Herz-Kreislauf-System

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Herz-Kreislauf-Systems des Menschen.

Das Herz-Kreislauf-System hat die Aufgabe, die für den Zellstoffwechsel notwendigen Stoffe, d. h. vor allem Sauerstoff und Nährstoffe, zu allen Zellen des menschlichen Körpers zu transportieren und die Abfallprodukte (v. a. Kohlendioxid) abzutransportieren. Weiterhin ist es für die Wärme-, Botenstoff- und Immunzellenverteilung im Körper zuständig.

Das Transportmedium ist das Blut in dem sich die zu transportierenden Stoffe lösen. Dieses wird vom Herz durch ein Netz an Blutgefäßen gepumpt, die sich in die Gewebe hinein immer weiter verästeln.

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Aufgaben und Aufbau des Kreislaufs

Schematische Darstellung des Blutkreislaufs.

Jede Körperzelle benötigt für ihren Stoffwechsel vor allem Sauerstoff und Glukose (Zucker). Sauerstoff wird über die Lunge aufgenommen und muss zu den Zellen transportiert werden. Gleiches gilt für Glukose, die über die Nahrung aufgenommen wird und für die Abfallprodukte des Zellstoffwechsels Kohlendioxid und Harnsäure, die zurück zur Lunge bzw. zu den Nieren transportiert werden müssen, um dort abgegeben zu werden. Diese Transportaufgabe wird vom Herz-Kreislauf-System übernommen:

Die Stoffe werden im Blut gelöst oder an seine Bestandteile gebunden und durch die Blutgefäße, die sich vom Herzen weg immer weiter verästeln, zu den Körperzellen transportiert. Dort werden die Stoffe wieder abgegeben und die Abfallprodukte aufgenommen. Der Kreislauf besteht aus zwei beim Herz miteinander verbundenen Kreisläufen. Das Herz ist die Pumpe für die beiden Blutkreisläufe und besteht deshalb aus zwei getrennten Hälften. Der Körperkreislauf versorgt alle Zellen im Körper. Der Lungenkreislauf ist nur dafür zuständig, das Blut durch die Lunge zu befördern, damit es dort Sauerstoff aufnehmen und Kohlendioxid abgeben kann. Sauerstoffarmes Blut erreicht aus dem Körper kommend die rechte Herzhälfte und wird von dieser in den Lungenkreislauf gepumpt. Nachdem in der Lunge der Gasaustausch stattgefunden hat, wird das nun sauerstoffreiche Blut von der linken Herzhälfte durch den Körperkreislauf gepumpt, um dort die Zellen zu versorgen.

Wenn ein Blutgefäß blockiert ist, sind die dahinter befindlichen Zellen von der Sauerstoff- und Nährstoffversorgung abgeschnitten. Dies kann beim bzw. nach dem Tauchen vor allem durch Stickstoffbläschen aufgrund einer Dekompressionskrankheit vorkommen. Zellen können je nach Typ unterschiedlich lange ohne Sauerstoff überleben. Nervenzellen im Gehirn sind am empfindlichsten und sterben bereits nach ca. 3 Minuten ohne Sauerstoff ab. Deshalb ist es überlebenswichtig, dass eine derartige Erkrankung so schnell wie möglich medizinisch behandelt wird. Gleiches gilt für einen vollkommenen Herz-Kreislauf-Stillstand bei dem umgehend die Rettungskette eingeleitet und mit einer Herz-Lungen-Wiederbelebung begonnen werden muss.

Bestandteile

Blut

Erythrozyt (li.), Thrombozyt (mi.) und Leukozyt (re.).

Das Blut ist das Transportmedium des Herz-Kreislauf-Systems. Es besteht aus Erythrozyten (rote Blutkörperchen), die zuständig für den Sauerstofftransport sind, Thrombozyten (Blutplättchen) für die Blutgerinnung, Leukozyten (weiße Blutkörperchen) für die Immunabwehr und Blutplasma. Das Blutplasma macht 55% des Gesamtvolumens aus und besteht größtenteils aus Wasser in dem verschiedenste Stoffe gelöst sind. Das gesamte Blutvolumen eines Erwachsenen beträgt ca. 5 l bis 6 l.

Das Blut hat vielfältige Aufgaben: Es befördert Gase, Nährstoffe, Zwischen- und Abbauprodukte des Stoffwechsels, Hormone, Abwehrstoffe des Immunsystems und dient der Wärmeregulation des Körpers. Steigt die Körpertemperatur an, so wird mehr Blut in die Gefäße unter der Haut transportiert und somit Wärme an der Körperoberfläche abgegeben. Sinkt die Körpertemperatur wird die Durchblutung von Haut und Extremitäten reduziert, um mehr Wärme im Körperkern zu halten. Die rote Farbe erhält das Blut durch einen Hauptbestandteil der roten Blutkörperchen – dem Hämoglobin. Die Farbe ist zudem abhängig von der Sauerstoffsättigung: Sauerstoffreiches Blut ist hellrot, sauerstoffarmes Blut dunkler und leicht bläulich.

