2.6 Herz-Kreislauf-System

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Lernziele

Nach diesem Beitrag kennst Du

  • die Lage und den anatomischen Aufbau des Herzens,
  • die Grundlagen der Herzmechanik und die Aktionsphasen,
  • die Grundlagen der Erregungsbildung und -leitung am Herzen,
  • den Aufbau des Gefäßssystems sowie die Unterschiede von Venen, Arterien und Kapillaren,
  • die Bedeutung des Blutdrucks und dessen Regulationsmechanismen,
  • die Zusammensetzung und Aufgaben des Blutes,
  • den “Ablauf” des Blutkreislaufs.

Abstract

Das Herz-Kreislauf-System bildet die Stütze für die primäre Vitalfunktion “Kreislauf“ – es wird, wie der Name schon andeutet, aus dem Herzen selbst und dem Gefäßsystem gebildet.

Die Hauptaufgabe des Herz-Kreislauf-Systems ist es, den gesamten Organismus mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen sowie Kohlendioxid und Stoffwechselprodukte ab- und weiterzutransportieren.

Am Herzen selbst spielen verschiedene mechanische Aktionsphasen wie auch die Erregungsbildung und -leitung eine Rolle; ferner werden Lage und Anatomie des Herzens betrachtet.

Das Gefäßsystem wird aus Arterien, Venen und Kapillaren gebildet und schafft gemeinsam mit dem Herzen die Grundlage für den Blutkreislauf.

Wiederholung: elektrische Ladungen

Tatsächlich spielt auch die Elektrizität für physiologische Vorgänge eine Rolle – so zum Beispiel bei der Erregungsbildung und -weiterleitung im Nervensystem oder am Herz.

Strom ist erstmal nichts anderes als bewegte Ladungen – gleichnamige (positiv-positiv oder negativ-negativ) Ladungen stoßen sich ab, gegensätzliche Ladungen ziehen sich an. Es entsteht ein Ladungsfluss in einer bestimmten Zeit (Stromstärke I, Einheit Ampere [A]) mit einer gewissen Spannung (Formelzeichen U, Einheit Volt [V]).

Siehe auch Kapitel 2.1

Wiederholung: Grundlagen der Rezeptortheorie

Rezeptoren sind für bestimmte Botenstoffe empfänglich: diese können an die Rezeptoren binden und damit eine Wirkung auslösen – oder auch den Rezeptor für andere Botenstoffe blockieren.

Man spricht vom Schlüssel-Schloss-Prinzip. Der “Schlüssel” (hier der Ligand) muss zum “Schloss” (also dem jeweiligen Rezeptor) passen.

Liganden können dabei eine bestimmte Wirkung auslösen (Agonist) oder den Rezeptor blockieren (Antagonist). Funktionelle Antagonisten lösen eine dem Agonisten entgegengesetzte Wirkung aus.

Siehe auch Kapitel 2.3

Wiederholung: Muskelkontraktion

Für die Muskelkontraktion sind Aktinfilamente (als Teil der Mikrofilamente) und Myosin als “Motorprotein” notwendig. Der Muskelkontraktion liegt der so genannte Querbrückenzyklus zugrunde.

Unter der Anwesenheit von Calcium-Ionen (Ca2+) kann das Myosin an die Aktinfilamente binden – unter ATP-Verbrauch kippen die Myosinköpfe und ziehen dabei die gebundenen Aktinfilamente zusammen. Dies erfolgt oft mehrfach, bis eine ausreichende Verkürzung erreicht ist: der Muskel ist angespannt.

Siehe auch Kapitel 2.4

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Das Herz-Kreislauf-System bildet die Stütze für die primäre Vitalfunktion “Kreislauf“ – es wird, wie der Name schon andeutet, aus dem Herzen selbst und dem Gefäßsystem gebildet.

Die Hauptaufgabe des Herz-Kreislauf-Systems ist es, den gesamten Organismus mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen sowie Kohlendioxid und Stoffwechselprodukte ab- und weiterzutransportieren.

Dies geschieht durch die Pumpleistung des Herzens, welches das Blut durch das Gefäßsystem pumpt.

Im folgenden Beitrag werden Anatomie und Physiologie des Herz-Kreislauf-Systems genauer betrachtet. Dies ist sowohl unmittelbar praxisrelevant, da diverse Herz-Kreislauf-Probleme mitunter die häufigsten Notfalleinsätze darstellen, als auch didaktisch sinnvoll, da es nicht nur das Verständnis der pathophysiologischen Vorgänge verbessert, sondern teilweise sogar die Herleitung der Probleme ermöglicht.

Prüfungsrelevant

  • Hauptaufgabe des Herz-Kreislauf-Systems: Organismus mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen sowie Kohlendioxid und Stoffwechselprodukte ab- und weiterzutransportieren

Das Herz

„Herzstück“ des Herz-Kreislauf-Systems ist natürlich das Herz selbst.

Das Herz ist ein ungefähr faustgroßes (natürlich der zugehörigen Person), muskulöses Hohlorgan in der Form eines plumpen Kegels, welches Mitte des Brustkorbs liegt; davon liegt etwa ein Drittel rechts und zwei Drittel links des Brustbeins (Sternum). Die Längsachse des Herzens verläuft schräg von “hinten oben” nach “vorne unten” im Thorax.

