Physiologie des Herzens (RD)

 Info

Der Blutkreislauf besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Kreisläufen: dem Körperkreislauf und dem Lungenkreislauf.

• Der erste Kreislauf ist der Körperkreislauf (großer Kreislauf). Das sauerstoffreiche Blut wird aus der linken Kammer gepumpt. Das Blut fließt durch die Aorta und die großen Arterien in die Arteriolen und anschließend in die Kapillaren
• Der Gas- und Stoffaustausch findet in den Kapillaren statt
• Das sauerstoffarme Blut fließt durch die postkapillären Venolen in die kleinen Venen und anschließend in die großen Venen. Zuletzt fließt es über die Vena cava inferior und die Vena cava superior in den rechten Vorhof
• Das Blut gelangt vom rechten Vorhof in die rechte Kammer
• Von der rechten Kammer gelangt das Blut in den Truncus pulmonalis (= Lungenstamm) und somit in den Lungenkreislauf (kleiner Kreislauf)
• Das Blut gelangt in die Lungenkapillaren und wird dort mit Sauerstoff (O₂) angereichert und gibt Kohlenstoffdioxid (CO₂) ab
• Das sauerstoffreiche Blut gelangt über die Lungenvenen (Pulmonalvenen) in den linken Vorhof und anschließend in die linke Kammer
• Die Reihenschaltung der Kreisläufe bewirkt, dass bei vermehrter Pumpleistung des linken Ventrikels auch die Lungendurchblutung erhöht wird
• Das Kreislaufsystem wird funktionell in ein Hochdrucksystem und ein Niederdrucksystem unterteilt

 Merke

• Körperkreislauf: Arterien transportieren sauerstoffreiches und kohlenstoffdioxidarmes Blut, Venen transportieren sauerstoffarmes und kohlenstoffdioxidreiches Blut
• Lungenkreislauf: Arterien transportieren sauerstoffarmes und kohlenstoffdioxidreiches Blut, Venen transportieren sauerstoffreiches und kohlenstoffdioxidarmes Blut

Hochdruck- vs. Niederdrucksystem

 Definition

Das Kreislaufsystem wird funktionell in ein Hoch- und ein Niederdrucksystem unterteilt. 

Hochdrucksystem:

• Besteht aus:
  • Linke Kammer
  • Arteriellen Gefäße des Körperkreislaufs
• Es enthält etwa 15 % des gesamten Blutvolumens

Niederdrucksystem:

• Besteht aus:
  • Rechtes Herz
  • Gefäße des Lungenkreislaufs
  • Linker Vorhof 
  • Kapillarbett
  • Venolen
• Es enthält etwa 85 % des gesamten Blutvolumens und ist damit in gewisser Weise ein Blutspeicher
• Der Gas- und Sauerstoffaustausch findet hier statt, da die Flussgeschwindigkeit deutlich geringer ist

Herzzyklus

 Definition

Ein Herzzyklus setzt sich aus einer Kontraktionsphase (Systole) und einer Erschlaffungsphase (Diastole) zusammen. 

Die Systole gliedert sich in Anspannungs- und Austreibungsphase:

• Anspannungsphase: In den Herzkammern steigt der Druck an, während alle Klappen geschlossen sind
• Austreibungsphase: Der Druck in den Kammern übersteigt den Druck in den großen Gefäßen → Aorten- und Pulmonalklappe öffnen sich und Blut wird ausgeworfen 

Die Diastole unterteilt sich in Entspannungs- und Füllungsphase:

• Entspannungsphase: Der Druck in den Herzkammern sinkt → Aorten- und Pulmonalklappe schließen sich. Alle Klappen sind vorübergehend geschlossen
• Füllungsphase: Der Druck in den Vorhöfen ist höher als in den Kammern → AV-Klappen öffnen sich und die Kammern werden über den Ventilebenenmechanismus mit Blut aus den Vorhöfen gefüllt

 Merke

Diastole: Entspannung, das Herz füllt sich mit Blut

Systole: Kontraktion oder Schlag, das Herz pumpt das Blut aus den Herzkammern

Diastole

 Definition

Die Diastole ist die Erschlaffungsphase des Herzzyklus. Die Ventrikel dehnen sich aus, um das einströmende Blut aufzunehmen. Weiterhin entsteht durch die Ausdehnung ein Sog, der zusätzlich zur Vorhofkontraktion für einen Einstrom des Blutes in die Kammern sorgt.

