Herz-Kreislauf-System

Fortsetzung von oben…

Anatomie des Herz-Kreislauf-Systems

Das Herz

Das Herz ist ein muskuläres Pumporgan, das medial zu den Lungen entlang der Mittellinie des Körpers im Brustbereich liegt. Die untere Spitze des Herzens, der sogenannte Apex, ist nach links gerichtet, so dass sich etwa 2/3 des Herzens auf der linken Körperseite und das andere 1/3 auf der rechten Seite befinden. Der obere Teil des Herzens, die Herzbasis, ist mit den großen Blutgefäßen des Körpers verbunden: der Aorta, der Vena cava, dem Truncus pulmonalis und den Pulmonalvenen.

Kreisläufe

Es gibt zwei primäre Kreisläufe im menschlichen Körper: den Lungenkreislauf und den systemischen Kreislauf.

1. Der Lungenkreislauf transportiert sauerstoffarmes Blut von der rechten Seite des Herzens zur Lunge, wo das Blut Sauerstoff aufnimmt und zur linken Seite des Herzens zurückkehrt. Die Pumpkammern des Herzens, die den Lungenkreislauf unterstützen, sind der rechte Vorhof und die rechte Herzkammer.
2. Der systemische Kreislauf transportiert sauerstoffreiches Blut von der linken Seite des Herzens zu allen Geweben des Körpers (mit Ausnahme von Herz und Lunge). Der systemische Kreislauf entfernt Abfallstoffe aus den Körpergeweben und führt sauerstoffarmes Blut in die rechte Herzhälfte zurück. Der linke Vorhof und der linke Ventrikel des Herzens sind die Pumpkammern des systemischen Kreislaufs.

Blutgefäße

Die Blutgefäße sind die Autobahnen des Körpers, die es dem Blut ermöglichen, schnell und effizient vom Herzen zu jeder Region des Körpers und wieder zurück zu fließen. Die Größe der Blutgefäße entspricht der Menge des Blutes, das durch das Gefäß fließt. Alle Blutgefäße enthalten einen Hohlraum, das Lumen, durch das das Blut fließen kann. Um das Lumen herum befindet sich die Gefäßwand, die bei Kapillaren dünn und bei Arterien sehr dick sein kann.

Alle Blutgefäße sind mit einer dünnen Schicht aus einfachem Plattenepithel ausgekleidet, dem so genannten Endothel, das die Blutzellen im Inneren der Blutgefäße hält und verhindert, dass sich Gerinnsel bilden. Das Endothel kleidet das gesamte Kreislaufsystem aus, bis hin zum Inneren des Herzens, wo es Endokard genannt wird.

Es gibt drei Haupttypen von Blutgefäßen: Arterien, Kapillaren und Venen. Blutgefäße werden oft entweder nach der Region des Körpers, durch die sie Blut transportieren, oder nach nahe gelegenen Strukturen benannt. So führt beispielsweise die Arteria brachiocephalica Blut in die Brachial- (Arm) und die Kopfregion (Kopf). Einer ihrer Äste, die Arteria subclavia, verläuft unter dem Schlüsselbein, daher der Name subclavia. Die Arteria subclavia verläuft in der Axillarregion, wo sie als Arteria axillaris bekannt wird.

Arterien und Arteriolen

Arterien sind Blutgefäße, die das Blut vom Herzen wegführen. Das von den Arterien beförderte Blut ist in der Regel sehr sauerstoffreich, da es gerade die Lunge auf dem Weg zu den Geweben des Körpers verlassen hat. Der Lungenstamm und die Arterien des Lungenkreislaufs bilden eine Ausnahme von dieser Regel – diese Arterien transportieren sauerstoffarmes Blut vom Herzen zur Lunge, um es mit Sauerstoff anzureichern.

Arterien sind einem hohen Blutdruck ausgesetzt, da sie Blut transportieren, das mit großer Kraft vom Herzen weggedrückt wird. Um diesem Druck standzuhalten, sind die Wände der Arterien dicker, elastischer und muskulöser als die anderer Gefäße. Die größten Arterien des Körpers enthalten einen hohen Anteil an elastischem Gewebe, das es ihnen ermöglicht, sich zu dehnen und dem Druck des Herzens standzuhalten.