Es liegt im Mittelfellraum (Mediastinum) und grenzt seitlich an die beiden Lungenflügel, unten an das Zwerchfell, oben an die großen Gefäßstamme, vorne an das Sternum und die Rippen sowie hinten an die Aorta (Hauptschlagader) wie auch an die Speiseröhre (Ösophagus).

Im Normalfall ist das Herz 300 – 350 Gramm schwer; ab 500 g spricht man von der “kritischen Herzmasse”, ab der die Sauerstoffversorgung des Herzens selbst problematisch wird.

Prüfungsrelevant

  • Herz: ungefähr faustgroßes (natürlich der zugehörigen Person), muskulöses Hohlorgan in der Form eines plumpen Kegels, welches Mitte des Brustkorbs liegt; davon liegt etwa ein Drittel rechts und zwei Drittel links des Brustbeins (Sternum).
Quelle: Wikimedia Commons, gemeinfrei.

Aufbau des Herzens

Es wird im Aufbau ein “rechtes Herz” sowie ein “linkes Herz” unterschieden, die durch eine Scheidewand (Septum cordis) voneinander getrennt sind.

Ferner erfolgt auf beiden Seiten eine weitere Unterteilung in Vorhöfe (Atrien, kranial gelegen) und Kammern (Ventrikel, kaudal gelegen). Die Abtrennung zwischen Vorhöfen und Kammern wird durch das Herzskelett, welches auch die Klappenebene bildet, gewährleistet. Insgesamt ist das Herz also in vier “Räume” – rechter Vorhof, rechte Kammer, linker Vorhof und linke Kammer – unterteilt.

Zwischen Vorhöfen und Kammern befinden sich Segelklappen, die als Rückschlagventile fungieren und den Blutfluss physiologischerweise nur in eine Richtung zulassen – nämlich von den Vorhöfen in die Kammern.

Im rechten Herz findet sich eine Segelklappe mit drei Segeln, die deshalb Trikuspidalklappe genannt wird – im linken Herz hat die Segelklappe nur zwei Segel und wird deshalb Bikuspidalklappe, oder – häufiger – Mitralklappe (da sie an die Mitra eines Bischofs erinnert) genannt.

Ferner werden auch die vom Herzen abgehenden Gefäße – nämlich der Hauptstamm der Lungenschlagader (Truncus pulmonalis) und die Aorta – mit Klappen abgetrennt, um auch hier einen Rückfluss des Blutes zu verhindern. Hier sind anstelle von Segelklappen jedoch Taschenklappen – wegen ihrer taschenartigen Ausstülpungen – welche die entsprechende Funktion übernehmen.

Die Taschenklappen sind nach den abgehenden Gefäßen benannt: im Falle des Truncus pulmonalis, welcher vom rechten Ventrikel abgeht, ist es die Pulmonalklappe; im Falle der Aorta, die vom linken Ventrikel abgeht, die Aortenklappe.

Das Herz wird ferner in mehrere Wandschichten unterteilt, welche unterschiedliche Funktionen erfüllen.

Die Innenseite des Herzens – also die Vorhöfe und Kammern – werden von der Herzinnenhaut (Endokard) ausgekleidet. Dieses wird aus Endothel und Bindegewebe gebildet und hat primär die Funktion, Verwirbelungen des Blutflusses innerhalb des Herzens (mit der Bildung von Blutgerinnseln [“Thromben”]) zu vermeiden.

Darüber liegt das eigentliche Herzmuskelgewebe (Myokard), welches sowohl für die Erregungsbildung, – weiterleitung und die eigentliche mechanische Pumpfunktion des Herzens zuständig ist

Die Herzaußenhaut (Epikard) liegt dem Myokard außen auf und bildet eine Flüssigkeit, die das Gleiten des Herzens im Herzbeutel ermöglicht; hier besteht eine “Höhle”, die Perikardhöhle. Ein Teil des Herzbeutels (Perikard), welcher das Herz umgibt, wird durch das Epikard gebildet. Das weitere Perikard besteht aus Kollagenfasern und ist an diversen anderen anatomischen Strukturen befestigt.

Prüfungsrelevant

  • vier Kammern: rechter Vorhof, rechte Kammer, linker Vorhof, linke Kammer
  • Segelklappen trennen Vorhöfe und Kammern, Taschenklappen trennen Kammern und abgehende Gefäße
  • Trikuspidalklappe trennt rechten Vorhof und Kammer, Mitralklappe trennt linken Vorhof und Kammer
  • Pulmonalklappe trennt rechte Kammer und Truncus pulmonalis, Aortenklappe trennt linke Kammer und Aorta
  • abgehende Gefäße: Truncus pulmonalis und Aorta
  • Herzwandschichten (von innen nach außen): Endokard > Myokard > Epikard > Perikard

Mechanik der Herzaktion

Die Funktion des Herzens wird gerne als “Saug-Druck-Pumpe” beschrieben, was sie auch gut beschreibt. Der eigentliche Auswuf des Blutes durch die beiden Kammern in den Lungenkreislauf (rechtes Herz) und den Körperkreislauf (linkes Herz) geschieht schlichtweg durch eine Kontraktion des Herzmuskels und der damit erfolgenden Druckerhöhung.