• Der Koronarkreislauf versorgt das Herz in dieser Phase mit Blut/Sauerstoff und Nährstoffen
• Die Dauer der Diastole variiert in Abhängigkeit von der Herzfrequenz und kann verkürzt oder verlängert werden, um den Blutfluss an die Bedürfnisse des Körpers anzupassen

Entspannungsphase:

• Entspricht der Entspannung der Herzkammern
• Zu Beginn sind alle Herzklappen geschlossen
• Anschließend kommt es zu einer Entspannung des Myokards → der Druck in den Ventrikeln nimmt ab 
• Sobald der Ventrikeldruck unter den Druck der Vorhöfe fällt, öffnen sich die Segelklappen (Mitral- und Trikuspidalklappe)

Füllungsphase:

• Entspricht der Füllung der Herzkammern
• Während der Füllungsphase fließt das Blut aus den Vorhöfen in die Herzkammern
• Die Ventilebene (Ebene der Herzklappen) hebt sich und wird über das Blut in den Vorhöfen „gestülpt“
• Am Ende der Diastole kontrahieren die Vorhöfe
• Der Druck in den Ventrikeln übersteigt den Druck der Vorhöfe → Segelklappen schließen sich
• Dies verhindert den Rückstrom von Blut in die Vorhöfe

 Merke

Die Füllungsphase dauert normalerweise länger als die Entspannungsphase an, um sicherzustellen, dass die Herzkammern ausreichend mit Blut gefüllt werden.

Systole

 Definition

Die Systole ist die Phase des Herzzyklus, in der die Ventrikel kontrahieren und Blut aus den Kammern in den Kreislauf gepumpt wird.

• Die Dauer der Systole beträgt etwa ein Drittel des Herzzyklus und variiert je nach Belastung und Alter
• Die Messung des systolischen Blutdrucks erfolgt während der Systole, wenn der Druck in den Arterien am höchsten ist

Anspannungsphase:

• Zu Beginn der Systole sind alle Klappen geschlossen und die Ventrikel sind mit Blut gefüllt
• Es erfolgt eine Kontraktion der Ventrikel → Anstieg des Innendrucks 
• Sobald der Druck der Ventrikel den Druck in den Arterien (Truncus pulmonalis und Aorta) übersteigt, öffnen sich die Taschenklappen (Pulmonal- und Aortenklappe) passiv

Austreibungsphase:

• Das Blut wird in der Austreibungsphase aus dem Herzen ausgetrieben und in den Lungen- und Körperkreislauf gepumpt
• Während der Kammerkontraktion ziehen sich die Ventrikel zusammen und pumpen das Blut in den Truncus pulmonalis (Lungenarterie) und in die Aorta
• Durch den Ausstrom des Blutes in den Truncus pulmonalis und die Aorta → Reduktion des Drucks in den Ventrikeln
• Sinkt der Druck der Ventrikel unter den Druck des Truncus pulmonalis und der Aorta → Schluss der Taschenklappen
• Während der Austreibungsphase füllen sich die Vorhöfe mit Blut:
  • Kammern ziehen sich zusammen → Klappenebene nach unten → Vorhöfe werden größer → Unterdruck entsteht → Blut fließt in die Vorhöfe

 Info

Ejektionsfraktion:

Die Ejektionsfraktion ist der Prozentsatz des Blutvolumens, der vom linken Ventrikel während der Kontraktion ausgestoßen wird. In der Regel liegt die Ejektionsfraktion zwischen 60 und 70 %. 

• Niedrige Ejektionsfraktion → Herzinsuffizienz 
• Hohe Ejektionsfraktion → hypertrophe Kardiomyopathie

 Definition

Damit das Herz schlagen kann, braucht es elektrische Signale. Diese entstehen im Herzen selbst im sogenannten Erregungsbildungssystem und werden anschließend über das Erregungsleitungssystem weitergeleitet.

