Herz
| Herz ⓘ | |
|---|---|
 Das menschliche Herz | |
| Einzelheiten | |
| System | Kreislauf |
| Arterie | Aorta, Lungenstamm und rechte und linke Lungenarterie, rechte Koronararterie, linke Hauptkoronararterie |
| Venen | Vena cava superior, Vena cava inferior, rechte und linke Lungenvenen, große Herzvene, mittlere Herzvene, kleine Herzvene, vordere Herzvene |
| Nerven | Nervus Accelerans, Nervus vagus |
| Bezeichnungen | |
| Lateinisch | cor |
| Griechisch | kardía (καρδία) |
| Anatomische Terminologie [Bearbeiten auf Wikidata] | |
Das Herz ist bei den meisten Tieren ein muskuläres Organ. Dieses Organ pumpt Blut durch die Blutgefäße des Kreislaufsystems. Das gepumpte Blut führt dem Körper Sauerstoff und Nährstoffe zu, während es Stoffwechselabfälle wie Kohlendioxid zur Lunge transportiert. Beim Menschen ist das Herz etwa so groß wie eine geschlossene Faust und befindet sich zwischen den Lungen im mittleren Teil des Brustkorbs. ⓘ
Beim Menschen, anderen Säugetieren und Vögeln ist das Herz in vier Kammern unterteilt: den oberen linken und rechten Vorhof und die untere linke und rechte Herzkammer. Im Allgemeinen werden der rechte Vorhof und die rechte Herzkammer als rechtes Herz und ihre linken Gegenstücke als linkes Herz bezeichnet. Fische hingegen haben zwei Kammern, einen Vorhof und eine Herzkammer, während Reptilien drei Kammern haben. In einem gesunden Herzen fließt das Blut dank der Herzklappen, die einen Rückfluss verhindern, in eine Richtung durch das Herz. Das Herz ist von einem schützenden Beutel, dem Herzbeutel, umgeben, der auch eine kleine Menge Flüssigkeit enthält. Die Wand des Herzens besteht aus drei Schichten: Epikard, Myokard und Endokard. ⓘ
Das Herz pumpt Blut in einem Rhythmus, der von einer Gruppe von Schrittmacherzellen im Sinusknoten bestimmt wird. Diese erzeugen einen Strom, der das Herz dazu bringt, sich zusammenzuziehen, und der durch den atrioventrikulären Knoten und entlang des Reizleitungssystems des Herzens fließt. Beim Menschen gelangt sauerstoffarmes Blut aus den oberen und unteren Hohlvenen durch den rechten Vorhof in das Herz und wird in die rechte Herzkammer geleitet. Von hier aus wird es in den Lungenkreislauf gepumpt, wo es Sauerstoff aufnimmt und Kohlendioxid abgibt. Das sauerstoffhaltige Blut kehrt dann in den linken Vorhof zurück, durchläuft die linke Herzkammer und wird durch die Aorta in den Körperkreislauf gepumpt, wo es durch Arterien, Arteriolen und Kapillaren fließt - wo Nährstoffe und andere Substanzen zwischen Blutgefäßen und Zellen ausgetauscht werden, wobei es Sauerstoff verliert und Kohlendioxid gewinnt -, bevor es durch Venen und Venen zum Herzen zurückgeführt wird. Das Herz schlägt mit einer Ruhefrequenz von etwa 72 Schlägen pro Minute. Sport erhöht diese Rate vorübergehend, senkt aber langfristig die Ruheherzfrequenz und ist gut für die Herzgesundheit. ⓘ
Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) sind weltweit die häufigste Todesursache (Stand 2008) und machen 30 % der Todesfälle aus. Mehr als drei Viertel davon sind auf koronare Herzkrankheiten und Schlaganfälle zurückzuführen. Zu den Risikofaktoren gehören unter anderem: Rauchen, Übergewicht, wenig Bewegung, hoher Cholesterinspiegel, hoher Blutdruck und schlecht eingestellte Diabetes. Herz-Kreislauf-Erkrankungen haben häufig keine Symptome oder können Brustschmerzen oder Kurzatmigkeit verursachen. Die Diagnose von Herzkrankheiten wird häufig durch eine Anamnese, das Abhören der Herztöne mit einem Stethoskop, ein EKG, ein Echokardiogramm und eine Ultraschalluntersuchung gestellt. Fachärzte, die sich auf Herzkrankheiten spezialisiert haben, werden Kardiologen genannt, obwohl viele medizinische Fachrichtungen an der Behandlung beteiligt sein können.
Die Lehre von Struktur, Funktion und Erkrankungen des Herzens ist die Kardiologie. Ein Leben ohne Herz ist für höhere Tiere und den Menschen nicht möglich, jedoch können künstliche Herzen den Verlust der natürlichen Funktionen mittlerweile in gewissen Grenzen ausgleichen. Das Herz gehört zu den ersten während der Embryonalentwicklung angelegten Organen. Historisch wurzelt die Formulierung des springenden Punktes in dem zu schlagen beginnenden Herz des Hühnerembryos. ⓘ
Aufbau
Lage und Form
Das menschliche Herz befindet sich im Mediastinum auf Höhe der Brustwirbel T5-T8. Ein doppelwandiger Beutel, der Herzbeutel, umgibt das Herz und schließt an das Mittelfell an. Die hintere Fläche des Herzens liegt in der Nähe der Wirbelsäule, die vordere Fläche sitzt hinter dem Brustbein und den Rippenknorpeln. Der obere Teil des Herzens ist der Ansatzpunkt für mehrere große Blutgefäße - die Hohlvenen, die Aorta und den Truncus pulmonalis. Der obere Teil des Herzens befindet sich auf der Höhe des dritten Rippenknorpels. Die untere Spitze des Herzens, der Apex, liegt links vom Brustbein (8 bis 9 cm von der Midsternallinie entfernt) zwischen der Verbindung der vierten und fünften Rippe in der Nähe ihrer Artikulation mit den Rippenknorpeln. ⓘ
Der größte Teil des Herzens ist in der Regel leicht zur linken Seite des Brustkorbs verschoben (gelegentlich kann er auch nach rechts verschoben sein) und wird als links empfunden, weil das linke Herz stärker und größer ist, da es alle Körperteile anpumpt. Da sich das Herz zwischen den Lungen befindet, ist die linke Lunge kleiner als die rechte Lunge und hat an ihrem Rand eine kardiale Einkerbung, um das Herz aufzunehmen. Das Herz ist kegelförmig, mit einer nach oben gerichteten Basis, die sich zur Spitze hin verjüngt. Ein erwachsenes Herz hat eine Masse von 250-350 Gramm (9-12 Unzen). Das Herz wird oft als faustgroß beschrieben: 12 cm lang, 8 cm breit und 6 cm dick, obwohl diese Beschreibung umstritten ist, da das Herz wahrscheinlich etwas größer ist. Gut trainierte Athleten können aufgrund der Auswirkungen von Sport auf den Herzmuskel, ähnlich der Reaktion des Skelettmuskels, ein viel größeres Herz haben. ⓘ
Kammern
Das Herz besteht aus vier Kammern, zwei oberen Vorhöfen, den aufnehmenden Kammern, und zwei unteren Kammern, den abführenden Kammern. Die Vorhöfe münden über die Atrioventrikularklappen, die sich in der Vorhofscheidewand befinden, in die Herzkammern. Diese Unterscheidung ist auch auf der Oberfläche des Herzens als Koronarsulkus sichtbar. Im oberen rechten Vorhof befindet sich ein ohrförmiges Gebilde, das rechte Vorhofsanhängsel oder Vorhofohr, und im oberen linken Vorhof ein weiteres, das linke Vorhofsanhängsel. Der rechte Vorhof und die rechte Herzkammer zusammen werden manchmal als rechtes Herz bezeichnet. Ebenso werden der linke Vorhof und die linke Herzkammer zusammen als linkes Herz bezeichnet. Die Kammern sind durch die Scheidewand voneinander getrennt, die auf der Herzoberfläche als vordere Längsfurche und hintere Interventrikularfurche sichtbar ist. ⓘ
Das faserige Herzskelett gibt dem Herzen Struktur. Es bildet die atrioventrikuläre Scheidewand, die die Vorhöfe von den Herzkammern trennt, und die Faserringe, die als Basis für die vier Herzklappen dienen. Das Herzskelett bildet auch eine wichtige Grenze im elektrischen Leitungssystem des Herzens, da Kollagen keinen Strom leiten kann. Die Vorhofscheidewand (Septum interatriale) trennt die Vorhöfe, die Kammerscheidewand (Septum interventricularis) die Herzkammern. Die Scheidewand zwischen den Kammern ist viel dicker als die Vorhofscheidewand, da die Kammern bei der Kontraktion einen höheren Druck erzeugen müssen. ⓘ
Klappen
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Das Herz hat vier Klappen, die seine Kammern voneinander trennen. Jeweils eine Klappe liegt zwischen Vorhof und Kammer, und eine Klappe befindet sich am Ausgang der Kammern. ⓘ
Die Klappen zwischen den Vorhöfen und den Herzkammern werden Atrioventrikularklappen genannt. Zwischen dem rechten Vorhof und dem rechten Ventrikel befindet sich die Trikuspidalklappe. Die Trikuspidalklappe hat drei Höcker, die mit Chordae tendinae und drei Papillarmuskeln verbunden sind, die nach ihrer relativen Position als anteriore, posteriore und septale Muskeln bezeichnet werden. Die Mitralklappe liegt zwischen dem linken Vorhof und dem linken Ventrikel. Sie wird auch als bikuspidale Klappe bezeichnet, da sie zwei Höcker hat, einen vorderen und einen hinteren Höcker. Diese Höcker sind über Chordae tendinae an zwei Papillarmuskeln befestigt, die aus der Ventrikelwand herausragen. ⓘ
Die Papillarmuskeln erstrecken sich von den Wänden des Herzens über knorpelige Verbindungen, die Chordae tendinae, zu den Klappen. Diese Muskeln verhindern, dass die Klappen beim Schließen zu weit nach hinten fallen. In der Entspannungsphase des Herzzyklus sind die Papillarmuskeln ebenfalls entspannt und die Spannung auf die Chordae tendineae ist gering. Wenn sich die Herzkammern zusammenziehen, ziehen sich auch die Papillarmuskeln zusammen. Dadurch wird eine Spannung auf die Chordae tendineae erzeugt, die dazu beiträgt, die Höcker der Atrioventrikularklappen in Position zu halten und zu verhindern, dass sie in die Vorhöfe zurückgeschleudert werden. ⓘ
Zwei weitere halbmondförmige Klappen befinden sich an den Ausgängen der beiden Herzkammern. Die Pulmonalklappe befindet sich an der Basis der Pulmonalarterie. Sie hat drei Höcker, die nicht mit den Papillarmuskeln verbunden sind. Wenn sich der Ventrikel entspannt, fließt das Blut aus der Arterie zurück in den Ventrikel, und dieser Blutstrom füllt die taschenartige Klappe und drückt gegen die Höcker, die sich schließen und die Klappe abdichten. Die semilunare Aortenklappe befindet sich an der Basis der Aorta und ist ebenfalls nicht mit den Papillarmuskeln verbunden. Auch sie hat drei Höcker, die sich durch den Druck des aus der Aorta zurückfließenden Blutes schließen. ⓘ
Rechtes Herz
Das rechte Herz besteht aus zwei Kammern, dem rechten Vorhof und der rechten Herzkammer, die durch eine Klappe, die Trikuspidalklappe, getrennt sind. ⓘ
Der rechte Vorhof erhält fast kontinuierlich Blut aus den beiden großen Venen des Körpers, den Venae cavae superior und inferior. Über den Sinus coronarius, der sich unmittelbar oberhalb und in der Mitte der Öffnung der unteren Hohlvene befindet, fließt auch eine geringe Menge Blut aus dem Herzkranzgefäßsystem in den rechten Vorhof. In der Wand des rechten Vorhofs befindet sich eine ovale Vertiefung, die so genannte Fossa ovalis, die ein Überbleibsel einer Öffnung im fötalen Herzen ist, die als Foramen ovale bezeichnet wird. Der größte Teil der Innenfläche des rechten Vorhofs ist glatt, die Vertiefung der Fossa ovalis befindet sich in der Mitte, und die vordere Fläche weist markante Kämme aus Pektinatmuskeln auf, die auch im rechten Vorhofsanhang vorhanden sind. ⓘ
Der rechte Vorhof ist über die Trikuspidalklappe mit der rechten Herzkammer verbunden. Die Wände des rechten Ventrikels sind mit Trabekeln (Trabeculae carneae) ausgekleidet, d. h. mit Kämmen aus Herzmuskel, die vom Endokard bedeckt sind. Neben diesen Muskelkämmen verstärkt ein ebenfalls vom Endokard überzogenes Herzmuskelband, das so genannte Moderatorenband, die dünnen Wände der rechten Herzkammer und spielt eine entscheidende Rolle bei der Erregungsleitung des Herzens. Es entspringt aus dem unteren Teil der Scheidewand und durchquert den Innenraum der rechten Herzkammer, um sich mit dem unteren Papillarmuskel zu verbinden. Der rechte Ventrikel verjüngt sich zum Truncus pulmonalis, in den er das Blut bei der Kontraktion ausstößt. Der Truncus pulmonalis verzweigt sich in die linke und die rechte Pulmonalarterie, die das Blut zu den einzelnen Lungen transportieren. Die Pulmonalklappe liegt zwischen dem rechten Herzen und dem Pulmonalstamm. ⓘ
Das linke Herz
Das linke Herz hat zwei Kammern: den linken Vorhof und die linke Herzkammer, die durch die Mitralklappe getrennt sind. ⓘ
Der linke Vorhof erhält sauerstoffreiches Blut aus der Lunge über eine der vier Lungenvenen zurück. Der linke Vorhof hat eine Ausstülpung, das so genannte linke Vorhofsanhängsel. Wie der rechte Vorhof ist auch der linke Vorhof von Pektinatmuskeln ausgekleidet. Der linke Vorhof ist durch die Mitralklappe mit dem linken Ventrikel verbunden. ⓘ
Die linke Herzkammer ist viel dicker als die rechte, da sie mehr Kraft benötigt, um das Blut in den gesamten Körper zu pumpen. Wie der rechte Ventrikel hat auch der linke Trabekel, aber kein Moderatorenband. Die linke Herzkammer pumpt das Blut durch die Aortenklappe in den Körper und in die Aorta. Zwei kleine Öffnungen oberhalb der Aortenklappe leiten das Blut zum Herzmuskel; die linke Koronararterie befindet sich über dem linken Klappenhöcker und die rechte Koronararterie über dem rechten Klappenhöcker. ⓘ
