Herz-Kreislaufsystem - member

BMb-3H Humanbiologie / Physiologie 1/6
29.08.06 © C.N.
4.Der Blutkreislauf und die Atmung:
Herzkreislaufsystem wird aus
Blutgefäßen und dem Herzen
aufgebaut (kardiovaskuläres
System). Lungenkreislauf,
Körperkreislauf .
Arterien und Arteriolen sind aus drei
Wandschichten aufgebaut, die das
Gefäßlumen umschließen:
Gefäßendothel, Tunica interna
(Bindegewebe) und Tunica media
(glatte Muskelzellen und elastische
Fasern). Je nach Gefäßtyp sind die
Schichten unterschiedlich stark
ausgebildet, bei den Schlagadern
überwiegen die elastischen Fasern,
bei den vom Herzen etwas weiter
entfernten Arterien überwiegt der
muskulöse Anteil.
Zwischen den Schlagadern und der
Kapillargefäßen liegen die
Arteriolen, die dem muskulösen Typ
angehören und deren Weite durch Hormone, autoregulativ oder durch das vegetative
Nervensystem beeinflußbar ist. Dadurch kann die Versorgung bestimmter Körperteile
mit Blut gesteuert werden (Vasokonstriktion-Verengung, Vasodilatation-Erweiterung).
Bei der Autoregulation führen lokale, im versorgten Gewebe auftretende Reize zu
einer entsprechenden Anpassung der Durchblutung. O2-Mangel führt z.B. im Gehirn
und der Niere zu einer Gefäßerweiterung
Bei der Arteriosklerose kommt es durch Verkalkungen oder chronisch entzundenes
Gewebe zu kleinsten Verletzungen (Läsionen) in der Arterienwand, die zu einer
Verdickung und Verhärtung der Arterienwand führen. In der Folge kommt es zu
Durchblutungsstörungen (ist das Herz betroffen spricht man von angina pectoris)
bzw. zum Stillstand des Blutflusses (Infarkt).
Die Kapillaren durchziehen in hoher Dichte vorallem jene Organe und Bereiche des
Körpers die eine hohe Stoffwechselrate haben (Gehirn, Nieren, Leber, Muskulatur).
In den Kapillaren ist der Blutstrom stark verlangsamt, wodurch der Stoffaustausch
begünstigt ist. Darüber hinaus sind in den Kapillaren die Gefäßwände für Blutzellen
nicht mehr undurchdringlich, da sie nur mehr aus dem dünnen Endothel bestehen.
Gewebetypen mit sehr niedrigem Umsatz (Hornhaut, Knorpel, etc.) sind nicht von
Kapillaren durchzogen, sie werden über Diffusion von den umliegenden Geweben
versorgt. Die Kapillaren stehen auf der arteriellen Seite unter einem höheren Druck
als auf der venösen, daher kommt es zu einem Stofftransport aus der arteriellen
Seite ins Gewebe und von dem Gewebe in die venösen Gefäße. Verantwortlich für
diese Orientierung des Stoffflußes ist auch der, durch die im Plasma gelösten
Proteine (die nicht diffundieren) aufgebaute kolloidosmotische Druck, der auf der
venösen Seite größer als der hydrostatische Druck ist.
Pro Tag werden etwa 20 Liter Flüssigkeit durch die Kapillarwände in den
Zwischenzellraum befördert. 18 Liter gelangen wieder zurück in die Kapillaren, der

BMb-3H Humanbiologie / Physiologie 2/6
29.08.06 © C.N.
Rest geht über das Lymphsystem zurück in die Blutbahn. Bei einer Störung dieses
Gleichgewichtes zwischen Filtrations ins Gewebe und Reabsorption kommt es zu
Ödemen, einer Wasseransammlung im Gewebe. Die Kapillaren sind gegenüber
äußerer Druckeinwirkung sehr empfindlich und können leicht abgedrückt werden.