Kleinere Arterien sind in der Struktur ihrer Wände muskulöser. Die glatten Muskeln der Arterienwände dieser kleineren Arterien ziehen sich zusammen oder dehnen sich aus, um den Blutfluss durch ihr Lumen zu regulieren. Auf diese Weise steuert der Körper, wie viel Blut unter verschiedenen Umständen in die verschiedenen Körperteile fließt. Die Regulierung des Blutflusses wirkt sich auch auf den Blutdruck aus, da kleinere Arterien dem Blut weniger Fläche zum Durchfließen bieten und somit den Druck des Blutes auf die Arterienwände erhöhen.

Arteriolen sind schmalere Arterien, die von den Enden der Arterien abzweigen und das Blut zu den Kapillaren führen. Aufgrund ihrer größeren Anzahl, ihres geringeren Blutvolumens und ihrer Entfernung vom direkten Druck des Herzens sind sie einem viel niedrigeren Blutdruck ausgesetzt als Arterien. Daher sind die Wände der Arteriolen viel dünner als die der Arterien. Wie die Arterien sind auch die Arteriolen in der Lage, ihre Öffnung mit Hilfe der glatten Muskulatur zu kontrollieren und den Blutfluss und den Blutdruck zu regulieren.

Kapillaren

Kapillaren sind die kleinsten und dünnsten Blutgefäße im Körper und auch die häufigsten. Sie sind in fast allen Geweben des Körpers zu finden und säumen die Ränder der avaskulären Gewebe des Körpers. Kapillaren sind an einem Ende mit Arteriolen und am anderen Ende mit Venolen verbunden.

Kapillaren führen das Blut sehr nahe an die Zellen der Körpergewebe heran, um Gase, Nährstoffe und Abfallprodukte auszutauschen. Die Wände der Kapillaren bestehen nur aus einer dünnen Endothelschicht, so dass zwischen dem Blut und den Geweben eine möglichst geringe Struktur vorhanden ist. Das Endothel wirkt wie ein Filter, der die Blutzellen im Inneren der Gefäße hält, während Flüssigkeiten, gelöste Gase und andere Chemikalien entlang ihres Konzentrationsgradienten in das Gewebe hinein- oder aus ihm herausdiffundieren können.

Die präkapillären Schließmuskeln sind Bänder aus glatter Muskulatur, die sich an den Arterienenden der Kapillaren befinden. Diese Schließmuskeln regulieren den Blutfluss in die Kapillaren. Da der Blutvorrat begrenzt ist und nicht alle Gewebe den gleichen Energie- und Sauerstoffbedarf haben, drosseln die präkapillären Schließmuskeln den Blutfluss zu inaktiven Geweben und ermöglichen den freien Fluss zu aktiven Geweben.

Venen und Venolen

Venen sind die großen Rückflussgefäße des Körpers und fungieren als Gegenstück zu den Arterien für den Blutrückfluss. Da die Arterien, Arteriolen und Kapillaren den größten Teil der Kraft der Herzkontraktionen aufnehmen, sind Venen und Venolen einem sehr niedrigen Blutdruck ausgesetzt. Aufgrund des fehlenden Drucks sind die Venenwände viel dünner, weniger elastisch und weniger muskulös als die Wände der Arterien.

Die Venen sind auf die Schwerkraft, die Trägheit und die Kraft der Skelettmuskelkontraktionen angewiesen, um das Blut zurück zum Herzen zu drücken. Um die Bewegung des Blutes zu erleichtern, enthalten einige Venen viele Einwegventile, die verhindern, dass das Blut vom Herzen wegfließt. Wenn sich die Skelettmuskeln im Körper zusammenziehen, drücken sie die nahe gelegenen Venen zusammen und schieben das Blut durch die Ventile näher zum Herzen.

Wenn sich der Muskel entspannt, hält das Ventil das Blut zurück, bis eine weitere Kontraktion das Blut näher zum Herzen schiebt. Venolen ähneln den Arteriolen, da sie kleine Gefäße sind, die Kapillaren verbinden, aber im Gegensatz zu Arteriolen sind Venolen mit Venen und nicht mit Arterien verbunden. Venolen nehmen das Blut aus vielen Kapillaren auf und geben es in größere Venen ab, um es zurück zum Herzen zu transportieren.