Die Vorhöfe kontrahieren vor den Kammern, pressen das Blut in die Kammern und verbessern so die (sonst passiv erfolgende) Kammerfüllung. Durch die “Entleerung” der Vorhöfe entsteht hier ein Unterdruck – was dazu führt, dass Blut aus den zuführenden Gefäßen in die Vorhöfe “gesaugt” wird.

Die mechnische Herzaktion lässt sich in zwei Phasen – die Systole und die Diastole – einteilen, welche auf Vorhofebene und Kammerebene zeitlich versetzt stattfinden, da die Vorhöfe vor den Kammern kontrahieren. Für die physiologische Betrachtung sind vor allem Kammersystole und Kammerdiastole relevant, weshalb sich die nachfolgende Betrachtung auf diese Beziehen wird.

Die Systole besteht wiederum aus zwei Teilphasen. In der Anspannungsphase kontrahiert der Herzmuskel, der Druck in den Ventrikeln steigt an, alle Klappen des Herzens sind hier geschlossen. In der nachfolgenden Austreibungsphase öffnen durch die Druckerhöhung die Taschenklappen und das Blut wird, wie der Name sagt, von den Ventrikeln in die großen Gefäße (Truncus pulmonalis und Aorta) ausgetrieben.

Die Diastole wird ebenfalls in zwei Teilphasen eingeteilt und schließt sich der Austreibungsphase der Systole an. In der Entspannungsphase lässt die Muskelkontraktion des Herzens nach, der Druck im Ventrikel lässt nach, die Taschenklappen schließen. Sobald der Druck in den Ventrikeln unter den Druck in den Vorhöfen fällt, beginnt die Füllungsphase: die Segelklappen öffnen passiv infolge der Druckänderung, Blut strömt von den Vorhöfen in die Kammern. Mit Beginn der nächsten Anspannungsphase schließen die Segelklappen wieder.

Prüfungsrelevant

  • Das Herz fungiert als “Saug-Druck-Pumpe”
  • Systole: Anspannungsphase > Austreibungsphase
  • Diastole: Entspannungsphase > Füllungsphase

Blutversorgung des Herzens

Nachdem sowohl die Muskelkontraktion als auch die elektrische Erregungsbildung und -weiterleitung Energie bedürfen, muss auch das Herz selbst mit Blut versorgt werden. Hierfür gehen Herzkranzgefäße (Koronararterien) unmittelbar nach der Aortenklappe ab.

Es erfolgt eine Unterscheidung in eine rechte (Arteria coronaria dextra) und eine linke Koronararterie (Arteria coronaria sinistra), wobei sich letztere nach einem kurzen Hauptstamm in zwei Arterien aufteilt, welche das Herz mit Blut versorgen. Jede dieser Arterien hat ein bestimmtes Versorgungsgebiet – es gibt hier kaum bis keine “Umgehungskreisläufe”, die im Falle eines Verschlusses das betroffene Gebiet alternativ versorgen können.

Die Koronararterien verlaufen außen auf dem Myokard und versorgen das Herz “von außen nach innen”. Im Gegensatz zu den anderen Arterien erfolgt hier die Blutversorgung in der Diastole: angespannte Muskeln können schlecht durchblutet werden, da auch die Koronararterien während der Anspannung komprimiert werden.

Das Blut sammelt sich – wie bei den Venen – im Sinus coronarius, welcher wieder in den rechten Vorhof mündet.

Erregungsbildung und -leitung

Eine besondere Wichtigkeit hat die Erregungsbildung und -weiterleitung am Herzen: sie bestimmt nicht nur, ob und wie schnell das Herz schlägt, sondern sorgt über die elektromechanische Kopplung auch dafür, dass der Herzmuskel überhaupt kontrahieren kann.

Die Besonderheit der Erregungsbildung am Herzen ist: sie erfolgt spontan – die so genannten Schrittmacherzellen können ohne äußeren Einfluss eine Erregung bilden; äußere Einflusse – wie das vegetative Nervensystem – wirken lediglich beeinflussend (modulierend).

Primärer Schrittmacher des Herzens ist der Sinusknoten, welcher im rechten Vorhof im Bereich der Einmündung der oberen Hohlvene liegt. Er hat in Ruhe eine Grundfrequenz von 60-80 Schlägen pro Minute. Der Sinusknoten legt somit physiologischerweise den Beginn der elektrischen Erregung fest, welche sich über die beiden Vorhöfe ausbreitet.

Sekundärer Schrittmacher ist der AV-Knoten, der im rechten Vorhof an der Grenze zur Kammerscheidewand auf Höhe der Trikuspidalklappe liegt. Als Schrittmacher wird dieser nur aktiv, wenn der Sinusknoten ausfällt – in diesem Fall hat er eine niedrigere Grundfrequenz von etwa 40-60/min. Hauptaufgabe ist es, die Erregungsausbreitung zu verzögern, damit die Vorhöfe vollständig vor der Kammer kontrahieren können.

