Das Herz: Aufbau, Funktion und Wichtiges zum Herz-Kreislauf-System

Gliederung der Herz-Kreislauf-Thematik

Diese Zusammenfassung deckt alle wichtigen Aspekte des Herz-Kreislauf-Systems ab:

• Anatomie des Herzens: Aufbau, Herzwand, Herzkranzgefäße
• Funktionsweise: Erregungsleitung, Herzzyklus, Herztöne
• Diagnostik: EKG, Herzrhythmusstörungen
• Gefäßsystem: Arterien, Venen, Kapillaren, Lymphsystem
• Häufige Erkrankungen: Bluthochdruck, Arteriosklerose, Herzinfarkt, Thrombosen
• Therapie: Behandlungsmöglichkeiten, kardiologische Rehabilitation

Die folgenden Seiten geben dir einen kompakten Überblick über dieses lebenswichtige System – perfekt zur Vorbereitung auf Klausuren oder das Abitur.

💡 Gut zu wissen: Das Herz-Kreislauf-System ist ein häufiges Prüfungsthema im Biologie-Abitur, da es viele Grundprinzipien der Physiologie vereint.

Herzaufbau und Funktion

Das Herz ist ein faustgroßer Hohlmuskel, der als zentrale Druck- und Saugpumpe fungiert. Es besteht aus vier Hohlräumen: zwei Vorhöfen (Atrien) und zwei Herzkammern (Ventrikel).

Die wichtigsten Aufgaben des Herzens sind:

• Antrieb aller Transportvorgänge in den Blutgefäßen
• Versorgung des Körpers mit Sauerstoff und Nährstoffen
• Abtransport von Stoffwechselendprodukten wie CO₂
• Produktion von Hormonen zur Kreislaufregulation

Das Blut fließt durch vier Herzklappen, die wie Ventile funktionieren:

1. Trikuspidalklappe: zwischen rechtem Vorhof und rechter Kammer
2. Mitralklappe (Bikuspidalklappe): zwischen linkem Vorhof und linker Kammer
3. Pulmonalklappe: zwischen rechter Kammer und Lungenarterie
4. Aortenklappe: zwischen linker Kammer und Aorta

Die Herzklappen verhindern den Rückfluss des Blutes und sorgen für eine gerichtete Strömung durch das Herz.

💡 Merke dir: Die rechte Herzhälfte pumpt sauerstoffarmes Blut in den Lungenkreislauf, die linke Herzhälfte pumpt sauerstoffreiches Blut in den Körperkreislauf.

Herzwand und Herzkranzgefäße

Die Herzwand besteht aus drei Schichten:

1. Endokard (Herzinnenhaut): zartes, einschichtiges Plattenepithel, das die Herzhöhlen auskleidet
2. Myokard (Herzmuskel): kräftige Muskelschicht, verantwortlich für Kontraktion und Pumpleistung
3. Epikard (Herzaußenhaut): äußere Schicht aus einschichtigem Plattenepithel, bildet die innere Schicht des Herzbeutels

Der Herzbeutel (Perikard) umgibt das gesamte Herz wie ein schützender Sack. Er besteht aus einem inneren Blatt (Epikard) und einem äußeren Blatt (Perikard). Zwischen beiden Blättern befindet sich die Perikardhöhle mit Flüssigkeit, die als Gleitfilm dient.

Die Herzkranzgefäße (Koronararterien) versorgen den Herzmuskel selbst mit Blut:

• Rechte Koronararterie (A. coronaria dextra): versorgt den rechten Vorhof, die rechte Kammer und Teile des Reizleitungssystems
• Linke Koronararterie (A. coronaria sinistra): teilt sich in zwei Hauptäste auf und versorgt den linken Vorhof, die linke Kammer und Teile des Septums

Die 3 Herzkranzgefäße sind somit: die rechte Koronararterie und die beiden Hauptäste der linken Koronararterie (Ramus interventricularis anterior und Ramus circumflexus).

💡 Wichtig zu wissen: Verstopfte Herzkranzgefäße führen zu Sauerstoffmangel im Herzmuskel und können einen Herzinfarkt verursachen.

Steuerung der Herztätigkeit

Das Herz verfügt über ein eigenes Erregungsbildungs- und -leitungssystem, das aus spezialisierten Herzmuskelzellen besteht. Diese bilden in bestimmten Zeitabständen selbst Erregungen und leiten diese über das ganze Herz weiter. Die Hauptbestandteile sind:

• Sinusknoten: liegt am Eingang der oberen Hohlvene in den rechten Vorhof und arbeitet autonom als "Schrittmacher des Herzens"
• AV-Knoten (Atrioventrikularknoten): liegt nahe der Vorhof-Kammer-Grenze und sorgt für eine kurze Verzögerung, damit sich die Vorhöfe vor den Kammern zusammenziehen
• His-Bündel: leitet die Erregung vom AV-Knoten zu den Kammern
• Tawara-Schenkel: teilen sich in rechten und linken Kammerschenkel auf
• Purkinje-Fasern: feinste Verzweigungen in der Herzmuskulatur

Der Herzrhythmus besteht aus zwei Phasen:

• Systole: Kontraktion des Herzmuskels – Blut wird aus den Kammern in den Lungen- und Körperkreislauf gepumpt
• Diastole: Erschlaffung des Herzmuskels – Blut wird aus dem Lungen- und Körperkreislauf in das Herz "angesaugt"

💡 Verstehe den Ablauf: Der Sinusknoten gibt den Takt vor → die Erregung breitet sich über die Vorhöfe zum AV-Knoten aus → von dort gelangt sie über das Erregungsleitungssystem zu den Herzkammern.