Koronarer Kreislauf

Das Herz hat eine eigene Reihe von Blutgefäßen, die den Herzmuskel mit dem Sauerstoff und den Nährstoffen versorgen, die er benötigt, um das Blut durch den Körper zu pumpen. Die linke und rechte Koronararterie zweigen von der Aorta ab und versorgen die linke und rechte Seite des Herzens mit Blut. Der Sinus coronarius ist eine Vene auf der hinteren Seite des Herzens, die das sauerstoffarme Blut aus dem Herzmuskel in die Hohlvene zurückführt.

Hepatischer Pfortaderkreislauf

Die Venen des Magens und des Darms haben eine einzigartige Funktion: Sie transportieren das Blut nicht direkt zum Herzen zurück, sondern über die Leberpfortader zur Leber. Das Blut, das die Verdauungsorgane verlässt, ist reich an Nährstoffen und anderen Chemikalien, die aus der Nahrung aufgenommen wurden. Die Leber entfernt Giftstoffe, speichert Zucker und verarbeitet die Verdauungsprodukte, bevor sie zu den anderen Körpergeweben gelangen. Das Blut aus der Leber kehrt dann durch die untere Hohlvene zum Herzen zurück.

Blut

Der menschliche Körper enthält durchschnittlich etwa 4 bis 5 Liter Blut. Als flüssiges Bindegewebe transportiert es viele Stoffe durch den Körper und trägt zur Aufrechterhaltung der Homöostase von Nährstoffen, Abfallstoffen und Gasen bei. Blut besteht aus roten Blutkörperchen, weißen Blutkörperchen, Blutplättchen und flüssigem Plasma.

Rote Blutkörperchen

Rote Blutkörperchen, auch Erythrozyten genannt, sind bei weitem die häufigste Art von Blutzellen und machen etwa 45 % des Blutvolumens aus. Erythrozyten werden im roten Knochenmark aus Stammzellen mit der erstaunlichen Geschwindigkeit von etwa 2 Millionen Zellen pro Sekunde gebildet. Erythrozyten haben die Form von bikonkaven Scheiben mit einer konkaven Krümmung auf beiden Seiten der Scheibe, so dass das Zentrum eines Erythrozyten sein dünnster Teil ist. Die einzigartige Form der Erythrozyten verleiht diesen Zellen ein großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen und ermöglicht es ihnen, sich zu falten, um in dünne Kapillaren zu passen. Unreife Erythrozyten haben einen Zellkern, der bei Erreichen der Reife aus der Zelle ausgestoßen wird, um ihr ihre einzigartige Form und Flexibilität zu verleihen. Das Fehlen eines Zellkerns bedeutet, dass rote Blutkörperchen keine DNA enthalten und nicht in der Lage sind, sich selbst zu reparieren, wenn sie beschädigt sind.

Erythrozyten transportieren Sauerstoff im Blut durch den roten Farbstoff Hämoglobin. Hämoglobin enthält Eisen und Proteine, die zusammen die Sauerstofftransportkapazität der Erythrozyten stark erhöhen. Aufgrund des großen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen der Erythrozyten kann der Sauerstoff leicht in die Zelle in der Lunge und aus der Zelle in den Kapillaren des Körpergewebes transportiert werden.

Weiße Blutkörperchen

Weiße Blutkörperchen, auch Leukozyten genannt, machen nur einen sehr kleinen Prozentsatz der Gesamtzahl der Zellen im Blutkreislauf aus, haben aber wichtige Funktionen im Immunsystem des Körpers. Es gibt zwei Hauptklassen von weißen Blutkörperchen: granuläre Leukozyten und agranuläre Leukozyten.

1. Granuläre Leukozyten: Die drei Arten von granulären Leukozyten sind Neutrophile, Eosinophile und Basophile. Jede Art von granulären Leukozyten wird durch das Vorhandensein von mit Chemikalien gefüllten Bläschen in ihrem Zytoplasma klassifiziert, die ihnen ihre Funktion verleihen. Neutrophile enthalten Verdauungsenzyme, die Bakterien, die in den Körper eindringen, neutralisieren. Eosinophile enthalten Verdauungsenzyme, die auf die Verdauung von Viren spezialisiert sind, die durch Antikörper im Blut gebunden wurden. Basophile setzen Histamin frei, um allergische Reaktionen zu verstärken und den Körper vor Parasiten zu schützen.
2. Agranuläre Leukozyten: Die beiden Hauptklassen der agranulären Leukozyten sind Lymphozyten und Monozyten. Zu den Lymphozyten gehören T-Zellen und natürliche Killerzellen, die Virusinfektionen abwehren, sowie B-Zellen, die Antikörper gegen Infektionen durch Krankheitserreger produzieren. Monozyten entwickeln sich zu Makrophagen, die Krankheitserreger und abgestorbene Zellen aus Wunden oder Infektionen verschlingen und aufnehmen.