Wand
Die Herzwand besteht aus drei Schichten: dem inneren Endokard, dem mittleren Myokard und dem äußeren Epikard. Diese sind von einem doppelwandigen Beutel, dem Perikard, umgeben. ⓘ
Die innerste Schicht des Herzens wird als Endokard bezeichnet. Es besteht aus einer Auskleidung aus einfachem Plattenepithel und bedeckt die Herzkammern und -klappen. Es schließt sich an das Endothel der Venen und Arterien des Herzens an und ist durch eine dünne Bindegewebsschicht mit dem Myokard verbunden. Durch die Ausschüttung von Endothelinen spielt das Endokard möglicherweise auch eine Rolle bei der Regulierung der Kontraktion des Herzmuskels. ⓘ
Die mittlere Schicht der Herzwand ist das Myokard, also der Herzmuskel - eine Schicht aus unwillkürlichem quergestreiftem Muskelgewebe, das von einem Gerüst aus Kollagen umgeben ist. Das Muster des Herzmuskels ist elegant und komplex, denn die Muskelzellen wirbeln und winden sich spiralförmig um die Herzkammern, wobei die äußeren Muskeln eine Acht um die Vorhöfe und die Basen der großen Gefäße bilden, während die inneren Muskeln eine Acht um die beiden Herzkammern bilden und sich zum Apex hin fortsetzen. Dieses komplexe Wirbelmuster ermöglicht es dem Herzen, das Blut effektiver zu pumpen. ⓘ
Es gibt zwei Arten von Zellen im Herzmuskel: Muskelzellen, die die Fähigkeit haben, sich leicht zusammenzuziehen, und Schrittmacherzellen des Leitungssystems. Die Muskelzellen machen den Großteil (99 %) der Zellen in den Vorhöfen und Herzkammern aus. Diese kontraktilen Zellen sind durch Interkalotten miteinander verbunden, die eine schnelle Reaktion auf die Impulse der Aktionspotenziale der Schrittmacherzellen ermöglichen. Die Interkalationsscheiben ermöglichen es den Zellen, als Synzytium zu agieren und die Kontraktionen zu ermöglichen, die das Blut durch das Herz und in die großen Arterien pumpen. Die Schrittmacherzellen machen 1 % der Zellen aus und bilden das Reizleitungssystem des Herzens. Sie sind im Allgemeinen viel kleiner als die kontraktilen Zellen und haben nur wenige Myofibrillen, was ihnen eine begrenzte Kontraktionsfähigkeit verleiht. Ihre Funktion ist in vielerlei Hinsicht ähnlich wie die der Neuronen. Das Herzmuskelgewebe verfügt über Autorhythmie, die einzigartige Fähigkeit, ein kardiales Aktionspotenzial mit einer festen Rate auszulösen und den Impuls schnell von Zelle zu Zelle weiterzuleiten, um die Kontraktion des gesamten Herzens auszulösen. ⓘ
Es gibt spezifische Proteine, die in Herzmuskelzellen exprimiert werden. Diese sind meist an der Muskelkontraktion beteiligt und binden an Aktin, Myosin, Tropomyosin und Troponin. Dazu gehören MYH6, ACTC1, TNNI3, CDH2 und PKP2. Weitere exprimierte Proteine sind MYH7 und LDB3, die auch im Skelettmuskel vorkommen. ⓘ
Die Muskelschicht kommt in zwei Formen vor, als kompaktes oder spongiöses (schwammiges) Myokard. Der jeweilige Anteil beider Typen ist artspezifisch. Bei Fischen und Amphibien liegt hauptsächlich spongiöses Myokard vor, während Säuger fast nur kompaktes Myokard haben. Im Gegensatz zu kompaktem hat spongiöses Myokard häufig keine Blutgefäße, es wird vom Blut im Herzen versorgt. Das spongiöse Myokard kann in Trabekeln oder Bälkchen in die Herzkammer hineingezogen sein. ⓘ
Herzbeutel
Der Herzbeutel (Perikard) ist der Sack, der das Herz umgibt. Die harte äußere Oberfläche des Herzbeutels wird als faserige Membran bezeichnet. Sie wird von einer doppelten inneren Membran ausgekleidet, der Serosa, die Perikardflüssigkeit produziert, um die Oberfläche des Herzens zu schmieren. Der Teil der serösen Membran, der mit der Fasermembran verbunden ist, wird als parietales Perikard bezeichnet, während der Teil der serösen Membran, der mit dem Herzen verbunden ist, als viszerales Perikard bezeichnet wird. Das Perikard ist vorhanden, um die Bewegung des Herzens gegen andere Strukturen im Brustkorb zu schmieren, die Position des Herzens im Brustkorb zu stabilisieren und das Herz vor Infektionen zu schützen. ⓘ
Koronarer Kreislauf
Wie alle Zellen im Körper muss auch das Herzgewebe mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden und Stoffwechselabfälle abtransportieren können. Dies wird durch den Koronarkreislauf erreicht, der Arterien, Venen und Lymphgefäße umfasst. Der Blutfluss durch die Herzkranzgefäße erfolgt in Spitzen und Tiefen, die mit der Entspannung oder Kontraktion des Herzmuskels zusammenhängen. ⓘ
Das Herzgewebe wird von zwei Arterien durchblutet, die direkt über der Aortenklappe entspringen. Dies sind die linke Hauptkoronararterie und die rechte Koronararterie. Die linke Hauptkoronararterie teilt sich kurz nach dem Austritt aus der Aorta in zwei Gefäße, die linke vordere absteigende Arterie und die linke Zirkumflexarterie. Die linke anteriore absteigende Arterie versorgt das Herzgewebe sowie die Vorderseite, die Außenseite und die Scheidewand der linken Herzkammer. Zu diesem Zweck verzweigt sie sich in kleinere Arterien - Diagonal- und Septaläste. Der linke Zirkumflex versorgt die Rückseite und die Unterseite der linken Herzkammer. Die rechte Koronararterie versorgt den rechten Vorhof, den rechten Ventrikel und die unteren hinteren Abschnitte des linken Ventrikels. Die rechte Koronararterie versorgt auch den atrioventrikulären Knoten (bei etwa 90 % der Menschen) und den sinoatrialen Knoten (bei etwa 60 % der Menschen) mit Blut. Die rechte Koronararterie verläuft in einer Rinne auf der Rückseite des Herzens und die linke absteigende Arterie in einer Rinne auf der Vorderseite. Die Anatomie der Arterien, die das Herz versorgen, ist von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich. Die Arterien teilen sich an ihrem äußersten Ende in kleinere Äste, die sich an den Rändern der einzelnen Arterienverteilungen vereinigen. ⓘ
Der Koronarsinus ist eine große Vene, die in den rechten Vorhof mündet und den größten Teil der venösen Drainage des Herzens aufnimmt. Er erhält Blut aus der großen Herzvene (die den linken Vorhof und beide Kammern versorgt), der hinteren Herzvene (die den hinteren Teil der linken Kammer entwässert), der mittleren Herzvene (die den unteren Teil der linken und rechten Kammern entwässert) und kleinen Herzvenen. Die vordere Herzvene entwässert die Vorderseite der rechten Herzkammer und mündet direkt in den rechten Vorhof. ⓘ
Unter jeder der drei Schichten des Herzens befinden sich kleine Lymphgeflechte, die Plexus genannt werden. Diese Netze laufen in einem linken und einem rechten Hauptstamm zusammen, die in der Furche zwischen den Herzkammern an der Herzoberfläche nach oben wandern und auf ihrem Weg nach oben kleinere Gefäße aufnehmen. Diese Gefäße wandern dann in die Atrioventrikularrinne und nehmen ein drittes Gefäß auf, das den auf dem Zwerchfell sitzenden Teil der linken Herzkammer entwässert. Das linke Gefäß vereinigt sich mit diesem dritten Gefäß und verläuft entlang der Lungenarterie und des linken Vorhofs und endet im inferioren Tracheobronchialknoten. Das rechte Gefäß verläuft entlang des rechten Vorhofs und des Teils des rechten Ventrikels, der auf dem Zwerchfell sitzt. Anschließend verläuft es in der Regel vor der aufsteigenden Aorta und endet in einem brachiocephalen Knoten. ⓘ
Nervliche Versorgung
Das Herz erhält Nervensignale vom Vagusnerv und von Nerven aus dem Sympathikus. Diese Nerven beeinflussen die Herzfrequenz, kontrollieren sie aber nicht. Die Sympathikusnerven beeinflussen auch die Kraft der Herzkontraktion. Die Signale, die über diese Nerven laufen, stammen aus zwei paarigen Herz-Kreislauf-Zentren in der Medulla oblongata. Der Vagusnerv des parasympathischen Nervensystems wirkt auf die Senkung der Herzfrequenz, während die Nerven des Sympathikus die Herzfrequenz erhöhen. Diese Nerven bilden ein Netzwerk von Nerven, das über dem Herzen liegt und als Herzgeflecht bezeichnet wird. ⓘ
Der Nervus vagus ist ein langer, wandernder Nerv, der aus dem Hirnstamm austritt und eine große Anzahl von Organen im Brustkorb und im Bauchraum, einschließlich des Herzens, parasympathisch stimuliert. Die Nerven des Sympathikusstammes treten durch die Thoraxganglien T1-T4 aus und ziehen sowohl zu den sinoatrialen und atrioventrikulären Knoten als auch zu den Vorhöfen und Ventrikeln. Die Ventrikel werden von sympathischen Fasern stärker innerviert als von parasympathischen Fasern. Die sympathische Stimulation bewirkt die Freisetzung des Neurotransmitters Noradrenalin an der neuromuskulären Verbindung der Herznerven. Dies verkürzt die Repolarisationszeit und beschleunigt so die Depolarisations- und Kontraktionsrate, was zu einer erhöhten Herzfrequenz führt. Es öffnet chemische oder ligandengesteuerte Natrium- und Kalzium-Ionenkanäle und ermöglicht so den Einstrom positiv geladener Ionen. Norepinephrin bindet an den Beta-1-Rezeptor. ⓘ
Entwicklung
Das Herz ist das erste funktionelle Organ, das sich entwickelt, und beginnt etwa drei Wochen nach der Embryogenese zu schlagen und Blut zu pumpen. Dieser frühe Beginn ist entscheidend für die weitere embryonale und pränatale Entwicklung. ⓘ
Das Herz geht aus dem splanchnopleurischen Mesenchym in der Neuralplatte hervor, die die kardiogene Region bildet. Hier bilden sich zwei endokardiale Röhren, die zu einer primitiven Herzröhre, dem so genannten Röhrenherz, verschmelzen. Zwischen der dritten und vierten Woche verlängert sich der Herzschlauch und beginnt sich innerhalb des Herzbeutels S-förmig zu falten. Dadurch werden die Kammern und die großen Gefäße in die richtige Anordnung für das entwickelte Herz gebracht. Die weitere Entwicklung umfasst die Bildung der Scheidewände und der Klappen sowie die Umgestaltung der Herzkammern. Am Ende der fünften Woche sind die Scheidewände vollständig, und in der neunten Woche sind die Herzklappen fertig. ⓘ
Vor der fünften Woche befindet sich im fötalen Herzen eine Öffnung, das so genannte Foramen ovale. Durch das Foramen ovale kann das Blut im fötalen Herzen direkt vom rechten Vorhof in den linken Vorhof fließen, so dass ein Teil des Blutes die Lungen umgeht. Innerhalb von Sekunden nach der Geburt verschließt eine Gewebeklappe, das so genannte Septum primum, das zuvor als Ventil fungierte, das Foramen ovale und stellt das typische Herzkreislaufmuster her. An der Stelle des Foramen ovale verbleibt eine Vertiefung in der Oberfläche des rechten Vorhofs, die sogenannte Fossa ovalis. ⓘ
Das embryonale Herz beginnt etwa 22 Tage nach der Befruchtung zu schlagen (5 Wochen nach der letzten normalen Menstruation, LMP). Es beginnt mit einer Frequenz zu schlagen, die der der Mutter nahe kommt, d. h. etwa 75-80 Schläge pro Minute (bpm). Die Herzfrequenz des Embryos beschleunigt sich dann und erreicht Anfang der 7. Woche (Anfang der 9. Woche nach der LMP) eine Spitzenfrequenz von 165-185 Schlägen pro Minute. Nach 9 Wochen (Beginn des fötalen Stadiums) beginnt sie sich zu verlangsamen und liegt bei der Geburt bei 145 (±25) Schlägen pro Minute. Vor der Geburt gibt es keinen Unterschied zwischen der Herzfrequenz von Frauen und Männern. ⓘ
Physiologie
Blutfluss
Das Herz fungiert als Pumpe im Kreislaufsystem, um einen kontinuierlichen Blutfluss durch den Körper zu gewährleisten. Dieser Kreislauf besteht aus dem systemischen Kreislauf in und aus dem Körper und dem Lungenkreislauf in und aus der Lunge. Das Blut im Lungenkreislauf tauscht in der Lunge durch den Prozess der Atmung Kohlendioxid gegen Sauerstoff aus. Der systemische Kreislauf transportiert dann Sauerstoff in den Körper und führt Kohlendioxid und relativ sauerstoffarmes Blut zum Herzen zurück, um es in die Lungen zu befördern. ⓘ
Das rechte Herz sammelt sauerstoffarmes Blut aus zwei großen Venen, den Venae cavae superior und inferior. Das Blut sammelt sich kontinuierlich im rechten und linken Vorhof. Die obere Hohlvene entwässert das Blut oberhalb des Zwerchfells und mündet in den oberen hinteren Teil des rechten Vorhofs. Die untere Hohlvene (Vena cava inferior) drainiert das Blut unterhalb des Zwerchfells und mündet in den hinteren Teil des Vorhofs unterhalb der Öffnung für die obere Hohlvene. Unmittelbar oberhalb und in der Mitte der Öffnung der Vena cava inferior befindet sich die Öffnung des dünnwandigen Sinus coronarius. Außerdem führt der Sinus coronarius sauerstoffarmes Blut aus dem Herzmuskel in den rechten Vorhof zurück. Das Blut sammelt sich im rechten Vorhof. Wenn sich der rechte Vorhof zusammenzieht, wird das Blut durch die Trikuspidalklappe in den rechten Ventrikel gepumpt. Wenn sich die rechte Herzkammer zusammenzieht, schließt sich die Trikuspidalklappe und das Blut wird durch die Pulmonalklappe in den Truncus pulmonalis gepumpt. Der Truncus pulmonalis teilt sich in Pulmonalarterien und immer kleiner werdende Arterien in der gesamten Lunge, bis er die Kapillaren erreicht. Während diese an den Alveolen vorbeifließen, wird Kohlendioxid gegen Sauerstoff ausgetauscht. Dies geschieht durch den passiven Prozess der Diffusion. ⓘ
