Physiologie des Herzens

IMPP-Score: 0.8

Physiologie des Herzens: Von der Mechanik über den Energiestoffwechsel bis zur Anpassung an körperliche Belastung

Herzmechanik: Der Herzzyklus

Jedes Herzschlag lässt sich in zwei Hauptphasen teilen: Die Systole und die Diastole. Beginnen wir mit einer detailreichen Betrachtung dieser Phasen.

  • Systole: Diese Phase startet, wenn sich die Herzkammern (Ventrikel) kontrahieren. Die Kontraktion wird durch das Schließen der Atrioventrikularklappen eingeleitet, die verhindern, dass das Blut zurück in die Vorhöfe fließt. Gleichzeitig öffnen sich die Aorten- und Pulmonalklappen, sodass Blut aus dem Herzen in die Aorta und die Lungenarterie gepumpt wird.

Während der Systole wird das Blut in den Körperkreislauf (rot) und den Lungenkreislauf (blau) gepumpt.1
  • Diastole: In dieser Phase relaxieren die Ventrikel. Die Aorten- und Pulmonalklappen schließen sich, um zu verhindern, dass Blut aus den großen Arterien zurückfließt. Die Druckverhältnisse kehren sich um, so dass die Atrioventrikularklappen sich öffnen und die Vorhöfe Blut in die entspannten Ventrikel leiten.

In der Diastole füllen sich die Kammern mit Blut aus den Vorhöfen über die AV-Klappen.2
Verständnis der Herzklappenbewegung

Eine präzise Vorstellung der Öffnungs- und Schließbewegungen der Herzklappen ist entscheidend für das Verständnis des Herzzyklus!

Herzminutenvolumen

Das Herzminutenvolumen (HMV) ist ein zentraler Parameter, der angibt, wie viel Blut pro Minute vom Herzen gepumpt wird. Es berechnet sich aus der Herzfrequenz (Anzahl der Herzschläge pro Minute) multipliziert mit dem Schlagvolumen (Menge des Blutes, die pro Schlag aus dem Herz ausgestoßen wird). Unter normalen physiologischen Bedingungen ist das aus den beiden Ventrikeln ausgeworfene Volumen gleich.

Energiestoffwechsel des Herzens

Das Herz benötigt kontinuierlich Energie in Form von ATP, um seine Pumpfunktion aufrechtzuerhalten. Über den aeroben Stoffwechsel werden die notwendigen ATP-Moleküle bereitgestellt, indem Sauerstoff zur Oxidation von Nährstoffen wie freien Fettsäuren, Glucose und Lactat genutzt wird. Die hohe Abhängigkeit des Herzen vom aeroben Metabolismus verlangt eine ständige, ausreichende Sauerstoffversorgung.

Koronarer Blutfluss

Besonderes Augenmerk liegt auf der Anpassung des koronaren Blutflusses in Phasen von Ruhe und körperlicher Aktivität. In Phasen erhöhter Belastung steigt der Energiebedarf, und der koronare Blutfluss muss entsprechend ansteigen, um den gesteigerten Sauerstoff- und Nährstoffbedürfnissen gerecht zu werden.

Anpassung des Herzens an körperliche Belastung

Während der körperlichen Aktivität zeigen sich adaptive Veränderungen im Herzverhalten:

  • Steigerung der Herzfrequenz und Kontraktilität: Vermittelt durch die Aktivierung von β1-Adrenozeptoren. Das erhöht die Menge an Calciumionen in den Myozyten, was zu stärkeren und schnelleren Kontraktionen führt.
  • Verkürzung der Systole und Diastole: Dies führt zu einem schnelleren Herzschlag und einer Steigerung des Herzminutenvolumens.

Visualisierung unter Belastung

Praktische Beispiele und grafische Darstellungen sollten verwendet werden, um zu zeigen, wie das Herz sich dynamisch an veränderte Belastungen anpasst. Insbesondere die Änderungen in Herzfrequenz, Schlagvolumen und Kontraktionskraft sind von zentraler Bedeutung.

Erhöhte körperliche Anforderungen

Vergesst nicht, dass die dynamische Anpassung eures Herzens bei körperlicher Aktivität ein Schlüsselkonzept für das Verständnis seiner Funktionsweise und Effizienz ist!

Das Verstehen dieser komplexen Mechanismen ermöglicht euch nicht nur, die Fragen des IMPP erfolgreich zu beantworten, sondern auch ein tiefgründiges Verständnis für eines der wichtigsten Organe des menschlichen Körpers zu entwickeln.

Zusammenfassung

  • Herzzyklus Phasen: Der Herzzyklus teilt sich in die Systole, in der die Ventrikel kontrahieren und Blut pumpen, und die Diastole, in der die Ventrikel relaxieren und sich mit Blut füllen.
  • Herzminutenvolumen (HMV): Das HMV gibt an, wie viel Blut pro Minute gepumpt wird und berechnet sich aus der Multiplikation von Herzfrequenz und Schlagvolumen.
  • Energiestoffwechsel des Herzens: Die Energiegewinnung erfolgt hauptsächlich durch aeroben Stoffwechsel, bei dem ATP über die Oxidation von Nährstoffen wie Fettsäuren, Glucose und Lactat produziert wird.
  • Koronarer Blutfluss: Eine adäquate Anpassung des koronaren Blutflusses ist essentiell, um den gesteigerten Sauerstoff- und Nährstoffbedarf des Herzens während körperlicher Aktivität zu decken.
  • Anpassung an körperliche Belastung: Bei körperlicher Belastung steigen Herzfrequenz und Kontraktilität durch Aktivierung von β1-Adrenozeptoren, was zu stärkeren und schnelleren Herzkontraktionen führt.
  • Visualisierungen unter Belastung: Grafische Darstellungen helfen zu verstehen, wie sich Herzfrequenz, Schlagvolumen und Kontraktionskraft unter körperlicher Anstrengung dynamisch verändern.

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Footnotes

  1. Credits Während der Systole wird das Blut in den Körperkreislauf (rot) und den Lungenkreislauf (blau) gepumpt. Grafik: Wapcaplet, Reytan, Mtcv, Heart systole, CC BY-SA 3.0↩︎

  2. Credits In der Diastole füllen sich die Kammern mit Blut aus den Vorhöfen über die AV-Klappen. Grafik: Original: Wapcaplet, Reytan Vector: Sjef, Heart diasystole, CC BY-SA 3.0↩︎