Das Erregungsbildungs- und Leitungssystem besteht aus zwei Arten von Zelltypen:

1. Spezialisierten Herzmuskelzellen:
   1. Sorgen für die Erregungsbildung und Weiterleitung der Erregung entlang von Erregungsbahnen
   2. Sie können spontan depolarisieren und werden daher auch als Schrittmacherzellen bezeichnet
2. Myokardzellen der Arbeitsmuskulatur:
   1. Leiten die Erregung ebenfalls untereinander weiter → erhalten sie eine Erregung → kontrahieren sie und führen am Ende gesammelt zu einem Herzschlag
   2. Können keine Erregung bilden

 Achtung

Endokard und Epikard: isolierende Schichten des Herzens

Das Herz ist zu den inneren Höhlen vom sogenannten Endokard ausgekleidet, aus dem auch die Herzklappen bestehen. Nach außen ist es vom Epikard ausgekleidet. Das Endokard und das Epikard können die Erregung nicht weiterleiten, sie bilden somit eine isolierende Schicht.

• Die Schrittmacherzentren beginnen beim Sinusknoten, der als übergeordnetes Zentrum den Herzrhythmus und die Frequenz vorgibt
• Der AV-Knoten beeinflusst die Überleitungsgeschwindigkeit der Vorhoferregung auf die Kammern → verzögert die Erregung um ca. 60 bis 120 ms für eine koordinierte Vorhofkontraktion
• Wenn ein übergeordnetes Schrittmacherzentrum ausfällt, kann das darunterliegende Zentrum die Funktion übernehmen, aber die Frequenz nimmt ab
• Der Sinusknoten gibt einen Takt von ca. 75 Schlägen pro Minute an
• Der AV-Knoten gibt einen Takt von ca. 50 Schlägen pro Minute an
• Das folgende Reizleitungssystem gibt einen Takt von ca. 30 Schlägen pro Minute an

 Merke

Die Erregungsbildung und -leitung erfolgt durch elektrische Signale, die von spezialisierten Zellen („Schrittmacherzellen“) im Herzen erzeugt und von spezialisierten Zellen sowie den Myozyten geleitet werden

1. Sinusknoten:
   1. Liegt im rechten Vorhof 
   2. Ansammlung von Schrittmacherzellen 
   3. Gibt die Herzfrequenz vor
2. Ausbreitung über die Vorhöfe:
   1. Erregung breitet sich rechts und links aus → Kontraktion der Vorhöfe 
3. AV-Knoten:
   1. Kurze Verzögerung (ca. 60–120 ms) → Kammern können sich mit Blut füllen
4. Weiterleitung in die Kammern:
   1. Erregung breitet sich über His-Bündel, Tawara-Schenkel und Purkinje-Fasern aus → Kontraktion der Kammern

 Tipp

Die Geschwindigkeit und Stärke der Erregungsweiterleitung können durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden, wie z.B. das autonome Nervensystem und bestimmte Hormone.

 Info

Klinischer Ausblick:

• Störungen in der Erregungsbildung und -leitung können zu Herzrhythmusstörungen führen
• Medikamente wie z.B. Betablocker oder andere Antiarrhythmika (z.B. Amiodaron) können zur Regulierung der Herzfrequenz und zur Therapie von Herzrhythmusstörungen eingesetzt werden

 Achtung

Das Arbeitsmyokard hat ein stabiles Ruhemembranpotenzial. Es ist ein Reiz zur Erregung notwendig. Im Gegensatz dazu haben die spezialisierten Zellen kein stabiles Ruhemembranpotenzial. Es resultiert eine spontane Erregungsbildung auch ohne einen äußeren Reiz.

• Das Arbeitsmyokard und die spezialisierten Herzmuskelzellen haben unterschiedliche Kanäle in ihrer Zellmembran
• Es entstehen unterschiedliche Aktionspotenziale je nach Zelltyp und Lage der Zellen
• Die Aktionspotenziale des Arbeitsmyokards und der spezialisierten Herzmuskelzellen unterscheiden sich
• Spezialisierte Herzmuskelzellen haben eine unterschiedliche Steilheit der Depolarisation

Ablauf des Aktionspotenzials des Arbeitsmyokards

Das Aktionspotenzial des Arbeitsmyokards hat 5 verschiedene Phasen:

• Phase 1 (schnelle Depolarisation): ausgelöst durch Einstrom von Na⁺-Ionen 
• Phase 2 (initiale Repolarisation): ausgelöst durch Ausstrom von K⁺-Ionen
• Phase 3 (Plateauphase): wird durch Einstrom von Ca²⁺-Ionen aufrechterhalten 
• Phase 4 (schnelle Repolarisation) ausgelöst durch den Ausstrom von K⁺-Ionen 
• Phase 5 (Ruhepotenzial): wird durch die Na⁺/K⁺-ATPase aufrechterhalten