Im linken Herzen wird das sauerstoffhaltige Blut über die Lungenvenen in den linken Vorhof zurückgeführt. Anschließend wird es durch die Mitralklappe in die linke Herzkammer und durch die Aortenklappe in die Aorta für den systemischen Kreislauf gepumpt. Die Aorta ist eine große Arterie, die sich in viele kleinere Arterien, Arteriolen und schließlich Kapillaren verzweigt. In den Kapillaren werden Sauerstoff und Nährstoffe aus dem Blut den Körperzellen für den Stoffwechsel zugeführt und gegen Kohlendioxid und Abfallprodukte ausgetauscht. Das nun sauerstoffarme Kapillarblut fließt in Venolen und Venen, die sich schließlich in der oberen und unteren Hohlvene sammeln und in das rechte Herz fließen. ⓘ
Herzzyklus
Der Herzzyklus ist die Abfolge von Ereignissen, bei denen sich das Herz bei jedem Herzschlag zusammenzieht und entspannt. Der Zeitraum, in dem sich die Herzkammern zusammenziehen und das Blut in die Aorta und die Hauptlungenarterie drücken, wird als Systole bezeichnet, während der Zeitraum, in dem sich die Herzkammern entspannen und wieder mit Blut füllen, als Diastole bezeichnet wird. Vorhöfe und Herzkammern arbeiten zusammen, so dass in der Systole, wenn sich die Herzkammern zusammenziehen, die Vorhöfe entspannt sind und Blut sammeln. Wenn die Ventrikel in der Diastole entspannt sind, ziehen sich die Vorhöfe zusammen, um Blut in die Ventrikel zu pumpen. Durch diese Koordination wird sichergestellt, dass das Blut effizient in den Körper gepumpt wird. ⓘ
Zu Beginn des Herzzyklus entspannen sich die Herzkammern. Dabei werden sie mit Blut gefüllt, das durch die offenen Mitral- und Trikuspidalklappen strömt. Nachdem die Kammern den größten Teil ihrer Füllung abgeschlossen haben, ziehen sich die Vorhöfe zusammen, wodurch weiteres Blut in die Kammern gepresst und die Pumpe in Gang gesetzt wird. Als Nächstes beginnen die Ventrikel zu kontrahieren. Da der Druck in den Hohlräumen der Ventrikel steigt, werden die Mitral- und Trikuspidalklappen zum Schließen gezwungen. Wenn der Druck in den Herzkammern weiter ansteigt und den Druck in der Aorta und den Lungenarterien übersteigt, öffnen sich die Aorten- und die Pulmonalklappe. Das Blut wird aus dem Herzen ausgestoßen, wodurch der Druck in den Herzkammern sinkt. Gleichzeitig füllen sich die Vorhöfe wieder, und das Blut fließt über die obere und untere Hohlvene in den rechten Vorhof und über die Lungenvenen in den linken Vorhof. Wenn der Druck in den Herzkammern schließlich unter den Druck in der Aorta und den Lungenarterien fällt, schließen sich die Aorten- und Pulmonalklappen. Die Herzkammern beginnen sich zu entspannen, die Mitral- und Trikuspidalklappen öffnen sich, und der Kreislauf beginnt von neuem. ⓘ
Herzleistung
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 β1-Adrenozeptoren vermittelt. Dieser ist G-Protein-gekoppelt und aktiviert eine Adenylatcyclase (AC), welche die Synthese von cAMP aus ATP katalysiert. Daraufhin phosphoryliert eine cAMP-abhängige Proteinkinase (PKA) Calciumkanäle und erhöht dadurch den langsamen Einstrom von Calcium in die Muskelzelle. Dies führt zur Ausschüttung von weiterem Calcium aus dem Sarkoplasmatischen Retikulum (SR) und damit zur gesteigerten Muskelkontraktion des Herzens während der Systole (positiv inotroper Effekt). Außerdem phosphoryliert die PKA das Phospholamban des SR, wodurch die Calciumaufnahme ins SR erhöht wird und die Relaxationszeit des Herzens in der Diastole verkürzt wird (positiv lusitroper Effekt). Zudem steigen die Herzfrequenz (positiv chronotrop) und die Überleitungsgeschwindigkeit im AV-Knoten (positiv dromotrop) an. ⓘ
Der Gegenspieler des Sympathikus ist auch am Herzen der Parasympathikus, welcher über den Nervus vagus (X. Hirnnerv) wirkt, der mit dem Transmitter Acetylcholin die Herzfrequenz, die Kontraktionskraft des Herzens, die Überleitungsgeschwindigkeit des AV-Knotens und die Erregbarkeit des Herzens herabsetzt (negativ chronotrop, negativ inotrop, negetiv dromotrop und negativ bathmotrop), wobei die Wirkung des Parasympathikus auf die Ino- und Bathmotropie eher gering ist. ⓘ
Gleichzeitig passt sich die Kontraktionskraft (Herzkraft) 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 die gleichzeitigen Schlagvolumina von rechter und linker Kammer nicht unterscheiden: Erhöht sich aus irgendeinem Grund kurzfristig das Schlagvolumen einer Herzhälfte, so führt dies zu einer Vergrößerung des Füllungsvolumens 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. Bei jeder Herzaktion ist in allen vier Herzhöhlen das Produkt aus enddiastolischem Füllungsvolumen und zugehöriger Netto-Ejektionsfraktion notwendigerweise konstant. Gäbe es diese Gleichheit der vier Schlagvolumina nicht, käme es sofort zum Blutstau. ⓘ
Das Herz produziert in seinen Vorhöfen (vor allem im rechten Vorhof) auch dehnungsabhängig ein harntreibendes Hormon, das atriale natriuretische Peptid (ANP), um Einfluss auf das zirkulierende Blutvolumen zu nehmen. ⓘ
Das Herzzeitvolumen (CO) ist ein Maß für die von jeder Herzkammer in einer Minute gepumpte Blutmenge (Schlagvolumen). Dieses wird berechnet, indem das Schlagvolumen (SV) mit den Schlägen pro Minute der Herzfrequenz (HR) multipliziert wird. Daraus folgt: CO = SV x HR. Das Herzzeitvolumen wird über die Körperoberfläche auf die Körpergröße normiert und als Herzindex bezeichnet. ⓘ
Das durchschnittliche Herzzeitvolumen beträgt bei einem durchschnittlichen Schlagvolumen von etwa 70 ml 5,25 l/min, wobei der normale Bereich bei 4,0-8,0 l/min liegt. Das Schlagvolumen wird in der Regel mit einem Echokardiogramm gemessen und kann durch die Größe des Herzens, die körperliche und geistige Verfassung der Person, das Geschlecht, die Kontraktilität, die Dauer der Kontraktion, die Vorlast und die Nachlast beeinflusst werden. ⓘ
Die Vorlast bezieht sich auf den Füllungsdruck der Vorhöfe am Ende der Diastole, wenn die Herzkammern am vollsten sind. Ein wichtiger Faktor ist die Zeit, die die Herzkammern brauchen, um sich zu füllen: Wenn die Herzkammern häufiger kontrahieren, bleibt weniger Zeit zum Füllen und die Vorlast ist geringer. Die Vorlast kann auch durch das Blutvolumen einer Person beeinflusst werden. Die Kraft jeder Kontraktion des Herzmuskels ist proportional zur Vorlast, was als Frank-Starling-Mechanismus bezeichnet wird. Demnach ist die Kontraktionskraft direkt proportional zur Ausgangslänge der Muskelfasern, was bedeutet, dass sich ein Ventrikel umso stärker zusammenzieht, je stärker er gedehnt wird. ⓘ
Die Nachlast, d. h. der Druck, den das Herz erzeugen muss, um das Blut in der Systole auszuwerfen, wird durch den Gefäßwiderstand beeinflusst. Er kann durch eine Verengung der Herzklappen (Stenose) oder durch Kontraktion oder Entspannung der peripheren Blutgefäße beeinflusst werden. ⓘ
Die Stärke der Herzmuskelkontraktionen steuert das Schlagvolumen. Dieses kann durch so genannte Inotropika positiv oder negativ beeinflusst werden. Diese Wirkstoffe können durch körpereigene Veränderungen hervorgerufen werden oder als Medikamente im Rahmen der Behandlung einer Erkrankung oder als lebenserhaltende Maßnahme, insbesondere auf Intensivstationen, verabreicht werden. Inotrope Mittel, die die Kontraktionskraft erhöhen, sind "positive" Inotrope und umfassen sympathische Wirkstoffe wie Adrenalin, Noradrenalin und Dopamin. "Negative" Inotropika verringern die Kontraktionskraft und umfassen Kalziumkanalblocker. ⓘ
Elektrische Erregungsleitung
Der normale rhythmische Herzschlag, der so genannte Sinusrhythmus, wird vom herzinternen Schrittmacher, dem sinoatrialen Knoten (auch Sinusknoten oder SA-Knoten genannt), erzeugt. Hier wird ein elektrisches Signal erzeugt, das durch das Herz wandert und den Herzmuskel zur Kontraktion veranlasst. Der sinoatriale Knoten befindet sich im oberen Teil des rechten Vorhofs in der Nähe der Einmündung der oberen Hohlvene. Das vom sinoatrialen Knoten erzeugte elektrische Signal durchläuft den rechten Vorhof auf einem radialen Weg, der nicht vollständig verstanden ist. Über das Bachmann-Bündel gelangt es in den linken Vorhof, so dass sich die Muskeln des linken und des rechten Vorhofs zusammenziehen. Das Signal wird dann zum Atrioventrikularknoten weitergeleitet. Dieser befindet sich am Boden des rechten Vorhofs im Atrioventrikularseptum, der Grenze zwischen dem rechten Vorhof und der linken Herzkammer. Das Septum ist Teil des Herzskeletts, eines Gewebes innerhalb des Herzens, das das elektrische Signal nicht durchdringen kann, so dass es gezwungen ist, nur den Atrioventrikularknoten zu passieren. Das Signal wandert dann entlang des His-Bündels zu den linken und rechten Bündelästen bis zu den Herzkammern. In den Ventrikeln wird das Signal von spezialisiertem Gewebe, den Purkinje-Fasern, weitergeleitet, die dann die elektrische Ladung an den Herzmuskel weitergeben. ⓘ
Herzschlag
Die normale Ruheherzfrequenz wird als Sinusrhythmus bezeichnet und vom Sinusknoten, einer Gruppe von schrittmachenden Zellen in der Wand des rechten Vorhofs, erzeugt und aufrechterhalten. Die Zellen des Sinusknotens tun dies, indem sie ein Aktionspotenzial erzeugen. Das Aktionspotenzial des Herzens wird durch die Bewegung bestimmter Elektrolyte in die und aus den Schrittmacherzellen erzeugt. Das Aktionspotenzial breitet sich dann auf benachbarte Zellen aus. ⓘ
Wenn die sinoatrialen Zellen ruhen, sind ihre Membranen negativ geladen. Ein rascher Zufluss von Natriumionen bewirkt, dass die Membran positiv geladen wird; dies wird als Depolarisation bezeichnet und geschieht spontan. Sobald die Zelle eine ausreichend hohe Ladung aufweist, schließen sich die Natriumkanäle und Kalziumionen beginnen, in die Zelle einzudringen, kurz darauf beginnt Kalium, sie zu verlassen. Alle Ionen wandern durch Ionenkanäle in der Membran der sinoatrialen Zellen. Kalium und Kalzium bewegen sich erst dann aus der Zelle heraus und in die Zelle hinein, wenn die Zelle eine ausreichend hohe Ladung aufweist, und werden daher als spannungsgesteuert bezeichnet. Kurz danach schließen sich die Kalziumkanäle und die Kaliumkanäle öffnen sich, so dass das Kalium die Zelle verlassen kann. Dies führt dazu, dass die Zelle eine negative Ruheladung hat und wird als Repolarisation bezeichnet. Wenn das Membranpotenzial etwa -60 mV erreicht, schließen sich die Kaliumkanäle, und der Prozess kann von neuem beginnen. ⓘ
Die Ionen bewegen sich von Bereichen, in denen sie konzentriert sind, zu Bereichen, in denen sie nicht konzentriert sind. Aus diesem Grund bewegt sich Natrium von außen in die Zelle hinein, und Kalium bewegt sich von innerhalb der Zelle nach außerhalb der Zelle. Auch Kalzium spielt eine entscheidende Rolle. Sein Einstrom durch langsame Kanäle führt dazu, dass die sinoatrialen Zellen eine verlängerte "Plateauphase" haben, in der sie positiv geladen sind. Ein Teil dieser Phase wird als absolute Refraktärzeit bezeichnet. Kalziumionen verbinden sich auch mit dem Regulationsprotein Troponin C im Troponinkomplex, um die Kontraktion des Herzmuskels zu ermöglichen, und trennen sich von dem Protein, um die Entspannung zu ermöglichen. ⓘ
Die Ruheherzfrequenz eines Erwachsenen liegt zwischen 60 und 100 Schlägen pro Minute. Die Ruheherzfrequenz eines Neugeborenen kann bis zu 129 Schläge pro Minute (bpm) betragen und nimmt bis zur Geschlechtsreife allmählich ab. Die Herzfrequenz eines Sportlers kann unter 60 Schlägen pro Minute liegen. Bei sportlicher Betätigung kann die Herzfrequenz bis zu 150 Schläge pro Minute betragen, wobei Höchstwerte von 200 bis 220 Schlägen pro Minute erreicht werden. ⓘ
Einflüsse
Der normale Sinusrhythmus des Herzens, der die Ruheherzfrequenz bestimmt, wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst. Die kardiovaskulären Zentren im Hirnstamm steuern die sympathischen und parasympathischen Einflüsse auf das Herz über den Vagusnerv und den Truncus sympathicus. Diese kardiovaskulären Zentren erhalten Input von einer Reihe von Rezeptoren, darunter Barorezeptoren, die die Dehnung der Blutgefäße messen, und Chemorezeptoren, die den Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt des Blutes und seinen pH-Wert messen. Durch eine Reihe von Reflexen tragen sie zur Regulierung und Aufrechterhaltung des Blutflusses bei. ⓘ
