WKrek Kapitel Kreislauf 2011

Das Kreislaufsystem
1  Das Kreislaufsystem übernimmt Ferntransporte sodass
keine Substanz weit diffundieren muss.
2  Es verbindet das wässrige Milieu um die Körperzellen
funktionell mit den Organen die auf Gasaustausch,
Nährstoffresorption von Abfallstoffen spezialisiert sind.
2  In komplexen Organismen ist Diffusion unzureichend
(zB Glukose aus dem Verdauungstrakt ins Gehirn,
Glukose braucht drei Stunden um 3 cm zu diffundieren).
3 Das Kreislaufsystem spielt eine Schlüsselrolle in der
Aufrechterhaltung der Homöostase.
Kapitel 40:
Typen von Kreislaufsystemen
1  Gastrovaskularsysteme
2  Offene und geschlossene Kreislaufsysteme
Kapitel 40:
Gastrovaskularsystem:
Vielzelliger Süsswasserpolyp Hydra
• 
Invertebraten, vom Typ
Hydra besitzen einen
Gastralraum, eine Wand
mit 2 Zellschichten dick
• 
Diffusion genügt hier da
das Wasser des
Gastralraum in Kontiniutät
mit Aussenmedium steht.
Kapitel 40:
Hohltiere wie die Ohrenqualle haben ein
sehr einfaches Zirkulationssystem
Mund führt in ein aufwändiges
Gastrovaskular-System mit
einem Ringkanal und
Abzweigende Radialkanäle
Bewimperte Zellen kleiden
Kanäle aus und treiben
Flüssigkeit duch Kanäle
Kapitel 40:
Offene und geschlossene
Kreislaufsysteme
1 Entwickelt da in komplex-gebauten Organismen
Diffusion nicht ausreicht
2 Diese Systeme bestehen aus drei Komponenten:
- zirkulierende Flüssigkeik (Blut)
- eine Reihe von Röhren (Blutgefässe)
durch die sich das Blut durch den
ganzen Körper fortbewegt
- muskulöse Pumpe (Herz)
Kapitel 40:
Offenes Kreislaufsystem
Keine Trennung von Blut und interstitiellen
Flüssigkeit. Dieses einheitliche Medium
nennt man Hämolymphe.
Stoffaustausch zwischen Hämolymphe und
Körperzellen findet statt, während ein oder
mehrere Herzen die Flüssigkeit duch ein
zusammenhängendes Netzwerk aus sog.
Lakunen und Spalten pumpen welches die
Organe umgibt.
Dieser Blutraum wird auch
Sinus genannt (Austausch von Stoffen
Zwischen der Hämolymphe und
Körperzellen).
Kapitel 40:
Geschlossenes Kreislaufsystem
Blut zirkuliert getrennt in
Gefässen von interstitiellen
Flüssigkeit
Herz pumpt Blut in grosse
Gefässe die sich in
kleinere Gefässe verzweigen
zB Ringelwürmer und
Tintenfische besitzen so
ein System
Kapitel 40:
Komponenten des geschlossenen HerzKreislaufsystems (Kardiovaskularsystem)
1 Herz, Blutgefässe, Blut
2 Herz besteht aus
- ein oder zwei Vorhöfen (Atrien, Atrium) in die das zum
Herzen zurückkehrende Blut als erstes gelangt
- einem oder zwei Ventrikel (Kammern) die das Blut aus
dem Herzen pumpen
3 Blutgefässtypen
- Arterien (führen Blut vom Herzen in Richtung Kapillaren)
- Venen (führen Blut aus Kapillaren zum Herzen)
- Kapillaren (mikroskopische Gefässe, durchdringen jedes
Gewebe, Austausch von Stoffen zwischen Blut und
interstitiellen Flüssigkeit, Fläche beträgt in Ruhe 300 m2
Kapitel 40:
und max. 1000m2)
Komponenten des geschlossenen HerzKreislaufsystems (Kardiovaskularsystem)
(cont d)
4 Arterien zweigen sich in Arteriolen und die wiederum
in Kapillaren auf
5 Kapillaren schliessen sich zu Venolen zusammen und
die wiederum zu Venen
6 Tiere mit aktiven Stoffwechsel besitzen komplexe
Kreislaufsysteme und kräftige Herzen. Anzahl Blutgefässe
korreliert mit Stoffwechselanforderung im Organ.