 Merke

Das Aktionspotenzial des Arbeitsmyokards ist länger als das der Schrittmacherzellen und der spezialisierten Herzmuskelzellen und ermöglicht so eine ausreichend lange Kontraktionsphase, um das Blut effektiv aus den Kammern zu pumpen

Ruhemembranpotenzial:

• Bevor die Herzmuskelzelle erregt wird, liegt das Ruhepotenzial vor
• Intrazellulär befinden sich insbesondere K⁺-Ionen 
• Extrazellulär Na⁺, Cl^- und Ca²⁺-Ionen
• Es liegt ein negatives Membranpotenzial von ca. -85 mV vor

Depolarisation:

• Trifft ein Reiz auf die Herzmuskelzelle und wird das Schwellenpotenzial von -65 mV erreicht, kommt es zur Depolarisation
• Die Depolarisation entsteht durch eine rasche Öffnung der Na⁺-Kanäle
• Durch den Einstrom von Na⁺ kommt es zur Depolarisation und zum Overshoot auf +40 mV
• Der Natriumeinwärtsstrom dauert nur wenige Millisekunden an
• Na⁺-Kanäle werden inaktiviert, bis die Membran wieder bei -50 mV repolarisiert ist
• Dieser Prozess führt zur Entstehung des Aktionspotenzials im Arbeitsmyokard

Plateauphase:

• Der Kaliumauswärtsstrom am Anfang der Plateauphase bewirkt eine geringgradige Repolarisation
• L-Typ-Calciumkanäle öffnen sich und Calciumionen strömen in die Zelle ein
• Das Aktionspotenzial bleibt für einige hundert ms auf einem konstant-positiven Potenzial
• Kaliumauswärts- und Calciumeinwärtsstrom sind in dieser Phase im Gleichgewicht
• Adrenalin erhöht die Öffnungswahrscheinlichkeit der Calciumkanäle und führt zu einem höheren Calciumeinstrom

Repolarisation:

• Während der Plateauphase bestand eine niedrige Kaliumpermeabilität
• Mit Beginn der Repolarisation nimmt die Kaliumpermeabilität wieder zu
• Die Ca²⁺-Kanäle sind nun geschlossen
• Es kommt zu einem schnellen Kaliumausstrom
• Die Membran wird auf das Ruhemembranpotenzial von -85 mV repolarisiert
• Bei höherer Herzfrequenz erhöht sich die Kaliumleitfähigkeit
• Dadurch kommt es schneller zur Repolarisation
• Aktionspotenziale werden kürzer

Rolle der Natriumkanäle und Refraktärzeit:

• Na⁺-Kanäle sind wichtig für die Refraktärzeit des Herzmuskels
• Nach der Depolarisation und dem Overshoot sind die Na⁺-Kanäle inaktiviert, es folgt die absolute Refraktärphase
• Erst bei -50 mV werden Na⁺-Kanäle wieder reaktiviert und es kann ein neues Aktionspotenzial ausgelöst werden, nun befindet sich die Zelle in der relativen Refraktärphase
• In der absoluten Refraktärphase kann es nicht zu einer erneuten Kontraktion des Herzmuskels und somit zu einer Tetanie (= neuromuskuläre Übererregung/Krampf) kommen
• Koordinierte Kontraktionen sind wichtig für eine geordnete Herzfunktion

 Info

Klinischer Ausblick: Extrasystolen

• Außerhalb des normalen Herzrhythmus, der vom Sinusknoten ausgeht, können Extraschläge auftreten, die nicht im Sinusknoten, sondern an einem anderen Ort gebildet werden 
• Entsteht eine Extrasystole in der relativen Refraktärphase, kann ein Kammerflimmern entstehen

Aktionspotenzial Schrittmacherzellen

Ablauf des Aktionspotenzials des Sinusknotens

• Das Ruhepotenzial der Schrittmacherzellen ist nicht konstant
• Das maximale diastolische Potenzial beträgt -60 mV im Sinusknoten und -65 mV im AV-Knoten
• Die Depolarisation verläuft weniger steil als im Arbeitsmyokard
• Das Spitzenpotenzial liegt bei ca. +10 mV