Thrombozyten

Auch als Thrombozyten bekannt, sind Thrombozyten kleine Zellfragmente, die für die Blutgerinnung und die Bildung von Schorf verantwortlich sind. Thrombozyten bilden sich im roten Knochenmark aus großen Megakaryozyten, die in regelmäßigen Abständen platzen und Tausende von Membranstücken freisetzen, aus denen die Thrombozyten entstehen. Thrombozyten enthalten keinen Zellkern und überleben im Körper nur bis zu einer Woche, bevor sie von Makrophagen aufgefangen und verdaut werden.

Plasma

Plasma ist der nichtzelluläre oder flüssige Teil des Blutes, der etwa 55 % des Blutvolumens ausmacht. Plasma ist ein Gemisch aus Wasser, Proteinen und gelösten Stoffen. Etwa 90 % des Plasmas besteht aus Wasser, wobei der genaue Prozentsatz je nach Hydratationsgrad der Person variiert. Zu den Proteinen des Plasmas gehören Antikörper und Albumine. Antikörper sind Teil des Immunsystems und binden an Antigene auf der Oberfläche von Krankheitserregern, die den Körper infizieren. Albumine tragen zur Aufrechterhaltung des osmotischen Gleichgewichts des Körpers bei, indem sie eine isotonische Lösung für die Zellen des Körpers bereitstellen. Im Plasma sind viele verschiedene Stoffe gelöst, darunter Glukose, Sauerstoff, Kohlendioxid, Elektrolyte, Nährstoffe und zelluläre Abfallprodukte. Das Plasma fungiert als Transportmedium für diese Stoffe, während sie sich durch den Körper bewegen.

Physiologie des Herz-Kreislauf-Systems

Funktionen des Herz-Kreislauf-Systems

Das Herz-Kreislauf-System hat drei Hauptfunktionen: Transport von Materialien, Schutz vor Krankheitserregern und Regulierung der Homöostase des Körpers.

• Transport: Das Herz-Kreislauf-System transportiert das Blut zu fast allen Geweben des Körpers. Das Blut liefert lebenswichtige Nährstoffe und Sauerstoff und transportiert Abfallstoffe und Kohlendioxid zur Verarbeitung oder zum Abtransport aus dem Körper. Hormone werden über das flüssige Blutplasma durch den Körper transportiert.
• Schutz: Das kardiovaskuläre System schützt den Körper durch seine weißen Blutkörperchen. Weiße Blutkörperchen säubern Zelltrümmer und bekämpfen Krankheitserreger, die in den Körper eingedrungen sind. Thrombozyten und rote Blutkörperchen bilden Schorf, um Wunden zu verschließen und zu verhindern, dass Krankheitserreger in den Körper eindringen oder Flüssigkeit austritt. Das Blut enthält auch Antikörper, die eine spezifische Immunität gegen Krankheitserreger verleihen, denen der Körper zuvor ausgesetzt war oder gegen die er geimpft wurde.
• Regulation: Das kardiovaskuläre System spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der homöostatischen Kontrolle verschiedener innerer Zustände im Körper. Die Blutgefäße tragen zur Aufrechterhaltung einer stabilen Körpertemperatur bei, indem sie den Blutfluss zur Hautoberfläche kontrollieren. Bei Überhitzung öffnen sich die Blutgefäße in der Nähe der Hautoberfläche, damit das heiße Blut seine Wärme an die Körperumgebung abgeben kann. Im Falle einer Unterkühlung verengen sich diese Blutgefäße, damit das Blut nur zu den lebenswichtigen Organen im Körperkern fließt. Das Blut trägt auch dazu bei, den pH-Wert des Körpers auszugleichen, da es Bikarbonat-Ionen enthält, die als Pufferlösung dienen. Schließlich tragen die Albumine im Blutplasma dazu bei, die osmotische Konzentration der Körperzellen auszugleichen, indem sie ein isotonisches Milieu aufrechterhalten.

