Herz und Kreislaufsystem

Matthias Birnstiel
Modul
Herz und
Kreislaufsystem
Medizinisch wissenschaftlicher
Lehrgang
CHRISANA
Wissenschaftliche Lehrmittel, Medien, Aus- und Weiterbildung
Inhaltsverzeichnis des Moduls Herz und Kreislaufsystem
• Funktion des Herz-Kreislaufsystems
• Aufbau des Herz-Kreislaufsystems
• Das Herz
• Anatomie und Physiologie des Herzens
• Die Herzmuskulatur
• Die Herzklappen
• Die Blutversorgung der Herzmuskulatur
• Reizbildung und Erregungsleitung
• Arbeitsweise des Herzens
• Systole und Diastole
• Das Zusammenspiel der Herzklappen bei einer Herzaktion
• Transport des Blutes in den grossen Arterien
• Mechanik der Herzarbeit
• Aktionsphasen während einer Herzaktion • Der Frank-Starling-Mechanismus
• Untersuchungsmethoden
• Kreislauf (Blutgefässe)
• Anatomie und Physiologie des Kreislaufsystems
• Besondere Blutgefässbildungen
• Verzweigungen des Gefäss-Systems
• Lymphgefässsystem
• Physiologische Eigenschaften des Kreislaufsystems
• Mikrozirkulation • Blutdruck
• Blutströmung
• Physiologische Kreislauf- und Blutdruckregulation
• Steuerung des Kreislaufs
• Blutdruckregulation
• Zentrale Kontrolle des Kreislaufs
Auszug aus dem Modul Herz und
Kreislaufsystem
Aufbau des Herz-Kreislaufsystems
Das Herz-Kreislaufsystem (Kardiovaskuläres-System) besteht aus dem
Herzen als Pumpe oder Motor und dem Gefässsystem (Abb. 1 und 2)
Das Blut wird aus dem Herzen durch die Aorta, Arterien und dann durch
die Arteriolen zu den Kapillaren gepumpt. Aus den Kapillaren strömt es
durch die Venolen und Venen zum Herzen zurück.
Das Herz-Kreislaufsystem lässt sich in zwei Hauptteile gliedern:
• Körper-Kreislauf,
• Lungen-Kreislauf.
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Abb. 1:
Schema des Kreislaufsystems
Quelle: Eigenes Bild
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1,9,13 Kapillargebiet Organe
2 Lungenvenen
3 Lungenarterie
4 Aorta
5 Linker Vorhof
6 linke Kammer
7 Kapillargebiet der Leber
15
16 17
8 Pfortader
10,12,14,18 Lymphgefässe
11 Lymphknoten
15 rechter Vorhof
16 rechte Kammer
14,17 Hohlvene
Der Körper-Kreislauf verteilt das sauerstoffangereicherte Blut in den
übrigen Körperteilen und führt sauerstoffarmes, Kohlendioxid (CO2)
beladenes Blut, zum Herzen zurück.
Durch den Lungen-Kreislauf wird das sauerstoffarme Blut vom Herzen
in die Lungen und dann, als sauerstoffangereichertes Blut, wieder zurück
zum Herzen geführt. In den Lungen bzw. in den Lungenbläschen (Alveolen) wird Kohlendioxyd aus dem Blut gegen Sauerstoff ausgetauscht
(Näheres siehe unter Modul Atmung und Atmungsorgane).
Anmerkung
Zu beachten ist: Sauerstoffreiches Blut nennen wir auch arteriell,
sauerstoffarmes Blut venös.
Die Herzmuskulatur
Die Herzmuskulatur (Abb. 6, 7, 8 und 9) ist eine der drei Arten von Muskelstrukturen (glatte-, quergestreifte und Herz-Muskulatur; siehe unter auch
Modul Histologie). Bei Betrachtung im Mikroskop ist die Herz-Muskulatur
dadurch gekennzeichnet, dass sie, wie bereits erwähnt, quergestreift ist wie
die Skelettmuskulatur, aber nicht dem Willen wie die Skelettmuskulatur
gehorcht, sondern sie arbeitet autonom wie die glatte Muskulatur. Die Querstreifung hat allerdings nicht den regelmässigen Charakter der Skelettmuskeln. Dies kommt daher, dass zum einen die Myofibrillen1 (Grundelemente
der Muskelzellen; Abb. 611 und 9), die ja die Querstreifung erzeugen, nicht
so regelmässig angeordnet sind. Zum anderen können sich Herzmuskeln
auch verzweigen, was dann wiederum zur Unregelmässigkeit des Bildes
beiträgt (Abb. 6 und 7). Auch sonst unterscheiden sich Herzmuskelzellen
beträchtlich von den Muskelfasern der Skelettmuskulatur: Die Herzmuskulatur besteht aus Einzelzellen mit bis zu zwei mittelständige Kernen wie
sie bei der glatten Muskulatur vorkommen. Die Zellen sind an ihren Enden
mit der jeweils folgenden Zelle durch einen sogenannte Glanzstreifen
(Disci intercalares2) verbunden. Dieser Glanzstreifen beinhaltet zum einen
eine mechanische Verzapfung (Desmosomen3, Zonula adhaerens; Abb. 79)
und zum anderen Zell-Zell-Verbindungen, die der Reizweiterleitung und
dem Stoffaustausch zwischen den Zellen dienen (Nexus; Abb. 78). Die
Kontraktionen der Herzmuskulatur sind im Gegensatz zu Skelettmuskeln
unwillkürlich und erfolgen rhythmisch.
