herzkammern) steigt die Kontraktionskraft der Ventrikelmuskulatur.
(„Frank Starling Mechanismus“)
Dieser Vorgang unterliegt einer Limitierung. >> Beeinflussend: Zustand der
Myokardmuskulatur. >> Anzahl der Brückenbildung zwischen Myosin und Aktin (Zahl
der Myosinfilamente, die an den entsprechenden Rezeptorstellen des Aktins zugreifen
können)
Übersteigt die Füllung der Herzkammern die Kapazität der Myokardmuskulatur,
um erhöhte Spannung aufzubauen, kommt es zu einem Rückgang der
Kontraktionskraft.
Einige Faktoren, die den Preload beeinflussen:
Blutvolumen
Beispiel: Dehydration
>> Verminderte preload
Erhöhter Rückfluss
durch “Muskelpumpe”
(Venenklappen)
Körperposition:
am höchsten liegen
>> reduziert sich im Sitzen
und weiter im Stehen
(z.B.: zu wenig trinken
> vermindertes
Vordehnung des Ventrikels
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Volumen fließt zurück,
Vordehnung
nimmt ab)
Auch im Brustkorb kommt
es zu einer Pumpfunktion
Wenn Sympathikusaktivität aufsteigt, kontrahieren
alle Gefäße (Blutspeicher werden entleert)
– außer arbeitenden Muskulatur und Koronargefäße
Erhöhung der „Preload“ durch Kontraktion von
Gefäßen:
Gefäße:
Sympathikus alleine steuert Gefäß-Tonus:
Erhöhung der Aktivität --> Konstriktion der glatten Muskulatur der Gefäße
(Adrenalin, Noradrenalin!!!)
Senkung der Aktivität --> passive Diatation (duch Druck in den Gefäßen)
Ausnahmen bei der Konstriktion (unter Belastung):
Erhöhung der Aktivität --> Erweiterung der Koronargefäße (durch Sympathikus)
--> Erweiterung der Gefäße der Arbeitsmuskulatur
Widerstand der Auswurfbahn (= „Afterload“)
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Beispiel: Krafttraining unt statisches Muskeltraining:
Krafttraining mit hoher Intensität führt zu einer Kompression der Muskelgefäße
(Zusammendrücken)
--> Erhöhung des peripheren Widerstandes (so wurde etwa in der Arteria brachialis
von Gewichthebern während des Trainings ein Druck von bis zu 400mmHg gemessen)
Bei gleichbleibender Kontraktionskraft der Myokardmuskulatur
--> kurzfristiger Rückstau im linken Ventrikel
--> kurzfristiger Anstieg des linksventrikulären-enddiastolischen Volumens und damit der
Vordehnung der Ventrikelmuskulatur
--> Kontraktionskraft der Ventrikelmuskulatur steigt --> Einstellung auf
Belastungssituation
Kontraktilität des Myokard:
Beispiele für beeinflussende Faktoren:
–
Sympathische Stimulation
–
Parasympathische Stimulation
–
Freisetzung von Katecholaminen (Ausschüttung von Adrenalin und Noradrenalin)
–
Pharmakologische Intervention (um Kontraktion zu heben)
–
Trainingszustand
–
Verminderte Leistung der Herzmuskulatur
Herzfrequenz:
Herzminutenvolumen
Schlagvolumen
Herzfrequenz
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
X
Preload
Afterload
Kontraktilität
des Myokards
Da das Schlagvolumen bei höheren Belastungintensitäten nicht mehr zunimmt
(= Plateaubildung; Ausnahme: bei sehr gut trainierten Ausdauersportlern), ist die
Herzfrequenz der entscheidende Faktor, um das Herzminutenvolumen weiter zu
steigern.
Das Herz und das vegetative NS:
Sympathikus und Parasympathikus beeinflussen vor allem den Sinusknoten:
Sympathikus: Erhöhung der Herzfrequenz
Parasympathikus: Senkung der Herzfrequenz
Sympathikus: Erhöhung der Steigerung der Kontraktionskraft
Parasympathikus: keine Wirkung
Sympathikus: Erhöhung der Erweiterung der Koronargefäße
Parasympathikus: keine Wirkung
Der Blutdruck:
Nach den Richtlinien des ACSM sollte der Blutdruck bei untrainierten gesunden
Personen unter maximaler Belastung
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
systolisch nicht über 180 – 210mmHg und
diastolisch nicht über 60 – 85 mmHg ansteigen.
Das Sportherz:
Das Sportherz ist ein gesundes, vergrößertes Herz, gekennzeichnet duch eine
regulative Erweiterung aller Herzkammern (inkl. der zuführenden und abgehenden
Gefäße).
Es kommt dabei zu einer Zunahme des LVED-Durchmessers als auch der
linksventrikulären Wandstärke.
Im Gegensatz zu pathologischen LVH, bewirkt eine trainingsbedingte Zunahme der
linksventrikulären Masse eine verbesserte myokardiale Funktion.
Sportherz ist also eine Vergrößerung, die durch pathologische Prozesse asgelöst wurde.
Die “alte The
Normales
Herz
Konzentrische
Hypertrophie:
Wst.: mehr
D: weniger
Krafttraining
AD-Training
Exzentrische
Hypertrophie:
Wst.: gleich
D: mehr
Weil Herz mehr
Volumenarbeit
leisten muss
Wst. = Wandstärke
D = Innendurchmesser
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Die “neue Theorie”
„Harmonische
Hypertrophie“
Wst.: mehr
D: mehr
Wst/D: gleich
Faktoren, die die Entwicklung eines Sportherzes
beeinflussen:
● Sportart (Ausdauer, Kraft .. aber möglicherweise noch spezifischer --> z.B.: Rudern,
Radfahren, Schwimmen, ...)
● Umfang ud Intensität des Trainings:
Allerdings sind im Moment keine gesicherten Daten vorhanden, die eine genaue
Differenzierung ermöglichen
● Genetische Disposition (inkl. Unterschiede bezügl. der Rassen)
Die hohe genetische Disposition dürfte auch dafür verantwortlich sein, dass die Frage
über ein Training, das am ehesten zur Hypertrophie führt, nicht geklärt ist.
● Geschlecht: (Männer mehr als Frauen)
● Alter: Jüngere Personen besser als Alte? Wird kontroversiell diskutiert.
Aber auf jeden Fall in jedem Alter möglich
Die Vermutung, dass die Entwicklung eines Sportherzes auch genetisch
prädisponiert ist, gab es lange.
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Schon in den 80er Jahren des vorigen Jahrhunderts erhärteten LongitudinalTrainingsstudien an eineiigen Zwillingen diese Vermutung (1985).
Das Sportherz arbeitet mit einem größeren Schlagvolumen (= Herz füllen und wieder
auspumpen) und einer erniedrigten Schlaganzahl. (wenn das Herz schneller schlägt,
hat es weniger Zeit sich zu füllen – Problem bei Untrainierten)
Maximale Herzfrequenz: wenig Differenzen zwischen Untrainierten und
Ausdauertrainierten. - In Ruhe und bei gleicher submaximaler Belastung nahezu
identisches Herz-Zeitvolumen.
Bei Trainierten können wesentlich höhere maximale Herzminutenvolumina erreicht
werden. Die Werte im Vergleich zu untrainierten Personen sind etwa doppelt so hoch.
7.)
Das Gefäßsystem:
Im arteriellen System wird das Blut mit relativ hohem Druck an die einzelnen
Organe verteilt.
Die Strömung ändert sich mit der 4. Potenz des Radius
Das bedeutet: die Blutströmung und der Widerstand werden stark duch die
Kaliberänderung der Gefäße beeinflusst.(z.B.: eine Radiuszunahme von nur 16%
bewirkt in den Gefäßen eine Verdoppelung der Strömung)
Kleine Kaliberänderungen innerhalb der Arteriolen bewirken eine wirksame
Veränderung der Organdurchblutung und eine ausgeprägte Wirkung auf den
Blutdruck.
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Die Gefäßmuskulatur wird durch das sympathische NS versorgt.
Eine Erhöhung der Sympathikusaktivität führt zu einer Gefäßkontraktion in der
Muskulatur der kleinsten Gefäße.
Die Folge ist eine Erhöhung des peripheren Widerstandes und damit Drosselung
der Durchblutung. (Verminderung des Durchmessers)
Physikalische Faktoren, die den peripheren Widerstand verringern:
1.)
Verzweigung und damit Vergrößerung des
Gesamtquerschnitts (daher Druckabfall in den kleineren Arterien)
2.)
Zunehmende Kürze der sich verzweigenden Gefäße
3.)
Elastische Eigenschaften der Gefäße
(Windkesselwirkung)
4.)
Abnahme der Geschwindigkeit des
Blutflusses
Bei Belastung:
Zu Beginn der Arbeit kommt es zu einer erhöhten Durchblutung der
Arbeitsmuskulatur, der Querschnitt steigt, der Druck in den Gefäßen nimmt ab.
Die Situation im Muskel je nach Belastungsform:
● Statische Belastung:

Kompression der Gefäße

Absinken der Durchblutung (bei 70% max -> Stillstand)

Anstieg des systolischen und diastolischen Druck
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal

Muskelpumpe ist nicht aktiv

Schlagvolumen des Herzen steigt kaum

Anstieg der Herzfrequenz
Sternchen 2016
● Dynamische Muskelkontraktion:
(rhythmische Kontraktion und Erschlaffung der Muskulatur)

hämodynamisch: Anstieg der Perfusion (Durchblutung der Kapillaren)

Muskelpumpe aktiv (venöser Rückfluss verbessert)
Erhöhung des zirkulierenden Blutvolumen

Anstieg der Herzfrequenz

Anstieg des Schlagvolumen

Anstieg des Herzminutenvolumen

verbesserte Reizweiterleitung

späte Steigung des Blutdrucks

durch Diletation im Bereich der Endstrombahn folgt eine Erniedrigung des
peripheren Widerstandes
Die Hautdurchblutung:
Je nach Belastungsintensität und Außentemperatur:

erhöhte Sympatikus Aktivität: Abfall der Durchblutung

durch erhöhte Wärmeproduktion: Anstieg der Diletation der Gefäße
(Thermoregulation)
Nettoeffekt:

in den ersten 5 Minuten kommt es zu einem Absinken der Durchblutung

dann steigt die Durchblutung an

Voraussetzung: 50-60% der individuellen maximalen Sauerstoffaufnahme
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
nicht übersteigen
Bei höheren Belastungsintensitäten nimmt die Durchblutung der Haut eher ab.
8.)
Das Blut:
Blut ist eine aus festen Bestandteilen und Plasma bestehende Körperflüssigkeit,
die vom Herzen als Blutpumpe angetrieben wird, innerhalb des Blutkreislaufs
zirkuliert und eine Vielzahl von Funktionen erfüllt.
Einige wichtige Funktionen des Blutes:
● Stofftransport:
Mit dem Blut werden z.B.: der Sauerstoff und Kohlendioxid,
Stoffwechselprodukte, Vitamine und Nahrungsstoffe innerhalb des Körpers
transportiert.
● Wärmeregulation:
Das Blut ist nicht nur in der Lage, Stoffe zu transportieren, sondern auch Wärme.
Aufgrund seiner großen Wärmespeicherkapazität kommt ihm eine große
Bedeutung bei der Aufrechterhaltung der Körpertemperatur zu.
● Signalübermittlung:
Hormone fungieren als Botenstoffe innerhalb des Körpers. Um vom Ort ihrer
Bildung zu ihrem Wirkungsort zu gelangen, benutzen sie das Kreislaufsystem
● Pufferung:
Der pH-Wert des Blutes beträgt im Mittel 7,4. Für den Organismus ist die
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Sternchen 2016
Konstanthaltung des Säure-Base-Haushaltes (Pufferung) bei diesem pH-Wert
besonders wichtig, da Blut-pH-Werte unter 7,0 und über 7,8 mit dem Leben nicht
vereinbar sind.
● Abwehr:
Im Blut sind Stoffe enthalten, die der Abwehr von Schädigungen des Organismus
z.B.: durch Erreger (Immunabwehr), aber auch durch Verletzungen
(Gerinnung) dienen.
(Wenn Blutgefäße durchtrennt werden, müssen sie wieder verschlossen werden, sonst
verliert man zu viel Blut)
Zusammensetzung des Blutes:
Ein erwachsener Mensch hat ein Blutvolumen von ca. 4,5 bis 6 l. Das sind etwa 6 bis
8% seines Körpergewichts.
Das Blut setzt sich zusammen aus:
● Festen Bestandteilen (Blutkörperchen und Blutplättchen)
● Einem flüssigen Anteil
● Plasma
PlasmaeiweißeIn 1 Liter Blut sind beim Mann 0,46 Liter und bei der Frau 0,41
Liter Blutkörperchen enthalten. Dieser Wert wird meistens in Prozent angegeben (46%
und 41%) und als Hämatokrit bezeichnet. Der Hämatokrit-Wert beschreibt also wieviel
feste Bestandteile im Blut enthalten sind.
Die festen Bestandteile des Blutes:
1.)
Die roten Blutkörperchen (Erythrocyten)
Die roten Blutkörperchen sind runde Scheibchen mit einer beidseitigen zentralen
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Sternchen 2016
Eindellung. Diese Eindellung entsteht durch den Abbau des Zellkerns.
Erythrocyten sind die einzigen kernlosen Zellen des menschlichen Körpers.
Sie haben einen Durchmesser von ca 7µm und sind ca. 2µm dick (mikrometer).
Ihre Hauptfunktion besteht im Transport von Sauerstoff (O2 ) und
Kohlendioxid (CO2) zwischen der Lunge und den Organen bzw. Geweben.
Die Bildung der Erythrocyten erfolgt aus kernhaltigen Vorstufen beim Erwachsenen
im roten Knochenmark (beim Fetus in Leber und Milz)
Die Erythrocytenbildung wird hormonell gesteuert.
Bei Sauerstoffmangel wird ein Hormon, das Erythropoetin (EPO), vermehrt in
der Niere gebildet.
Es stimuliert die Bildung der Erythrocyten im Knochenmark.
Nach einer Normalisierung des Sauerstoffangebots sinkt die Erythrocytenbildung
wieder ab. (Grund für Hohentrainingslager)
Normalwerte für Erythrocyten im Blut:
Männer: 4,6 – 6,2 mill./mm3
Frauen: 4,2 – 5,4 mill./mm3
Normalwerte für Hämatokrit:
Männer: 40 – 50 Volums%
Frauen: 35 – 40 Volums%
EPO wird wegen seiner Wirkung als Dopingsubstanz verwendet.
Seit 1983 ist es möglich, EPO synthetisch (gentechnologisch) herzustellen. Eine
durch EPO-Einnahme gesteigerte Anzahl an roten Blutzellen verbessert die
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Sternchen 2016
Sauerstoffaufnahmekapazität des Blutes und bewirkt im Endeffekt eine
Steigerung der Ausdauer.
Ein ähnliches Dopingmittel ist das Dabepoetin alpha (NESP; ist dem EPO
strukturell sehr ähnlich). Es führt wie Erythropoetin zu einer Stimulierung der ErySynthese im Knochenmark. Sowohl EPO als auch NESP können heute
nachgewiesen werden.
Autologe Transfusion:
Oft wird die eine Eigenbluttransfusion (Fremdblut ist nachweisbar) mit dem
Höhentraining kombiniert (Anzahl der Erythrocyten nimmt in der Höhe zu)
--> mehr Erys --> mehr Sauerstoff --> mehr Ausdauer
Risiken und Nebenwirkungen:
Eine erhöhte Anzahl an Erythrocyten (erhöhte % an Hämatokrit) kann zur Gefahr
einer Thrombose (Verklumpung des Blutes) führen. Es besteht ein besonderes Risiko für
kardiovasculäre Zwischenfälle (bis hin zu Kreislaufversagen).
Für die rote Färbung dieser Blutkörperchen ist der rote Blutfarbstoff, das Hämoglobin
(Hb), verantwortlich. Hämoglobin ist für die Funktion der Erythrocyten, den
Sauerstofftransport, notwendig.
Die Lebensdauer der Erythrocyten beträgt zwischen 100 und 120 Tagen.
Bei der Zirkulation mit dem Blutstrom passieren die Erythrocyten regelmäßig die Milz.
Hier werden gealtete Erythrocyten ausgesondert und abgebaut. Dieser Vorgang
wird als Blutmauserung bezeichnet.
Die dabei freiwerdenden Stoffe (z.B.: als Bilirubin: für Gelbfärbung des Harns) werden
entweder weiter abgebaut und ausgeschieden oder wiederverwertet (z.B.:
Eisen)
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2.)
Sternchen 2016
Weiße Blutkörperchen (Leukocyten)
Normalwert im Blut: 4800 – 10000/mm3
Nach morphologischen und funktionellen Gesichtspunkten können Leukocyten eingeteilt
werden in:
● Granulozyten
● Monozyten (Fresszellen)
● Lymphozyten (für spezielle Zellabwehr)
Granulozyten:
Es gibt 3 Arten :
–
neutrophile Granulozyten
–
eosinophile Granulozyten
–
basophile Granulozyten
Sie stammen alle aus dem Knochenmark.Ad neutrophile Granulozyten