Vorhof- und Kammerzyklus

Der Kammerzyklus besteht aus der Kammersystole und Kammerdiastole:

Kammersystole:

1. Anspannungsphase: Kammern sind mit Blut gefüllt, alle Klappen geschlossen, Druck steigt an
2. Austreibungsphase: Wenn der Kammerdruck höher ist als in der Aorta/Lungenarterie, öffnen sich die Taschenklappen und Blut wird ausgeworfen

Kammerdiastole:

1. Entspannungsphase: Myokard entspannt sich, Kammerdrücke sinken, alle Klappen sind geschlossen
2. Füllungsphase: Segelklappen öffnen sich, Blut strömt aus den Vorhöfen in die Kammern (ca. 90% passiv, 10% durch Vorhofkontraktion)

Die Vorhöfe und Kammern arbeiten in exakter Abstimmung, um die optimale Auswurfleistung zu erreichen. Die Vorhöfe kontrahieren kurz vor den Kammern, sodass diese zusätzlich gefüllt werden können.

Pro Herzschlag werden etwa 70 ml Blut ausgeworfen (Schlagvolumen). Bei einem Erwachsenen mit Ruhepuls von 70 Schlägen/Min ergibt sich ein Herzminutenvolumen von etwa 5 Litern.

💡 Zusammengefasst: Der Herzzyklus besteht aus vier Phasen: Anspannungsphase → Austreibungsphase → Entspannungsphase → Füllungsphase. Dieser Zyklus wiederholt sich 60-80 Mal pro Minute.

Herztöne, Puls und Blutdruck

Herztöne entstehen durch den Klappenschluss und können mit einem Stethoskop gehört werden:

• 1. Herzton (Anspannungston): entsteht durch Wandanspannung bei Ventrikelkontraktion und Schluss der Segelklappen
• 2. Herzton (Klappenton): entsteht durch Schluss der Taschenklappen am Ende der Systole
• 3. und 4. Herzton sind bei Kindern und Jugendlichen normal, bei Erwachsenen können sie auf Erkrankungen hindeuten

Herzgeräusche unterscheiden sich von Herztönen und entstehen durch turbulente Blutströmung, meist aufgrund von Klappenfehlern oder anderen Herzerkrankungen.

Der Puls entsteht durch den stoßweisen Blutauswurf und die dadurch verursachten Druck- und Volumenveränderungen in den Arterien. Er ist an Stellen tastbar, wo größere Arterien oberflächlich verlaufen (z.B. Handgelenk, Hals).

Die Herzfrequenz bezeichnet die Anzahl der Herzschläge pro Minute:

• Normwert bei Erwachsenen: 60-90/min
• Über 100/min: Tachykardie
• Unter 60/min: Bradykardie

Der Blutdruck wird in mmHg gemessen:

• Systolischer Wert (oberer Wert): ca. 120 mmHg – entsteht während der Kammerkontraktion
• Diastolischer Wert (unterer Wert): ca. 80 mmHg – entspricht dem Restdruck während der Erschlaffungsphase

💡 Praxistipp: Beim Messen des Pulses am Handgelenk nie den Daumen verwenden, da dieser einen eigenen Puls hat, der das Ergebnis verfälschen kann.

Elektrokardiogramm und Arrhythmien

Das Elektrokardiogramm (EKG) zeichnet die elektrische Aktivität des Herzens auf und besteht aus charakteristischen Abschnitten:

• P-Welle: elektrische Erregung und Kontraktion der Vorhöfe
• PQ-Zeit: Kontraktion der Vorhöfe und Überleitung zum AV-Knoten
• QRS-Komplex: Erregungsausbreitung in den Herzkammern und Kammerkontraktion
• ST-Strecke: vollständige Erregung der Kammern
• T-Welle: Rückbildung der Kammererregung

Herzrhythmusstörungen (Arrhythmien) sind Abweichungen vom normalen Herzschlag (Sinusrhythmus) und können verschiedene Ursachen haben:

• Nervosität oder Aufregung
• Übermäßiger Alkoholkonsum
• Koronare Herzkrankheit
• Herzinfarkt
• Drogen, Klappenfehler

Häufige Arrhythmien sind:

• Bradykardie: langsamer Herzschlag $<60/min$
• Tachykardie: schneller Herzschlag $>100/min$
• Vorhofflimmern: schnelle, unregelmäßige Erregungen im Vorhof, wodurch sich dieser nicht mehr gleichmäßig zusammenziehen kann
• Kammerflimmern: unkontrollierte elektrische Aktivität und unkoordiniertes Zusammenziehen der Herzkammern, lebensgefährlich!