Dem AV-Knoten schließt sich unmittelbar das His-Bündel an, welches die einzige elektrische Verbindung zwischen Vorhof und Kammer darstellt – überall sonst verhindert das isolierende Herzskelett eine Errregungsausbreitung von den Vorhöfen auf die Kammern. Es ist ein tertiärer Schrittmacher, der bei Ausfall von Sinus- und AV-Knoten die Erregungsbildung mit einer Frequenz von 20-40 Schlägen pro Minute übernimmt.

Das His-Bündel teilt sich wiederum in die Tawara-Schenkel auf (einer rechts, zwei links), die in der Kammerscheidewand Richtung Herzspitze verlaufen. Auch sie sind tertiäre Schrittmacher, jedoch mit einer nochmals niedrigeren Frequenz von 10 – 30/min.

Von den Tawara-Schenkeln ausgehend erfolgt die Überleitung der elektrischen Erregung auf das Kammermyokard durch die Purkinje-Fasern. Auch sie sind tertiäre Schrittmacher mit Frequenz von 10 – 30/min.

Prüfungsrelevant

  • Elektrische Erregung am Herz läuft spontan ohne äußere Einflüsse ab, letztere wirken nur modulierend
  • primärer Schrittmacher: Sinusknoten, HF 60 – 80/min
  • sekundärer Schrittmacher: AV-Knoten, HF 40 – 60/min
  • tertiäre Schrittmacher: His-Bündel (HF 20 – 40/min), Tawara-Schenkel und Purkinje-Fasern (HF 10 – 30/min)

Praxisrelevant

Das Vorhandensein einer elektrischen Erregung bedeutet nicht, dass das Herz auch eine Auswurfleistung erzeugt!

Das Gefäßsystem

Damit Sauerstoff und Nährstoffe auch irgendwo ankommen und Stoffwechselprodukte abtransportiert werden, benötigt man “Leitungen” – deren Gesamtheit bildet das Gefäßsystem.

Allgemein bestehen Gefäße aus dem Endothel (Tunica interna oder Intima), welches das Gefäß innen auskleidet, der darüber liegenden Muskelschicht aus glatter Muskulatur (Tunica media) sowie der außen liegenden Bindegewebsschicht (Tunica externa oder Adventitia).

Prüfungsrelevant

  • Grundaufbau von Gefäßen (von innen nach außen): Tunica interna > Tunica media > Tunica externa

Arterien

Die Arterien bilden das “Hochdrucksystem” des Körpers – Arterien sind alle Gefäße, welche vom Herzen abgehen bzw. wegführen. Im Körperkreislauf führen sie sauerstoffreiches Blut, im Lungenkreislauf sauerstoffarmes Blut.

Herznahe Arterien – wie die aufsteigende Aorta – haben eine Windkesselfunktion. Diese sind besonders elastisch und dehnen sich beim Auswurf des Blutes aus und speichern so Volumen zwischen – durch die Rückstellkräfte zieht sich das Gefäß wieder zusammen, der Druck steigt und das gespeicherte Blut wird weitergeleitet. Auf diese Weise wird auch in der Diastole ein Blutfluss aufrechterhalten und die Druckdifferenzen minimiert.

In der Körperperipherie zeigen die Arterien eine ausgeprägte Muskelschicht – einerseits, um den hohen Drücken besser standhalten zu können, andererseits erfolgt über An- und Entspannung der Gefäßmuskulatur die Blutdruckregulation

Arterien verzweigen sich in kleinere Arteriolen, welche letztendlich in den Kapillaren münden.

Kapillaren

Die Kapillaren sind die kleinsten Gefäße des Körpers und stellen letztendlich – bedingt durch die geringe Dicke der Gefäßwand – den Ort da, an denen ein Gas- und Stoffaustausch mit den Zellen des Körpers erfolgen kann.

Ferner bilden sie die Schnittstelle zwischen dem arteriellen und venösen System.

Venen

Das venöse System bildet hingegen das Niederdrucksystem des Körpers und schließen sich den Kapillaren an. Venen führen das Blut zum Herzen hin, im Körperkreislauf also sauerstoffarmes, im Lungenkreislauf sauerstoffreiches Blut.

Venen haben eine deutlich schwächere Muskelschicht als die Arterien. Sie fungieren als “Kapazitätsgefäße” und speichern den Großteil des Blutes zwischen.

Im Gegensatz zu den Arterien verfügen Venen (mit Ausnahme der oberen und unteren Hohlvene) über Venenklappen, die analog zu den Taschenklappen des Herzens als Rückschlagventile fungieren und ein “Versacken” des Blutes verhindern.

Durch die Venenklappen, die Kontraktion der Skelettmuskulatur, den Druck benachbarter Arterien und letztendlich die “Saugfunktion” des Herzens wird der venöse Rückfluss zum Herz gewährleistet.

Ausgehend von den Kapillaren bilden sich Venolen, die sich zu größeren Venen zusammenschließen.