Barorezeptoren sind Dehnungsrezeptoren, die sich im Sinus aorticus, in den Karotiskörpern, in den Hohlvenen und an anderen Stellen, einschließlich der Lungengefäße und der rechten Seite des Herzens selbst, befinden. Die Geschwindigkeit, mit der die Barorezeptoren feuern, hängt davon ab, wie stark sie gedehnt werden, was durch den Blutdruck, das Ausmaß der körperlichen Aktivität und die relative Verteilung des Blutes beeinflusst wird. Mit steigendem Druck und zunehmender Dehnung nimmt die Auslöserate der Barorezeptoren zu, und die Herzzentren verringern die Stimulation des Sympathikus und erhöhen die Stimulation des Parasympathikus. Wenn Druck und Dehnung abnehmen, sinkt die Feuerungsrate der Barorezeptoren, und die Herzzentren erhöhen die sympathische Stimulation und verringern die parasympathische Stimulation. Es gibt einen ähnlichen Reflex, den so genannten Vorhofreflex oder Bainbridge-Reflex, der mit unterschiedlichen Blutflussraten in den Vorhöfen einhergeht. Ein erhöhter venöser Rückfluss dehnt die Wände der Vorhöfe, wo sich spezialisierte Barorezeptoren befinden. Wenn jedoch die Barorezeptoren der Vorhöfe ihre Feuerrate erhöhen und sich aufgrund des erhöhten Blutdrucks dehnen, reagiert das Herzzentrum mit einer verstärkten Stimulation des Sympathikus und einer Hemmung der parasympathischen Stimulation, um die Herzfrequenz zu erhöhen. Auch das Gegenteil ist der Fall. Chemorezeptoren, die sich im Karotiskörper oder neben der Aorta in einem Aortenkörper befinden, reagieren auf den Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt des Blutes. Niedriger Sauerstoff- oder hoher Kohlendioxidgehalt stimuliert das Feuern der Rezeptoren. ⓘ
Sport und Fitness, Alter, Körpertemperatur, Grundumsatz und sogar der emotionale Zustand einer Person können die Herzfrequenz beeinflussen. Ein hoher Spiegel der Hormone Adrenalin, Noradrenalin und Schilddrüsenhormone kann die Herzfrequenz erhöhen. Auch der Gehalt an Elektrolyten wie Kalzium, Kalium und Natrium kann die Geschwindigkeit und Regelmäßigkeit der Herzfrequenz beeinflussen; niedriger Blutsauerstoffgehalt, niedriger Blutdruck und Dehydrierung können sie erhöhen. ⓘ
Klinische Bedeutung
Krankheiten
Herz-Kreislauf-Erkrankungen, zu denen auch Erkrankungen des Herzens gehören, sind weltweit die häufigste Todesursache. Die meisten Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind nicht übertragbar und hängen mit dem Lebensstil und anderen Faktoren zusammen, wobei sie mit zunehmendem Alter immer häufiger auftreten. Herzkrankheiten sind eine der Haupttodesursachen, die im Jahr 2008 weltweit durchschnittlich 30 % aller Todesfälle ausmachten. Diese Rate variiert von 28 % bis zu 40 % in Ländern mit hohem Einkommen. Ärzte, die sich auf das Herz spezialisiert haben, werden Kardiologen genannt. An der Behandlung von Herzkrankheiten sind noch viele andere medizinische Fachkräfte beteiligt, darunter Ärzte, Herz-Thorax-Chirurgen, Intensivmediziner und Angehörige anderer Gesundheitsberufe wie Physiotherapeuten und Ernährungsberater. ⓘ
Ischämische Herzkrankheit
Die koronare Herzkrankheit, auch ischämische Herzkrankheit genannt, wird durch Atherosklerose verursacht, d. h. durch Ablagerungen von Fettgewebe an den Innenwänden der Arterien. Diese als atherosklerotische Plaques bezeichneten Fettablagerungen verengen die Koronararterien und können, wenn sie stark ausgeprägt sind, den Blutfluss zum Herzen verringern. Wenn eine Verengung (oder Stenose) relativ gering ist, verspürt der Patient möglicherweise keine Symptome. Schwere Verengungen können Brustschmerzen (Angina pectoris) oder Atemnot bei Belastung oder sogar in Ruhe verursachen. Die dünne Umhüllung einer atherosklerotischen Plaque kann reißen und den fetthaltigen Kern dem zirkulierenden Blut aussetzen. In diesem Fall kann sich ein Gerinnsel oder Thrombus bilden, der die Arterie verstopft und den Blutfluss zu einem Bereich des Herzmuskels einschränkt, was zu einem Herzinfarkt oder einer instabilen Angina pectoris führt. Im schlimmsten Fall kann dies zu einem Herzstillstand führen, einem plötzlichen und völligen Leistungsabfall des Herzens. Übergewicht, Bluthochdruck, unkontrollierte Diabetes, Rauchen und ein hoher Cholesterinspiegel können das Risiko für die Entwicklung von Atherosklerose und koronarer Herzkrankheit erhöhen. ⓘ
Herzinsuffizienz
Als Herzinsuffizienz wird ein Zustand bezeichnet, bei dem das Herz nicht mehr in der Lage ist, genügend Blut zu pumpen, um die Anforderungen des Körpers zu erfüllen. Bei Patienten mit Herzinsuffizienz kann es zu Atemnot kommen, insbesondere wenn sie flach liegen, sowie zu Knöchelschwellungen, die als periphere Ödeme bezeichnet werden. Herzinsuffizienz ist die Folge vieler Erkrankungen des Herzens, wird aber am häufigsten mit ischämischen Herzerkrankungen, Herzklappenerkrankungen oder Bluthochdruck in Verbindung gebracht. Zu den selteneren Ursachen gehören verschiedene Kardiomyopathien. Die Herzinsuffizienz geht häufig mit einer Schwäche des Herzmuskels in den Herzkammern einher (systolische Herzinsuffizienz), kann aber auch bei Patienten mit einem starken, aber steifen Herzmuskel auftreten (diastolische Herzinsuffizienz). Die Erkrankung kann die linke Herzkammer (die vor allem Atemnot verursacht), die rechte Herzkammer (die vor allem Schwellungen in den Beinen und einen erhöhten Jugularvenendruck verursacht) oder beide Herzkammern betreffen. Patienten mit Herzinsuffizienz haben ein höheres Risiko, gefährliche Herzrhythmusstörungen oder Arrhythmien zu entwickeln. ⓘ
Kardiomyopathien
Kardiomyopathien sind Krankheiten, die den Herzmuskel betreffen. Einige führen zu einer abnormen Verdickung des Herzmuskels (hypertrophe Kardiomyopathie), andere zu einer abnormen Ausdehnung und Schwächung des Herzens (dilatative Kardiomyopathie), wieder andere zu einer Versteifung des Herzmuskels, der sich zwischen den Kontraktionen nicht mehr vollständig entspannen kann (restriktive Kardiomyopathie), und wieder andere zu einer Anfälligkeit für Herzrhythmusstörungen (arrhythmogene Kardiomyopathie). Diese Erkrankungen sind häufig genetisch bedingt und können vererbt werden, aber einige, wie die dilatative Kardiomyopathie, können auch durch Schädigungen durch Gifte wie Alkohol verursacht werden. Einige Kardiomyopathien wie die hypertrophe Kardiomopathie sind mit einem höheren Risiko für einen plötzlichen Herztod verbunden, insbesondere bei Sportlern. Viele Kardiomyopathien können in den späteren Stadien der Krankheit zu Herzversagen führen. ⓘ
Valvuläre Herzerkrankungen
Gesunde Herzklappen lassen das Blut leicht in eine Richtung fließen, hindern es aber daran, in die andere Richtung zu fließen. Erkrankte Herzklappen können eine enge Öffnung haben und daher den Blutfluss in die Vorwärtsrichtung einschränken (als stenotische Klappe bezeichnet) oder Blut in die Rückwärtsrichtung austreten lassen (als Klappeninsuffizienz bezeichnet). Eine Herzklappenerkrankung kann Atemnot, Ohnmachtsanfälle oder Brustschmerzen verursachen, kann aber auch asymptomatisch sein und nur bei einer Routineuntersuchung durch das Hören abnormaler Herztöne oder eines Herzgeräusches entdeckt werden. In den Industrieländern wird die Herzklappenerkrankung am häufigsten durch altersbedingte Degeneration verursacht, kann aber auch durch eine Infektion der Herzklappen (Endokarditis) hervorgerufen werden. In einigen Teilen der Welt ist die rheumatische Herzkrankheit eine der Hauptursachen für Herzklappenerkrankungen. Sie führt in der Regel zu Mitral- oder Aortenstenose und wird durch eine Reaktion des körpereigenen Immunsystems auf eine Streptokokkeninfektion im Rachen verursacht. ⓘ
Herzrhythmusstörungen
Während beim gesunden Herzen die Wellen elektrischer Impulse vom Sinusknoten ausgehen, bevor sie sich auf die übrigen Vorhöfe, den Atrioventrikularknoten und schließlich die Herzkammern ausbreiten (dies wird als normaler Sinusrhythmus bezeichnet), kann dieser normale Rhythmus gestört sein. Abnormale Herzrhythmen oder Arrhythmien können symptomlos sein oder Herzklopfen, Ohnmachtsanfälle oder Atemnot verursachen. Einige Arten von Herzrhythmusstörungen wie Vorhofflimmern erhöhen das langfristige Schlaganfallrisiko. ⓘ
Einige Herzrhythmusstörungen führen zu einem abnormal langsamen Herzschlag, der als Bradykardie oder Bradyarrhythmie bezeichnet wird. Dies kann durch einen anormal langsamen Sinusknoten oder eine Schädigung des Erregungsleitungssystems des Herzens (Herzblock) verursacht werden. Bei anderen Herzrhythmusstörungen kann das Herz abnormal schnell schlagen, was als Tachykardie oder Tachyarrhythmie bezeichnet wird. Diese Arrhythmien können viele Formen annehmen und von verschiedenen Strukturen innerhalb des Herzens ausgehen - einige entstehen in den Vorhöfen (z. B. Vorhofflattern), andere im Atrioventrikularknoten (z. B. AV-Knoten-Reentrant-Tachykardie) und wieder andere in den Herzkammern (z. B. ventrikuläre Tachykardie). Einige Tachyarrhythmien werden durch Vernarbungen innerhalb des Herzens verursacht (z. B. einige Formen der ventrikulären Tachykardie), andere durch einen Reizherd (z. B. fokale atriale Tachykardie), wieder andere durch zusätzliches abnormales Erregungsgewebe, das von Geburt an vorhanden ist (z. B. Wolff-Parkinson-White-Syndrom). Die gefährlichste Form des Herzrasen ist das Kammerflimmern, bei dem die Herzkammern eher zittern als sich zusammenzuziehen, und das unbehandelt schnell zum Tod führt. ⓘ
Perikarderkrankung
Der Beutel, der das Herz umgibt, der so genannte Herzbeutel, kann sich entzünden, was als Perikarditis bezeichnet wird. Diese Erkrankung verursacht typischerweise Schmerzen in der Brust, die bis in den Rücken ausstrahlen können, und wird häufig durch eine Virusinfektion (Drüsenfieber, Cytomegalovirus oder Coxsackievirus) verursacht. Im Herzbeutel kann sich Flüssigkeit ansammeln, was als Herzbeutelerguss bezeichnet wird. Perikardergüsse treten häufig als Folge einer Herzbeutelentzündung, eines Nierenversagens oder eines Tumors auf und verursachen häufig keine Symptome. Große Ergüsse oder Ergüsse, die sich schnell ansammeln, können jedoch das Herz zusammendrücken und eine Herztamponade verursachen, die zu Atemnot und potenziell tödlichem niedrigen Blutdruck führt. Zur Diagnose oder zur Behebung der Tamponade kann mit einer Spritze Flüssigkeit aus dem Herzbeutelraum entnommen werden (Perikardiozentese). ⓘ
Angeborene Herzerkrankung
Manche Menschen werden mit einem abnormalen Herzen geboren, und diese Anomalien werden als angeborene Herzfehler bezeichnet. Diese Anomalien werden als angeborene Herzfehler bezeichnet. Sie können von relativ geringfügigen Anomalien (z. B. offenes Foramen ovale, wohl eine Variante des normalen Herzens) bis hin zu schweren, lebensbedrohlichen Anomalien (z. B. hypoplastisches Linksherzsyndrom) reichen. Zu den häufigen Anomalien gehören solche, die den Herzmuskel betreffen, der die beiden Herzseiten voneinander trennt (ein "Loch im Herzen", z. B. ventrikulärer Septumdefekt). Andere Defekte betreffen die Herzklappen (z. B. angeborene Aortenstenose) oder die Hauptblutgefäße, die vom Herzen ausgehen (z. B. Koarktation der Aorta). Es gibt komplexere Syndrome, die mehr als einen Teil des Herzens betreffen (z. B. Fallot-Tetralogie). ⓘ
Bei einigen angeborenen Herzfehlern wird sauerstoffarmes Blut, das normalerweise in die Lunge zurückfließt, in den übrigen Körper gepumpt. Diese werden als zyanotische angeborene Herzfehler bezeichnet und sind oft ernster. Größere angeborene Herzfehler werden häufig in der Kindheit, kurz nach der Geburt oder sogar vor der Geburt eines Kindes festgestellt (z. B. Transposition der großen Arterien) und führen zu Atemnot und einem geringeren Wachstumstempo. Leichtere Formen angeborener Herzfehler können viele Jahre lang unentdeckt bleiben und sich erst im Erwachsenenalter bemerkbar machen (z. B. Vorhofseptumdefekt). ⓘ
In der Medizin beschäftigt sich die Kardiologie als Spezialgebiet der Inneren Medizin mit dem Herzen und der konservativen Behandlung der Herzerkrankungen bei Erwachsenen; Operationen am Herzen werden von Herzchirurgen durchgeführt. Herzerkrankungen von Kindern sind, soweit konservativ therapierbar, Gegenstand der Kinderkardiologie, welche sich als Teilgebiet der Pädiatrie seit etwa 1975 entwickelt hat. Die operative Therapie bei Kindern wird, zumindest in Deutschland, von der als Spezialisierung etablierten Kinderherzchirurgie übernommen. Da seit etwa 1995 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 eventuell auch Re-Operationen anstehen. Erst vereinzelt 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. ⓘ
Diagnose