Durch die entstehende Unterversorgung kann es im Extremfall durch den anaeroben
Zellstoffwechsel zu weitgehenden Gewebeschädigungen kommen (Dekubitus).
Über Venolen und Venen, die zusammen etwa 2/3 des gesamten Blutvolumens
enthalten gelangt das Blut wieder zum Herzen. Venen sind im Prinzip ähnlich wie
Arterien gebaut, besitzen jedoch eine dicker Tunica media, eine schwächer
Muskulatur und bilden aus dem Endothel Taschenklappen, die den Blutstrom zum
Herzen freigeben und den Rückfluß verhindern.
Krampfadern (Varikose) entstehen durch eine zu geringe Gefäßspannung (Tonus),
was in der Folge das einwandfreie Schließen der Klappen verhindert
(Venenklappeninsuffizienz). Der entstehende Rückfluß weitet zusätzlich die
Gefäßwände auf.
Thrombosen bei langem Liegen entstehen durch die verlangsamte Zirkulation leichter
Blutgerinsel in den Venen (beim Losreißen Lungeninfarkt). Zur Vorbeugung wird
Heparin als Gerinnungshemmer eingesetzt.
4.1. Der Blutdruck:
Der Blutdruck ist abhängig vom Herz/Zeitvolumen, dem Gesamtblutvolumen und
dem peripheren Widerstand.
Das Herz/Zeitvolumen beträgt etwa 5 Liter pro Minute. Während der Systole steigt
der Druck bis etwa 120mm Hg an, während der Diastole (wenn das Herz erschlafft)
fällt er auf 80mm Hg ab. Der Blutdruck schwankt sehr stark von Gefäß zu Gefäß, in
den Beinen kann er wegen des zusätzlichen hydrostatischen Druckes regelmäßig
über 200mm Hg liegen.
Der Blutdruck kann unmittelbar durch die Gefäßmuskulatur und den Puls beeinflußt
werden, wobei die Anpassung sehr schnell reflektorisch erfolgt (Beim schnellen
Aufstehen aus dem Liegen versackt das Blut zunächst in den Beinen; Folge ist ein
schnellerer Puls und eine Gefäßkontraktion). Zur Steuerung des Blutdruckes
befinden sich in den großen Arterien von Hals und Brustkorb druckempfindliche
Sinneszellen, die eine Dehnung der Arterienwand an das verlängerte Mark des
Gehirns melden. Diese Impulse hemmen das vasomotorische Zentrum und senken
die Aktivität des Sympathikus, der Blutdruck fällt (Pulsmessung daher am Hals nicht
beidseitig !).
Blutdruckmessung nach Riva Rocci.
Schock: Versagen der Kreislaufregulation mit gefährlicher Durchblutungsverminderung
in lebenswichtigen Organen.
4.2. Das Herz:
ist ein Hohlmuskel (eigener Muskelzelltyp, siehe vorne), der durch eine exakt
gesteuerte Abfolge von Kontraktionen das Blut in einer Richtung durch die beiden
Kreisläufe befördert.
Kammern und Klappensystem
Segelklappen zu den Vorhöfen (Durch Sehnenfäden in den Hohlraum verspannt, was
einen korrekten Verschluß während der Kammerkontraktion ermöglicht);
Pulmonalklappe zur Lunge, Aortenklappe zur Aorta.
Das Myokard ist die arbeitende Schicht des Herzens, die aus einem Netz
quergestreifter verzweigter Muskelfasern (Zellen) besteht (zwischen Skelett und

BMb-3H Humanbiologie / Physiologie 3/6
29.08.06 © C.N.
glatter Muskulatur). Das Myokard liegt im Herzbeutel eingebettet, der aus Epikard
und Perikard (aussen) besteht. In dem schmalen Raum zwischen Epi- und Perikard
wird die Herzbeutelflüssigkeit sekretiert, die als Gleitfilm für die Herzaktion notwendig
ist.