 Tipp

Normale Herzfrequenz

• Das Schrittmacherpotenzial des Sinusknotens dauert ca. 0,8 Sekunden
• Die normale Herzfrequenz, die ohne eine Beeinflussung des Sinusknotens (z.B. durch das sympathische Nervensystem oder Hormone) vorliegt, beträgt daher 75 Schläge pro Minute (60/0,8 = 75)

Hyperpolarisation

• Das Schrittmacherpotenzial hat kein konstantes Ruhemembranpotenzial
• Wenn es zur Hyperpolarisation kommt, erreicht es am Tiefpunkt das maximale diastolische Potenzial
• Durch die Hyperpolarisation werden Funny-Kanäle geöffnet → Natriumeinstrom 
• Die Funny-Kanäle (HCN-Kanäle) öffnen bei ungefähr -55 mV und führen zur anfänglichen Depolarisation 

Depolarisation

• Öffnung der schnellen T-Typ Ca²⁺-Kanäle führt zur Depolarisation ab -30 mV
• Öffnung der langsamen L-Typ Ca²⁺-Kanäle führt durch Natrium- und Calciumeinstrom zu einer weiteren Depolarisation

 Info

Schrittmacherzellen besitzen keine schnellen Natriumkanäle. Die Depolarisation erfolgt nur durch Calciumkanäle.

Repolarisation

• Die Repolarisation der Schrittmacherzellen erfolgt durch den Ausstrom von K⁺-Ionen
• Bei einer ausreichend negativen Hyperpolarisation werden die Funny-Kanäle erneut aktiviert → neues Schrittmacherpotenzial

 Definition

Beschreibt alle Vorgänge, bei denen ein elektrischer Impuls (Aktionspotenzial) in eine Kontraktion der Herzmuskelzelle umgesetzt wird.

Ablauf der Kontraktion:

• Calcium (Ca²⁺) strömt während der Plateauphase von außen in die Zelle
• Dieser Einstrom führt dazu, dass im sarkoplasmatischen Retikulum Calcium-Kanäle geöffnet werden
• Gespeichertes Calcium wird zusätzlich ins Zellinnere freigesetzt
• Calcium ermöglicht die Interaktion von Aktin und Myosin → Kontraktion der Herzmuskelzelle

Entspannung:

• Calcium wird durch eine Pumpe wieder in das sarkoplasmatische Retikulum zurücktransportiert
• Der Calciumspiegel in der Zelle sinkt
• Keine Bindung mehr an Troponin C möglich → Muskel erschlafft

 Merke

Calcium rein → Kontraktion vs. Calcium raus → Entspannung

Einfluss des vegetativen Nervensystems

 Merke

Die Herztätigkeit wird durch das vegetative Nervensystem gesteuert, das unwillkürliche Funktionen wie Herzschlag, Atmung und Verdauung reguliert und dabei vor allem aus Sympathikus und Parasympathikus besteht.

Sympathikus:

Bei körperlicher Belastung, Stress, psychischer Erregung oder Schmerzen wird der Sympathikus aktiviert. Seine Nervenfasern erreichen das Herz und setzen den Botenstoff Noradrenalin frei.

Durch folgende Mechanismen steigt das Herzzeitvolumen:

• Erhöhung der Herzfrequenz (positive Chronotropie)
• Stärkere Kontraktion mit größerem Schlagvolumen (positive Inotropie)
• Schnellere Erregungsleitung im AV-Knoten (positive Dromotropie)
• Schnellere Entspannung des Herzmuskels (positive Lusitropie)
• Erhöhte Erregbarkeit der Herzmuskelzellen (positive Bathmotropie)

Parasymphatikus:

In Ruhe und in entspannten Situationen überwiegt die Aktivität des Parasympathikus. Seine Nervenfasern verlaufen über den Nervus vagus zum Herzen und setzen den Botenstoff Acetylcholin frei. 

Durch folgende Mechanismen sinkt das Herzzeitvolumen:

• Verringerung der Herzfrequenz (negative Chronotropie)
• Verlangsamte Erregungsleitung im AV-Knoten (negative Dromotropie)
• Schwächere Kontraktion der Vorhöfe (negative Inotropie)

 Achtung

Der Sympathikus innerviert Vorhöfe und Kammern, während der Parasympathikus primär die Vorhöfe beeinflusst.