60 – 70% aller zirkulierenden weißen Blutkörperchen (Leukozyten)

Sie sind sehr (aktiv) beweglich und können aus der Blutbahn in infiziertes
Gewebe einwandern (besonders nach immunologischen Reaktionen = Chemotaxis)
(Können Erreger und fremdes Material eliminieren)

Eine Entzündung geht in der Regel mit einer Erhöhung der Zahl der Leukozyten
einher.

Sie sind sog. Endzellen, d.h. sie teilen sich nicht mehr und sind auch nicht mehr in
der Lage, sich äußeren Einflüssen anzupassen.

Reagieren sie in einem entzündeten Gewebe mit Bakterien, entsteht Eiter.
Ad eosinophile Granulozyten
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Sternchen 2016
Sie versuchen allerische Reaktionen einzudämmen, indem sie Substanzen
freisetzen, die jene Substanzen inaktivieren, die bei allergischen Reaktionen (aus den
oben genannten Zellen) abgegeben werden. (erhöht bei Allergikern)
Ad basophile Granulozyten
Sie finden sich in einer sehr kleinen Anzahl im Kreislauf (weniger als 0,2% der
Leukocyten) und sind durch intensiv blauviolette Granula charakterisiert.
Sonderform: die Mastzelle
Sie kommen in Schleimhäuten und im Bindegewebe vor. Sie spielen eine wichtige
Rolle bei Allergien (Beteiligt auch Immunglobuline der Gruppe E =IgE).
Monozyten / Makrophagen:

Sie werden als Monozyten im Blut gebildet und wandern nach einer Verweildauer
von etwa 2 Tagen vom Blut ins Gewebe, wo sie sich zu Makrophagen
differenzieren.

Sie sind keine Endzellen, sondern differenzieren sich je nach Standort zu
speziellen Abwehrzellen (Alveolar-, Milz, Haut-Makrophagen, Kupfer´sche
Sternzellen, ...) (sind also den Standort angepasst; haben Spezialfunktionen in der
Leber)

Durch diese funktionelle Adaptierung sind sie sozusagen Zellen der
2. Verteidigungslinie, wenn die Abwehr durch polymorhzelligen (neutrophilen)
Granulozyten nicht ausreicht.
Wichtigste Funktion der neutrophilen Granulozyten und der Monozyten ist die
Phagozytose.
Sie fressen dabei Bakterien, Viren, Pilze und andere schädliche Substanzen. Deshalb ist
ihre Bezeichnung auch „Fresszellen“.
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Sie reagieren nicht im Sinne einer spezifischen Abwehr (also nicht exakt auf das
sog.„Antigen“), sie sind Zellen der unspezifischen Abwehr.
Lymphozyten

Sie richten sich spezifisch gegen ein „Antigen“ (= Stoff, der eine Immunreaktion –
gezielte Reaktion gegen einen Erreger – auslöst).
Man nennt sie daher immunkompetent (gewisse Kompetenzen gegen gewisse
Erreger)
Antigene sind Parikel oder Moleküle, die sog. „antigene Determinanten“ enthlten
(Bakterien, Viren, Pilze, Krebszellen und andere schädliche Substanzen wie z.B.
körperfremde Proteine). Sie sind also Zellen der spezifischen Infektabwehr.

Autoimmunerkrankungen: körpereigene Zellen greifen gesunde Zellen an, wei sie
der Ansicht sind, sie seien Fremdstoffe (sehr gefährliche Krankheiten)

Immundepressiver: Medikamende für Menschen mit Transplantationen (weil Zellen
fremde Zellen nicht annehmen)
Man unterscheidet 2 Typen:
a.) T-Lymphozyten:

Sie können Anigene direkt angreifen (und den Virus direkt zerstören, ohne dabei
die Zelle anzugreifen). Man nennt sie „zytotoxische T-Lymphozyten“. Diese Form
der Immunreaktion nennt man „spezifisch-zellulär“.

Auf diese Weise können sie z.B.: in virusinfizierte Zellen eindringen. Das hat
eine besondere Bedeutung für virale Infektionen (nur so gelangen Immunglobuline
an virale Antigene)

Sonderformen: T-Helfer, T-Supressorzellen (bringen den Vorgang wieder zum
Stillstand), „Memory-cells“ (wenn man einmal daran erkrankt, erkrankt man
meistens kein zweites Mal daran)
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal

Sternchen 2016
Memory-cells sind langlebige T-Lymphozyten, die nach einer Immunreaktion
jahrelang im Organismus verbleiben.
Kommt es zu einem neuerlichen Kontakt mit dem Antigen, so kommt es viel
schneller und stärker zu einer Immunantwort als beim ersten Kontakt.
Das Antigen wird dann eliminiert (--> Impfung, Kinderkrankheiten)
b.) B-Lymphozyten:

Sie produzieren Antikörper (Immunglobuline), die meist mehrere anigenen
Determinanten enthalten (diese Antikörper werden dann im Blut und im Gewebe
freigesetzt).