Der Herzzyklus:
0,12 bis 0,2 Sekunden vor den Kammern kontrahieren die Vorhöfe;
Systole (Anspannung) etwa 0,15 Sekunden,
Diastole 0,7 Sekunden
Beim Gesunden können von der Herzaktion zwei Töne mit dem Sthetoskop abgehört
werden: Zu Beginn der Systole die ruckartige Kammerkontraktion und am Ende der
Systole das Zuschlagen der Aorten- und Pulmonalklappe. Andere
Schallerscheinungen werden als Herzgeräusche bezeichnet und meist krankhaft.
Mit den Herztönen kann auch die Klappenfunktion überprüft werden denn etwaige
Klappengeräusche werden in Richtung des Blutstromes weitergeleitet und können
von aussen abgehört werden.
Erregungsbildung und -leitung:
Das Herz arbeitet autonom, seine
Erregungsbildung geht vom Sinusknoten
am Eingang zum rechten Vorhof aus. Er
besteht aus einem Geflecht spezialisierter
Muskelzellen, die in der Lage sind ein
elektrisches Signal zu generieren und
gerichtet weiter zu leiten. die Erregung geht
auf das benachbarte Muskelgewebe über
aber auch weiter zum nachgeschalteten
Erregungszentrum am Boden des rechten
Vorhofes, dem AV-Knoten. Von dort geht
es über die sog. His-Bündel weiter entlang
der Kammerscheidewand bis zur
Herzspitze und über die sog. Purkinje-
Fasern in die Kammerwände.
Die Erregungsleitung kann von den
Herzmuskelzellen weitergeleitet werden,
jedochzu langsam, um eine synchrone
Kontraktion zu ermöglichen. Die rasche
Weiterleitung muß daher vom Sinusknoten
/ AV-Knotensystem übernommen werden, sodaß auch weit entfernte Teile des
Myocards gleichzeitig erregt werden.
Zuerst werden also die beiden Vorhöfe kontrahiert und pressen dadurch Blut in die
beiden Kammern. Etwa 180ms danach leitet der AV-Knoten die Erregung in die
beiden Kammern wodurch das Blut in Lungen und Körperkreislauf ausgetrieben wird.
EKG: Die elektrische Erregungsleitung im Herzen verursacht Potentiale die an der
Körperoberfläche gemessen werden können und für die Ableitung eines Elektro
Kardiogramms benutzt werden. Da die Erregungsleitung und damit die abgeleiteten
Potentiale vom Herzmuskelgewebe selbst stammen ist das EKG geeignet
pathologische Veränderungen des Herzmuskels oder seiner Funktion zu erkennen
(Infarkt, Rhytmusstörungen, etc.). Bei manchen Herzerkrankungen kann es zu einer
Unterbrechung der Weiterleitug kommen, einem AV-Block, in so einem Fall bilden die
dem Sinusknoten (der den schnellsten Takt normalerweise angibt) nachgelagernten
Erregungszentren einen eigenen Rhytmus (Ersatzrhytmusgeber), der allerdings

BMb-3H Humanbiologie / Physiologie 4/6
29.08.06 © C.N.
langsamer als normal ist (40-60 Schläge pro Minute). Auch beim Gesunden werden
in allen Zentren die zur Erregungsbildung in der Lage sind Signale erzeugt, doch der
Sinusknoten ist schneller und "macht das Rennen" sodaß die tiefer gelegenen
Zentren nicht zum Zug kommen.
Herzschrittmacher: Über vena cava superior eingeführte Elektroden generieren in
den Vorhöfen und den Kammern Impulse, die die Funktion von Sinusknoten und AV-
Knoten ersetzten.
→ Erste Hilfe Herzmassage
4.3.Die Atmung / Lunge
Der Gasaustausch zwischen Blut und Luft findet in den Lungenbläschen, den
Alveolen statt; Der effiziente Austausch ist gewährleistet durch die
Partialdruckdifferenzen zwischen Luft und Blut und die Eigenschaft des
Hämoglobins, bis zur Sättigung Sauerstoff aufzunehmen (Kooperativität durch
allosterische Wechselwirkungen der 4 Untereinheiten).
