Die Physiologie
des Herzen

Nachdem ich über die Anatomie des Herzen geschrieben habe, muss nun natürlich auch über die Physiologie des Herzen geredet werden. Die Funktion dieses Organs finde ich deswegen besonders spannend, weil es so autonom ist. Es sorgt nämlich ganz allein für seine Erregungsbildung und auch die Weiterleitung der Erregungen. Näheres erkläre ich Dir jetzt. Lass Dein Herz also höher schlagen, wir gehen rein in die Physiologie des Herzen, let´s go!

Aufgaben des Herzen

Die Pumpe unserer Wundermaschine hat natürlich die zentrale Aufgabe, den Blutkreislauf stabil zu halten und somit alle Organe mit Blut zu versorgen. Denn ohne das Blut und den darin enthaltenen Sauerstoff aus der Lunge, sowie die Nährstoffe aus dem Darm, könnten unsere Organe nicht überleben! Sie würden untergehen, unser Körper würde damit natürlich gar nicht klar kommen (Multiorganversagen) und wir würden sterben. Also: Die Physiologie bzw. Funktion unseres Herzen ist überaus wichtig! Es schlägt ca. 60-80 Mal pro Minute in Ruhe und befördert so 5-6 Liter Blut pro Minute durch unseren Körper.

Blutkreislauf

Zunächst sammeln die untere und obere Hohlvene das Blut aus der unteren Körperhälfte (Beine, Rumpf, Bauchorgane wie Magen, Darm, Milz, Bauchspeicheldrüse und Leber) und der oberen Körperhälfte (Kopf, Hals, Arme, Brustwand) und führen es in den rechten Vorhof. Von dort aus gelangt es durch die Trikuspidalklappe in die rechte Kammer, danach durch die Pulmonalklappe in die Lungenarterie. Hier sind wir dann im kleinen Lungenkreislauf, das Blut wird in der Lunge mit Sauerstoff angereichert und in die Lungenvene geleitet. Von da aus fließt es dann in den linken Vorhof, durch die Mitralklappe in die linke Kammer und dann hinaus durch die Aortenklappe in die Aorta. Dort sind wir dann wieder im großen Körperkreislauf.

Blutdruckregulation

Neben dieser Pumpfunktion hat das Herz auch noch eine andere Aufgabe: Es kann bei der Blutdruckregulation mitwirken! Dieser Mechanismus wird vom sog. „atrialen natriuretischen Peptid“ (ANP) angeschmissen. Es stammt aus den Muskelzellen des Herzvorhofs und sorgt für eine Vasodilatation (Gefäßweitstellung). Es wirkt, sobald erhöhter Druck auf der Herzvorhofwand (durch Dehnungsrezeptoren) wahrgenommen wird. Ein erhöhter Druck bedeutet auch einen erhöhten Blutdruck, durch die Weitstellung der Gefäße wird der Blutdruck wieder gesenkt.

Physiologie des Herzen:
Kammerzyklus und Herztöne

Wir unterteilen den Arbeitszyklus des Herzen in zwei verschiedene Abschnitte; Die Systole und die Diastole. In der Systole spannt sich das Herz an und das Blut wird aus den Kammern ausgeworfen. In der Diastole entspannt sich die Muskulatur wieder und die Vorhöfe bzw. Kammern füllen sich mit Blut. Doch schauen wir uns das Ganze nochmal genauer an;

Kammerzyklen

Die Systole macht nur 1/3 eines Zyklus aus. Hier schlagen die Segelklappen (zwischen Vorhof und Kammer) zu, die Taschenklappen (Aorten- und Pulmonalklappe) öffnen sich und das Blut gelangt in die Pulmonalarterie und die Aorta. Das Zuschlagen der Segelklappen nennt man auch „Anspannungsphase„, da hier dann auch die Kammermuskulatur kontrahiert. Das Herausströmen des Blutes nennen wir „Austreibungsphase„.

Nun zur Diastole: Diese macht 2/3 eines Zyklus aus und fängt mit der „Entspannungsphase“ an. Hierbei schlagen die Taschenklappen (Pulmonal- und Aortenklappe) wieder zu, denn das Blut wurde ja nun raus befördert. Dafür öffnen sich wieder die Segelklappen, damit das Blut in die Kammern kommen kann. Es wird teilweise durch den Sog in die Kammern gezogen und teilweise durch die Kontraktion der Vorhofmuskulatur (sie kontrahieren ein ganz kleines Bisschen früher, als die Kammern, nämlich 0,2 Sekunden) dorthin gepumpt. Diese Phase nennt sich auch „Füllungsphase„.

Herztöne

Nun hören wir ja immer zwei Herztöne (und viele von uns denken jetzt an die Szene von Dirty Dancing, in der Jonny ihr beibringt, den Takt zu fühlen: „Gogong, Gogong“!). 😀

Der erste Herzton ist dumpf und lang, hier kontrahieren die Kammermuskeln und die Segelklappen schlagen zu. Wenn die Segelklappen zu schlagen, öffnen sich die Taschenklappen und das Blut wird aus dem Herzen heraus befördert. Das heißt: Wir sind am Anfang der Systole!