Die Diagnose einer Herzerkrankung wird durch eine Anamnese, eine kardiologische Untersuchung und weitere Untersuchungen wie Bluttests, Echokardiogramme, Elektrokardiogramme und bildgebende Verfahren gestellt. Andere invasive Verfahren wie die Herzkatheteruntersuchung können ebenfalls eine Rolle spielen. ⓘ
Untersuchung
Die Herzuntersuchung umfasst die Inspektion, das Abtasten des Brustkorbs mit den Händen (Palpation) und das Abhören mit einem Stethoskop (Auskultation). Sie umfasst die Beurteilung von Zeichen, die an den Händen (z. B. Splitterblutungen), Gelenken und anderen Bereichen sichtbar sein können. Der Puls einer Person wird gemessen, in der Regel an der Radialarterie in der Nähe des Handgelenks, um den Rhythmus und die Stärke des Pulses zu beurteilen. Der Blutdruck wird entweder mit einem manuellen oder automatischen Blutdruckmessgerät oder mit einer invasiveren Messung in der Arterie gemessen. Jede Erhöhung des jugularen Venenpulses wird notiert. Der Brustkorb einer Person wird auf vom Herzen ausgehende Vibrationen abgetastet und mit einem Stethoskop abgehört. ⓘ
Herztöne
Das Schließen der Herzklappen verursacht die Herztöne. ⓘ
Ein gesundes Herz hat in der Regel nur zwei hörbare Herztöne, die S1 und S2 genannt werden. Das erste Herzgeräusch S1 ist das Geräusch, das durch das Schließen der atrioventrikulären Klappen während der Kontraktion der Herzkammern entsteht und normalerweise als "lub" beschrieben wird. Das zweite Herzgeräusch S2 ist das Geräusch der sich schließenden Taschenklappen während der ventrikulären Diastole und wird als "dub" bezeichnet. Jedes Geräusch besteht aus zwei Komponenten, die den leichten Zeitunterschied beim Schließen der beiden Klappen widerspiegeln. S2 kann sich in zwei verschiedene Geräusche aufspalten, entweder als Folge der Inspiration oder verschiedener Klappen- oder Herzprobleme. Es können auch zusätzliche Herztöne vorhanden sein, die zu Galopprhythmen führen. Ein drittes Herzgeräusch, S3, zeigt normalerweise eine Zunahme des ventrikulären Blutvolumens an. Ein viertes Herzgeräusch, S4, wird als Vorhofgallop bezeichnet und entsteht durch das Geräusch von Blut, das in einen steifen Ventrikel gedrückt wird. Das kombinierte Vorhandensein von S3 und S4 ergibt ein vierfaches Galoppieren. ⓘ
Herzgeräusche sind abnorme Herztöne, die entweder auf eine Krankheit zurückzuführen oder gutartig sein können, und es gibt verschiedene Arten. Normalerweise gibt es zwei Herztöne, und abnormale Herztöne können entweder zusätzliche Töne oder "Geräusche" sein, die mit dem Blutfluss zwischen den Tönen zusammenhängen. Die Geräusche werden nach ihrer Lautstärke von 1 (am leisesten) bis 6 (am lautesten) eingestuft und nach ihrer Beziehung zu den Herztönen, ihrer Position im Herzzyklus und zusätzlichen Merkmalen wie ihrer Ausstrahlung auf andere Stellen, Veränderungen in Abhängigkeit von der Körperhaltung, der Frequenz des Geräuschs, die durch die Seite des Stethoskops bestimmt wird, mit der sie gehört werden, und der Stelle, an der sie am lautesten zu hören sind, bewertet. Herzgeräusche können durch beschädigte Herzklappen oder angeborene Herzkrankheiten wie Ventrikelseptumdefekte verursacht werden, aber auch bei normalen Herzen zu hören sein. Eine andere Art von Geräusch, ein Reiben des Herzbeutels, kann bei einer Herzbeutelentzündung (Perikarditis) zu hören sein, bei der die entzündeten Membranen aneinander reiben können. ⓘ
Blutuntersuchungen
Bluttests spielen eine wichtige Rolle bei der Diagnose und Behandlung vieler Herz-Kreislauf-Erkrankungen. ⓘ
Troponin ist ein empfindlicher Biomarker für ein Herz mit unzureichender Blutversorgung. Es wird 4-6 Stunden nach der Verletzung freigesetzt und erreicht in der Regel nach etwa 12-24 Stunden seinen Höchststand. Häufig werden zwei Troponin-Tests durchgeführt - einer zum Zeitpunkt der Erstvorstellung und ein weiterer innerhalb von 3-6 Stunden, wobei entweder ein hoher Wert oder ein deutlicher Anstieg diagnostisch ist. Ein Test auf natriuretisches Hirnpeptid (BNP) kann zur Beurteilung des Vorliegens einer Herzinsuffizienz verwendet werden und steigt an, wenn eine erhöhte Belastung der linken Herzkammer vorliegt. Diese Tests gelten als Biomarker, da sie hochspezifisch für eine Herzerkrankung sind. Der Test auf die MB-Form der Kreatinkinase gibt Aufschluss über die Blutversorgung des Herzens, wird aber weniger häufig eingesetzt, da er weniger spezifisch und empfindlich ist. ⓘ
Andere Bluttests werden häufig durchgeführt, um den allgemeinen Gesundheitszustand einer Person und Risikofaktoren, die zu einer Herzerkrankung beitragen können, zu ermitteln. Dazu gehören häufig ein vollständiges Blutbild, das auf Anämie untersucht wird, und ein grundlegendes Stoffwechselpanel, das Störungen der Elektrolyte aufzeigen kann. Ein Gerinnungstest ist häufig erforderlich, um sicherzustellen, dass die richtige Gerinnungshemmung verabreicht wird. Nüchternfette und Nüchternblutzucker (oder ein HbA1c-Wert) werden häufig angeordnet, um den Cholesterin- bzw. Diabetesstatus einer Person zu beurteilen. ⓘ
Elektrokardiogramm
Mit Hilfe von Oberflächenelektroden am Körper lässt sich die elektrische Aktivität des Herzens aufzeichnen. Diese Aufzeichnung des elektrischen Signals ist das Elektrokardiogramm (EKG). Ein EKG ist eine Untersuchung am Krankenbett, bei der zehn Ableitungen am Körper angebracht werden. Daraus ergibt sich ein EKG mit 12 Ableitungen (drei zusätzliche Ableitungen werden mathematisch berechnet, und eine Ableitung ist elektrisch geerdet oder geerdet). ⓘ
Das EKG weist fünf markante Merkmale auf: die P-Welle (Depolarisation der Vorhöfe), den QRS-Komplex (Depolarisation der Herzkammern) und die T-Welle (Repolarisation der Herzkammern). Wenn sich die Herzzellen zusammenziehen, erzeugen sie einen Strom, der durch das Herz fließt. Eine Abwärtsauslenkung im EKG bedeutet, dass die Zellen in Richtung dieser Ableitung positiver geladen werden ("depolarisieren"), während eine Aufwärtsauslenkung bedeutet, dass die Zellen in Richtung der Ableitung negativer geladen werden ("repolarisieren"). Dies hängt von der Position der Ableitung ab. Wenn sich also eine depolarisierende Welle von links nach rechts bewegt, würde eine Ableitung auf der linken Seite eine negative Auslenkung und eine Ableitung auf der rechten Seite eine positive Auslenkung zeigen. Das EKG ist ein nützliches Instrument zur Feststellung von Rhythmusstörungen und zur Erkennung einer unzureichenden Blutversorgung des Herzens. Manchmal werden Anomalien vermutet, sind aber nicht sofort auf dem EKG sichtbar. Mit Hilfe von Tests unter Belastung kann eine Anomalie provoziert werden, oder es kann ein EKG über einen längeren Zeitraum getragen werden, z. B. ein 24-Stunden-Holter-Monitor, wenn der Verdacht auf Rhythmusstörungen zum Zeitpunkt der Untersuchung nicht besteht. ⓘ
Bildgebende Verfahren
Zur Beurteilung der Anatomie und Funktion des Herzens können verschiedene bildgebende Verfahren eingesetzt werden, darunter Ultraschall (Echokardiographie), Angiographie, CT, MRT und PET-Scans. Ein Echokardiogramm ist eine Ultraschalluntersuchung des Herzens, mit der die Funktion des Herzens gemessen, Herzklappenerkrankungen festgestellt und nach Anomalien gesucht wird. Die Echokardiographie kann mit einer Sonde in der Brust (transthorakal) oder mit einer Sonde in der Speiseröhre (transösophageal) durchgeführt werden. Ein typischer Echokardiographiebericht enthält Informationen über die Breite der Herzklappen, wobei eine eventuelle Verengung festgestellt wird, sowie Informationen über das Blutvolumen am Ende der Systole und der Diastole, einschließlich der Auswurffraktion, die beschreibt, wie viel Blut nach der Systole aus der linken und rechten Herzkammer ausgeworfen wird. Die Auswurffraktion lässt sich ermitteln, indem das vom Herzen ausgeworfene Volumen (Schlagvolumen) durch das Volumen des gefüllten Herzens (enddiastolisches Volumen) geteilt wird. Echokardiogramme können auch unter Bedingungen durchgeführt werden, bei denen der Körper stärker belastet wird, um Anzeichen für eine mangelnde Blutversorgung zu untersuchen. Bei diesem Belastungstest wird das Herz entweder direkt belastet oder, wenn dies nicht möglich ist, ein Medikament wie Dobutamin injiziert. ⓘ
CT-Scans, Röntgenaufnahmen des Brustkorbs und andere Formen der Bildgebung können helfen, die Größe des Herzens zu beurteilen, Anzeichen eines Lungenödems zu erkennen und anzuzeigen, ob sich Flüssigkeit um das Herz herum befindet. Sie sind auch nützlich, um die Aorta, das große Blutgefäß, das das Herz verlässt, zu beurteilen. ⓘ
Behandlung
Krankheiten, die das Herz betreffen, können mit verschiedenen Methoden behandelt werden, z. B. durch eine Änderung der Lebensweise, medikamentöse Behandlung und chirurgische Eingriffe. ⓘ
Ischämische Herzkrankheit
Verengungen der Koronararterien (ischämische Herzkrankheit) werden behandelt, um die Symptome von Brustschmerzen zu lindern, die durch eine teilweise verengte Arterie (Angina pectoris) verursacht werden, um die Schädigung des Herzmuskels zu minimieren, wenn eine Arterie vollständig verschlossen ist (Myokardinfarkt), oder um das Auftreten eines Myokardinfarkts zu verhindern. Zu den Medikamenten zur Linderung der Angina-Pectoris-Symptome gehören Nitroglycerin, Betablocker und Kalziumkanalblocker, während zu den präventiven Behandlungen Thrombozytenaggregationshemmer wie Aspirin und Statine, Maßnahmen zur Lebensführung wie Raucherentwöhnung und Gewichtsabnahme sowie die Behandlung von Risikofaktoren wie Bluthochdruck und Diabetes gehören. ⓘ
Neben dem Einsatz von Medikamenten können verengte Herzarterien auch behandelt werden, indem die Verengungen aufgeweitet werden oder der Blutfluss umgeleitet wird, um eine Blockade zu umgehen. Dies kann mit Hilfe einer perkutanen Koronarintervention erfolgen, bei der Verengungen aufgedehnt werden können, indem kleine Drähte mit Ballonspitze in die Koronararterien eingeführt werden, der Ballon aufgeblasen wird, um die Verengung zu erweitern, und manchmal ein Metallgerüst, ein sogenannter Stent, zurückbleibt, um die Arterie offen zu halten. ⓘ
Wenn die Verengungen in den Koronararterien für eine Behandlung mit einer perkutanen Koronarintervention nicht geeignet sind, kann eine offene Operation erforderlich sein. Dabei wird ein Blutgefäß aus einem anderen Teil des Körpers (Vena saphena magna, Arteria radialis oder Arteria mammaria interna) verwendet, um das Blut von einem Punkt vor der Verengung (in der Regel die Aorta) zu einem Punkt jenseits der Verengung umzuleiten. ⓘ
Valvuläre Herzerkrankungen
Erkrankte Herzklappen, die sich abnormal verengt haben oder abnormal undicht geworden sind, können eine Operation erfordern. Diese wird in der Regel als offener chirurgischer Eingriff durchgeführt, um die beschädigte Herzklappe durch eine Gewebe- oder Metallprothese zu ersetzen. Unter bestimmten Umständen können die Trikuspidal- oder Mitralklappen chirurgisch repariert werden, so dass ein Klappenersatz nicht erforderlich ist. Herzklappen können auch perkutan behandelt werden, wobei Techniken zum Einsatz kommen, die viele Ähnlichkeiten mit der perkutanen Koronarintervention aufweisen. Der Transkatheter-Aortenklappenersatz wird zunehmend bei Patienten eingesetzt, bei denen ein sehr hohes Risiko für einen offenen Klappenersatz besteht. ⓘ
Herzrhythmusstörungen
Abnormale Herzrhythmen (Arrhythmien) können mit Antiarrhythmika behandelt werden. Diese können durch die Beeinflussung des Elektrolytflusses durch die Zellmembran wirken (z. B. Kalziumkanalblocker, Natriumkanalblocker, Amiodaron oder Digoxin) oder die Wirkung des autonomen Nervensystems auf das Herz verändern (Betablocker und Atropin). Bei einigen Herzrhythmusstörungen wie Vorhofflimmern, die das Schlaganfallrisiko erhöhen, kann dieses Risiko durch Antikoagulanzien wie Warfarin oder neue orale Antikoagulanzien verringert werden. ⓘ
Gelingt es nicht, die Herzrhythmusstörungen mit Medikamenten zu kontrollieren, kann eine weitere Behandlungsmöglichkeit die Katheterablation sein. Bei diesem Verfahren werden Drähte von einer Vene oder Arterie im Bein zum Herzen geführt, um den abnormen Bereich des Gewebes zu finden, der die Arrhythmie verursacht. Das abnorme Gewebe kann durch Erhitzen oder Einfrieren absichtlich geschädigt oder abladiert werden, um weitere Herzrhythmusstörungen zu verhindern. Während die meisten Herzrhythmusstörungen mit minimalinvasiven Kathetertechniken behandelt werden können, lassen sich einige Arrhythmien (insbesondere Vorhofflimmern) auch mit einem offenen oder thorakoskopischen Eingriff behandeln, entweder im Rahmen einer anderen Herzoperation oder als eigenständiger Eingriff. Auch eine Kardioversion, bei der das Herz mit einem Elektroschock aus einem abnormalen Rhythmus gebracht wird, kann eingesetzt werden. ⓘ
Zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen können auch Herzschrittmacher oder implantierbare Defibrillatoren erforderlich sein. Herzschrittmacher, bestehend aus einem kleinen batteriebetriebenen Generator, der unter die Haut implantiert wird, und einer oder mehreren Leitungen, die zum Herzen führen, werden am häufigsten zur Behandlung von abnormal langsamen Herzrhythmen eingesetzt. Implantierbare Defibrillatoren werden zur Behandlung schwerer lebensbedrohlicher schneller Herzrhythmen eingesetzt. Diese Geräte überwachen das Herz und können, wenn gefährliches Herzrasen festgestellt wird, automatisch einen Schock abgeben, um das Herz wieder in einen normalen Rhythmus zu bringen. Implantierbare Defibrillatoren werden am häufigsten bei Patienten mit Herzinsuffizienz, Kardiomyopathien oder vererbten Arrhythmie-Syndromen eingesetzt. ⓘ
Herzinsuffizienz
Neben der Behandlung der zugrunde liegenden Ursache für die Herzinsuffizienz eines Patienten (in den meisten Fällen eine ischämische Herzerkrankung oder Bluthochdruck) ist die medikamentöse Behandlung der Hauptpfeiler der Herzinsuffizienz. Dazu gehören Medikamente, die verhindern, dass sich Flüssigkeit in der Lunge ansammelt, indem sie die Urinproduktion des Patienten erhöhen (Diuretika), sowie Medikamente, die versuchen, die Pumpfunktion des Herzens zu erhalten (Betablocker, ACE-Hemmer und Mineralocorticoid-Rezeptor-Antagonisten). ⓘ
Bei einigen Patienten mit Herzinsuffizienz kann ein spezieller Schrittmacher, die so genannte kardiale Resynchronisationstherapie, eingesetzt werden, um die Pumpfunktion des Herzens zu verbessern. Diese Geräte werden häufig mit einem Defibrillator kombiniert. In sehr schweren Fällen von Herzinsuffizienz kann eine kleine Pumpe, ein so genanntes ventrikuläres Hilfsgerät, implantiert werden, das die eigene Pumpleistung des Herzens ergänzt. In den schwersten Fällen kann eine Herztransplantation in Betracht gezogen werden. ⓘ
Geschichte
Antike
Denker der Antike wie Empedokles (5. Jahrhundert v. Chr.), Aristoteles (4. Jahrhundert v. Chr.), Diokles von Karystos (4. oder 3. Jahrhundert v. Chr.), Vertreter der westgriechischen Medizin und die meisten Stoiker sahen das Herz als Zentralorgan des Körpers und Ausgangspunkt für Blutgefäße und Nerven an. Als Aufgabe des Gehirns nahmen sie hingegen nur die Abkühlung der im Herzen lokalisierten Wärme an. ⓘ
Der griechische Philosoph Alkmaion erkannte, dass nicht das Herz die ihm in der Antike noch zugesprochene Rolle als Zentralorgan der Wahrnehmung und der Erkenntnis hat, sondern das Gehirn, welches er auch für die Bewegungsabläufe im Körper verantwortlich machte. Alkmaions Theorie folgten auch Platon und Verfasser des Corpus Hippocraticum. Auch wenn diese Lehre durch die alexandrinischen Ärzte Herophilos von Chalkedon und Erasistratos bestätigt wurde, hielten sich noch lange die älteren Vorstellungen vom Herz als Zentralorgan. ⓘ
Die linke Herzkammer galt, so bei Galen in De usu partium, als Ort der „eingepflanzten Wärme“ (calor innatus), dem eigentlichen Lebensprinzip, und damit als Speicher des „Lebenspneumas“ (während das „Seelenpneuma“ im Gehirn vermutet wurde). Der linke Herzvorhof wurde von Galen als Teil der Lungenvene aufgefasst. ⓘ
Der arabische Arzt Ibn an-Nafīs (1213–1288) war der Erste, der das Herz anatomisch richtig beschrieb. Der englische Arzt William Harvey (1578–1657) zeigte, dass die Kontraktionen des Herzens die Bewegung des Bluts durch den Kreislauf antreiben. ⓘ
„Das Herz der Lebewesen ist der Grundstock ihres Lebens, der Fürst ihrer aller, der kleinen Welt Sonne, von der alles Leben abhängt, alle Frische und Kraft ausstrahlt. Gleicherweise ist ein König der Grundstock seiner Reiche und die Sonne seiner kleinen Welt, des Staates Herz, von dem alle Macht ausstrahlt, alle Gnade ausgeht. Diese Schrift hier über die Bewegung des Herzens habe ich Seiner Majestät (wie es Sitte dieser Zeit ist) um so mehr zu widmen gewagt, als […] beinahe alle menschlichen Taten wie auch die meisten Taten eines Königs unter der Eingebung des Herzens sich vollziehen.“
Anatomisch bedeutende Darstellungen des Herzens publizierten unter anderem auch Berengario da Carpi, Leonardo da Vinci, Andreas Vesalius und Godefridus Bidloo. Zu den bekanntesten Abhandlungen über die Anatomie und Pathologie des Herzens im 18. Jahrhundert gehört die 1749 erschienene Schrift Traité de la structure du coer, de son action et de ses maladies von Jean-Baptiste Sénac, dem Leibarzt von Ludwig XV. ⓘ
Das Herz ist den Menschen seit der Antike bekannt, auch wenn seine genaue Funktion und Anatomie nicht eindeutig geklärt waren. Ausgehend von den primär religiösen Ansichten früherer Gesellschaften über das Herz gelten die alten Griechen als der erste Ort des wissenschaftlichen Verständnisses des Herzens in der antiken Welt. Aristoteles betrachtete das Herz als das Organ, das für die Blutbildung verantwortlich ist; Platon betrachtete das Herz als die Quelle des zirkulierenden Blutes, und Hippokrates stellte fest, dass das Blut zyklisch vom Körper durch das Herz zur Lunge zirkuliert. Erasistratos (304-250 v. Chr.) sah das Herz als Pumpe, die die Blutgefäße erweitert, und stellte fest, dass sowohl Arterien als auch Venen strahlenförmig vom Herzen ausgehen und mit zunehmender Entfernung immer kleiner werden, obwohl er glaubte, dass sie mit Luft und nicht mit Blut gefüllt sind. Er entdeckte auch die Herzklappen. ⓘ
Diese Vorstellungen blieben fast tausend Jahre lang unangefochten. ⓘ
Vormoderne
Die frühesten Beschreibungen des Koronarkreislaufs und des Lungenkreislaufs finden sich im Kommentar zur Anatomie im Kanon von Avicenna, der 1242 von Ibn al-Nafis veröffentlicht wurde. In seinem Manuskript schrieb Ibn al-Nafis, dass das Blut durch den Lungenkreislauf fließt und nicht, wie zuvor von Galen angenommen, von der rechten zur linken Herzkammer. Sein Werk wurde später von Andrea Alpago ins Lateinische übersetzt. ⓘ
In Europa dominierten die Lehren von Galen weiterhin die akademische Gemeinschaft, und seine Lehren wurden in den offiziellen Kanon der Kirche aufgenommen. Andreas Vesalius stellte in De humani corporis fabrica (1543) einige von Galens Überzeugungen über das Herz in Frage, aber sein Hauptwerk wurde als Herausforderung für die Obrigkeit interpretiert, und er war einer Reihe von Angriffen ausgesetzt. Michael Servetus schrieb in Christianismi Restitutio (1553), dass das Blut von einer Seite des Herzens über die Lunge zur anderen fließt. ⓘ
Moderne
Ein Durchbruch im Verständnis des Blutflusses durch das Herz und den Körper erfolgte mit der Veröffentlichung von De Motu Cordis (1628) durch den englischen Arzt William Harvey. Harveys Buch beschreibt vollständig den systemischen Kreislauf und die mechanische Kraft des Herzens und führte zu einer Überarbeitung der galenischen Lehren. Otto Frank (1865-1944) war ein deutscher Physiologe; unter seinen zahlreichen veröffentlichten Werken finden sich detaillierte Studien über diese wichtige Herzbeziehung. Ernest Starling (1866-1927) war ein bedeutender englischer Physiologe, der ebenfalls das Herz untersuchte. Obwohl sie weitgehend unabhängig voneinander arbeiteten, sind ihre gemeinsamen Bemühungen und ähnlichen Schlussfolgerungen unter dem Namen "Frank-Starling-Mechanismus" bekannt geworden. ⓘ
Obwohl die Purkinje-Fasern und das His-Bündel bereits im 19. Jahrhundert entdeckt wurden, blieb ihre spezifische Rolle im elektrischen Reizleitungssystem des Herzens unbekannt, bis Sunao Tawara 1906 seine Monographie mit dem Titel Das Reizleitungssystem des Säugetierherzens veröffentlichte. Tawaras Entdeckung des atrioventrikulären Knotens veranlasste Arthur Keith und Martin Flack dazu, nach ähnlichen Strukturen im Herzen zu suchen, was einige Monate später zur Entdeckung des sinoatrialen Knotens führte. Diese Strukturen bilden die anatomische Grundlage des Elektrokardiogramms, dessen Erfinder, Willem Einthoven, 1924 den Nobelpreis für Medizin oder Physiologie erhielt. ⓘ
Die erste Herztransplantation bei einem Menschen wurde 1964 von James Hardy mit einem Schimpansenherz durchgeführt, aber der Patient starb innerhalb von zwei Stunden. Die erste Herztransplantation von Mensch zu Mensch wurde 1967 von dem südafrikanischen Chirurgen Christiaan Barnard im Groote Schuur Hospital in Kapstadt durchgeführt. Dies war ein wichtiger Meilenstein in der Herzchirurgie und erregte die Aufmerksamkeit sowohl der Ärzteschaft als auch der Weltöffentlichkeit. Allerdings waren die langfristigen Überlebensraten der Patienten zunächst sehr niedrig. Louis Washkansky, der erste Empfänger eines Spenderherzens, starb 18 Tage nach der Operation, während andere Patienten nicht länger als ein paar Wochen überlebten. Dem amerikanischen Chirurgen Norman Shumway und den Pionieren Richard Lower, Vladimir Demikhov und Adrian Kantrowitz ist es zu verdanken, dass die Transplantationstechniken verbessert wurden. Bis März 2000 wurden weltweit mehr als 55.000 Herztransplantationen durchgeführt. Die erste erfolgreiche Herztransplantation von einem gentechnisch veränderten Schwein auf einen Menschen, bei der der Patient länger lebte, wurde am 7. Januar 2022 in Baltimore von dem Herzchirurgen Bartley P. Griffith durchgeführt, Empfänger war David Bennett (57), dessen Leben dadurch erfolgreich bis zum 8. März 2022 (1 Monat und 30 Tage) verlängert wurde. ⓘ
Mitte des 20. Jahrhunderts hatten Herzkrankheiten die Infektionskrankheiten als häufigste Todesursache in den Vereinigten Staaten überholt und sind derzeit die häufigste Todesursache weltweit. Seit 1948 hat die laufende Framingham Heart Study die Auswirkungen verschiedener Einflüsse auf das Herz beleuchtet, darunter Ernährung, Bewegung und gängige Medikamente wie Aspirin. Obwohl die Einführung von ACE-Hemmern und Betablockern die Behandlung der chronischen Herzinsuffizienz verbessert hat, stellt die Krankheit nach wie vor eine enorme medizinische und gesellschaftliche Belastung dar: 30 bis 40 % der Patienten sterben innerhalb eines Jahres nach Erhalt der Diagnose. ⓘ
Gesellschaft und Kultur
<hiero>F34 ⓘ</hiero>
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| jb (F34) "Herz" |
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| Ägyptische Hieroglyphen |
Symbolik
Als eines der lebenswichtigen Organe galt das Herz lange Zeit als Zentrum des gesamten Körpers, als Sitz des Lebens, der Emotionen, der Vernunft, des Willens, des Intellekts, der Absicht oder des Geistes. Das Herz ist in vielen Religionen ein emblematisches Symbol und steht für "Wahrheit, Gewissen oder Zivilcourage in vielen Religionen - der Tempel oder Thron Gottes im islamischen und jüdisch-christlichen Denken; das göttliche Zentrum oder Atman und das dritte Auge der transzendenten Weisheit im Hinduismus; der Diamant der Reinheit und Essenz des Buddha; das taoistische Zentrum des Verstehens". ⓘ
In der hebräischen Bibel wird das Wort für Herz, lev, in diesen Bedeutungen verwendet, als Sitz der Emotionen, des Verstandes und als Hinweis auf das anatomische Organ. Es ist auch in Funktion und Symbolik mit dem Magen verbunden. ⓘ
Ein wichtiger Teil des Konzepts der Seele in der altägyptischen Religion wurde als das Herz oder ib angesehen. Man glaubte, dass das ib oder metaphysische Herz aus einem Blutstropfen aus dem Herzen der Mutter des Kindes gebildet wurde, der bei der Empfängnis entnommen wurde. Für die alten Ägypter war das Herz der Sitz von Gefühlen, Gedanken, Willen und Absichten. Davon zeugen ägyptische Ausdrücke, in denen das Wort ib vorkommt, wie Awi-ib für "glücklich" (wörtlich: "langes Herz"), Xak-ib für "entfremdet" (wörtlich: "abgestumpftes Herz"). In der ägyptischen Religion war das Herz der Schlüssel zum Leben nach dem Tod. Man stellte sich vor, dass es den Tod in der Unterwelt überlebt, wo es für oder gegen seinen Besitzer spricht. Es wurde angenommen, dass das Herz von Anubis und einer Reihe von Gottheiten während der Zeremonie des Herzwiegens untersucht wurde. Wenn das Herz mehr wog als die Feder der Maat, die den idealen Verhaltensstandard symbolisierte. War die Waage im Gleichgewicht, bedeutete dies, dass der Besitzer des Herzens ein gerechtes Leben geführt hatte und ins Jenseits gehen konnte; war das Herz schwerer, wurde es von dem Ungeheuer Ammit verschlungen. ⓘ