In verschiedenen Entwicklungsstadien eines Organismus werden oft verschiedene
Isoformen, wie fetales Hämoglobin oder embryonales Hämoglobin, gebildet die
schließlich durch Adult-Hämoglobin ersetzt werden. Fetales Hämoglobin besitzt
schon bei geringeren O2-Partialdrücken eine hohe Bindungsfähigkeit und kann daher
von der Plancenta ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden.
→ Erste Hilfe Beatmung
4.3.1. Nase
Die Nasenhöhle dient im Wesentlichen der
Erwärmung, Befeuchtung und Vorreinigung
der Atemluft, sie beherbergt das Riechorgan
und bildet einen Resonanzraum für die
Stimmentwicklung.
Die Reinigung der Atmeluft geschieht durch
ein mehrreihiges Flimmerepithel, das
schleimproduzierende Becherzellen enthält
und rhytmisch Fremdkörper vom Rachen weg
befördert.
Die Nasenhöhle wird von der
Nasenscheidewand in eine linke und rechte
Hälfte unterteilt, die Oberflächen der
Seitenwände werden durch eine obere mitllere
und untere Nasenmuschel vergrößert. Unter
dem von der Siebbeinplatte gebildeten Dach
der Nasenhöhle liegt die Riechschleimhaut mit den Riechzellen. Es handelt sich um
Fasern (Zellen) der 1.Hirnnerven (Nervus olfactorius) die die Siebbeinplatte
durchdringen.
In die Nasenhöhle münden die klinisch bedeutsamen Nasennebenhöhlen (Stirn-
Kiefer-, Siebbein- und Keilbeinhöhlen, die für Infektionen über die Nase empfindlich
sind) Sie bilden einen Resonanzraum für die Stimme und ermöglichen eine
Gewichtsreduktion des Schädels.

BMb-3H Humanbiologie / Physiologie 5/6
29.08.06 © C.N.
4.3.2. Der Rachenraum
... ist ein Muskelschlauch der sich im Anschluß an Nasen- und Mundhöhle von der
Schädelbasis bis zur Speiseröhre erstreckt. Man unterteilt Nasen- Mund- und
Kehlkopfrachen; am Anfang liegen die zum Lymphsystem gehörenden Rachen- bzw.
Gaumenmandeln.
Im Kehlkopfrachen sorgt der Kehldeckel beim Schlucken dafür daß kein
Nahrungsbrei in die Luftröhre gelangt. Der Schluckvorgang ist eine reflektorisch
gesteuerte Abfolge von Muskelkontraktionen in verschiedenen Bereichen des
Rachens, die nach Verschluß des Kehlkopfdeckels in einer wellenartigen Kontraktion
der Rachenmuskulatur endet und so den Bissen in die Speiseröhre befördert.
4.3.3. Der Kehlkopf:
... ist für das Verschließen der unteren Luftwege und für die Stimmbildung
verantwortlich. Er wird aufgebaut durch Knorpelstücke, die mit Muskeln und Bändern
zusammengehalten werden: Kehldeckel, Schildknorpel (Adamsapfel), Ringknorpel
und Stellknorpel (Stimmbänder)
Der Hustenreflex beginnt mit der starken Spannung der Stimmbänder; reflektorisch
wird ein eventueller Fremdkörper mit einem kräftigen Ausatemstoß, der die
Stimmritze aufsprengt, ausgestoßen.
→ Erste Hilfe Ersticken / stabile Seitenlagerung
4.3.4. Die Luftröhre und die Bronchien
Die Luftröhre ist ein ca 11cm langer muskulöser Schlauch der von 16-20 C-förmigen
Knorpelspangen offen gehalten wird (dadurch wird das Einatmen überhaupt erst
möglich - interessanter Evolutionsaspekt). Die Knorpelspangen sind elastisch
miteinander verbunden, die Innenwand der Luftröhre wie auch der Bronchien ist mit
einer Schleimhaut aus Flimmerepithel und schleimproduzierenden Becherzellen
ausgekleidet.