Bei der Immunreaktion differenzieren sich B-Lymphozyten zu Plasmazellen.
Diese produzieren Antikörper, die ganz spezifisch gegen diese antigenen
Determinanten gerichtet sind.
Sie produzieren ein Antiserum aus einem Gemisch verschiedener Antikörper, die
sich spezifisch gegen die jeweiligen antigenen Determinanten der zu
eliminierenden Strukturen richten.
Der flüssige Anteil des Blutes:
Das Blutplasma besteht zu 90% aus Wasser.
Im Plasma sind die sog. Plasmaeiweiße enthalten (65 – 80g pro Liter)
Dazu gehören:
● Albumin
● Glubuline
● Fibrinogen (für Blutgerinnung)
Die Plasmaeiweiße haben vielfältige Funktionen:
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Sternchen 2016
In ihrer Gesamtheit tragen sie zum kolloidomotischen Druck bei und verhindern so
eine über das normale Maß hinausgehende Filtration von Flüssikeit aus der Blutbahn
in das Gewebe.
Sinkt der Eiweißgehalt des Blutes z.B. bei eiweißarmer Ernährung, kommt es zu
Wasseransammlungen im Gewebe, den sogenannten Hungerödemen.
Fibrinogen ist für die Blutgerinnung verantwortlich.
Wird Fibrinogen aus dem Plasma entfernt, entsteht aus Plasma Serum.
Unter den anorganischen Bestandteilen des Plasmas habe Salze eine wesentliche
Bedeutung. Sie bestimmen die pysikalisch-chemischen Eigenschaften des
Blutes.
Neben Natriumchlorid, das ca. 75% des Salzgehaltes ausmacht, sind Kalium-,
Kalzium- und Magnesiumsalze in kleineren Mengen vorhanden.
Als Bikarbonate und Phosphate halten die Salze den leicht alkalischen pH-Wert des Blutes
von 7,4 aufrecht (Pufferwirkung)Kalium und Kalzium, die nur in geringen Mengen im
Blut vorliegen, sind zur Aufrechterhaltung wichtiger Lebensfunktionen, wie der
Erregbarkeit der Nerven und der Kontraktion der Muskeln, essentiell notwendig.
Blutkörperchengeschwindigkeit, Blutsenkung:
Normalerweise sind die Blutkörperchen im Plasma suspendiert und werden durch die
Blutzirklulation in der Schwebe gehalten.
Außerhalb des Körpers (z.B.: im Reagenzglas) kommt es im ungerinnbar gemachten
Blut zur Sedimentation (die festen Bestandteile des Blutes setzen sich gegenüber der
flüssigen Phase ab)
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Eine Vielzahl pathologischer Bedingungen führt zu einer Beschleunigung dieser
Sedimentation.
Das Resultat ist wenig charakterisisch für bestimmte Erkrankungen (Beschleunigung der
Blutsenkung z.B.: bei allen entzündlichen Prozessen sowie bei fortgeschrittenen
Karzinomerkrankungen.
Methode nach Westergren (Blutkörperchensenkung in mm pro Stunde):
Normalwerte:
Männer
Frauen
nach der 1. Stunde
3 – 8mm
6 – 11mm
nach der 2. Stunde
5 – 18mm
6 – 20mm
Blutgruppen:
(von Karl Landsteiner bestimmt – Nobelpreis)
Allgemeines:
Blutgruppen sind erbliche Eigenschaften von Blutbestandteilen.
Neben den auf den roten Blutkörperchen nachweisbaren Blutgruppen, z.B.: AB0System, sind z.B.: auch im Serum vorhandene Blutgruppen (Serumgruppen)
Die einzelnen Blutgruppen können mit Hilfe spezifischer Antikörper
nachgewiesen werden.
In Mitteleuropa ist die Blutgruppen A mit 42% am häufigsten, gefolgt von Blutgruppe
0 mit 38%, Blutgruppe B mit 13% und Blutgruppe AB mit 7%.
Bedeutung:
● Bluttransfusionen: aufrund von Unverträglichkeitsreaktionen bei
Nichtübereinstimmung der Blutgruppen bei Spender und Empfänger (Inkompatibilität)
würde es bei Bluttransfusionen zu schweren Zeischenfällen bis hin zum Tod des
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Empfängers kommen können.
● Bei Organtransplantationen wäre eine Abstoßung des transplantierten Organs die
Folge.
● In der Geburtshilfe können Blutgruppenunterschiede zwischen der schwangeren Frau
und ihrem Kind zu schweren Schäden des Kindes bis zu dessen Tod führen (siehe
Rhesusfaktoren)
● Eine zunehmende Bedeutung erfahren die Blutgruppen in der forensischen Medizin,
d.h. in der Gerichtsmedizin.
Sie dienen der Indentifizierung von Personen bei den verschiedensten Fragestellungen,
angefangen bei Abstammungsgutachten bis hin zu Tätersuche und Spurensicherung.
AB0-System:
Entdecker: Karl Landsteiner (1901) --> Einteilung in 4 Hauptgruppen.
Menschliche Erythrocyten besitzen auf ihrer Zelloberfläche bestimmte
Eiweißmoleküle (Antigene). Diese Antigene bestimmen die Blutgruppe des
Menschen.
Im Serum des Menschen kommen immer die Antikörper vor, die mit dem Leben
vereinbar sind (d.h. nicht zu einer Verklumpung der eigenen oder
gruppengleichen Blutkörperchen führen).
Andererseits bedingt ein Kontakt zwischen Blut verschiedener Gruppen eine
Verklumpung der Erythrocyten infolge einer Antigen-Antikörper-Reaktion
(AB0-Inkompatibilität = AB0-Unverträglichkeit).
Besitzt ein Mensch ein A-Antigen auf seiner Zelle, so hat er die Blutgruppe A.
Dementschprechend hat eine Person die Blutgruppe B, wenn sie B-Antigene auf ihren
Blutzellen hat.
Personen, die sowohl das A- als auch das B-Antigen haben, besitzen die Blutgruppe
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AB.
Personen mit der Blutgruppe AB haben von einem Elternteil das Merkmal A und von
dem anderen Elternteil das Merkmal B geerbt.
Ein Mensch mit der Blutgruppe 0 muss demgegenüber das Merkmal 0 von beiden
Elternteilen geerbt haben.
Da aber bei den Gruppen A und B das 0-Merkmal verdeckt (rezessiv) vorhanden
sein kann, z.B.: als Erbbild A0 oder B0, müssen die Eltern selbst nicht der Gruppe 0
angehören. Allerdings darf keiner der Eltern die Gruppe AB aufweisen.
Das Rhesus-System:
Es wurde 1940 ebenfalls von Karl Landsteiner entdeckt, der bereits 1930 für die
Entdeckung der menschlichen Blutgruppen den Nobelpreis für Physiologie erhalten hatte.
Zum Rhesus-System gehören mehrere Antigene, die auf den Erythrocyten
vorkommen (die bekanntesten sind die Rhesusfaktoren C, D, E und c, d, e).
Der Rhesusfaktor D besitzt das stärkste antigene Potential. Auch im Rhesus-System
können Inkompatibilitäten zwischen zwei Individuen mit verschiedenen Rhesusfaktoren
beobachtet werden.
Blutgruppe
A+
AB+
BAB+
AB0+
Vorhandenes Antigen Antikörper gegen
Antigen A und das
Rhesusantigen
Antigen A
Antigen B und das
Rhesusantigen
Antigen B
Antigen A, Antigen B und
RhA
Antigen A und Antigen B
Rhesusantigen
B
B
A
A
Keine Antikörper
Keine Antikörper
A, B
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
0-
Keine Antigene
Sternchen 2016
A, B
Unverträglichkeit zwischen Mutter und Kind:
AB0-System:
Im Gegensatz zu Rhesus-Inkompatibilität tritt vor der Geburt des Feten keine
Schädigung auf.
Nach der Geburt: Gelbsucht (d.h.: eine Gelbfärbung der Haut)
Behandlung mittels Bestrahlung (schnellerer Abbau des Bilirubins aus der Haut)
Eine Blutaustauschtransfusion ist nur selten notwendig.Rhesus-System:
Wenn eine rhesus-negative Frau ein rhesus-positives Kind bekommt, treten
Probleme in der Regel erst in der zweiten Schwangerschaft auf.
Grund:
Mutter bildet „Memory-cells“ während der ersten Schwangerschaft. Bei der zweiten
Schwangerschaft ist die Immunantwort schneller.
Durch Rhesus-Antikörper, die bei einer vorangegangenen Schwangerschaft entstanden
sind, werden kindliche rote Blutkörperchen zerstört.
Folgen:
Blutarmut, Vergrößerung von Leber und Milz, Gelbsucht des Neugeborenen, neurologische
Schäden bis hin zum Tod des Kindes.
Prophylaxe:
Heutzutage wird bei Schwangeren mit negativem Rhesusfaktor vor der Geburt (28. bis
30. Schwangerschaftswoche) eine Anti-D-Globulin-Spritze verabreicht.
Die Blutgerinnung:
Durch eine Gefäßverletzung kommt es vor und nach der Verletzung zu einer
Verengung der Gefäße (Verminderung des Blutverlustes).
Gleichzeitig lagern sich Blutplättchen (Thrombozyten) an die beschädigten
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
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Stellen des Gefäßes an und verkleben dort mitenander (im Körper gibt es etwa 12
Mill. Thrombozyten).
Die Thrombozyten besitzen die Fähigkeit zur Thrombozytenaggregation (bilden
Gerinsel).
Die normalerweise plättchenförmigen Thrombozyten haben jetzt eine kugelige Form.
Aus ihrer Oberfläche sprießen kleine Fortsätze, mit denen sie sich gegenseitig
festhalten.
Der Thrombozyten-Pfopf ist nicht fest genug, um eine Wunde dauerhaft zu
verschließen.
Im Bereich der Verletzung werden Substanzen freigesetzt, die die Blugerinnung aktivieren:
● Thrombokinase aus Blutplättchen
● Thrombokinase aus dem Gewebe (besonders tiefe Auskleidungen der Gefäße)
Prinzip:
Das Prinzip der Blutgerinnung besteht darin, dass in dem sehr komplexen Vorgang der
Blutgerinnung das im Blut vorhandene Prothrombin aktiviert wird. Es entsteht
Thrombin. Das Thrombin wiederum wirkt auf ein weiteres im Blut zirkulierendes
Eiweiß, das Fibrinogen. Das lösliche Fibrinogen wird nun in das unlösliche Fibrin
umgewandelt. Auf diese Weise bildet sich ein Netz aus festen Fibrinfasern um den
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Sternchen 2016
Thrombozyten-Pfropf.
Gerinnungsfaktoren sind Proteine, die sich im Blut befinden. Sie setzen bestimmte
chemische Reaktionen in Gang bzw. beschleunigen sie.
Der Einfachheit halber hat man die 13 verschiedenen Gerinnungsfaktoren mit
römischen Zahlen durchnummeriert.