Das chinesische Schriftzeichen für "Herz", 心, leitet sich von einer vergleichsweise realistischen Darstellung eines Herzens (mit Angabe der Herzkammern) in Siegelschrift ab. Das chinesische Wort xīn hat auch die metaphorischen Bedeutungen von "Geist", "Absicht" oder "Kern". In der chinesischen Medizin wird das Herz als das Zentrum von 神 shén "Geist, Bewusstsein" angesehen. Das Herz wird mit dem Dünndarm und der Zunge in Verbindung gebracht, regiert die sechs Organe und fünf Eingeweide und gehört zum Feuer der fünf Elemente. ⓘ
Das Sanskrit-Wort für Herz ist hṛd oder hṛdaya, zu finden im ältesten erhaltenen Sanskrit-Text, dem Rigveda. Im Sanskrit kann es sowohl das anatomische Objekt als auch "Geist" oder "Seele" bedeuten und den Sitz der Emotionen darstellen. Hrd ist möglicherweise mit dem griechischen, lateinischen und englischen Wort für Herz verwandt. ⓘ
Viele klassische Philosophen und Wissenschaftler, darunter auch Aristoteles, betrachteten das Herz als Sitz des Denkens, der Vernunft oder der Emotionen, wobei sie oft das Gehirn als Beitrag zu diesen Funktionen außer Acht ließen. Die Identifizierung des Herzens als Sitz der Gefühle geht insbesondere auf den römischen Arzt Galen zurück, der den Sitz der Leidenschaften ebenfalls in der Leber und den Sitz der Vernunft im Gehirn verortete. ⓘ
Auch im Glaubenssystem der Azteken spielte das Herz eine Rolle. Die häufigste Form des Menschenopfers, die von den Azteken praktiziert wurde, war die Herzextraktion. Die Azteken glaubten, dass das Herz (tona) sowohl der Sitz des Individuums als auch ein Fragment der Sonnenwärme (istli) sei. Bis heute betrachten die Nahua die Sonne als eine Herzseele (tona-tiuh): "rund, heiß, pulsierend". ⓘ
Im Katholizismus hat die Verehrung des Herzens eine lange Tradition, die auf die Verehrung der Wunden Jesu Christi zurückgeht, die ab der Mitte des sechzehnten Jahrhunderts an Bedeutung gewann. Diese Tradition beeinflusste die Entwicklung der mittelalterlichen christlichen Verehrung des Heiligsten Herzens Jesu und die parallele Verehrung des Unbefleckten Herzens Mariens, die durch Johannes Eudes populär wurde. ⓘ
Der Ausdruck "gebrochenes Herz" ist ein kulturübergreifender Verweis auf die Trauer um einen verlorenen Menschen oder auf unerfüllte romantische Liebe. ⓘ
Die Vorstellung von "Amors Pfeilen" ist uralt und geht auf Ovid zurück. Ovid beschreibt zwar, dass Amor seine Opfer mit seinen Pfeilen verwundet, aber es wird nicht ausdrücklich gesagt, dass es das Herz ist, das verwundet wird. Die bekannte Ikonographie des Amors, der kleine Herzsymbole abschießt, ist ein Thema der Renaissance, das mit dem Valentinstag verbunden wurde. ⓘ
Lebensmittel
Tierherzen werden häufig als Nahrungsmittel verzehrt. Da sie fast ausschließlich aus Muskeln bestehen, sind sie sehr eiweißhaltig. Sie werden oft zusammen mit anderen Innereien zubereitet, zum Beispiel in den pan-osmanischen Kokoretsi. ⓘ
Hühnerherzen gelten als Innereien und werden oft auf Spießen gegrillt; Beispiele hierfür sind das japanische hāto yakitori, das brasilianische churrasco de coração und das indonesische Hühnerherz-Satay. Sie können auch in der Pfanne gebraten werden, wie beim Jerusalemer gemischten Grill. In der ägyptischen Küche können sie, fein gehackt, als Teil der Füllung für Hühner verwendet werden. In vielen Rezepten werden sie mit anderen Innereien kombiniert, z. B. im mexikanischen pollo en menudencias und im russischen ragu iz kurinyikh potrokhov. ⓘ
Rinder-, Schweine- und Hammelherzen können in den meisten Rezepten untereinander ausgetauscht werden. Da das Herz ein hart arbeitender Muskel ist, ergibt es ein "festes und eher trockenes" Fleisch und wird daher im Allgemeinen langsam gegart. Eine andere Möglichkeit, mit der Zähigkeit umzugehen, besteht darin, das Fleisch in Julienne zu schneiden, wie bei chinesisch gebratenem Herz. ⓘ
Rinderherz kann gegrillt oder geschmort werden. Bei den peruanischen anticuchos de corazón werden gegrillte Rinderherzen gegrillt, nachdem sie durch langes Marinieren in einer Gewürz-Essig-Mischung zart geworden sind. Ein australisches Rezept für "Mock Goose" ist eigentlich geschmortes, gefülltes Rinderherz. ⓘ
Schweineherz wird gedünstet, pochiert, geschmort oder zu Wurst verarbeitet. Das balinesische Oret ist eine Art Blutwurst aus Schweineherz und Blut. Ein französisches Rezept für cœur de porc à l'orange besteht aus geschmortem Schweineherz mit einer Orangensauce. ⓘ
Andere Tiere
Wirbeltiere
Die Größe des Herzens variiert zwischen den verschiedenen Tiergruppen, wobei die Herzen der Wirbeltiere von denen der kleinsten Mäuse (12 mg) bis zu denen des Blauwals (600 kg) reichen. Bei den Wirbeltieren liegt das Herz in der Mitte des ventralen Teils des Körpers und ist von einem Herzbeutel umgeben, der bei einigen Fischen mit dem Bauchfell verbunden sein kann. ⓘ
Der Sinusknoten ist bei allen Amnioten zu finden, nicht aber bei primitiveren Wirbeltieren. Bei diesen Tieren sind die Muskeln des Herzens relativ kontinuierlich, und der Sinus venosus koordiniert den Schlag, der sich wellenförmig durch die übrigen Kammern bewegt. Da der Sinus venosus bei Amnioten in den rechten Vorhof integriert ist, ist er wahrscheinlich homolog mit dem SA-Knoten. Bei den Teleosteern mit ihrem rudimentären Sinus venosus liegt das Hauptkoordinationszentrum hingegen im Vorhof. Die Herzschlagrate variiert stark zwischen den verschiedenen Arten und reicht von etwa 20 Schlägen pro Minute beim Kabeljau bis zu 600 bei Kolibris und bis zu 1200 Schlägen pro Minute beim Rubinkehlkolibri. ⓘ
Doppelte Kreislaufsysteme
- Pulmonalvene
- Linker Vorhof
- Rechter Vorhof
- Ventrikel
- Conus arteriosus
- Sinus venosus ⓘ
Erwachsene Amphibien und die meisten Reptilien haben einen doppelten Kreislauf, d. h. einen Kreislauf, der in einen arteriellen und einen venösen Teil unterteilt ist. Das Herz selbst ist jedoch nicht vollständig in zwei Seiten unterteilt. Stattdessen ist es in drei Kammern unterteilt - zwei Vorhöfe und eine Herzkammer. Das Blut wird sowohl aus dem Körperkreislauf als auch aus der Lunge zurückgeführt und gleichzeitig in den Körperkreislauf und die Lunge gepumpt. Das Doppelsystem ermöglicht die Zirkulation des Blutes zu und von den Lungen, die sauerstoffreiches Blut direkt an das Herz abgeben. ⓘ
Bei Reptilien, mit Ausnahme von Schlangen, befindet sich das Herz normalerweise in der Mitte des Brustkorbs. Bei Land- und Baumschlangen befindet es sich in der Regel in der Nähe des Kopfes; bei Wasserschlangen ist das Herz eher zentral gelegen. Das Herz hat drei Kammern: zwei Vorhöfe und eine Herzkammer. Form und Funktion dieses Herzens unterscheiden sich von denen der Säugetiere, da Schlangen einen langgestreckten Körper haben und daher von anderen Umweltfaktoren beeinflusst werden. Insbesondere wird das Herz der Schlange im Verhältnis zur Position in ihrem Körper stark von der Schwerkraft beeinflusst. Daher haben Schlangen, die größer sind, aufgrund der Schwerkraft einen höheren Blutdruck. Der Ventrikel ist unvollständig durch eine Wand (Septum) in zwei Hälften getrennt, mit einer beträchtlichen Lücke in der Nähe der Lungenarterie und der Aortenöffnung. Bei den meisten Reptilienarten scheint es, wenn überhaupt, nur eine geringe Vermischung zwischen den Blutströmen zu geben, so dass die Aorta im Wesentlichen nur sauerstoffreiches Blut erhält. Die Ausnahme von dieser Regel sind Krokodile, die ein Herz mit vier Kammern haben. ⓘ
Im Herzen der Lungenfische reicht die Scheidewand teilweise bis in die Herzkammer. Dies ermöglicht eine gewisse Trennung zwischen dem sauerstoffarmen Blutstrom, der für die Lungen bestimmt ist, und dem sauerstoffreichen Strom, der den Rest des Körpers versorgt. Das Fehlen einer solchen Trennung bei lebenden Amphibienarten könnte zum Teil darauf zurückzuführen sein, dass die Atmung zum großen Teil über die Haut erfolgt, so dass das über die Hohlvenen zum Herzen zurückgeführte Blut bereits teilweise mit Sauerstoff angereichert ist. Infolgedessen ist eine feinere Trennung zwischen den beiden Blutströmen möglicherweise weniger notwendig als bei Lungenfischen oder anderen Tetrapoden. Dennoch scheint zumindest bei einigen Amphibienarten die schwammartige Beschaffenheit des Ventrikels eine stärkere Trennung zwischen den Blutströmen zu gewährleisten. Außerdem wurden die ursprünglichen Klappen des Conus arteriosus durch eine spiralförmige Klappe ersetzt, die den Conus arteriosus in zwei parallele Teile teilt und so dazu beiträgt, dass die beiden Blutströme getrennt bleiben. ⓘ
Vollständige Teilung
Archosaurier (Krokodile und Vögel) und Säugetiere weisen eine vollständige Trennung des Herzens in zwei Pumpen auf, so dass insgesamt vier Herzkammern vorhanden sind; es wird vermutet, dass sich das Vierkammerherz der Archosaurier unabhängig von dem der Säugetiere entwickelt hat. Bei Krokodilen gibt es eine kleine Öffnung, das Foramen Panizza, an der Basis der arteriellen Gefäße, und es kommt zu einer gewissen Vermischung des Blutes auf beiden Seiten des Herzens während eines Tauchgangs unter Wasser; nur bei Vögeln und Säugetieren werden die beiden Blutströme - der Lungen- und der Körperkreislauf - dauerhaft durch eine physische Barriere vollständig getrennt. ⓘ
Fische
Fische haben ein Herz, das oft als Zweikammerherz beschrieben wird, bestehend aus einem Vorhof zur Blutaufnahme und einer Herzkammer zum Pumpen des Blutes. Das Fischherz hat jedoch Ein- und Austrittskammern, die als Kammern bezeichnet werden können, so dass es manchmal auch als drei- oder vierkammerig bezeichnet wird, je nachdem, was als Kammer gezählt wird. Der Vorhof und die Herzkammer werden manchmal als "echte Kammern" bezeichnet, während die anderen als "Nebenkammern" gelten. ⓘ
Primitive Fische haben ein Herz mit vier Kammern, aber die Kammern sind nacheinander angeordnet, so dass sich dieses primitive Herz deutlich von den Vierkammerherzen der Säugetiere und Vögel unterscheidet. Die erste Kammer ist der Sinus venosus, der das sauerstoffarme Blut aus dem Körper über die Leber- und Kardinalvenen aufnimmt. Von hier aus fließt das Blut in den Vorhof und dann in die kräftige muskulöse Herzkammer, wo die Hauptpumparbeit geleistet wird. Die vierte und letzte Kammer ist der Conus arteriosus, der mehrere Klappen enthält und das Blut in die ventrale Aorta leitet. Die ventrale Aorta leitet das Blut zu den Kiemen, wo es mit Sauerstoff angereichert wird und über die dorsale Aorta in den Rest des Körpers fließt. (Bei Tetrapoden hat sich die ventrale Aorta in zwei Hälften geteilt; die eine Hälfte bildet die aufsteigende Aorta, die andere die Lungenarterie). ⓘ
Bei erwachsenen Fischen sind die vier Kammern nicht in einer geraden Reihe angeordnet, sondern bilden eine S-Form, wobei die letzten beiden Kammern über den ersten beiden liegen. Dieses relativ einfache Muster findet sich bei Knorpelfischen und bei den Strahlenflossern. Bei den Teleosteern ist der Conus arteriosus sehr klein und kann eher als Teil der Aorta denn als Teil des eigentlichen Herzens bezeichnet werden. Der Conus arteriosus ist bei allen Amnioten nicht vorhanden, da er vermutlich im Laufe der Evolution in den Ventrikeln aufgegangen ist. In ähnlicher Weise ist der Sinus venosus bei einigen Reptilien und Vögeln zwar als rudimentäre Struktur vorhanden, geht aber ansonsten im rechten Vorhof auf und ist nicht mehr zu erkennen. ⓘ
Wirbellose Tiere
Die Herzen der verschiedenen Tiergruppen lassen sich bezüglich ihres Aufbaus in röhrenförmige und gekammerte Typen einteilen. ⓘ
Röhrenförmige Herzen setzen das Blut oder die Hämolymphe in Bewegung, indem Kontraktionswellen durch ihre Wände laufen (Peristaltik). So kann ein gerichteter Fluss erzeugt werden, auch wenn keine Ventile vorhanden sind. Gliederfüßer haben röhrenförmige Herzen, die nahe am Rücken liegen. Bei Insekten und manchen Krebsen wie Artemia können sie sich über längere Körperabschnitte erstrecken, bei anderen Krebsen handelt es sich um kurze muskuläre Säcke. Das Blut beziehungsweise die Hämolymphe tritt meistens über seitliche Öffnungen ein, sogenannte Ostien. Diese können recht zahlreich werden, die Fangschreckenkrebse haben 13 Paare. Manchmal geschieht der Zufluss aber auch von hinten über Venen. Bei der Herzkontraktion wird die Flüssigkeit nach vorne in eine mit Klappen versehene Arterie gepresst. Das Herz ist an Bändern oder Muskeln aufgehängt, die durch die Herzkontraktion unter Spannung gesetzt werden. Beim Erschlaffen des Herzens öffnen sich die Ostien und das Herz erweitert sich, so dass Flüssigkeit nachströmen kann. Das Arthropodenherz lässt sich daher mit einer Saugpumpe vergleichen. ⓘ