Ab dem ersten Verzweigungspunkt beginnen die beiden Hauptbronchien, von denen
fünf Lappenbronchien mit den daran anschließenden Bronchialbäumen der einzelnen
Lungenlappen ausgehen. Bis zu den Alveolen verzweigt sich das System etwa 23
mal, die Bronchiolen (nach der 20. Verzweigung) haben einen Innedurchmesser von
weniger als 1mm enthalten keine Knorpelspangen mehr und sind reichlich mit glatter
Muskulatur überzogen, die den Zu- und Abstrom der Atemluft regulieren kann.
Bronchialkarzinom:
Durch die ständige Exposition des Bronchialepithels gegenüber den cancerogenen
und reizenden Stoffen des Tabakrauches kann eine neoplastische Geschwulst
entstehen (Lungenkrebs eigentlich Bronchialcarcinom ist eine jener Krebsarten, die
sich am bösartigsten entwickeln und am schlechtesten therapierbar sind). Wie bei
anderen Krebs-auslösenden Faktoren auch gibt es beim Tabak synergistische,
nachteilige Effekte in Kombination mit Alkoholkonsum.
4.3.5. Die Pleura:
Die Pleura wird aus dem hauchdünne Lungenfell, das die beiden Lungenflügel
überzieht und dem Rippenfell gebildet. Das Rippenfell kleidet die Brustwand, das
Zwerchfell und das Mediastinum (den Mittelfellraum der zwischen den beiden
Lungeflügeln liegt) aus und enthält sensible schmerzleitende Nerven. Der
Pleuralspalt zwischen Lungen- und Rippenfell ist mit einer geschmeidigen Flüssigkeit

BMb-3H Humanbiologie / Physiologie 6/6
29.08.06 © C.N.
gefüllt, die das reibungsfreie Gleiten der Lungenflügel im Brustraum während der
Atmung ermöglichen sollen.
Bei einer Verletzung des Brustraumes kann in den Pleuralspalt Luft eintreten.
Dadurch kann die Lunge nicht mehr im Brustraum ausgedehnt erhalten werden, sie
beginnt wegen ihrer Elastizität zu schrumpfen (Pneumotorax).
4.3.6. Die Atemmechanik
Da die Lunge selbst elastisch ist und sich nicht aktiv ausdehnen oder
zusammenziehen kann wird das Atmen vom Zwerchfell und Teilen der
Thoraxmuskulatur bewerkstelligt.
Einatmen: Zwerchfell zieht sich zusammen, äußere Zwischenrippenmuskeln ziehen
sich zusammen und heben den Brustkorb nach oben (Demonstration mit den
Bogenartig gehaltenen Armen).
Bei vertiefter Einatmung unterstützt die Atemhilfsmuskulatur diesen Prozeß
(Kutscherhaltung bei Atemnot).
4.3.7. Gasaustausch:
CO2: 45% als HCO3- im Plasma, 10% gelöst im Plasma, 35% als HCO3 - in Ery., 10%
als Hämoglobin CO2
O2: 3 % gelöst im Plasma, 97% als Hämoglobin O2
Das Hämoglobin ermöglicht durch Konformationsänderungen während der O2-
Aufnahme, dass es, ungeachtet der Partialdruckverhältnisse in der Lunge, vollständig
mit Sauerstoff gesättigt werden kann. Die 4 Untereinheiten sind miteinander
innerhalb der Quartärstruktur verbunden, die Aufnahme eines O2-Moleküls erhöht die
Affinität der restlichen. Die Konfomationsänderungen im Hämoglobin erfolgen
entsprechend dem Perutz-Mechanismus (Nobelpreis für Chemie 1962).