Die Zahlen sind aber mit der Reihenfolge der Aktivierung bei der Blutgerinnung nicht
identisch.
Der entstandene Blutpfropf, der die Wunde verschließt, besteht also vorwiegend aus
Thrombozyten. An diesen klebrigen Eiweißfädchen bleiben auch Erys kleben (roter
Thrombus).
In der Folge zieht sich das Fibrinnetz langsam zusammen (so werden die Wundränder
verkleinert).
In das Fibrinnetz lagern sich jetzt noch Grundzellen des Bindegewebes ein. Die
Wunde wird dann endgültig geschlossen.
Die zerstörten Epithelzellen der Gefäße können sich wieder organisieren und
nachwachsen. Schließlich wird der Thrombus wieder aufgelöst.
9.)
Lunge / Atmung
Die Oberen Atemwege:
● die beiden Nasenhöhlen
● der Rachen (Pharynx)
● der Kehlkopf (stellt die Verbindung zw. oberen und unteren Atemwegen her)
Die Nasenhöhle:
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Die Nasenschleimhaut ist mit Flimmerhaaren überzogen. In der Nasenhöhle wird
die Luft erwärmt, angefeuchtet und gesäubert.
Danach können sie zu den Nasenlöchern oder gegen den Rachen transportiert
werden.
An die beiden Nasenhöhlen schließt der obere Abschnitt des Rachens an. In die
mittlere Etage mündet die Mundhöhle.
Hier kreuzen sich der Atemweg und der Speiseweg.
Die Speisen wandern durch den unteren Rachenabschnitt nach hinten in die
Speiseöhre.Die Atemluft strömt nach vorne in den Kehlkopf.
Der Rachen hat also die Aufgabe, den Luftstrom auf seinem Weg in die Lunge
weiterzuleiten.
Der Kehlkopf schließt sich nach vorn an den Rachen an und besteht aus mehreren
Knorpeln.
Der Kehlkopf verbindet die oberen und die unteren Atemwege und schafft so einen
Durchgang für die Atemluft.
Außerdem schützt er die unteren Atemwege durch den Hustenreflex bei
eingedrungenen Fremdkörpern.
Darüber hinaus bildet er den Sitz des Stimmorgans.
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Bronchien
Sternchen 2016
Alveolen
Die unteren Atemwege:
● Die Luftröhre (Trachea)
● Die Luftröhrenäste (Bronchien) mit den Lungenbläschen (Alveolen).
Die Luftröhre wird durch hufeisenförmige Knorpelspangen versteift.
Sie ist etwa 20 cm lang und liegt vor der Speiseröhre.
In Höhe des 4. Brustwirbels teilt sie sich in die beiden Luftröhrenäste – die Stamm(Haupt-) bronchien.
In der Luftröhre wird die Atemluft weiter abwärts zu den Bronchien und den
Alveolen geleitet.
Die Bronchien münden rechts und links in die Lunge.
Sie verzweigen sich wie die Äste und Zweige eines Baumes immer weiter bis in die
kleinen Endbronchien.
Hier sitzen Gänge, an deren Wände sich die Lungenbläschen, die Aveolen,
befinden.
Um die Alveolen herum verzweigt sich ein dichtes Netz von Blutgefäßen, die
Lungenkapillare.
Menschliche Zellen sind zur Energiegewinnung auf Sauerstoff (O2) angewiesen.
Wegen der weiten Entfernungen zwischen der Umgebung und den Zellen sind spezielle
Transportsysteme für den Antransport von O2 und den Abtransport des im
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
oxidativen Stoffwechsel entstehenden Kohlendioxids (CO2) erforderlich.
Diese Transportvorgänge von O2 und CO2 bezeichnet man als Gasaustausch.
Durch Lungenbelüftung kommt O2 in den Alveolarraum.Von dort durch Diffusion ins
Blut und über den Blutkreislauf zu den Körperzellen (wiederum durch Diffusion).
o Durch die Einatmung (Inspiration) wird ein bestimmtes Luftvolumen
aus der Umgebung angesaugt und durch die Atemwege in die Alveolen
transportiert. Dieser Transport erfolgt über längere Streckenabschnitte
mit hoher Geschwindigkeit und wird als Konvektion bezeichnet.
o Das durch die Konvektion bewegte Luftvolumen verteilt sich über die
Stammbronchien in die beiden Lungenflügel bis hin zu den Alveolen.
o In den Alveolen findet Gasaustausch statt.
Durch die Wand der Alveolen diffundiert Sauerstoff entsprechend dem
O2 -
Partialdruckgefälle in die Kapillare hinein.
Kohlendioxid dringt ebenfalls entsprechend dem CO2-Partialdruckgefälle aus den
Kapillaren in die Alveolen hinein.
Die Diffusionskapazität ist sehr groß:
Der Abstand zwischen Alveolen und Kapillaren ist sehr gering
✔
(~1/1000 mm)
Die Austauschfläche ist sehr groß
✔
-
Lungenkapillaren: 100m²
-
Muskelkapillaren: 6000m²
o Das Blut strömt als dunkleres, O2-armes Blut in die Lungenstrombahn
ein und fließt als helleres, O2-reiches Blut wieder ab.
Das CO2-angereicherte und O2-ärmere Gasvolumen in der Lunge wird
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
abgeatmet (Exspiration).
Funktion von Thorax, Atemmuskulatur und Lunge
Der Brustkorb besteht aus Brustbein, Rippen und Brustwirbelsäule.
Durch bewegliche Verbindungen zwischen den Rippen und den Wirbeln können
die Rippen gehoben und gesenkt werden.
Auf diese Weise vergrößert oder verkleinert sich der Innenraum des Thorax.
Der wichtigste Atemmuskel ist das Zwerchfell, das den Thoraxraum als horizontal
liegende Muskelplatte nach unten gegen die Bauchhöhle abgrenzt.
Der Vorgang der Atmung wird unterteilt in Einatmung (Inspiration) und
Ausatmung (Exspiration).
In der Phase der Einatmung kontrahieren sich das Zwerchfell und die äußeren
Rippenzwischenmuskeln. Bei diesem aktiven Vorgang vergrößert sich der
Innenraum des Thorax.
In der Phase der Ausatmung erschlafft die Atemmuskulatur und gibt dem
Innenraum des Thorax die Möglichkeit, sich passiv zu verkleinern.
Die Lunge ist in den Brustkorb eingespannt und von zwei dünnen Häuten
umgeben.
Das Lungenfell liegt der Lunge auf, und das Rippenfell befindet sich innen an den
Rippen.
Zwischen diesen Häuten liegt ein mit Flüssigkeit gefüllter Gleitspalt (Pleuraspalt), in
dem ständig Unterdruck herrscht. Wegen des Unterdrucks kann sich der Pleuraspalt nicht
ausdehnen.
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Die Lunge kann sich deshalb nicht von der Wand des Brustkorbes abheben und
wird gezwungen, den Bewegungen des Brustkorbes zu folgen.
Bei der Einatmung und Vergrößerung des Brustraums vergrößert sich der
Lungeninnenraum.
Bei der Ausatmung und Verkleinerung des Brustraums verkleinert sich auch der
Lungeninnenraum.
Der Lungeninnenraum folgt den Veränderungen des Brustraums.
Residualvolumen:
jenes Volumen, das nach maximaler Exspiration noch in der Lunge verbleibt
Exspiratorisches Reservevolumen:
jenes Volumen, das nach normaler Exspiration noch maximal ausgeatmet werden
kann
Inspiratorisches Reservevolumen:
das Volumen, das nach normaler Inspiration noch maximal eingeatmet werden
kann
Atemzugvolumen:
jene Menge Luft, die beim Atemvorgang ein- und ausgeatmet wird
Vitalkapazität:
jenes Volumen, das nach maximaler Exspiration eingeatmet werden kann (Summe
aus Atemzugsvolumen und inspiratorischem sowie exspiratorischem
Reservevolumen)
Totalkapazität:
Maximales Lungenvolumen. Jene Menge Luft, die nach maximaler Inspiration insgesamt in der Lunge enthalten ist.
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
Atemminutenvolumen:
Produkt aus Atemzugsvolumen und Atemfrequenz (in Ruhe etwa 7-9 l/min)
Bei körperlicher Belastung steigen das Atemzugvolumen und die Atemfrequenz an,
wodurch auch das Atemminutenvolumen wesentlich größer wird.
Mittlerer Maximalwert für Untrainierte: etwa 100 l/min
Hochausdauertrainierte: 160-240 l/min
ist abhängig von:
● Alter
● anthropometrischen Gegebenheiten (Größe des Thorax ist abhängig von der
Körpergröße)
● Geschlecht (Thorax der Frau etwas kleiner)
● Körperposition (stehend, liegend, …)
● Trainingszustand (Ausdauertraining erhöht die Vitalkapazität; es werden
allerdings nur die funktionellen Anteile beeinflusst, z.B. durch verbesserte
Durchlüftung)
Steuerung der Atmung:
Spontanatmung:
Lok: Atemzentrum Medulina oblongata (ventrale und dorsale Gruppe)
Höhere Zentren:
● Beispiel: Hyperventilation durch Hypnose, die Belastung suggeriert oder durch
Vorstellung einer Belastung --> Vermittlung über ponto-meduläre Areale im
Brückenbereich (pontine respiratory group) --> Atemzentrum einwirken
● Hypothalamus
● Direkte Einflüsse des motorischen Cortex auf die Motoneuronen von
Spinalnerven der Atemmuskulatur und umgekehrt
Weitere Einflüsse:
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
● Osmolarität des Blutes
● K+-Ionen Konzentration
● Katecholamine
● Adenosine
Sauerstoffaufnahme, Sauerstofftransport und Sauerstoffverwertung
Mitochondrienzahl
Enzymbesatz
Vaskularisierung
Myoglobingehalt
Ventilation
HMV
Diffusion Blutverteilung
Perfusion Körperposition
LUNGEHERZ-KRL
MUSKULATUR
Wärmeproduktion
O2
CO2
Arbeit
BLUT
Ges-Hb
pH-Wert
Temperatur
Luftdruck
10.) Magen/Darm-Trakt:
Aufgabe des Speichels
● Lösungsmittel für einen Teil der Nahrungsstoffe
● Schmierstoffe (Mucine) erleichtern das Kauen und Schlucken
● feuchtet die Mundhöhle an (dauernde Spülung von Mund und Zähnen,
Physiologie WS 04 bzw. 05 – Prof. Smekal
Sternchen 2016
--> Säuberung, Desinfektion – verhindert Ausbreitung von infektiösen Erregern)
● enthält: Lypozym und Peroxidase (Stoffe der unspezifische Abwehr),
Immunglobulin (IgA, spezifische humorale Abwehr – antibakterielle und antivirale
Eigenschaften)
● Verdauungsenzyme: besonders  - Amylase (Kohlenhydratverdauung; Syn.:
Ptyalin)
● bei Säuglingen: Brustwarzen werden beim Saugen abgedichtet
Enzyme des Speichels