Sauerstoff wird im Blut hauptsächlich von den roten Blutkörperchen transportiert. Er wird in den Lungenkapillaren an das in den roten Blutkörperchen vorhandene Hämoglobin chemisch gebunden und so von der Lunge zu den Körperzellen transportiert. Auch ein Teil des bei den Stoffwechselvorgängen entstehenden Kohlendioxids wird an die roten Blutkörperchen gebunden, der Rest wird in gelöster Form im Blut transportiert.

Blutgefäße

Die Blutgefäße sind die Rohrleitungen des Herz-Kreislauf-Systems. Desto weiter sie sich vom Herz entfernt befinden, desto weiter verästeln sie sich und desto kleiner wird ihr Durchmesser. Man unterscheidet Blutgefäße entsprechend ihrem Aufbau und ihrer Lage im Blutkreislauf grob in Arterien, Venen und die dazwischen befindlichen Kapillaren.

Arterien führen immer vom Herzen weg. Sie sind so aufgebaut, dass sie dem Druck, den das Herz bei jedem Schlag erzeugt, widerstehen können. Im Körperkreislauf befördern sie sauerstoffreiches Blut, im Lungenkreislauf hingegen sauerstoffarmes.

Venen führen immer zum Herzen hin. Sie sind dünnwandiger als Arterien, da sie sich im Niederdruckbereich des Blutkreislaufs befinden. Die sog. Venenklappen in ihrem Inneren sind so angeordnet, dass ein Blutfluss Richtung Herz einen geringen Widerstand erfährt, eine Strömung in die andere Richtung einen sehr hohen. Somit wird ein Blutfluss in die verkehrte Richtung weitestgehend unterbunden. Im Körperkreislauf befördern die Venen sauerstoffarmes Blut, im Lungenkreislauf hingegen sauerstoffreiches.

Die feinsten Verästelungen der Blutgefäße, die sich im Übergangsbereich zwischen Arterien und Venen befinden, werden als Kapillaren bezeichnet. Sie sind sehr dünnwandig aufgebaut, da durch ihre Wände der Austausch von Sauerstoff, Kohlendioxid, Nährstoffen, Abfallstoffen, usw. stattfinden muss.

Herz

Das Herz ist die Pumpe des Herz-Kreislauf-Systems. Es besteht aus zwei voneinander unabhängigen Herzhälften, von denen die linke Hälfte das Blut durch den Körperkreislauf und die rechte Blut durch den Lungenkreislauf pumpt. Jede Hälfte besteht aus Vor- und Hauptkammer. Durch die Hohlvene bzw. Lungenvene gelangt Blut in die Vorhöfe. Wenn diese gefüllt sind, gelangt das Blut in die Hauptkammern und wir durch die Aorta bzw. Lungenarterie in den Körper- bzw. Lungenkreislauf ausgestoßen.

Maßgebend für die Durchblutung der Gewebe ist die Herzfrequenz und der Blutdruck. Beides hängt von der Belastung und vom Energiebedarf der Körpers ab. Die Herzfrequenz ist als Puls an nahe unter der Haut liegenden Arterien, wie der Hauptschlagader am Hals oder am Handgelenk ertastbar. Im Ruhezustand beträgt die Herzfrequenz ca. 60 bis 80 Schläge pro Minute. Unter Belastung kann sie auf bis zu 200 Schläge pro Minute ansteigen. Die Steuerung erfolgt überwiegend durch den am rechten Vorhof gelegenen Sinusknoten.

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Persistierendes Foramen Ovale (PFO)

Herz mit einem PFO und übergetretenen Mikrobläschen.

Das Foramen Ovale ist eine Öffnung in der Vorhofscheidewand zwischen linker und rechter Herzhälfte. Diese Öffnung dient in der embryonalen Phase als Kurzschluss für den noch nicht funktionsfähigen Lungenkreislauf. Nach der Geburt verwächst sie normalerweise vollständig. Bei etwa einem Viertel aller Menschen verwächst sie jedoch nicht vollständig und es bildet sich eine kleine Falte oder es verbleibt ein kleines Loch durch das sauerstoffarmes Blut direkt wieder in den Körperkreislauf übertreten kann, ohne die Lunge zu passieren. Dies nennt man ein offenes oder persistierendes Foramen Ovale (PFO).

Im normalen Leben ist der Einfluss eines PFOs vernachlässigbar, da der Druck in der linken Vorkammer höher als der in der rechten Vorkammer ist und die Hautfalte somit meist abdichtet. Beim Husten oder bei einem mit zu viel Druck ausgeführten Druckausgleich kann es zu einer kurzen Druckverschiebung in den Vorkammern kommen. Mit Mikrobläschen belastetes Blut aus der rechten Vorkammer kann somit durch das PFO in die linke Vorkammer und damit in der Körperkreislauf gelangen. Normalerweise werden die Mikroblasen in den Lungenkapillaren aufgefangen und dort abgebaut. Im Körperkreislauf können sie allerdings eine Dekompressionskrankheit hervorrufen.

Bei einer normalen Tauchtauglichkeitsuntersuchung wird ein PFO nicht erfasst. Ein Taucher, der bei normalen Tauchgängen (flach bzw. nicht dekompressionspflichtig) Symptome einer Dekompressionskrankheit hatte, sollte in Hinblick auf ein mögliches PFO sehr vorsichtig und konservativ tauchen.