Prüfungsrelevant

  • Arterien: führen vom Herzen weg, “Hochdrucksystem”, ausgeprägte Muskelschicht, Verzweigung in kleinere Arteriolen bis zu den Kapillaren
  • Venen: führen zum Herzen hin, “Niederdrucksystem”, geringe Muskelschicht, speichern Großteil des Blutvolumens, verfügen über Venenklappen; schließen sich ausgehend von den Kapillaren zu größeren Venolen und schließlich zu Venen zusammen
  • Kapillaren: kleinste Blutgefäße, an denen der Gas- und Stoffaustausch per Diffusion stattfindet. Verbinden arterielles und venöses System.

Blutdruck und Blutdruckregulation

Der Blutdruck ist der Druck (Kraft pro Fläche) des Blutes in einem Blutgefäß.”

– aus dem Wikipedia-Artikel “Blutdruck

Klingt schön, sagt aber erstmal nicht besonders viel von Bedeutung aus. Gerade die Unterscheidung zwischen dem arteriellen Druck, der präklinisch von weitaus größerer Relevanz ist, und dem zentralvenösen Druck sowie die Unterscheidung zwischen systolischem und diastolischen Druck entfällt hier.

Was ist der systolische Blutdruck?

Die Druckwelle, die auch die tastbaren Pulse hervorbringt, entsteht durch die Auswurfleistung des Herzens – die Auswurfphase ist ein Teil der Systole (Aktionsphase des Herzens, aus dem Griechischen: Zusammenziehen), daher auch die Bezeichnung. Umgangssprachlich ist es der obere Blutdruckwert.

Der in dieser Phase liegende Druck ist der systolische Blutdruck – also die “Druckspitze”, die durch den Auswurf von Blut in den Kreislauf verursacht wird.

Der systolische Blutdruckwert gibt also an, mit welchem Druck die linke Herzkammer Blut in die Aorta austreibt.

Mittelbar lassen sich dadurch aus Rückschlüsse ziehen, wie die Organe mit Blut versorgt werden.

Was ist der diastolische Blutdruck?

In den Zeiten zwischen den Austreibungsphasen entspannt das Herz und der Druck in den Gefäßen verringert sich – die zweite Aktionsphase des Herzens, die Diastole (frei übersetzt “Ausdehnung”), tritt ein. Umgangssprachlich: der untere Blutdruckwert.

Nun ist der Druck in den Gefäßen auch hier nicht gleich Null (was einem vollständigen Versacken des Blutes gleichkommen würde). Durch die Kontraktion von Arteriolen und die elastischen Rückstellkräfte der Gefäße (= peripherer Widerstand) bleibt auch hier ein gewisser Druck in den Gefäßen, der die Durchblutung (Perfusion) von Gewebe sicherstellt.

Schematische Darstellung der Windkesselfunktion. Quelle: Wikimedia Commons/Kurzon, CC-BY-SA 3.0-Lizenz.

Ferner spielt hier auch die Windkesselfunktion der herznahen Aorta (insbesondere aufsteigende Aorta und Aortenbogen) eine Rolle. Diese sind besonders elastisch und dehnen sich beim Auswurf des Blutes aus und speichern so Volumen zwischen – durch die Rückstellkräfte zieht sich das Gefäß wieder zusammen, der Druck steigt und das gespeicherte Blut wird weitergeleitet. Auf diese Weise wird auch in der Diastole ein Blutfluss aufrechterhalten und die Druckdifferenzen minimiert.

Der diastolische Blutdruck ist somit der minimale Druck, der durch den totalen peripheren Widerstand der Gefäße aufrecht erhalten wird.

Was ist eigentlich der mittlere arterielle Druck?

Neben den beiden klassischen Blutdruckwerten gibt es noch einem Dritten im Bunde, der im Rettungsdienst oft sträflich vernachlässigt wird – ein Mittelwert aus den beiden, der mittlere arterielle Druck (mean arterial pressure, MAP).

Dieser ist aus einem Grund besonders interessant: er gibt am zuverlässigsten Aufschluss über die Organdurchblutung. Letztendlich also genau dem, worauf es ankommt.

Klinisch spielt der mittlere arterielle Druck – besonders in der Intensivmedizin – eine weitaus größere Rolle als der “normale” Blutdruck, hängen doch viele Therapien vom MAP ab. Unter einem MAP von 60 mmHg ist keine ausreichende Organperfusion mehr gewährleistet.

Bei einer automatischen (oszillometrischen) Blutdruckmessung spuckt das Gerät dem MAP quasi “gratis” mit aus – bei einer manuellen Blutdruckmessung muss dieser berechnet werden.

“Nice to know” – MAP-Berechnung

Für herznahe Arterien: MAP = RRdia + (1/2 * RRsys – RRdia)

  • Diastolischer Blutdruck plus die Hälfte der Blutdruckamplitude (Systole – Diastole).

Für herzferne Arterien (periphere Durchblutung): MAP = RRdia + (1/3 * RRsys – RRdia)

  • Diastolischer Blutdruck plus ein Drittel der Blutdruckamplitude (Systole – Diastole).

Faustformel: MAP = (2 * RRdia + RRsys)/3

  • Summe aus zweimal diastolischen und einmal systolischen Blutdruck geteilt durch drei.