1.  - Amylase (auch Ptyalin genannt)
Bildung: fast aussschließlich in der Ohrspeicheldrüse (Glandula parotis)
Obwohl die Speichelamylase ausreichen würde, die gesamte Stärke in der
Nahrung zu verdauen, wird die Nahrung gewöhnlich so rasch
hinuntergeschluckt, dass die Amylase des Speichels schon kurz nachdem sie
mit dem Bissen in Berührung gekommen ist, vom sauren pH-Wert des
Magensaftes inaktiviert wird. Somit erfolgt die Stärkeverdauung v. a. im
Dünndarm.
Hauptaufgabe der Amylase (und auch einiger Proteasen) des Speichels liegt
offensichtlich in der oralen Hygiene: Abbau von Nahrungsresten im Mund
(z.B.: die an den Zähnen hängengeblieben sind)
2. Nichtspezifische Lipasen
Bildung: in den Ebner-Zungengrunddrüsen
Werden mit dem Speichel verschluckt: Verdauung von Milchfetten im Magen,
somit Unterstützung für den Magen (bes. bei Säuglingen) – Bildung unspezifischer
Lipasen ev. auch Magenschleimhaut
Die Speiseröhre (Ösophagus)
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Sternchen 2016
bestehend aus:

Kehlkopf – Muskulatur (= oberes Ende)

Kardia (= unteres Ende) mündet im Magen

Speiseröhre: Ringmuskulatur ist tonisch kontrahierte Spannung –
normalerweise schlaff
Genauer:
Das obere Ende des Ösophagus bildet zusammen mit der Kehlkopf (Pharynx)Muskulatur den oberen Ösophagussphinkter.
Das untere Ende des Ösophagus mündet an der Kardia in den Magen, wo die
Ringmuskelschicht tonisch kontrahiert ist und so den unteren
Ösophagussphinkter bildet.
Die Ösophagussphinkter stehen normalerweise also unter tonischer Spannung.
Die Ringmuskulatur der dazwischenligenden Speiseröhrenanteilen sind für gewöhnlich
erschlafft. Motorisch inneviert wird die Speiseröhre von Parasympathikus und
Sympathikus.
Motorische Aktivität des Ösophagus:
Wird durch das Schlucken eines Speisebissens in Gang gesetzt.
Die Dehnung der oberen Speiseröhrenwand löst eine Kontraktionswelle (primäre
Peristaltik) aus und pflanzt sich über den gesamten Ösophagus nach unten fort.
Eine Dehnung weiter unten gelegener Wandabschnitte löst dann, ebenso wie eine
chemische Reizung der Schleimhaut sekundäre peristaltische Wellen aus (sekundäre
Peristaltik).
Beim Schluckakt sind gewöhnlich beide Arten der Peristaltik beteiligt:
● primäre Peristaltik setzt das Schlucken des Bissens in Gang
● sekundäre Peristaltik hält dann so lange an, bis er den Magen erreicht hat
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Der Magen
Neben der anatomischen Einteilung des Magens wird auch funktionell unterschieden:
a.) Proximaler Magen
b.) Distaler Magen
Der proximale Magen:
besteht aus dem proximalen Anteil des Magenkorpus
Funktion:
o Speicher für die aufgenommene Nahrung
o durch niedrigen, konstanten Druck wird Flüssigkeit immer dann, wenn der Pylorus
geöffnet ist, in den Duodenum (Dünndarm) getrieben.
Der distale Magen:
Besteht aus dem größten (distalen) Teil des Korpus´, dem Antrum und dem
Pylorus
Funktion:

Durchmischung, Homogenisierung und Emulgierung des Mageninhaltes

peristaltische Kontraktion: Mageninhalt Richtung Pylorus (Schrittmacher)
Hauptaufgaben des Magens
● Zermahlung der festen Nahrung
● mechanische Emulgierung von Fetten und Andauung der Nahrungsproteine, wobei
aus dem Nahrungsbissen eine Suspension (chymos = Speisebrei) entsteht
● Sekretion von Magenschleim: durch Nebenzellen (im gesamten Magen)
Von Ephitelzellen des Magens wird auch Bikarbonat gebildet (Schutz der Magenwand
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von Salzsäure)
● Sekretion anderer Inhaltsstoffe (v.a. im Korpus und Fundusbereich)
- Salzsäure: durch Belegzellen
- Pepsinogene: durch Hauptzellen, = inaktive Vorstufe der Pepsind
-->Proteinverdauung
● Weiters:
Intrinsic Factor: wichtig für die Aufnahme von Vitamin B12 (Funktion bei der Bildung
von roten Blutkörperchen)
● Gastrin (aus G-Zellen des Magens und Duodenums)
fördert: Magensaftkonzentration des Magens
ausgelöst durch: Dehnung des Magens, Eiweiß, Alkohol, Koffein, ...
Der Magenschleim
Problem:
Es besteht die Gefahr, dass Pepsine in Gegenwart von Salzsäure proteotypisch
wirken.
-->Selbstverdauung des Magenepithels (Pepsine greifen die Magenhaut an – wegen
der Salzsäure)
Schutz durch:
zähen Schleim des Magens = dicke Schicht, die von Oberflächenepithel selbst
sezerniert wird.
Steuerung des Magensaft Sekretion
Erfolgt in 3 Phasen:
● kephale Phase
● gastrische Phase
● intestinale Phase
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● 1) Kephale Phase
Während der kephalen Phase wird die Magensekretion durch parasympathische
Vagusfasern stimuliert.
Auslösung durch:

Mit dem Essen verbundene Reize (Geruch, Geschmack)

Glucosemangel im Gehirn (Hunger od. insulininduzierte Hypoglykämie)

es erfolgt Sekretion von Magensäure durch:
a.) die Freisetzung von Acetylcholin
b.) die Ausschüttung von Gastrin
● 2) gastrische Phase
Aufrechterhaltung der Magensaftsekretion durch

Dehnung der Magenwand

Mageninhalt (Gastrin) --> Inhaltsstoffe lösen eine vermehrte Sektretion von
Gastrin, v.a. aus den Pylorusdrüsen aus.
● 3) intestinale Phase
Weitere Aufrechterhaltung der Magensaftsekretion

Mageninhalt entleer sich in den zwölf Finger Darm

dadurch bleibt Magensatfsektretion im Gang
Der Dünndarm
● Nahrungsbrei wird mit Sekreten aus den Schleimhautzellen, Pankreassaft
und Galle durchmischt
● die im Mund und Magen begonnenen Verdauung wird nun vervollständigt
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● Verdauungsprodukte und Vitamine werden resorbiert
Die Säfte des Dünndarms:
Der Dünndarm ist der Hauptort für die Verdauung und Absorpton von
Nahrungsstoffen, Vitaminen, anorganischen Salzen und Wasser.
Seine Oberfläche ist durch Ringfalten, Darmzotten und Mikrovilli der
Ephitelzellen im Vergleich zu einem zylindrischen Rohr gleichen Durchmessers enorm
vergrößert.
Täglich werden ca. 8 – 9 Liter Wasser mit Elektrolyten im Dünndarm absorbiert
(Nahrung, Getränke, Drüsensektret)
Die Darmbewegung
1) Segmentationsbewegung (segmentweise Ringkontraktion der Darmwand)
2) Pendelbewegung: Sind Wellenbewegungen der glatten Darmmuskulatur. Die
Segmente verkürzen und verlängern sich dabei. Ein Stück des
Darminhaltes wird analwärts gequetscht, die Welle gleitet nun
über den Inhalt, wobei in Teil des Breis wieder zurückgedrückt
wird (Durchmischung des Breis)
3) Peristaltische Bewegung = fortgeleitete Darmkontraktion
Sie werden durch Dehnung der Darmwand ausgelöst. Die
Rezeptoren für diesen Reiz liegen wahrscheinlich in der
Schleimhaut (nach ihrer Entfernung erlischt die Peristaltik)
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4) Mucosa (Schleimhaut) Bewegung:
Schleimhaut selbst befindet sich in einem Prozess der Längs- und Querfaltung
5) Zottenbewegung:
Während der Verdauung sind die Zotten ständig in Bewegung
Verdauung und Absorption von Nährstoffen
1) Kohlenhydrate
Mit der üblichlen Nahrung werden täglich mehr als 300g Kohelnhydrate aufgenommen
Sie setzen sich vor allem zusammen aus:

Polysachariden (Mehrfachzucker)
64% Stärke, 0.5% Glycogen

Disachariden (Zweifachzucker)
26% Rohrzucker (Sacharose = Suchrose), 6,5% Milchzucker (Laktose)

Monosachariden (Einfachzucker)
3% (vor allem Fructose)
Nach vollständiger Hydrolyse während der Verdauung entstehen daraus drei
Monosacharide, nämlich:
Glucose 80%
Fructose 14%
Galactose 5%
Verdauung der Kohlenhydrate
● Speicheldrüsen – Amylase
im Magen wird die KH – Verdauung unterbrochen (zu niedriger pH-Wert)
● Verdauung setzt erst im Duodenum wieder ein, wenn der Speisebrei (Chymus)
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dorthin kommt -- dort wird er mit Sektreten von Pankreas und Darm vermischt.
●  - Amylase des Pankreassaftes
- Zerlegung von Stärke
- Im Gegensatz zu Pflanzenfressern kann der Mensch Cellulose kaum
spalten und verdauen --> Ballasstoffe
● Oligosacharide (Weingzucker) werden in der Schleimhaut des Dünndarms zu
Einfachzuckern (Glucose, Galactose und Fructose) gespalten
Sie gelangen dann durch Transportproteine ins Zellinnere.
Die Verdauung der Proteine:
● Magen: 1. Station der Eiweißverdauung: Nahrungseiweiß wird durch
Salzsäure denaturiert und durch Pepsine gespalten
● Im Zwölffingerdarm (Duodeum) übernehmen die Pankreas- und Dünndarm
Proteasen (=Trypsin und Chrymotrypsin) die EW-Vedauung
Trypsin und Chymotrypsin

sind Enzyme, die an bestimmten Stellen in der Mitte der Kette der
Proteine angreifen --> dabei entstehen Di-, Tri- und größere
Oligopeptide, aber nur wenig freie Aminosäuren.

