Grundlagen Herz-Kreislauf-System

Der Blutkreislauf besteht aus dem Herzen, einem muskulären Hohlorgan, und dem Blutgefäß-System. Die Blutgefäße, die das Blut vom Herzen den verschiedenen Organen zuführen, werden Arterien genannt und diejenigen, die es dem Herzen wieder zurückbringen, werden als Venen bezeichnet.

Das Herz

Das menschliche Herz wird durch eine Scheidewand in die linke und die rechte Herzhälfte getrennt, die jeweils aus einer Kammer (Ventrikel) und einem Vorhof (Atrium) bestehen. Zwischen den Vorhöfen und den Kammern sowie zwischen den Kammern und den sich anschließenden großen Gefäßen befinden sich Herzklappen als Rückschlagventile, so dass das Blut nur in eine Richtung fließen kann.

Der Blutkreislauf

Das Herz arbeitet wie eine Druck- und Saugpumpe. Bei jedem Zusammenziehen der muskelstarken linken Herzkammer – was unter physiologischen Bedingungen etwa 60- bis 80-mal pro Minute erfolgt – wird das sauerstoffangereicherte Blut über die große Schlagader (Aorta) und weiter über elastische Arterien, Arteriolen und Kapillaren zu den Organen sowie Geweben gepumpt. In den Körpergeweben findet an den Kapillarwänden ein Gasaustausch statt, wobei Sauerstoff von den Zellen aufgenommen und Kohlendioxid an das Kapillarblut abgegeben wird. Das sauerstoffärmere und kohlendioxidangereicherte Blut fließt anschließend über die Hohlvenen (Venae cavae) in den rechten Vorhof des Herzens zurück.

Im Lungenkreislauf verlässt das Blut die rechte Herzkammer über die Lungenarterie (Truncus pulmonalis) und fließt den beiden Lungenflügeln zu, wo Sauerstoff angereichert wird. Über die Lungenvene (Vena pulmonalis) wird das sauerstoffangereicherte Blut über den linken Vorhof in die linke Herzkammer gepumpt und gelangt anschließend wieder über die Aorta in den Körperkreislauf.

Der Blutdruck

Der arterielle Blutdruck wird als Zahlenpaar aus systolischem und diastolischem Druck in mm Hg angegeben. Der systolische arterielle Druck ist der maximale Druck, der durch die Herzmuskelkontraktion während der Auswurfphase entsteht. Der diastolische Blutdruck ist der niedrigste Druck, der während der Erschlaffungsphase des Herzens entsteht, wobei sich die Herzkammern mit Blut aus den Vorhöfen füllen.

Die Angabe in Millimeter Quecksilbersäule (mm Hg) umschreibt, das 1 mm Hg dem Druck entspricht, der von einer 1 mm hohen Quecksilbersäule erzeugt wird. Während der Blutdruck im Herzen beim Auswerfen des Blutes (Systole) etwa 160 mm Hg beträgt, werden in der Armarterie des Menschen noch 100-130 mm Hg gemessen. In den Kapillaren beträgt der Druck nur noch etwa 20 mm Hg.

Der Blutdruck ist eine variable Größe und hängt von der Leistung ab, die das Herz-Kreislauf-System zu erbringen hat. Unter den Faktoren, die den Blutdruck bestimmen, kommt dem Blutvolumen, dass das Herz pro Minute auswirft, und dem gesamtperipheren Gefäßwiderstand eine zentrale Bedeutung zu.

Herzminutenvolumen (HMV) oder Herzzeitvolumen (HZV)

Das Herzminutenvolumen entspricht dem Blutvolumen, das vom Herzen pro Minute über die Aorta in den Blutkreislauf gepumpt wird. Unter physiologischen Bedingungen entspricht dies etwa 4,5-5 Litern. Unter körperlicher Anstrengung, aber auch bei Blutarmut oder einer Schilddrüsenüberfunktion erhöht sich das HMV. Im Gegensatz hierzu ist bei Hypothyreose oder Erkrankungen, die die Pumpleistung des Herzens verringern, vermindert.

Peripherer Gefäßwiderstand

Alle Blutgefäße setzen durch die eigene Wandspannung dem Blutstrom einen physikalischen Widerstand entgegen. Dabei unterscheiden sich die Widerstände der verschiedenen Kreislaufabschnitte stark voneinander. Der höchste Widerstand geht von den kleinen Arterien und Arteriolen aus. Die Summe der einzelnen Gefäßwiderstände wird als totaler peripherer Widerstand bezeichnet.

Der Gefäßwiderstand wird bestimmt durch:

  • aktive Kontraktion der Gefäßwandmuskulatur (reguliert durch vasokonstriktive und vasodilatatorische Signale wie Hormone oder nervale Botenstoffe)
  • Gefäßdurchmesser
  • Viskosität des Blutes

Aufbau der Blutgefäße

Das Blutkreislaufsystem gliedert sich in:

  • Arterien, die sauerstoffreiches Blut zu den Organen, Geweben und zum Herzen transportieren,
  • Venen, die sauerstoffarmes, kohlenstoffdioxidangereichertes Blut von den Geweben abtransportieren und
  • Kapillaren, die in den Körpergeweben den Stoffaustausch im Blut ermöglichen.

Unabhängig von der Größe weisen alle Blutgefäße grob den gleichen dreischichtigen Wandaufbau auf:

Die Intima-Schicht (Tunica interna) kleidet das Innere der Blutgefäße aus. Diese besteht aus einer Lage abgeflachter Endothelzellen, die wiederum im intakten Blutgefäß einen reibungslosen Blutfluss ermöglichen und das unerwünschte Anheften von Blutpartikeln verhindern.

In den Endothelzellen werden verschiedene Botenstoffe gebildet, die an der Blutdruckregulation beteiligt sind. Von besonderer Bedeutung ist das Stickstoffmonoxid (NO), welches aus Arginin gewonnen wird und eine Vasodilatation (Gefäßerweiterung) bewirkt.

Die Media-Schicht (Tunica media) besteht aus ringförmig um das Gefäß verlaufenden glattem Muskelfasern, die von einem Netz aus kollagenen und elastischen Fasern durchzogen sind. Insbesondere in den herznahen Arterien sorgt diese Schicht für die nötige Elastizität, um den Blutdruck zu regulieren.

Die Media wird von sympathischen Nervenfasern durchzogen, die über Adrenalin und Noradrenalin die Gefäße regulieren. Noradrenalin und hohe Dosen an Adrenalin wirken hierbei vasokonstriktiv (gefäßverengend).

Die Adventitia-Schicht (Tunica adventitia) besteht aus Bindegewebe, dass das Blutgefäß mit der Umgebung verankert. Während kleinere Gefäße durch das durchströmende Blut versorgt werden, ist die Adventitia der großen Gefäße mit kleinen Blutgefäßen durchzogen. Im Laufe arteriosklerotischer Gefäßveränderungen können diese Blutgefäße bis in die Intima einwachsen.