Es gibt mehrere Systeme, welche den Blutdruck kurz- und langfristig regulieren.

Die kurzfristige Blutdruckregulation erfolgt über das vegetative (unwillkürliche) Nervensystem – hier dem Sympathikus – und den von ihm ausgeschüttetenen Hormonen Adrenalin und Noradrenalin. Beide bewirken ein Zusammenziehen der Gefäße (Vasokonstriktion), vor allem an den Arteriolen der Körperperipherie – der Durchmesser des Gefäßes sinkt, der Druck steigt.

Die Vasokonstriktion wird durch die Bindung von Adrenalin und Noradrenalin an spezifische Rezeptoren (Adrenorezeptoren) in den Gefäßen bewirkt – hier sind es α1-Adrenorezeptoren, die für eine Muskelkontraktion der Gefäßwand sorgen. Adrenalin und Noradrenalin wirken hier agonistisch.

Ferner wird, vor allem durch Adrenalin, auch die Kontraktionskraft des Herzens und damit mittelbar die Auswurfleistung gesteigert – in diesem Falle sind es β1-Adrenorezeptoren am Herzen, die den Effekt bei Bindung des Adrenalins bewirken. Ferner bewirken diese auch eine Steigerung der Herzfrequenz.

Eine Aktivierung des Sympathikus erfolgt durch Stress, Angst oder auch körperliche Belastung – und durch die Aktivierung von Barorezeptoren (Druckrezeptoren) im Aortenbogen, welche ebenfalls eine Hemmung des Sympathikus und eine Aktivierung seines Gegenspielers, des Parasympathikus, bewirken können.

Langfristig wird der Blutdruck vor allem über die Wasserausscheidung und das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) reguliert. Letzteres wird insbesondere dann aktiviert, wenn die Durchblutung der Niere abfällt oder ein “Salzmangel” im Blut besteht. Die Aktivierung des RAAS führt zu einer verstärkten Rückresorption von Salzen und Flüssigkeit in der Niere, das Blutvolumen steigt und damit auch der Blutdruck.

Das Blut

Damit das Kreislaufsystem funktioniert, benötigt man noch etwas, das die “Pumpe” durch die “Rohre” pumpen kann: und das ist das Blut.

Blut ist ein Gemisch aus festen und flüssigen Bestandteilen – die festen Bestandteile (etwa 45 %) sind dabei Blutkörperchen und Blutplättchen, die flüssigen Bestandteile (das Blutplasma, etwa 55 %) besteht wiederum aus zu großen Teilen aus Wasser, Proteinen sowie gelösten Stoffen.

Rote Blutkörperchen (Erythrozyten) stellen mit etwa 5 Millionen/µl den größten Anteil der festen Blutbestandteile dar – sie dienen der Aufnahme, dem Transport und der Abgabe von Sauerstoff und in begrenzter Menge auch Kohlendioxid. Die entsprechenden Gase werden im Blut gelöst und binden an den roten Farbstoff – das Hämoglobin – der Erythrozyten.

Weiße Blutkörperchen (Leukozyten) machen den kleinsten Anteil der Blutkörperchen (rund 5000/µl) aus. Sie dienen der Immunabwehr und können noch in verschiedene Untergruppen eingeteilt werden. Im Falle von Erkrankungen und Infekten kann ihre Anzahl deutlich ansteigen; im Rahmen einer Blutuntersuchung lässt sich hierüber in Zusammenspiel mit anderen Entzündungsparametern eine Infektion nachweisen.

Blutplättchen (Thrombozyten) stellen mit etwa 200.000/µl den zweitgrößten Anteil dar – sie sind für den Verschluss von Gefäßwanddefekten und gemeinsam mit dem im Plasma befindlichen Gerinnungsfaktoren für die körpereigene Blutungsstillung (Hämostase) verantwortlich.

Im Blutplasma werden neben den Gerinnungsfaktoren auch Ionen, Antikörper für die Immunabwehr sowie diverse Hormone und Proteine transportiert.

Prüfungsrelevant

  • Blut: 45 % feste, 55 % flüssige Bestandteile
  • Erythrozyten: Aufnahme, dem Transport und der Abgabe von Sauerstoff und in begrenzter Menge auch Kohlendioxid durch Bindung an Hämoglobin
  • Leukozyten: Immunabwehr
  • Thrombozyten: Verschluss von Gefäßwanddefekten, Hämostase

“Nice to know” – Blutungsstillung (Hämostase)

Im Falle einer Gefäßverletzung laufen mehrere Schritte teils parallel, teils nacheinander ab, um die Blutung zu stoppen.

Wird ein Gefäß verletzt, zieht sich dieses reflektorisch zusammen (reflektorische Vasokonstriktion), um die Öffnung (und damit die Blutung) zu vermindern. An die verletzte Stelle lagern sich zunächst Thrombozyten an, die sich gegenseitig aktivieren und verklumpen (Thrombozytenaggregation). Dadurch wird eine erste Blutstillung erreicht, es entsteht ein “weißer Thrombus” ohne eingelagerte Erythrozyten. Diese Phase wird primäre Hämostase genannt.