Der zweite Herzton ist hell, laut und kurz, hier schlagen die Taschenklappen zu. Wenn die Aorten- und Pulmonalklappe zuschlagen, wurde gerade das Blut hinausbefördert, das heißt, wir befinden uns jetzt am Anfang der Diastole!

Also nochmal zusammengefasst: Der erste Herzton ist dumpf und lang, die Segelklappen schlagen zu, wir sind am Anfang der Systole. Der zweite Herzton ist hell, laut und kurz, hier schlagen die Taschenklappen zu. Wir sind also am Anfang der Diastole.

Wenn Du mehr über die Pathologien der Herztöne bzw. der Herzklappen wissen möchtest, schau gern mal hier rein: Mitralklappenfehler und/oder Aortenklappenfehler.

Ich weiß, die Physiologie des Herzen kann schon sehr kompliziert sein. Doch stellt man sich vor, dass sich die Natur einfach so entwickelt hat, ohne, dass wir Menschen unsere Finger im Spiel hatten, ist das doch einfach nur krass oder? 🙂

Herz-Reiz-Leitungssystem

Jetzt haben wir gelernt, wann und warum einzelne Abschnitte des Herzen kontrahieren und wo das Blut dann hin fließt. Doch eines ist noch unklar: Wie funktioniert denn die Erregung in den einzelnen Abschnitten des Herzen? Hier sind wir an einem Punkt der Physiologie des Herzen, der meiner Meinung nach ein echtes Wunderwerk ist, denn: Das Herz sorgt selbst für seine „Stromschläge“, es wird nicht, wie alle anderen Muskeln, vom Rückenmark und anderen Nerven innerviert. Es produziert selbst seine Erregung und leitet sie dann auch selbst weiter. So kann es völlig autonom funktionieren. Es wird lediglich vom Parasympathikus und Sympathikus (vegetatives Nervensystem) beeinflusst. Wenn mehr vom Parasympathikus kommt, schlägt das Herz langsamer. Wenn mehr Einfluss durch den Sympathikus ausgeübt wird, schlägt es schneller. Schauen wir uns die Erregungsweiterleitung einmal genauer an;

Sinusknoten

Der Sinusknoten sitzt im rechten Vorhof des Herzen an der Mündung der oberen Hohlvene und ist unser Schrittmacher. Von hier aus werden die elektrischen Impulse für die Muskulatur des Herzen abgefeuert. Der Sinusknoten produziert 70-80 Schläge pro Minute.

AV-Knoten

Der AV-Knoten oder auch „Atrioventrikularknoten“ liegt am Boden des rechten Vorhofs und ist unser zweiter Schrittmacher. Er springt ein, wenn der Sinusknoten ausfallen sollte. Dann schafft er es, etwa 40-50 Schläge pro Minute zu produzieren.

His-Bündel

Das His-Bündel verläuft vom AV-Knoten zum Herzskelett in die Herzscheidewand. Auch hier kann beim Ausfallen des Sinus- und AV-Knotens noch kompensiert werden; Allerdings kann das His-Bündel nur noch 25-30 Schläge pro Minute iniziieren.

Tawara-Schenkel

Die Tawara-Schenkel ziehen jeweils an der Innenseite der Herzkammern nach unten bis in die Herzspitze und innervieren so die Kammermuskulatur. Fun Fact hier: Wir haben zwei Tawara-Schenkel in der linken Kammer und nur einen in der rechten. Das lässt sich damit begründen, dass das linke Herz gegen einen sehr viel höheren Druck (großer Körperkreislauf) anpumpen muss, als das rechte (kleiner Lungenkreislauf).

Purkinje-Fasern

Nun zum letzten Teil des Erregungsleitsystems im Herzen: Die Purkinje-Fasern bilden sich aus den Tawara-Schenkeln aus und strahlen in die Arbeitsmuskulatur der Ventrikel ein, sie erregen also die gesamte Kammermuskulatur.

Alles-oder-nichts-Prinzip
und Refraktärzeit

Die Erregungsweiterleitung im Herzen findet nach dem „Alles-oder-Nichts-Prinzip“ statt. Das heißt: Entweder ist die Erregung stark genug, um eine Kontraktion der Herzmuskulatur auszulösen oder halt nicht. Es gibt keine schwache oder starke Kontraktion – es gibt nur eine oder keine Kontraktion. Die Muskelfasern des Herzen sind nämlich mit speziellen Gap Junctions ausgestattet, die es ermöglichen, den „Stromschlag“ direkt von Zelle zu Zelle springen zu lassen. Lediglich bei einer gesteigerten Reizdauer kann die Stärke der Kontraktion erhöht werden.

Nachdem eine Herzmuskelzelle erregt wurde, geht sie in die sogenannte „Refraktärzeit“ über. Das bedeutet, dass sie für ca. 0,3 Sekunden nicht erregbar ist, sie ist sozusagen stumpf. In dieser kurzen Zeit muss sich das Herz erstmal wieder mit Blut füllen, bevor es wieder kontraktieren kann.

Physiologie des Herzen

So viel zur Physiologie des Herzen! Ist es nicht ein echtes Wunderwerk? Ich bin jedenfalls begeistert. Wenn Du noch einmal visuellen Input benötigst, um die Arbeitszyklen des Herzen zu verstehen, hier findest Du ein super anschauliches Video. Ich wünsche Dir viel Spaß und einen wundervollen Tag! 🙂

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