Kapitel 40:
Entwicklung des doppelten Kreislaufs
Lungenkapillaren
Kiemenkapillaren
Durchmischung von
Sauerstoffreichenund armen Blut
in Ventrikel
Herz
venös
Lungenkapillaren
Trennung von
Sauerstoffreichenund armen Blut
Septum
Sauerstoffreiches
(arterielles) Blut
Herz
Sauerstoffarmes
(venöses) Blut
Körperkapillaren
Fisch
Zweikammriges Herz,
ein Kreislauf
Körperkapillaren
Amphibium
Dreikammriges Herz,
zwei Kreisläufe LungenHautkreislauf und KörperKreislauf.Kapitel 40:
Säuger
Vierkammriges Herz,
zwei Kreisläufe,
Lungenkreislauf und
Körperkreislauf.
Schema des Säugerkreislaufs
Kapitel 40:
Das Herz-Kreislaufsystem des Menschen
(1) Lungenkreislauf. Der rechte Ventrikel pumpt Blut über (2) die Lungenarterien indie
Lunge. Während das Blut durch das (3) Kapillarnetz der rechten und linken Lunge
strömt belädt es sich mit Sauerstoff und gibt Kohlendioxid ab. Sauerstoffreches Blut
kehrt aus den Lungen über den Lungenvenen in den (4) linken Vorhof (Atrium) des
Herzens zurück. Der linke Vorhof pumpt das sauerstoffreiche Blut in (5) den linken
Ventrikel, der es seinerseits durch den Körperkreislauf zu den Körpergeweben pumpt.
Das Blut verlässt den linken Ventrikel durch (6) die Aorta, die über den Herzen einen
Bogen beschreibt und allen Körperarterien (ausser den Lungenarterien) das Blut
zuführt. Die ersten von der Aorta abzweigenden Arterien sind die Coronararterien die
den Herzmuskel selbst mit Blut versorgen. Dann zweigen (7) Arterien zu den
Kapillarnetzen in Kopf und Armen. Die Aorta setzt sich in bauchwärtiger Richtung fort
und führt sauerstoffreiches Blut jenen Arterien zu, welche die (8) Kapillarnetze der
Bauchorgane und der Beine versorgen. In jedem Organ zweigen die Arterien in
Arteriolen und Kapillaren auf. In diesem gibt das Blut seinen Sauerstoff ab und nimmt
das bei der Zellatmung entstehende Kohlendioxid auf. Die Kapillaren vereinigen sich
zu Venolen und diese zu Venen. Sauerstoffarmes Blut wird in einer grossen Vene
zusammengeführt, der (9) vorderen Hohlvene. Eine andere grosse Vene, die (10)
hintere Hohlvene sammelt das Blut aus Beinen und Rumpf. Die beiden Hohlvenen
entleeren ihr Blut in den (11) rechten Vorhof. Dieser pumpt das Blut in den rechten
Ventrikel.
Kapitel 40:
Das Säugerherz
Kapitel 40:
Herzzyklus des Menschen
Herzkammern kontrahieren und erschlaffen rythmisch. Beim Erschlaffen
füllen sie sich erneut. Diese komplete Abfolge von Füllen und Pumpen nennt
man Herzzyklus.
Ruhebedingungen: Pumprate 5,25 L Blut/min entspricht etwa dem gesamten
Blutvolumen. Rate um Faktor 5 bei maximaler Aktivität gesteigert (Erhöhung
von Puls und Stärke der Kontraktion).