In der nachfolgenden sekundären Hämostase wird mithilfe des plasmatischen Gerinnungssystems – also der Gerinnungsfaktoren – ein Fibrinnetz zwischen den Thrombozyten gebildet, welches den Thrombus stabilisiert. Hierbei werden auch Erythrozyten in den Thrombus eingeschlossen, es entsteht ein so genannter roter Thrombus.

Bei Abschluss der Wundheilung muss letztendlich das Fibrinnetz wiederum aufgelöst werden (Fibrinolyse). Dies geschieht durch das fibrinolytische System, welches durch Plasmin die Fibrinverbindungen zwischen den Thrombozyten auflöst.

Der Blutkreislauf

Sehr gerne wird auch der “Ablauf” des Blutkreislaufs in Prüfungen abgefragt. Fragestellungen à la

“Beschreiben Sie den Weg eines Erythrozyten ausgehend von …”

sind durchaus häufig und daher einer gesonderten Betrachtung Wert.

Der Blutkreislauf lässt sich grundsätzlich in zwei über das Herz miteinander verbundene Teilkreisläufe einteilen.

Der Lungenkreislauf (“kleiner Kreislauf”) beginnt am rechten Ventrikel. Über die Pulmonalklappe wird das Blut in den Truncus pulmonalis ausgetrieben, der sich in die Lungenarterien verzweigt. Die Lungenarterien verzweigen sich wiederum in kleinere Arteriolen, bis sie schließlich zu Kapillaren an den Lungenbläschen (Alveolen) werden, wo der Gasaustausch stattfindet. Die Kapillaren schließen sich zu größeren Venolen zusammen, die sich wiederum zu vier Lungenvenen zusammenschließen, welche dann im linken Atrium münden.

Der Körperkreislauf (“großer Kreislauf”) beginnt dann entsprechend im linken Atrium – von hier aus gelangt das Blut über die Mitralklappe in das linke Ventrikel. Vom linken Ventrikel ausgehend wird das Blut über die Aortenklappe in die Aorta ausgeworfen. Von der Aorta gehen Arterien ab, welche sich wieder in Arteriolen und letztendlich in Kapillaren verzweigen, wo erneut der Gasaustausch – diesmal im Körper – stattfindet. Von dort aus schließen sich die Kapillaren wieder zu Venolen und im Verlauf zu Venen zusammen, die in der oberen oder unteren Hohlvene münden. Das Blut aus der oberen/unteren Hohlvene wird letztendlich in das rechte Atrium “gesaugt”, von wo aus es über die Trikuspidalklappe in den rechten Ventrikel gelangt.

Prüfungsrelevant

Weg des Blutes (hier Beginn am rechten Atrium): rechtes Atrium > Trikuspidalklappe > rechter Ventrikel > Pulmonalklappe > Truncus pulmonalis > Lungenarterien > Lungenarteriolen > Lungenkapillaren (Gasaustausch) > Lungenvenolen > 4 Lungenvenen > linkes Atrium > Mitralklappe > linker Ventrikel > Aortenklappe > Aorta > Arterien > Arteriolen > Kapillaren (Gasaustausch) > Venolen > Venen > obere/untere Hohlvene > rechtes Atrium.


Zusammenfassung

  • Hauptaufgabe des Herz-Kreislauf-Systems: Organismus mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen sowie Kohlendioxid und Stoffwechselprodukte ab- und weiterzutransportieren
  • Herz: ungefähr faustgroßes (natürlich der zugehörigen Person), muskulöses Hohlorgan in der Form eines plumpen Kegels, welches Mitte des Brustkorbs liegt; davon liegt etwa ein Drittel rechts und zwei Drittel links des Brustbeins (Sternum).
  • vier Kammern: rechter Vorhof, rechte Kammer, linker Vorhof, linke Kammer
  • Segelklappen trennen Vorhöfe und Kammern, Taschenklappen trennen Kammern und abgehende Gefäße
  • Trikuspidalklappe trennt rechten Vorhof und Kammer, Mitralklappe trennt linken Vorhof und Kammer
  • Pulmonalklappe trennt rechte Kammer und Truncus pulmonalis, Aortenklappe trennt linke Kammer und Aorta
  • abgehende Gefäße: Truncus pulmonalis und Aorta
  • Herzwandschichten (von innen nach außen): Endokard > Myokard > Epikard > Perikard
  • Das Herz fungiert als “Saug-Druck-Pumpe”
  • Systole des Herzens: Anspannungsphase > Austreibungsphase
  • Diastole des Herzens: Entspannungsphase > Füllungsphase
  • Elektrische Erregung am Herz läuft spontan ohne äußere Einflüsse ab, letztere wirken nur modulierend
  • primärer Schrittmacher: Sinusknoten, HF 60 – 80/min
  • sekundärer Schrittmacher: AV-Knoten, HF 40 – 60/min
  • tertiäre Schrittmacher: His-Bündel (HF 20 – 40/min), Tawara-Schenkel und Purkinje-Fasern (HF 10 – 30/min)
  • Grundaufbau von Gefäßen (von innen nach außen): Tunica interna > Tunica media > Tunica externa
  • Arterien: führen vom Herzen weg, “Hochdrucksystem”, ausgeprägte Muskelschicht, Verzweigung in kleinere Arteriolen bis zu den Kapillaren
  • Venen: führen zum Herzen hin, “Niederdrucksystem”, geringe Muskelschicht, speichern Großteil des Blutvolumens, verfügen über Venenklappen; schließen sich ausgehend von den Kapillaren zu größeren Venolen und schließlich zu Venen zusammen
  • Kapillaren: kleinste Blutgefäße, an denen der Gas- und Stoffaustausch per Diffusion stattfindet. Verbinden arterielles und venöses System.
  • Blut: 45 % feste, 55 % flüssige Bestandteile
  • Erythrozyten: Aufnahme, dem Transport und der Abgabe von Sauerstoff und in begrenzter Menge auch Kohlendioxid durch Bindung an Hämoglobin
  • Leukozyten: Immunabwehr
  • Thrombozyten: Verschluss von Gefäßwanddefekten, Hämostase
  • WICHTIG: Beschriftung von Herzstrukturen ist prüfungsrelevant!
  • WICHTIG: Ablauf des Blutkreislaufs ist prüfungsrelevant!