💡 Gut zu wissen: Bei Kammerflimmern muss sofort ein Defibrillator eingesetzt werden, der durch einen starken Stromstoß den normalen Herzrhythmus wiederherstellen kann.

Therapie von Herzrhythmusstörungen

Die Therapie von Arrhythmien richtet sich nach Art und Schwere der Störung:

Kardioversion: Wiederherstellung des normalen Herzrhythmus durch:

• Medikamente (Antiarrhythmika)
• Elektrische Kardioversion mittels Defibrillator

Herzschrittmacher werden eingesetzt bei:

• Zu langsamem oder aussetzendem Puls
• Symptomen wie Schwindel, Ohnmacht, Atemnot oder Leistungsminderung

Der Schrittmacher sendet elektrische Impulse an das Herz und normalisiert so den Herzrhythmus.

Defibrillatoren kommen zum Einsatz bei:

• Stärkerer Pumpschwäche der linken Herzkammer
• Nach Herzinfarkt oder Herzmuskenentzündung
• Erblichen Herzerkrankungen
• Kammerflimmern bei Reanimation

Zur Selbsthilfe bei Herzrhythmusstörungen sollten Betroffene:

• Stress und Anspannung reduzieren
• Auf Alkohol und Koffein verzichten
• Mit dem Rauchen aufhören
• Regelmäßig zur Vorsorge gehen
• Bei Schrittmacherträgern: regelmäßige Kontrollen wahrnehmen

💡 Wichtig: Wiederholte oder anhaltende Herzrhythmusstörungen sollten immer ärztlich abgeklärt werden, da sie auf ernsthafte Herzerkrankungen hinweisen können.

Blutgefäße

Die Blutgefäße bilden ein geschlossenes Transportsystem und bestehen aus drei Haupttypen:

• Arterien: führen Blut vom Herzen weg
• Venen: führen Blut zum Herzen hin
• Kapillaren: feinste Gefäße für den Stoffaustausch

Der Aufbau der Gefäßwand umfasst drei Schichten:

1. Tunica interna (Endothelschicht): glatte Innenschicht für reibungsloses Fließen
2. Tunica media (Muskelschicht): enthält elastische Fasern und ermöglicht Gefäßkontraktion
3. Tunica externa (Bindegewebsschicht): verbindet das Gefäß mit dem umgebenden Gewebe

Nach Größe und Funktion unterscheidet man:

• Arteriolen: kleinste Arterien
• Kapillaren: Haargefäße für den Gas- und Nährstoffaustausch
• Venolen: kleinste Venen

Venen haben besondere Aufgaben:

• Transport von sauerstoffarmem Blut zur Lunge (ca. 7000 ml)
• Sammlung von Blut aus den Kapillaren
• Funktion als "Kapazitätsgefäße" (etwa 70% des Blutvolumens befindet sich in Venen)

Venenklappen funktionieren wie Rückschlagventile und wirken gegen die Schwerkraft, besonders in den Beinen.

💡 Anatomie-Tipp: Merke dir die Strömungsrichtung: Herz → Arterien → Arteriolen → Kapillaren → Venolen → Venen → Herz. Diese Reihenfolge wird in Klausuren häufig abgefragt!

Windkessel- und Widerstandsgefäße

Windkesselgefäße sind herznahe Arterien mit einer ausgeprägten elastischen Tunica media, wie die Aorta und die Halsschlagader. Ihre Funktion:

• Dehnung der Gefäßwand während der Systole
• Zusammenziehen während der Diastole
• Umwandlung des pulsatilen Blutstroms in einen gleichmäßigen Blutstrom

Widerstandsgefäße sind kleinere Arterien und Arteriolen mit einer stark ausgeprägten Muskelschicht in der Tunica media. Sie regulieren die Durchblutung durch:

1. Vasokonstriktion: Zusammenziehen der Gefäßmuskulatur → Verengung → geringere Durchblutung
2. Vasodilatation: Erschlaffung der Gefäßmuskulatur → Erweiterung → stärkere Durchblutung

Ab dem 30. Lebensjahr kommt es zu Veränderungen in den Arterien:

• Abnahme elastischer Fasern, Zunahme kollagener Fasern
• Verminderung der Windkesselfunktion
• Steigerung des Widerstands → Bluthochdruck
• Größere Blutdruckamplitude (Unterschied zwischen systolischem und diastolischem Wert)

Die Blutströmung erfolgt aufgrund eines Druckgefälles im Kreislaufsystem – Flüssigkeiten strömen vom Ort höheren zum Ort niederen Drucks. Die Fließgeschwindigkeit hängt ab von:

• Blutdruck
• Strömungswiderstand (beeinflusst durch Viskosität des Blutes, Gefäßdurchmesser, Gesamtquerschnitt und Länge des Gefäßabschnitts)

💡 Physikalischer Zusammenhang: Je enger ein Gefäß, desto höher der Widerstand. Das erklärt, warum Arteriosklerose (Gefäßverengung) zu Bluthochdruck führt.