Kontraktionsphase: Systole und Erschlaffungsphase: Diastole
Ventile verhindern dass das Blut bei der Kontraktion zurückfliesst und in die
richtige Richtung fliesst
Zwischen jeden Vorhof und Ventrikel befindet sich eine Segelklappe
An den beiden Herzausgängen, wo die Aorta den linken und die
Lungenarterie den rechten Ventrikel verlässt befindet sich jeweils eine
Kapitel 40:
Taschenklappe
Veränderungen des Blutdrucks
im Verlauf des Herzzyklus
•  Der arterielle Druck ist dann am höchsten, wenn sich das Herz
während der Ventrikelsystole zusammen-zieht; der Blutdruck,
der dann herrscht, wird als systolischer Druck bezeichnet
•  Während der Diastole (Erschlaffungsphase) ziehen sich die
elastischen Arterienwände wieder zusammen; infolgedessen
herrscht, wenn die Ventrikel entspannt sind, ein geringerer, aber
immer noch substanzieller Blutdruck (diastolischer Druck)
•  Der Puls ist das rhythmische Vorwölben der Arterien-wände mit
jedem Herzschlag
Herzzyklus umfasst 3 Phasen
Ein Herzzyklus von 0.8 sec (Pulsrate 75 Schläge/ Minute) fördert 75 ml Blut
1.  Erschlaffung - Diastole 0.4 sec.:
Erweiterung der Atria und der
Ventrikel. Ansaugen des Blutes
aus den grossen Venen in die Atria
und Ventrikel
Taschenklappen
geschlossen
Segelklappen
offen
Taschenklappen
offen
Segelklappen
geschlossen
2.  Atriale Systole 0.1 sec.: atriale
Kontraktion fördert den Rest des
atrialen Bluts von den Vorhöfen in die
Ventrikel.
3.  Ventrikuläre Systole 0.3 sec:
Kontraktion der Herzkammern und
Ausstoss des Blutes in die grossen
Arterien (Aorta: Körperkreislauf;
Kapitel 40:
Lungenarterien: Lungenkreislauf
Mechanismen zur Aufrechterhaltung des Herzzyklus beim Menschen
Spezifische Zellen des Herzmuskels sind selbsterregend da sie ohne Nervenimpulse
kontrahieren (autorythmisch)
Koordination erfolgt durch ein Reizleitungssystem
Sinoatrialer (SA) Knoten oder Sinusknoten:
- hat die Rolle eines Schrittmachers (erzeugt elektrische Impulse)
- legt die Frequenz fest mit der sich alle Herzmuskelzellen kontrahieren
- Impulse breiten sich rasch über die Wände des Atriums aus und bringen diese zur
Kontraktion
- Impulse gelangen auch zum Atrio-ventrikulären (AV) Knoten
Atrio-ventrikulärer (AV) Knoten:
- spez. Muskelgewebe
- Uebertragungspunktzwischen rechten Atrium und rechtem Ventrikel
- hier werden Impulse um 0.1 sec verzögert, stellt sicher das sich die Vorhöfe
vollständig entleeren bevor sich die Ventrikel kontrahieren
Die während eines Herzschlags laufenden Impulse erzeugen elektrischen Strom, der durch
die Körperflüssigkeiten auf die Oberfläche geleitet wird und dort über Hautelektroden als
EKG (Elektrokardiogramm) nachweisbar ist.
Sinusknoten wird selbst durch Signale beeinflusst: zB Adrenalin (stammt aus Nebenniere
und steigert die Herzfrequenz)
Kapitel 40:
Steuerung des Herzzyklus
Kapitel 40:
Arterien-Kapillaren-Venen:
periphere Blutgefässe
dreischichtig
(liefert nötigen Gegendruck)
einschichtig
(erleichert Stoffaustausch)
Kapitel 40:
dreischichtig
Blutfluss in Venen unter geringem Druck
•  Kontrahierende Skelettmuskeln pressen Blut durch Venen
•  Venenklappen stellen sicher dass das Blut nur in richtung Herzen fliesst
•  Fehlende Muskelbewegung: geschwollene Füsse
Kapitel 40:
Regulation des Blutflusses in Kapillaren
Zu jedem Zeitpunkt nur 5-10% der Kapillaren
durchblutet
Einige Organe sind stets gut druchblutet
(Gehirn, Herz, Nieren, Leber)
Regulation durch Kontraktion glatter
Muskulatur. Verengung der Gefässwand
einer Arteriole reduziert Blutfluss ins
Kapillarbett
Regulation durch ringförmige glatte
Muskeln, die Sphinkter, die den Eingang in
das Kapillarnetz den Blutfluss von den
Arteriolen zu den Venolen blockieren
Kapitel 40:
Strömung, Blutdruck und Gefässquerschnitt
Querschnitt hoch
Geschwindigkeit klein
peripherer Gefässwiderstand
in Kapillaren am höchsten
Blut strömt über tausend mal schneller
in der Aorta als in Kapillaren.