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Zellmembran
transversales tubuläres System
Sarkoplasmatisches Retikulum
Sarkoplasmatisches Retikulum
Mitochondrien
Glanzstreifen
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Kapillare 3.5 mm
Zellkern
Sarkomer von Z zu Z-Streifen
Erythrozyt
Myofibrille
Interpretation der Abb. 6: Die Herzmuskulatur bildet einen netzartigen
Verband. In den Spalten zwischen den Herzmuskelfasern liegt Bindegewebe mit den ernährenden Gefässen {Blutgefässe (rot)} und vegetativen Ner1Eine Myofibrille ist eine im Lichtmikroskop erkennbare Bau- und Funktionseinheit der Muskelfaser, die
man in quergestreifter Muskulatur findet. Jede Muskelfaser besteht aus hunderten von Myofibrillen.
2Die Glanzstreifen sind Zellverbindungen zwischen den Herzmuskelzellen des Myokards. Sie sind das
Äquivalent zu den Z-Streifen der Skelettmuskulatur. Im Bereich des Glanzstreifens befinden sich zahlreiche Gap junctions, durch welche die Herzmuskelzellen miteinander elektrisch gekoppelt sind.
3 Desmosomen sind spezialisierte zelluläre Haftstrukturen, die eine enge Verbindung zwischen zwei Zellen herstellen. Desmosomen dienen der Verankerung der Zellen untereinander (Zell-Zell-Kontakt) und
damit der Stabilisierung des Zellverbundes bzw. Gewebes gegenüber Zug- und Scherkräften
Abb. 6:
Herzmuskulatur im
Längsschnitt, schematisiert; Arbeitsmusku-latur.
Herzmuskelzellen sind
miteinander über Glanzstreifen (Discus intercalaris; blau) zu Herzmuskelfasern verbunden. Der
zentralständige Zellkern
liegt im myofibrillenfreien Sarkoplasma (mit
Mitochondrien, Glykogen), das myofibrillenreiche Sarkoplasma ist
quergestreift.
venfasern. Wie bei der Skelettmuskulatur sind auch hier kleinere Bündel
von gemeinsamen Bindegewebshüllen umschlossen und schliessen sich zu
grösseren Bündeln zusammen (Näheres siehe Modul Bewegungsapparat).
Anmerkung
Mehrkernige, grosse Zellgebilde können dadurch zustande
kommen, dass Zellen miteinander zu grösseren Einheiten unter
Aufgabe ihrer trennenden Zellmembranen zusammenfliessen.
Eine solche, von nur einem gemeinsamen Plasmalemma 4
umgebene Zytoplasmamasse enthält dann die Zellkerne aller
miteinander verschmolzenen Zellen; dieses vielkernige ZellVerschmelzungsprodukt wird Synzytium5 genannt. Als Beispiel
gelten Skelett- und Herzmuskelfaser. Bei einem Syncytium kommt
es durch Überspringen der Erregung von Zelle zu Zelle zu einer
koordinierten Muskelkontraktion.
Um jede einzelne Muskelzelle herum liegen Kapillaren, sie gewährleisten
die Sauerstoff- und Energieversorgung für das ununterbrochene Arbeiten
der Herz-Muskulatur. Besondere Muskelfasern liefern und leiten die Bewegungsimpulse für die Arbeitsmuskulatur. Wir nennen sie die spezifische
Muskulatur (siehe unter 2.2.4.2).
Kontrollfragen
Beschreiben Sie anhand der Abb. 7 den Aufbau des
Herzmuskels.
Welche Besonderheiten weist das Herzmuskelgewebe auf?
4Als Plasmalemma bezeichnet man die Zellmembran die das Plasma einer Pflanzenzelle umschliesst
und als äusserste Struktur der lebenden Zelle an die tote Zellwand stösst. Gelegentlich wird der Begriff
auch synonym für «Zellmembran» verwendet.
5 Das Synzytium ist eine durch Verschmelzung (Fusion) mehrerer Einzelzellen entstehende mehrkernige
Zelleinheit. Ihr Zytoplasma enthält mehrere Zellkerne. Ein funktionelles Synzytium ist ein System aus
Zellen, die zwar durch Zellmembranen voneinander getrennt sind , deren Zytoplasma aber über zahlreiche Gap Junctions untereinander verbunden ist.