Viele ernsthafte Zustände und Krankheiten können dazu führen, dass unser Herz-Kreislauf-System nicht mehr richtig funktioniert. Oft tun wir nicht genug dagegen, was zu Notfällen führt. Stöbern Sie in unserem Inhalt, um mehr über die Gesundheit des Herz-Kreislauf-Systems zu erfahren. Informieren Sie sich auch darüber, wie Sie mit Hilfe von DNA-Gesundheitstests wichtige Gespräche mit Ihrem Arzt über genetische Risiken für Gerinnungsstörungen, Hämophilie, Hämochromatose (eine häufige Erbkrankheit, bei der sich Eisen im Herzen anreichert) und Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase (von der etwa 1 von 10 afroamerikanischen Männern betroffen ist) führen können.

Die Kreislaufpumpe

Das Herz ist eine „Doppelpumpe“ mit vier Kammern, bei der jede Seite (die linke und die rechte) als separate Pumpe arbeitet. Die linke und die rechte Seite des Herzens sind durch eine muskulöse Gewebewand, die so genannte Herzscheidewand, getrennt. Die rechte Seite des Herzens erhält sauerstoffarmes Blut aus den systemischen Venen und pumpt es zur Anreicherung mit Sauerstoff in die Lunge. Die linke Seite des Herzens erhält sauerstoffreiches Blut aus den Lungen und pumpt es durch die systemischen Arterien zu den Geweben des Körpers. Bei jedem Herzschlag pumpen beide Herzhälften gleichzeitig, was das Herz zu einer sehr effizienten Pumpe macht.

Regulation des Blutdrucks

Viele Funktionen des Herz-Kreislauf-Systems können den Blutdruck steuern. Bestimmte Hormone und autonome Nervensignale des Gehirns beeinflussen die Geschwindigkeit und Stärke der Herzkontraktionen. Eine stärkere Kontraktionskraft und eine höhere Herzfrequenz führen zu einem Anstieg des Blutdrucks. Auch die Blutgefäße können den Blutdruck beeinflussen. Die Vasokonstriktion verringert den Durchmesser einer Arterie, indem sie die glatte Muskulatur in der Arterienwand zusammenzieht. Der Sympathikus (Kampf oder Flucht) des autonomen Nervensystems bewirkt eine Vasokonstriktion, die zu einem Anstieg des Blutdrucks und einer Verringerung des Blutflusses in der verengten Region führt. Vasodilatation ist die Erweiterung einer Arterie, wenn sich die glatte Muskulatur in der Arterienwand entspannt, nachdem die Kampf-oder-Flucht-Reaktion nachgelassen hat oder unter der Wirkung bestimmter Hormone oder Chemikalien im Blut. Auch das Blutvolumen im Körper wirkt sich auf den Blutdruck aus. Ein größeres Blutvolumen im Körper erhöht den Blutdruck, da bei jedem Herzschlag mehr Blut gepumpt wird. Auch dickeres, zähflüssigeres Blut aufgrund von Gerinnungsstörungen kann den Blutdruck erhöhen.

Hämostase

Die Blutstillung, d. h. die Gerinnung des Blutes und die Bildung von Schorf, wird von den Blutplättchen gesteuert. Normalerweise bleiben die Blutplättchen im Blut inaktiv, bis sie beschädigtes Gewebe erreichen oder aus den Blutgefäßen durch eine Wunde austreten. Sobald sie aktiv sind, verwandeln sich die Blutplättchen in eine stachelige Kugelform und werden sehr klebrig, um sich an das beschädigte Gewebe anzuheften. Als Nächstes setzen Thrombozyten chemische Gerinnungsfaktoren frei und beginnen mit der Produktion des Proteins Fibrin, das als Struktur für das Blutgerinnsel dient. Die Thrombozyten beginnen auch, sich zu einem Thrombozytenpfropf zusammenzukleben. Der Thrombozytenpfropf dient als vorübergehende Abdichtung, um das Blut im Gefäß und Fremdmaterial aus dem Gefäß herauszuhalten, bis die Zellen des Blutgefäßes den Schaden an der Gefäßwand reparieren können.