Röhrenförmige Herzen kommen auch bei den Urochordata und bei Embryonen der Wirbeltiere vor. Beim Manteltier Ciona ändert sich die Richtung der Kontraktionswellen rhythmisch, so dass die Flussrichtung des Blutes abwechselt. Dies ist auch bei Insekten so. So zeigt die visuelle Beobachtung vom Herz von ruhenden Mücken der Art Anopheles gambiae, dass sich dieses mit einer Rate von 1,37 Hz (82 Schläge pro Minute) zusammenzieht und die Kontraktionsrichtung wechselt, wobei 72 % der Kontraktionen in anterograder Richtung (zum Kopf hin) und 28 % der Kontraktionen in retrograder Richtung (zur Bauchspitze hin) erfolgen. ⓘ
Bei Herzen mit Kammern zieht sich eine Kammer komplett zusammen. Das Fließen in die falsche Richtung wird durch Klappen verhindert, die sich nur in eine Richtung öffnen. Dieser Herztyp kommt besonders bei Weichtieren und Wirbeltieren vor. Aufgrund der sehr starken Wandmuskulatur wirken diese Herzen zusätzlich als Druckpumpe, die einen hohen Blutdruck erzeugen kann. Bei vielen Weichtieren, speziell bei den Schnecken, aber auch bei niederen Wirbeltieren funktioniert die Füllung des Herzens durch Unterdruck in der Perikardhöhle, die das Herz umgibt. Die Wand dieser Höhle kann sehr fest sein, so dass hier bei der Herzkontraktion ein Unterdruck entsteht, der nach Ende der Kontraktion Blut in das Herz saugt. Bei Haien entstehen so −5 mmWS. Die Kammer (auch: Ventrikel) hat eine dicke, muskuläre Wand. Ihr vorgeschaltet ist der Vorhof (auch: Atrium), der eine schwächere Wandmuskulatur hat und der durch seine Kontraktion die Kammer befüllt. ⓘ
Gliederfüßer und die meisten Weichtiere haben ein offenes Kreislaufsystem. In diesem System sammelt sich sauerstoffarmes Blut rund um das Herz in Hohlräumen (Sinus). Dieses Blut durchdringt das Herz langsam durch viele kleine Einwegkanäle. Anschließend pumpt das Herz das Blut in das Hämocoel, einen Hohlraum zwischen den Organen. Bei Gliederfüßern ist das Herz in der Regel ein muskulöser Schlauch, der sich über die gesamte Länge des Körpers, unter dem Rücken und von der Basis des Kopfes aus erstreckt. Anstelle von Blut ist die Kreislaufflüssigkeit Hämolymphe, die das am häufigsten verwendete Atmungspigment, Hämocyanin auf Kupferbasis, als Sauerstofftransporter enthält. Hämoglobin wird nur von wenigen Arthropoden verwendet. ⓘ
Bei einigen anderen wirbellosen Tieren, wie z. B. den Regenwürmern, wird das Kreislaufsystem nicht für den Sauerstofftransport verwendet und ist daher sehr viel kleiner, da es keine Venen oder Arterien hat und aus zwei miteinander verbundenen Röhren besteht. Der Sauerstoff wird durch Diffusion transportiert, und es gibt fünf kleine Muskelgefäße, die diese Gefäße verbinden, die sich an der Vorderseite der Tiere zusammenziehen und als "Herzen" bezeichnet werden können. ⓘ
Tintenfische und andere Kopffüßer haben zwei "Kiemenherzen", die auch als Astialherzen bezeichnet werden, und ein "Systemherz". Die Astialherzen haben jeweils zwei Vorhöfe und eine Kammer und pumpen zu den Kiemen, während das Systemherz zum Körper pumpt. ⓘ
Nur die Chordaten (einschließlich der Wirbeltiere) und die Hemichordaten haben ein zentrales "Herz", das aus der Verdickung der Aorta gebildet wird und sich zum Pumpen von Blut zusammenzieht. Dies deutet darauf hin, dass es beim letzten gemeinsamen Vorfahren dieser Gruppen vorhanden war (bei den Stachelhäutern könnte es verloren gegangen sein). ⓘ
Zusätzliche Bilder
Das menschliche Herz von vorne gesehen
Das menschliche Herz von hinten gesehen
Der Koronarkreislauf
Das menschliche Herz von vorne und von hinten gesehen
Frontalschnitt durch das menschliche Herz
Ein anatomisches Exemplar des Herzens
Herzdarstellung mit Kreislaufsystem
Animiertes Herz 3d Modell im Computer gerendert ⓘ
Etymologie
Der neuhochdeutsche Begriff Herz – gemeingermanisch und mittelhochdeutsch hërz[e], althochdeutsch herza – geht auf das indogermanische kē̌rd zurück. Es hat somit denselben etymologischen Ursprung wie die lateinischen und griechischen Formen. Die im Deutschen am Anfang und am Ende des Wortes befindlichen zwei Konsonanten beruhen auf einem Wandel, der im Laufe der Generationen auftritt und als Lautverschiebung bezeichnet wird. ⓘ
Die Herzen von Mensch und Säugetier haben vier Herzhöhlen: zwei Vorhöfe (Atrium) und zwei Kammern (Ventrikel). Das Atrium war in der römischen Architektur der Innenhof oder Vorraum eines Wohnhauses. Ein Ventrikel ist im Lateinischen (ventriculus) ein „kleiner Bauch“; venter ist der Magen oder das Abdomen. Es ist sprachlich falsch, wenn die Kardiologen vom Vierkammerblick, von der Vierkammerebene und dem Dreikammerblick oder vom Dreikammerschrittmacher sprechen. Im Englischen dagegen hat ein four-chambered heart zwei Ventrikel; ein Ventrikel is one of two large chambers. Beim Übersetzen ist chamber (= Kammer, lateinisch camera) also entweder eine Herzkammer oder eine Herzhöhle (lateinisch cavum cordis). Ein Zweikammer-Herzschrittmacher stimuliert einen Vorhof und die dazugehörige Kammer, nicht aber beide Ventrikel. ⓘ
Herztypen und deren Verbreitung im Tierreich
Myogene und neurogene Herzen
Die Herzkontraktion wird durch einen elektrischen Impuls ausgelöst. Bei myogenen Herzen wird dieser Impuls spontan und rhythmisch in spezialisierten Herzmuskelzellen ausgelöst, den Schrittmacherzellen. Dies kommt bei Wirbeltieren, Manteltieren, Weichtieren sowie bei manchen Ringelwürmern und Gliederfüßern (darunter die Insekten) vor. Bei Säugern und Vögeln wurden die verantwortlichen Zellen im Sinusknoten lokalisiert. Die elektrische Gesamtaktivität eines myogenen Herzens lässt sich in einem Elektrokardiogramm (EKG) darstellen. Das EKG ist für jede Tierart typisch. ⓘ
Bei neurogenen Herzen wird der Impuls zur Kontraktion durch Nervenzellen (genauer: Ganglienzellen) ausgelöst, die am Herzen anliegen. Eine solche neurogene Automatie kommt bei manchen Ringelwürmern und manchen Gliederfüßern vor, zum Beispiel bei den Zehnfußkrebsen, zu denen Hummer, Krabben und andere Gruppen gehören. Das verantwortliche Herzganglion kann je nach Art zum Beispiel neun oder 16 Zellen haben. Auch der Pfeilschwanzkrebs Limulus und die Vogelspinne Erypelma californicum haben ein neurogenes Herz. Während sich bei myogenen Herzen die Erregung von den Schrittmacherzellen über jeweils benachbarte Muskelzellen schließlich im gesamten Herzen ausbreitet, findet eine solche muskuläre Erregungsweiterleitung in neurogenen Herzen soweit bekannt nicht statt. Stattdessen sind die Muskelzellen vielfach innerviert. Bei Limulus wird jede Muskelzelle von sechs oder mehr Nervenzellen innerviert, die Ganglien entspringen, die rückenwärts am Herzen anliegen und die Erregung steuern. ⓘ
Auch myogene Herzen sind oft innerviert, etwa bei Weichtieren und Wirbeltieren. So können sowohl myogene als auch neurogene Herzen durch das Nervensystem gesteuert werden. Durch entsprechende Nervenimpulse können beispielsweise die Schrittmacherzellen stimuliert oder inhibiert werden, so dass die Herzfrequenz gesteigert oder herabgesetzt wird, je nach den körperlichen Erfordernissen. ⓘ
Bei den Gliederfüßern sind lange Herzen häufiger neurogen und kurze Herzen eher myogen. Generell schlagen beide Herztypen selbstständig, ohne Signalgeber aus dem zentralen Nervensystem. Dies wird als Autonomie oder Autorhythmie bezeichnet. ⓘ
Nebenherzen
Die meisten Weichtiere haben ein offenes Gefäßsystem mit einem Herzen mit Vorhof und Kammer. Bei den Kopffüßern, die ein weitgehend geschlossenes Gefäßsystem haben, finden sich jedoch neben dem Hauptherzen noch zwei Kiemenherzen, die das Blut durch die Kapillaren der Kiemen pressen. Sie haben also eine ähnliche Funktion wie die rechte Herzhälfte der Säuger, die den Lungenkreislauf antreibt. ⓘ
Bei Myxinen, einer Gattung der Schleimaale, finden sich neben dem Hauptherzen noch Portalherz, Cardinalherzen und Caudalherz. Nebenherzen gibt es auch in den Flügelvenen von Fledermäusen. Im Lymphgefäßsystem von Froschlurchen treten sogenannte Lymphherzen auf. Sie sind paarig in der Nähe des Steißbeins angelegt und haben eine neurogene Automatie. Ein eigener Schrittmacher ist jedoch nicht vorhanden. Stattdessen werden sie vom vegetativen Nervensystem gesteuert. Lymphherzen kommen auch bei manchen Reptilien und Vögeln vor, etwa beim Strauß, bei den meisten Vögeln und den Säugern aber nicht. ⓘ
Bei vielen Insekten kommen zusätzliche Herzen in Flügeln, Beinen und Antennen vor, die helfen, die Hämolymphe durch diese schmalen Körperanhänge zu pressen. Bis zu einigen Dutzend dieser akzessorischen Herzen können auftreten. ⓘ
Blutdruck
Der Blutdruck ist der Druck, gegen den das Herz seinen Inhalt auswerfen muss. Er ist damit entscheidend für die Arbeit, die das Herz verrichten muss. Bei Tieren mit einem geschlossenen Blutkreislauf hängt die Höhe des Blutdrucks unmittelbar mit der Auswurfleistung des Herzens zusammen. Das Herzzeitvolumen ist hier der Quotient aus Blutdruck und peripherem Widerstand. Dies ist bei Tieren mit offenem Kreislaufsystem nicht der Fall. Da die Hämolymphe auch die Leibeshöhle durchströmt, ist der Blutdruck hier einerseits vergleichsweise niedrig und andererseits abhängig von der Körperbewegung und -haltung und dadurch sehr variabel. ⓘ
Bei den Weichtieren wurde gezeigt, dass der Druck, der vom Ventrikel aufgebaut werden kann, bei den Tiergruppen mit aktiverer Lebensweise größer ist. Bei den Kopffüßern sind bei Octopus bis zu 600 mmWS gemessen worden (entspricht 44 mm Hg), bei der Schnecke Patella 50 mmWS (3,7 mm Hg) und bei Muscheln in der Regel unter 20 mmWS (1,5 mm Hg). ⓘ
Bei den Wirbeltieren ist der Blutdruck am höchsten im Körperkreislauf der Vögel, dicht gefolgt vom Körperkreislauf der Säuger. Die anderen Wirbeltiergruppen, die keine vollständige Trennung zwischen Lungenkreislauf und Körperkreislauf haben (siehe unten), haben deutlich niedrigere Blutdrücke (siehe Tabelle). Bei Vögeln und Säugern nimmt der Blutdruck mit dem Alter zu und ist bei Männchen etwas höher als bei Weibchen. Bei Säugetieren, die Winterschlaf halten, sinkt der Blutdruck stark. Wenn nicht anders angegeben, beruhen die Zahlenangaben der Tabelle auf dem zitierten Lehrbuch. Angegeben werden zuerst der Ruheblutdruck am Ende der Herzkontraktion (systolischer Blutdruck), der dem Druck im (linken) Ventrikel entspricht, und gefolgt von einem Schrägstrich der Druck in der Aorta am Beginn der nächsten Kontraktion, gegen den das Herz das Blut auswerfen muss (diastolischer Blutdruck). Alle Werte in mm Hg. ⓘ
Säugetiere
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Vögel
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Wechselwarme Wirbeltiere
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Herzen der Wirbeltiere
Alle Wirbeltierherzen sind myogen, ein Schrittmacher sorgt für eine herzeigene Reizgenerierung. In vielen Fällen schlagen Herzen unter kontrollierten Bedingungen noch weiter, nachdem sie aus einem Tier herauspräpariert wurden. Diese Eigenschaft wird als Autorhythmie oder Autonomie bezeichnet. ⓘ
Lage und Aufbau des menschlichen Herzens
| Einige Kennzahlen des menschlichen Herzens (Durchschnittswerte) ⓘ | |
|---|---|
| Länge | 15 cm |
| Gewicht | 300 g |
| Schlagvolumen | 70 cm³ pro Schlag |
| Herzzeitvolumen (HZV) in Ruhe | 4,9 Liter/Minute |
| HZV bei großer Anstrengung | 20–25 Liter/Minute |
| Arbeit (Herzarbeit) | 0,8 Joule pro Schlag (linke Kammer) 0,16 Joule pro Schlag (rechte Kammer) 100.000 Joule pro Tag (gesamt) |
Anatomie
Die Gestalt des Herzens gleicht einem abgerundeten Kegel, dessen Spitze nach unten und etwas nach links vorne weist. Das Herzvolumen entspricht ungefähr dem Volumen der geschlossenen Faust des betreffenden Menschen. Das Herz sitzt beim Menschen in der Regel leicht nach links versetzt hinter dem Brustbein. In seltenen Fällen ist es nach rechts versetzt (die sogenannte Dextrokardie – „Rechtsherzigkeit“), meist bei Situs inversus (also bei spiegelverkehrter Organanordnung). ⓘ
Das gesunde Herz wiegt etwa 0,5 % des Körpergewichts, beim Mann zwischen 280 und 340 Gramm, bei der Frau zwischen 230 und 280 Gramm. Über den größten Teil des Lebens nimmt die Herzmasse kontinuierlich zu, wobei es bei dauerhafter Belastung eher mit der (risikoarmen) Vergrößerung schon bestehender Herzmuskelzellen reagiert: ab etwa 500 g, dem so genannten kritischen Herzgewicht, erhöht sich das Risiko einer Mangelversorgung des nunmehr vergrößerten Herzens mit Sauerstoff, da die versorgenden Herzkranzgefäße nicht in gleichem Maße mitwachsen. ⓘ
Entgegen früheren Annahmen bildet der Mensch im Lauf seines Lebens neue Herzmuskelzellen, allerdings nur in begrenztem Ausmaß. Im Alter von 25 Jahren beträgt die jährliche Regeneration etwa ein Prozent, bis zum 75. Lebensjahr fällt sie auf unter 0,5 Prozent. Während einer durchschnittlichen Lebensspanne werden damit weniger als 50 % der Herzmuskelzellen ersetzt. ⓘ