Beeinflussung durch den Frank-Starling-Mechanismus

 Definition

Der Frank-Starling-Mechanismus ist ein Vorgang, bei dem das Herz sein Schlagvolumen automatisch an die Blutmenge anpasst, die ihm zugeführt wird.

Das Herz kann sich mithilfe des Frank-Starling-Mechanismus an ein erhöhtes enddiastolisches Füllungsvolumen (Vorlast) oder einen erhöhten Aortendruck (Nachlast) anpassen, ohne die Herzfrequenz zu ändern.

Erhöhte Vorlast:

• Ein erhöhter Venendruck führt zu einem verstärkten Rückfluss zum Herzen
• Dadurch werden Vorhöfe und anschließend die Ventrikel stärker gefüllt
• Das enddiastolische Volumen nimmt zu → die Ventrikel sind stärker gedehnt → sie ziehen sich kräftiger zusammen
• Ergebnis: Schlagvolumen und Herzzeitvolumen steigen (bei gleicher Herzfrequenz)

Erhöhte Nachlast:

• Eine erhöhte Nachlast bedeutet einen größeren Widerstand beim Auswurf des Blutes (z.B. bei Bluthochdruck oder Klappenverengung)
• Ohne Anpassung würde das Schlagvolumen sinken
• Der Körper reagiert jedoch mit einer stärkeren Kontraktion, sodass das Schlagvolumen möglichst konstant bleibt.
• Dabei bleibt zunächst mehr Blut im Ventrikel zurück → in der nächsten Diastole steigt das enddiastolische Volumen → dadurch nimmt die Kontraktionskraft weiter zu

Blutkreislauf:

• Der Blutkreislauf besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Kreisläufen: dem Körperkreislauf und dem Lungenkreislauf

 Merke

• Körperkreislauf: Arterien transportieren sauerstoffreiches und kohlenstoffdioxidarmes Blut, Venen transportieren sauerstoffarmes und kohlenstoffdioxidreiches Blut
• Lungenkreislauf: Arterien transportieren sauerstoffarmes und kohlenstoffdioxidreiches Blut, Venen transportieren sauerstoffreiches und kohlenstoffdioxidarmes Blut

• Nieder- vs. Hochdruckssystem

Mechanische Herzaktion:

 Definition

Ein Herzzyklus setzt sich aus einer Kontraktionsphase (Systole) und einer Erschlaffungsphase (Diastole) zusammen. 

Die Systole gliedert sich in Anspannungs- und Austreibungsphase:

• Anspannungsphase: In den Herzkammern steigt der Druck an, während alle Klappen geschlossen sind
• Austreibungsphase: Der Druck in den Kammern übersteigt den Druck in den großen Gefäßen → Aorten- und Pulmonalklappe öffnen sich und Blut wird ausgeworfen 

Die Diastole unterteilt sich in Entspannungs- und Füllungsphase:

• Entspannungsphase: Der Druck in den Herzkammern sinkt → Aorten- und Pulmonalklappe schließen sich. Alle Klappen sind vorübergehend geschlossen
• Füllungsphase: Der Druck in den Vorhöfen ist höher als in den Kammern → AV-Klappen öffnen sich und die Kammern werden über den Ventilebenenmechanismus mit Blut aus den Vorhöfen gefüllt

 Merke

Diastole: Entspannung, das Herz füllt sich mit Blut

Systole: Kontraktion oder Schlag, das Herz pumpt das Blut aus den Herzkammern

Erregungsbildungs- und Leitungssystem:

Das Erregungsbildungs- und Leitungssystem besteht aus zwei Arten von Zelltypen:

1. Spezialisierten Herzmuskelzellen:
   1. Sorgen für die Erregungsbildung und Weiterleitung der Erregung entlang von Erregungsbahnen
   2. Sie können spontan depolarisieren und werden daher auch als Schrittmacherzellen bezeichnet
2. Myokardzellen der Arbeitsmuskulatur:
   1. Leiten die Erregung ebenfalls untereinander weiter → erhalten sie eine Erregung → kontrahieren sie und führen am Ende gesammelt zu einem Herzschlag
   2. Können keine Erregung bilden

Schrittmacherzentren:

• Der Sinusknoten gibt einen Takt von ca. 75 Schlägen pro Minute an
• Der AV-Knoten gibt einen Takt von ca. 50 Schlägen pro Minute an
• Das folgende Reizleitungssystem gibt einen Takt von ca. 30 Schlägen pro Minute an

Ablauf der Erregungsbildung- und leitung:

 Merke

Die Erregungsbildung und -leitung erfolgt durch elektrische Signale, die von spezialisierten Zellen („Schrittmacherzellen“) im Herzen erzeugt und von spezialisierten Zellen sowie den Myozyten geleitet werden

1. Sinusknoten:
   1. Liegt im rechten Vorhof 
   2. Ansammlung von Schrittmacherzellen 
   3. Gibt die Herzfrequenz vor
2. Ausbreitung über die Vorhöfe:
   1. Erregung breitet sich rechts und links aus → Kontraktion der Vorhöfe 
3. AV-Knoten:
   1. Kurze Verzögerung (ca. 60–120 ms) → Kammern können sich mit Blut füllen
4. Weiterleitung in die Kammern:
   1. Erregung breitet sich über His-Bündel, Tawara-Schenkel und Purkinje-Fasern aus → Kontraktion der Kammern

Membranpotenziale des Herzens:

 Achtung

Das Arbeitsmyokard hat ein stabiles Ruhemembranpotenzial. Es ist ein Reiz zur Erregung notwendig. Im Gegensatz dazu haben die spezialisierten Zellen kein stabiles Ruhemembranpotenzial. Es resultiert eine spontane Erregungsbildung auch ohne einen äußeren Reiz.

Das Aktionspotenzial des Arbeitsmyokards hat 5 verschiedene Phasen:

• Phase 1 (schnelle Depolarisation): ausgelöst durch Einstrom von Na⁺-Ionen 
• Phase 2 (initiale Repolarisation): ausgelöst durch Ausstrom von K⁺-Ionen
• Phase 3 (Plateauphase): wird durch Einstrom von Ca²⁺-Ionen aufrechterhalten 
• Phase 4 (schnelle Repolarisation) ausgelöst durch den Ausstrom von K⁺-Ionen 
• Phase 5 (Ruhepotenzial): wird durch die Na⁺/K⁺-ATPase aufrechterhalten

Elektromechanische Kopplung:

 Definition

Beschreibt alle Vorgänge, bei denen ein elektrischer Impuls (Aktionspotenzial) in eine Kontraktion der Herzmuskelzelle umgesetzt wird.

 Merke

Calcium rein → Kontraktion vs. Calcium raus → Entspannung

Regulation der Herzleistung:

1. Einfluss des vegetativen Nervensystems:
   1. Sympathikus → Anstieg HZV, durch:
      1. Erhöhung der Herzfrequenz (positive Chronotropie)
      2. Stärkere Kontraktion mit größerem Schlagvolumen (positive Inotropie)
      3. Schnellere Erregungsleitung im AV-Knoten (positive Dromotropie)
      4. Schnellere Entspannung des Herzmuskels (positive Lusitropie)
      5. Erhöhte Erregbarkeit der Herzmuskelzellen (positive Bathmotropie)
   2. Parasympathikus → Abfall HZV, durch:
      1. Verringerung der Herzfrequenz (negative Chronotropie)
      2. Verlangsamte Erregungsleitung im AV-Knoten (negative Dromotropie)
      3. Schwächere Kontraktion der Vorhöfe (negative Inotropie)
2. Frank-Starling-Mechanismus:

 Definition

Der Frank-Starling-Mechanismus ist ein Vorgang, bei dem das Herz sein Schlagvolumen automatisch an die Blutmenge anpasst, die ihm zugeführt wird.

Das Herz kann sich mithilfe des Frank-Starling-Mechanismus an ein erhöhtes enddiastolisches Füllungsvolumen (Vorlast) oder einen erhöhten Aortendruck (Nachlast) anpassen, ohne die Herzfrequenz zu ändern.

 Tipp

Wenn ihr mehr wissen möchtet, empfehlen wir euch die verlinkten Artikel aus der Vorklinik.

• Erregungsbildung & -weiterleitung
• Wirkung des vegetativen Nervensystems auf das Herz
• Herzzyklus
• Arbeitsdiagramm des Herzens
• Druck- und Volumenbelastung