Beide werden als inaktive Vorstufen produziert (Trypsinogen: aktiviert
durch Enzyme in der Schleimhaut des Zwölffingerdarms
Chymotrypsinogen: durch Trypsinogen angeregt)
● Freisetzung der Aminosäuren erfolgt durch die Oligopetidasen der
Dünndarmschleimhaut
Die Verdauung der Fette:
Das Problem ist eine schlechte Wasserlöslichkeit
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● Die Fettverdauung beginnt im Magen durch nichtspezifische Lipasen aus der
(Ebner-) Zungendrüse
● Weitere Verdauung im Duodenum: fortgesetzt durch die Pankreaslipase A2
(unspezifische Lipase aus dem Pankreas)
● Gallensalze (in der Leber produziert) werden gebildet – sind für die Fettverdauung
essentiell – sie fördern die Fettemulgierung - bringen Fettpartikel in eine
chemische Form,die für Resorption durch die Schleimhautzellen des Darms
notwendig ist
Der Pankreassaft:
Die Bauchspeicheldrüse produziert den Saft mit ihrem exokrinen Teil (Meissner'sche
Drüsen), ca. 2 Liter pro Tag.
Die wichtigsten Bestandteile:
Das Pankreassekret enthält für jeden Nährstoff wichtige Verdauungsenzyme:
●
 - Amylase: Kohlenhydrate
●
Dünndarm-Proteasen (Trypsin, Chrymotrypsin bzw. deren Vorstufen Trypsinogen,
Chymotrypsinogen: Eiweiß)
●
Pankraslipase: Fett
Der Saft ist besonders reich an Bicarbonat. Das Sekret ist also alkalisch und
neutralisiert die HCI des Magens.
11.) Die Leber
Die Leber wiegt beim Erwachsenen zwischen 1,2 und 2kg.
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Sie hat zwei Lappen, wobei der linke viel kleiner als der rechte ist.
Sie liegt im Oberbauch unter der rechten Zwerchfellhälfte.
Die Leber erhält das nährstoffreiche, venöse Blut aus dem Bauchraum über die
Pfortader.
Die Pfortader sammelt also das nährstoffreiche Blut aus Magen, Milz, Dünndarm und
Dickdarm.
Es handelt sich also um venöses Blut, das in der Leber, sofort nach der
Nährstoffaufnahme in diesen Organen, gefiltert und auf eventuelle Gifte untersucht
wird.
Sofort nach Eintritt in die Leber teilt sich die Pfortader in einen rechten und
einen linken Ast. Im portalen Gefäßbaum der Leber kommt es zu einer weiteren
Aufteilung.
Zur ausreichenden Versorgung des Eigenapparates der Leber führt zusätzlich die
Arteria hepatica (Leberarterie) sauerstoffreiches, arterielles Blut aus der
Bauchaorta heran.
Die kleinste funktionelle Einheit der Leber sind die Leberläppchen (Lobuli).
In der Leber gibt es etwa 1 – 1,5 Millionen Leberläppchen.
Diese Lobuli werden von den Ästen der Pfortader und der Leberarterie durchzogen.
Die Leberläppchen werden aber auch vom Lebergallengang (Ductus choledochus)
durchzogen.
In den sog. Sinusoiden mischt sich venöses Pfortaderblut mit arteriellem Blut
der Leberarterie.
Die einzelnen zentralen Lebervenen vereinigen sich zu Lebervenen (venae
hepaticae) – drei bis vier große Venenstämme.
Das gefilterte Blut fließt über diese Lebervenen direkt in die untere Hohlvene
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(vena cava inferior).
Die kleinen Gallengänge der Läppchen vereinigen sich zu größeren und sammeln die
in den Leberzellen produzierte Galle.
Die intrahepatischen Gallengänge vereinigen sich zu dem großen Gallengang
(ductus hepaticus).Der große Gallengang mündet zusammen mit dem großen Gang der
Bauchspeicheldrüse in den Zwölffingerdarm.
Die Gallenblase (vesica fellae) dient als Reservoir für die Gallenflüssigkeit. Sie ist
direkt mit dem Gallengang (ductus hepaticus) verbunden.
Die winzigen Gallenkanälchen fließen also in immer dicker werdende Röhrchen
und gelangen so in die Gallenblase, wo sie normalerweise eingedickt und somit
konzentriert werden.
Durch einen hormonellen Reiz entspeichert sich die Gallenblase in dem
Augenblick,in dem fetthaltiger Speisebrei in den Zwölffingerdarm gelangt.
Die Galle, ein Sekret der Leber:
Sie wird also in den Leberzellen gebildet. Die Galle dient der Verdauung der Fette.
Tagesproduktion: 0,7 – 1,7 Liter
Die Gallenflüssigkeit hat 3 Hauptbestandteile:
● Cholesterin
● Gallensäure
● Gallenfarbstoffe und Bilirubin (Stoffwechselprodukt des Hämoglobins)
ad. Gallensäure
● wichtige Funktion bei der Aufnahme von Fetten aus dem Darm
● sie verändert zusammen mit Cholesterin und Lecithin die chemische Struktur
von Fetten (Fette sind nicht wasserlöslich)
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● bessere Aufnahme der Fette aus dem Darm
● Nach Aufnahme der Fette aus dem Darm werden sie wieder freigesetzt und im
letzten Teil des Zwölffingerdarms wieder resorbiert
ad. Gallensaftfarbstoffe
● Sie entstehen beim Hämoglobinabbau
● Zwischenprodukt: Bilirubin (gelangt in die Leber und wird dort in die eigentlichen
Gallenfarbstoffe umgewandelt. Diese werden im Stuhl ausgeschieden – färbt den Stuhl
braun)
● bei Störungen der Leberfunktion (bzw. Störung des Abtransportes: erhöhter
Bilirubinspiegel --> Man spricht von Gelbsucht (Ikterus)
Symptome der Gelbsucht: Gelbfärbung der Augenbindehaut (Skleren) und
später auch der Haut
Die wichtigsten Aufgaben der Leber:
● Blutbildung beim Fetus bis zum 7. Schwangerschaftsmonat
● Wichig zur Bildung das Aminosäurepools
● Bildung von Harnstoff (Entgiftung der wasserlöslichen Endprodukte des
Aminosärestoffwechsels, z.B.: Ammoniak)
● Aufbau des Speicherkohlenhydrats Glykogen durch Gluconeogenese aus
(glukoplastischen) Aminosäuren oder durch Abbau von KH
● Synthese und Abbau der Lipoproteine
● Abbau und Ausscheidung des Blutfarbstoffs in Form von Bilirubin
● Synthese von Gallensäure
● Überführung von Fremdstoffen in wasserlösliche Derivate
● Funktion bei der Blutgerinnung
● Syntese der Gerinnungsfaktoren
● Regulation des Säure – Basen Haushaltes
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Sternchen 2016
● Phagozythose von Bakterien sowie körpereigener und körperfremder
Zellbestandteile
● Regulation von Spurenelement- und Vitaminstoffwechsel
Der Dickdarm
Der Dickdarm ist etwa 1 – 1.5m lang.
Er schließt im Bereich des Blinddarms an den Dünndarm an.
Er beginnt im rechten Unterbauch (Blinddarm – Zoekum) und verläuft von hier aus
nach oben (Kolon aszendenz). Dann quer (kolon transversum) zur linken Seite (kolon
deszendenz) und geht schließlich nach einem s-förmigen Verlauf (Kolon sigmoideum) im
linken Unterbauch etwa 16cm oberhalb des Afters in den Mastdarm (Rektum) über.
Dünndarm –> Blinddarm –> Dickdarm –> Mastdarm –> Anus
Funktionen des Dickdarms und des Mastdarms:
● Hauptaufgabe: Resorption: entzieht dem Speisebrei die Flüssigkeit sowie
Mineralsalze und Spurenelemente
● bereitet die Ausscheidung der Ballaststoffe vor
● Giftstoffe werden ausgeschieden (lagern sich in den Ballaststoffen und
Nahrungsresten ein; aus diesem Grund ist eine ausreichenden Aufnahme von
Ballaststoffen wichtig)
● Dickdarmbakterienflora hat auch eine wichtige Entgiftungsfunktion
● Dickdarmbakterien synthetisieren Vitamin K (Blutgerinnung)
● im Dickdarm befinden sich große Mengen B- und T- Lymphozyten (wichtige
immunologische Funktion)
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➔
Sternchen 2016
alle Stoffe die im Körper nicht verdaut werden und nicht gebraucht
werden, gelangen in den Kot
➔
das Anus kontrolliert durch die unwillkürliche innere Schließmuskulatur
und den äußeren willkürlichen Schließmuskel die Stuhlentleerung aus
dem Mastdarm.