Strömungsgesetz für starre Röhren:
ändert sich bei einer Röhre in ihrem
Verlauf der Durchmesser, strömt die
Flüssigkeit durch die engeren Bereiche
schneller als durch die weiteren.
Das Stromvolumen pro Zeiteinheit ist im
gesamten Rohr gleich, infolgedessen strömt
Flüssigkeit an Engstellen schneller.
Konsequenz: Blut muss in Kapillaren
schneller strömen als in Arterien.
Aber: Flussrate abhängig von
Gesamtquesschitt der Röhren.
Enorme hohe Anzahl an Kapillaren ergibt
höheren
Querschnitt als zu und
Kapitel 40:
abfliessende Gefässe.
Austausch von Substanzen zwischen Blut und
der interstitiellen Flüssigkeit: Mikrozirkulation
Nahe der Arteriole presst Blutdruck Flüssigkeit (Wasser und gelöste
Substanzen wie Zucker) durch die Kapillarwand (Nettoverlust von Flüssigkeit).
Blutzellen und Plasmaproteine bleiben zurück (Erhöhung der Osmolarität
wegen Flüssigkeitsverlust)
Nähe der Venole wird dadurch wieder Wasser per Osmose in die Kapillare
Kapitel 40:
aufgesaugt.
Flüssigkeitsrückführung
durch das Lymphsystem
•  Im Verlauf des Blutkreislaufs “verlorengegangene” Flüssigkeit
kehrt samt den verlorenen Proteinen via Lymphsystem ins
Blut zurück
•  Dieses System hilft bei der körpereigenen Abwehr unter
anderem gegen Viren und Bakterien
•  Das Lymphsystem besteht aus einem Netzwerk dünner
Gefäße, die eng mit den Kapillaren des Herz-Kreislaufsystems verknüpft sind; nachdem die Flüssigkeit per Diffusion
ins Lymphsystem gelangt ist, wird sie als Lymphe bezeichnet;
ihre Zusammensetzung ist in etwa dieselbe wie die der
interstitiellen Flüssigkeit
•  Das Lymphsystem entleert sich an der Halsbasis in die großen
Venen des Kreislaufsystems
Flüssigkeitsrückführung
durch das Lymphsystem (cont’d)
•  Entlang der Lymphgefäße liegen Organe, die man als
Lymphknoten bezeichnet; sie filtern die Lymphe und
beherbergen Zellen, welche Viren und Bakterien attackieren,
spielen eine wichtige Rolle für die körpereigene Abwehr
•  Wenn der Körper gegen eine Infektion kämpft, vermehren sich
diese Zellen rasch, und die Lymph-knoten schwellen an und
werden berührungsempfindlich
Blutgerinnungskaskade dichtet lecke
Blutgefässe ab
•  Leckstellen in den Gefässen werden verstopft durch die Aktivierung des
inaktive-vorliegenden Fibrinogen.
•  Blutplättchen heften sich an die verletzte Stelle und geben
Gerinnungsfaktoren ab
•  Kaskade von Enzym-Aktivierungsschritten die Fibrinogen zu Fibrin verwandlen
•  Fibrin aggregiert zu Fäden und führt zum Wundverschluss
Kapitel 40:
Atherosklerose: Hemmung des Blutflusses
führt zu Unterversorgung
glatte Muskulatur
Endothel
Plaque:faseriges Bindegewebe,
Muskelzellen,
eingelagerte Lipide
Bindegewebe
Normale Artherie
Atherotsklerotische Plaque
verschliesst Lumen
Mehr als die Hälfte aller Todesfälle in Deutschland werden
durch Herz-Kreislauferkrankungen verursacht
Kapitel 40: