Herz

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Das Herz ist das zentrale Organ für die Durchblutung. Im Blutkreislauf wirken die beiden Herzhälften wie jeweils eine Pumpe, die Blut zur Lunge bzw. hin zu den anderen Organen im Körper transportiert. Die Arbeit wird durch elektrische Reize ausgelöst und erfolgt etwa 1 mal pro Sekunde lebenslang. Das Herz besteht aus mehreren Gewebsschichten. Die Hauptfunktion (Pumpleistung) wird durch die Muskeln der Herzkammerwände getragen.


Name und Geschichtliches

Das Herz (lateinisch-anatomisch das "Cor", griechisch καρδιά (die Kardia oder latinisiert Cardia), je mit Betonung auf dem i im Gegensatz zum Griechischen) ist ein muskuläres Hohlorgan, das den menschlichen Körper durch rhythmische Kontraktionen mit Blut versorgt und dadurch die Durchblutung aller Organe sichert.

Datei:Herz1.png Die Gestalt des Herzens gleicht einem gut faustgroßen, abgerundeten Kegel, dessen Spitze nach unten und etwas nach links vorne weist. Das Herz sitzt beim Menschen in der Regel leicht nach links versetzt hinter dem Brustbein (siehe weiter unten unter Topographie), in seltenen Fällen nach rechts versetzt (die so genannte Dextrokardie - Rechtsherzigkeit), meist bei Situs inversus (spiegelverkehrte Anordnung der Organe).

Das gesunde Herz wiegt etwa 0,5% des Körpergewichts und im Durchschnitt zwischen 300 und 350 g, wobei es bei dauerhafter Belastung eher mit der (risikoarmen) Vergrößerung schon bestehender Herzmuskelzellen reagiert - ab ca. 500 g, dem so genannten kritischen Herzgewicht, beginnt das Herz neben strukturellen krankhaften Veränderungen bei regelmäßig auftretenden Belastungssituationen ganz neue Herzmuskelzellen zu bilden, und es erhöht sich das Risiko einer absoluten Mangelversorgung der nunmehr größeren Zellanzahl mit Sauerstoff, da die versorgenden Koronararterien nicht in gleichem Maße mitwachsen.

Blutfluss im Herz

  • Das sauerstoffarme Blut kommt aus dem Körper über die V. cava superior (obere Hohlvene) und V. cava inferior (untere Hohlvene) in den rechten Vorhof (Atrium), dem atrium dexter
  • Den Vorhof verlässt es durch die Trikuspidalklappe (eine Segelklappe, drei Zipfel) und strömt während der Kammerdiastole in die rechte Kammer (Ventrikel), dem ventriculus dexter
  • Von der rechten Kammer muss das Blut während der Kammersystole durch die Pulmonalklappe (eine Taschenklappe) und gelangt so in die A.pulmonalis, die es zur Lunge führt
  • Von der Lunge kommt das sauerstoffreiche Blut über die vier Lungenvenen (Vv.pulmonales) in den linken Vorhof, dem atrium sinister
  • Von dort aus strömt es während der Kammerdiastole durch die Mitralklappe (Segelklappe, zwei Zipfel) in die linke Kammer, den ventriculus sinister (li. Ventrikel)
  • Von der linken Kammer geht das Blut während der Kammersystole durch die Aortenklappe (Taschenklappe) in die Aorta und wird wieder durch den Körper und die Organe transportiert


Erstmalig korrekt beschrieben wurde der Blutkreislauf durch William Harvey (erste Hälfte des 17. Jahrhunderts), nachdem für 14 Jahrhunderte die Ansichten Galens die medizinische Lehrmeinung bestimmt hatten. Wie das Blut vom arteriellen in den venösen Schenkel kommt, konnte allerdings erst Marcellus Malpighi mit seiner Entdeckung der Kapillaren erklären.

Funktion

Das Herz des Menschen setzt sich aus zwei Teilen zusammen. Die rechte Herzhälfte, die das Blut durch den Kreislauf der Lunge pumpt (kleiner Kreislauf oder Lungenkreislauf).

Die linke Herzhälfte, die das Blut durch den restlichen Körper befördert (großer Kreislauf).

Da der Gesamtgefäßwiderstand des Körperkreislaufs wesentlich größer ist als der des Lungenkreislaufs, muss die linke Herzkammer (s. u.) eine erheblich größere Druckarbeit verrichten und weist daher eine deutlich stärkere Wanddicke auf als die rechte Hälfte. Das Füllungs- und Schlagvolumen beider Herzkammern ist jedoch (logischerweise) gleich.

Während eines Herzzyklus füllen sich zunächst die Vorhöfe, während gleichzeitig die Kammern das Blut in die Arterien auswerfen. Wenn sich die Kammermuskulatur entspannt, öffnen sich die Segelklappen durch den Druckabfall in der Kammer und das Blut fließt aus den Vorhöfen hinein. Unterstützt wird dies durch ein Zusammenziehen der Vorhöfe (Vorhofsystole). Es folgt die Kammersystole: die Kammermuskulatur zieht sich zusammen, der Druck steigt an, die Segelklappen schließen sich und das Blut kann nur durch die nun geöffneten Taschenklappen in die Arterien ausströmen. Ein Rückfluss des Blutes aus den Arterien während der Entspannungsphase (Diastole) wird durch den Schluss der Taschenklappen verhindert. Die Strömungsrichtung wird also allein durch die Klappen bestimmt.

Systole

Systole

Die Systole beschreibt das Anspannen des Herzmuskels. Dadurch wird ein Druck aufgebaut, der die Taschenklappen (Aortenklappe und Pulmonalklappe) nach außen klappen lässt, und damit das Blut in die Aorta und in den Truncus pulmonalis strömen lässt.

Diastole

Diastole

Die Diastole beschreibt den Zustand des Herzens zwischen zwei Herzschlägen. In diesem Zeitraum erschlaffen die beiden Kammern (Ventrikel) und durch einen Sog entleeren sich die prall gefüllten Vorhöfe in die Kammern, so dass sich diese füllen. Entspannungs- und Füllphase des Herzens.

Während der Diastole erfolgt die Blutversorgung des Herzens über die Herzkranzgefäße (Koronararterien).

Struktur

Wandschichten

Das Herz liegt hinter dem Brustbein im Brustkorb (im vorderen Mediastinum) in einem bindegewebigen Herzbeutel (Perikard, Pericardium fibrosum), der das Herz vollständig umschließt. Die innerste Schicht des Herzbeutels (Pericardium serosum) schlägt am Abgang der großen Blutgefäße (s. u.) in das Epikard um, das das Herz insgesamt einhüllt. Zwischen Perikard und Epikard liegt dann ein mit Flüssigkeit gefüllter kapillärer Spalt, der die reibungsarme Verschiebung des Herzen bei jedem Schlag im Herzbeutel ermöglicht.

Ergänzung: Diese komplizierten Verhältnisse werden anschaulicher, wenn man sich den Herzbeutel als einen mit etwas Luft gefüllten und verschlossenen Luftballon vorstellt. Die eigene zur Faust geschlossene Hand stellt das Herz dar. Drückt man den Luftballon mit der Faust so weit ein, dass sie vom Ballon vollständig umschlossen wird, so liegt eine Schicht des Luftballons der Faust (dem "Herzen") direkt an. Diese Schicht, die dem Epikard entspricht, schlägt am Übergang zum Arm in eine äußere Schicht um. Diese äußere Schicht entspricht dem Perikard. Zwischen beiden befindet sich ein mit Luft gefüllter Raum, der dem flüssigkeitsgefüllten Spaltraum des Herzbeutels vergleichbar ist.

Unter dem Epikard befindet sich eine Fettschicht, in der die Herzkranzgefäße (s. u.) verlaufen. Die dicke Muskelschicht (Myokard) besteht aus einem spezialisiertem sehr belastungsfähigem Muskelgewebe, das im Körper nur im Herzen vorkommt. Die Innenräume werden vom Endokard ausgekleidet, das auch die Herzklappen (s. u.) bildet.

Räume und Gefäße

Rechte und linke Herzhälfte bestehen jeweils aus einer Kammer (Ventrikel) und einem Vorhof (Atrium). Getrennt werden die Räume der beiden Herzhälften durch die Herzscheidewand. Das Blut kann in den Herzräumen nur in in eine Richtung fließen, da zwischen den Vorhöfen (Atrium) und Kammern (Ventrikel) und den sich an die Kammern anschließenden Gefäßen Herzklappen eingebaut sind, die wie Ventile arbeiten.

In den rechten Vorhof münden die obere und untere Hohlvene (Vena cava superior et inferior). Sie führen das sauerstoffarme (venöse) Blut aus dem großen Kreislauf dem Herzen zu.

Zwischen rechtem Vorhof und rechter Kammer befindet sich die Trikuspidalklappe, die bei der Kammerkontraktion (Systole, s. u.) wie ein Ventil einen Rückstrom des Blutes in den Vorhof verhindert. Sie besitzt drei Teile, die wie Segel mit Tauwerk über die Sehnenfäden an der Kammermuskulatur (Wand) befestigt sind (daher auch Segelklappe).

Über einen gemeinsamen Stamm (Truncus pulmonalis) verlassen die beiden Lungenarterien die rechte Kammer. Auch zwischen Kammer und Lungenarterien befindet sich eine Herzklappe, die Pulmonalklappe. Diese Art der Klappen wird wegen ihrer Form auch Taschenklappe genannt. Die Lungenarterien führen das sauerstoffarme Blut dem Lungenkreislauf zu (hin zur Lunge).

Durch meist vier Lungenvenen fließt von dort das nun sauerstoffreiche (arterielle) Blut aus dem Lungenkreislauf dem linken Vorhof zu. Von hier aus gelangt es über eine weitere Segelklappe, der Mitralklappe, in der Diastole zur linken Kammer. Der Ausstrom geschieht über die Aorta, die wie die Lungenarterie nach einer Taschenklappe beginnt (Aortenklappe).

Ventilebene – Klappen-Ebene

Alle vier Klappen des Herzens befinden sich ungefähr in einer Ebene, der Ventilebene, und sind gemeinsam an einer Bindegewebsplatte, dem Herzskelett, aufgehängt.

Lagebeschreibung, Topographie

Das Herz liegt im Mediastinum.

Seitlich grenzen -getrennt durch parietale und viszerale Pleura- die linke und rechte Lunge an das Herz.

Unten sitzt das Herz dem Zwerchfell auf, das mit dem Perikard verwachsen ist.

Oberhalb teilt sich die Luftröhre in die beiden Hauptbronchien (Bifurcatio tracheae), deren linker vom Aortenbogen überquert wird.

Hinter dem linken Vorhof liegt in direktem Kontakt die Speiseröhre. Vor dem Herzen befindet sich das Brustbein, im oberen Bereich liegt es vor den aus den beiden Kammern abgehenden großen Gefäßen.

Zwischen Brustbein und Herz liegt der Thymus.

Das Herz liegt also praktisch direkt hinter der vorderen Leibeswand in Höhe von der zweiten bis zur fünften Rippe.

Die schräg liegende Herzbasis oben reicht nach rechts etwa zwei Zentimeter über den rechten Brustbeinrand hinaus (von der Körpermitte aus gesehen). Unten kommt die Herzspitze knapp an eine gedachte senkrechte Linie heran, die durch die Mitte des linken Schlüsselbeins verläuft (linke Medioklavikularlinie).

Herzkranzgefäße (Koronargefäße)

Aus dem Anfangsteil der Aorta entspringen die Herzkranzgefäße (Koronararterien). Sie versorgen den Herzmuskel mit Blut. Das sauerstoffarme Blut aus dem Herzmuskel wird durch die Herzvenen in den Sinus coronarius geleitet, der dann in den rechten Vorhof mündet.

Es gibt eine linke und eine rechte Koronararterie: Linke Koronarterie (Arteria coronaria sinistra, engl: left coronary artery, LCA) für die Herzvorderseite

Hauptstamm

Ramus interventricularis anterior (RIVA, left anterior descending, LAD) Ramus circumflexus (RCX)

Rechte Koronararterie (Arteria coronaria dextra, right coronary artery, RCA) für die Herzhinterseite

Koronarvenen


Füllung der Herzkranzgefäße (Koronararterien)

Die Herzkranzgefäße (Koronararterien) sind die einzigen Arterien, die nicht bei der Systole (Anspannungs- und Austreibungsphase) mit Blut gefüllt werden, denn das Blut strömt bei der Systole an ihnen vorbei. Gegen Ende der Systole schließt sich die Aortenklappe, weil der Druck in den Arterien höher ist als in der linken Herzkammer. Bei der Diastole staut sich das Blut und fließt zurück und schließlich auch in die Herzkranzgefäße (Koronararterien; Arteria coronaria sinistra, Arteria coronaria dextra) vor der Aortenklappe.

Funktion

Reizleitung, elektrische Erregung

Reizweiterleitung im Herzen (bild in eigenem Fenster betrachten, dann bewegt es sich)

Damit sich die elektrische Erregung, die für die Herzaktion verantwortlich ist, über das Herz ausbreiten kann, sind die einzelnen Herzmuskel-Zellen über kleine Poren in ihren Zellmembranen miteinander verbunden. Über diese Gap Junctions fließen Ionen von Zelle zu Zelle. Dabei beginnt die Erregung im Sinusknoten zwischen oberer Hohlvene und rechtem Herzohr, breitet sich über beide Vorhöfe aus und erreicht dann über den AV-Knoten in der Ventilebene die Kammern. Die Ventilebene, in der auch die vier Herzklappen liegen, besteht aus Bindegewebe und ist bis auf den AV-Knoten für die elektrische Erregung undurchlässig.

In den beiden Herzkammern gibt es ein Erregungsleitungssystem zur schnelleren Fortleitung, das aus spezialisierten Herzmuskelzellen besteht. Diese Zellen bilden vom AV-Knoten ausgehend das His-Bündel, das sich in einen rechten und einen linken Tawara-Schenkel für die rechte und die linke Kammer aufteilt. Der linke Tawara-Schenkel teilt sich in ein linkes vorderes und ein linkes hinteres Bündel. Die Endstrecke des Erregungsleitungssystems wird durch Purkinje-Fasern gebildet, die bis zur Herzspitze verlaufen, dort umkehren und direkt unter dem Endokard (s. o.) in der Arbeitsmuskulatur (Wände der beiden Kammern) enden. Zum Teil können sie auch als falsche Sehnenfäden durch die Lichtung der Kammer ziehen. Dieses System ermöglicht den Kammern, sich trotz ihrer Größe koordiniert, gleichzeitig von unten nach oben, zu kontrahieren.

AV-Knoten

Erreichen den AV-Knoten aus irgendeinem Grunde keine Vorhoferregungen, so geht von ihm selbst eine langsamere Kammererregung aus (ca. 50 /min). Der AV-Knoten bildet auch einen Frequenzfilter, der zu schnelle Vorhoferregungen (z. B. bei Vorhofflattern oder -flimmern) abblockt (vgl. AV-Block).

Pumpleistung

Das Herz pumpt in Ruhe etwa das gesamte Blutvolumen des Körpers einmal pro Minute durch den Kreislauf. Das sind etwa fünf Liter pro Minute. Bei körperlicher Belastung kann die Pumpleistung etwa auf das Fünffache gesteigert werden, wobei sich der Sauerstoffbedarf entsprechend erhöht. Diese Steigerung wird durch eine Verdoppelung des Schlagvolumens und einer Steigerung der Herzfrequenz um den Faktor 2,5 erreicht. Bei jeder Pumpaktion fördert jede Kammer etwas mehr als die Hälfte ihres Füllungsvolumens, ca. 50 - 100 ml Blut. Die Herzfrequenz (Schläge/Minute) beträgt in Ruhe 50 - 80/min (bei Neugeborenen über 120-160) und kann unter Belastung bis 200 /min ansteigen. Liegt ein zu langsamer Herzschlag vor (unter 60/min.), wird von einer Bradykardie gesprochen.


Regulation

Bei körperlicher Belastung wird die Herzleistung durch die Einwirkung sympathischer Nervenfasern gesteigert, die an den Zellen der Arbeitsmuskulatur und auch des Erregungsleitungssystems den Transmitter Noradrenalin freisetzen. Zusätzlich erreicht Noradrenalin zusammen mit Adrenalin das Herz als Hormon über die Blutbahn. Die Wirkung von Noradrenalin und Adrenalin wird überwiegend über Beta-1-Rezeptoren vermittelt und besteht in einer Steigerung der Herzkraft (positiv inotrop) und der Herzfrequenz (positiv chronotrop) und der Überleitungsgeschwindigkeit im AV-Knoten (positiv dromotrop).

Der Gegenspieler des Sympathikus ist auch am Herzen der Parasympathikus, der mit dem Transmitter Acetylcholin die Herzfrequenz und Überleitungsgeschwindigkeit des AV-Knotens herabsetzt (negativ chronotrop und dromotrop).

Gleichzeitig passt sich die Kontraktionskraft automatisch den Erfordernissen an: Wird der Herzmuskel durch zusätzliches Blutvolumen stärker gedehnt, so verbessert sich dadurch die Funktion der kontraktilen Elemente in den Muskelzellen (Frank-Starling-Mechanismus). Dieser Mechanismus trägt wesentlich dazu bei, dass sich das Schlagvolumen von rechter und linker Kammer mittelfristig nicht unterscheidet: Erhöht sich aus irgendeinem Grund kurzfristig das Schlagvolumen einer Herzhälfte, so führt dies zu einer Vergrößerung des Füllungvolumen der anderen Herzhälfte bei der folgenden Herzaktion. Dadurch wird die Wand stärker gedehnt und die Kammer kann mit verbesserter Kontraktionskraft ebenfalls ein größeres Blutvolumen auswerfen.

Hormone

Das Herz produziert in seinen Vorhöfen auch dehnungsabhängig ein harntreibendes Hormon, das atriale natriuretische Peptid (ANP), um Einfluss auf das zirkulierende Blutvolumen zu nehmen.

Geschlechtliche Unterschiede

Nach einer Studie der Universität Liverpool (??? )verliert das Herz bei gesunden Männern zwischen dem 18. und 70. Lebensjahr in der Regel etwa ein Viertel seiner Pumpleistung, sofern es nicht durch körperliche Aktivitäten trainiert wird.

Bei Frauen sind derartige Veränderungen nur geringfügiger. Die Ursachen dafür sind nicht genau geklärt.

Krankheiten

In der Medizin beschäftigt sich die Kardiologie als Spezialisierung der Inneren Medizin mit dem Herzen und der so genannten konservativen Therapie der Herzerkrankungen (bei Operationen wendet man sich hingegen an die Herzchirurgie, eine Spezialisierung der Thoraxchirurgie), bisher aber nicht mit den angeborenen Herzfehlbildungen. Diese fallen, soweit konservativ therapierbar, unter das Fachgebiet der Kinderkardiologie, welches sich als Teilgebiet der Pädiatrie in den letzten 40 Jahren entwickelt hat, bzw. bei Notwendigkeit operativer Therapie in den Aufgabenbereich der zumindest in Deutschland als Spezialisierung etablierten Kinderherzchirurgie.

Da seit ca. 20 Jahren zunehmend Kinder mit komplexen angeborenen Herzfehlern das Erwachsenenalter erreichen, stellt sich heute die Frage der medizinischen Versorgung für diesen Patientenkreis, der lebenslang auf kardiologische Kontrolluntersuchungen angewiesen ist und bei dem evtl. auch Re-Operationen anstehen. Erst vereinzelt (2004) haben sich bisher Erwachsenenkardiologen intensiv auf dem Gebiet der angeborenen Herzfehler fortgebildet. Kinderkardiologen sind zwar sehr kompetent im Bereich der verschiedenen Krankheitsbilder, jedoch als Pädiater nicht im Bereich der Erwachsenkardiologie ausgebildet. Deshalb werden heute zunehmend interdisziplinäre Sprechstunden in verschiedenen Herzzentren angeboten.

  • Angeborene Herzkrankheiten siehe Herzfehler und Kinderkardiologie

Untersuchungsmöglichkeiten des Herzens

Siehe bei Kardiologie


Zahlen zum Herz und Herzschlag des Menschen

  • Länge des Herzens 15 cm
  • Gewicht des Herzens 300 g
  • Schlagvolumen 70 cm3
  • Herzminutenvolumen, in Ruhe 4900 cm3
  • Herzminutenvolumen, große Anstrengung bis 20-30 Liter
  • Geförderte Blutmenge in 70 Jahren ~180.000.000 Liter
  • Arbeit pro Schlag, linke Kammer ~ 0,8 J
    • Rechte Kammer ~ 0,16 J
  • Tägliche Arbeit des Herzens ~ 100.000 J
  • Zahl der Herzschläge in einem Jahr (Durchschnitt) 36.000.000
  • Zahl der Herzschläge in 70 Jahren 3.000.000.000

Die Angaben sind Mittelwerte.

Wiederholungsfragen

Literatur

  • Erica Jecklin: Arbeitsbuch Anatomie und Physiologie. Für Pflege- und andere Gesundheitsfachberufe. Urban & Fischer - Elsevier, 12. Auflage - 2004. ISBN 3437269801 (Ab Seite 209)

Weblinks

Institutionen:

Siehe auch

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