Lernziele

Du kennst nun

  • die Lage und den anatomischen Aufbau des Herzens,
  • die Grundlagen der Herzmechanik und die Aktionsphasen,
  • die Grundlagen der Erregungsbildung und -leitung am Herzen,
  • den Aufbau des Gefäßssystems sowie die Unterschiede von Venen, Arterien und Kapillaren,
  • die Bedeutung des Blutdrucks und dessen Regulationsmechanismen,
  • die Zusammensetzung und Aufgaben des Blutes,
  • den “Ablauf” des Blutkreislaufs.

Interessenkonflikte

Der Autor gibt an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Quellen

Aumüller G. et al. (2020): Duale Reihe Anatomie, 5. Auflage. Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart. ISBN 978-3-13-243502-5. DOI: 10.1055/b-007-170976. Hier erhältlich: https://amzn.to/3UDSQ5e

Behrends J. et al. (2021): Duale Reihe Physiologie, 4. unveränderte Auflage. Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart. ISBN 978-3-13-243862-0.. DOI: 10.1055/b000000462. Hier erhältlich: https://amzn.to/3fd7EaB

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Dönitz S., Flake F. (2015): Mensch Körper Krankheit für den Rettungsdienst, 1. Auflage. Urban & Fischer Verlag/Elsevier GmbH, München. ISBN 978-3-437-46201-6. Aktuelle Auflage (4. Auflage, 2022) hier erhältlich: https://amzn.to/3dDLoGD

Enke K., Flemming A., Hündorf H.-P., Knacke P., Lipp R., Rupp P. (2018): Lehrbuch für präklinische Notfallmedizin, Band A, 5. Auflage. Verlagsgesellschaft Stumpf & Kossendey mbH, Edewecht. ISBN: 978-3-943174-43-4. Aktuelles Gesamtwerk (3 Bände, 6. Auflage, 2019) hier erhältlich: https://amzn.to/3dHUhPa

SaniOnTheRoad (2022): 2.4 Das Gewebe, abgerufen unter https://saniontheroad.com/2-4-das-gewebe/ am 25.09.2022

SaniOnTheRoad (2022): 2.3 Die Zelle, abgerufen unter https://saniontheroad.com/2-3-die-zelle/ am 25.09.2022

SaniOnTheRoad (2022): 2.1 Naturwissenschaftliche Grundlagen, abgerufen unter https://saniontheroad.com/2-1-naturwissenschaftliche-grundlagen/ am 25.09.2022

SaniOnTheRoad (2019): „Kleines 1×1 des Rettungsdienstes“ – Teil 15: Blutdruck messen – aber richtig!, abgerufen unter https://saniontheroad.com/kleines-1×1-des-rettungsdienstes-teil-15/ am 25.09.2022

Silbernagl S., Despopoulos A., Draguhn A. (2018): Taschenatlas Physiologie, 9. Auflage.  Georg Thieme Verlag, Stuttgart/New York. ISBN 978-3-13-241030-5. DOI: 10.1055/b-006-149287. Hier erhältlich: https://amzn.to/3Sdn0KS

Vaupel P., Schaible H.-G., Mutschler E. (2015): Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen, 7. vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart. ISBN 978-3-8047-2979-7. Hier erhältlich: https://amzn.to/3Szzpsu

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Über SaniOnTheRoad

2.6 Herz-Kreislauf-System

SaniOnTheRoad

Notfallsanitäter, Teamleiter und Administrator des Blogs. Vom FSJler über Ausbildung bis zum Haupt- und Ehrenamt im Regelrettungsdienst und Katastrophenschutz so ziemlich den klassischen Werdegang durchlaufen. Meine Schwerpunkte liegen auf Ausbildungs- und Karrierethemen, der Unterstützung von Neueinsteigern, leitliniengerechten Arbeiten sowie Physiologie, Pathophysiologie, Pharmakologie und EKG für den Rettungsdienst. Mehr über mich hier.

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