Das Herz hat ein komplexes elektrisches System, das die Kontraktion und Entspannung seiner Muskelwand reguliert. Dadurch kann das Herz funktionieren, indem es während der Entspannung Blut aufnimmt und es mit Kraft in die Lunge und andere Körperteile pumpt. Der Rhythmus des Herzschlags wird von einem natürlichen Schrittmacher gesteuert, der als Sinusknoten (SA-Knoten) bekannt ist und den elektrischen Impuls erzeugt. Um eine gleichzeitige Kontraktion der Vorhöfe und Kammern zu verhindern, verzögert der atrioventrikuläre Knoten (AV-Knoten) die Weiterleitung des Impulses an die Kammer. Fasern vom SA-Knoten zum AV-Knoten (internodiale Bahnen) und dann vom AV-Knoten zum Rest der Ventrikel (Purkinje-Fasern) dienen als elektrische „Kabel“ des Herzens.
Inhaltsverzeichnis
Sinusknoten (SA-Knoten)
Der natürliche Schrittmacher
Der Sinusknoten oder SA-Knoten ist als natürlicher Schrittmacher des Herzens bekannt. Es reguliert den Rhythmus des Herzschlags, indem es einen Impuls erzeugt, der eine Kontraktion des Herzmuskels bewirkt. Je schneller diese Impulse erzeugt werden, desto schneller schlägt das Herz. Um seine Funktion auszuführen, hat der SA-Knoten eine spezialisierte Struktur mit einzigartigen Eigenschaften, die sicherstellt, dass er die elektrische Aktivität während des gesamten Lebens aufrechterhält.
Der SA-Knoten ist eine kleine Struktur, die etwa 3 Millimeter breit, 15 Millimeter und nur 1 Millimeter dick ist. Es ist eine flache, elliptische Struktur, die sich an der äußeren Rückwand des rechten Atriums befindet. Der SA-Knoten ist eigentlich eine spezialisierte Art von Herzmuskel, ihm fehlen jedoch die kontraktilen Filamente, die es dem Muskel ermöglichen, sich zu verlängern und zu verkürzen.
Wie funktioniert der SA-Knoten?
Die konstante elektrische Aktivität innerhalb des SA-Knotens ist eine Folge der unterschiedlichen Art von Ionenkanälen innerhalb der Fasern. Es gibt drei Arten von Kanälen – schnelle Natriumkanäle, langsame Natrium-Kalzium-Kanäle und Kaliumkanäle – die den Einstrom positiver Ionen in die Faser ermöglichen.
Die SA-Knotenfasern haben eine negative Ruhemembran von etwa –55 bis –60 mV (Millvolt). Die Fasern sind von großen Mengen an Natriumionen umgeben, die allmählich durch die undichten Kanäle in die Faser eintreten. Die Spannung steigt langsam an, bis ein Schwellenwert von etwa -40 mV erreicht ist. An diesem Punkt werden andere Kanäle aktiviert und es gibt einen plötzlichen Strom positiver Ionen in die Faser. Natrium- und Calciumionen strömen hinein, während Kaliumionen aus der Faser strömen. Dadurch entsteht das Aktionspotential.
Die Natrium-Kalzium-Kanäle werden schnell inaktiviert, während die Kaliumkanäle etwas länger aktiviert bleiben. Der fortgesetzte Abfluss von Kaliumionen bedeutet, dass positive Ionen die Faser verlassen und daher das intrazelluläre Potential zurück auf sein Ruhemembranpotential von –55 bis –60 mV reduzieren. Dies ist als Zustand der Hyperpolarisation bekannt. Schließlich schließen sich immer mehr Kaliumkanäle. Durch das langsame Einsickern von Natrium wird das Ruhepotential nochmals reduziert und ein weiteres Aktionspotential wird dann eingeleitet.
Der Zeitraum, in dem der Schwellenwert erreicht wird, und der Hyperpolarisationszustand liefern die Verzögerung, um sicherzustellen, dass ein Aktionspotential nicht unmittelbar nach dem Ende des vorherigen erzeugt wird. Im Wesentlichen reguliert dies den Rhythmus des Herzens.
Internodale Bahnen
Der Sinusknoten ist direkt mit den atrialen Muskelfasern verbunden und Impulse können die Muskeln sofort erreichen. Da sich der SA-Knoten in der Wand des rechten Vorhofs befindet, überträgt ein spezialisiertes Faserband, das als interatriale Bänder bekannt ist , Impulse zum linken Vorhof. Impulse wandern durch diese Bänder bis zu dreimal schneller als durch den Vorhofmuskel. Das Vorhofleitungssystem ist jedoch derart, dass Impulse auf den Muskel der Vorhöfe beschränkt werden. Daher sind die internodalen Bahnen für die Kontraktion der Ventrikel notwendig.
Die internodalen Bahnen übertragen, wie der Name schon sagt, den im SA-Knoten erzeugten Impuls an den AV-Knoten. Es gibt drei Bänder in den internodalen Bahnen, die als vordere , mittlere und hintere internodale Bahnen bekannt sind. Es ist nach der Vorhofwand benannt, um die es sich krümmt, um schließlich den AV-Knoten zu erreichen.
Atrioventrikulärer Knoten (AV-Knoten)
Obwohl ein Impuls vom SA-Knoten nur etwa 0,3 Sekunden braucht, um den AV-Knoten zu erreichen, wird er nicht sofort an den Ventrikelmuskel weitergeleitet. Stattdessen wird es im AV-Knoten und im AV-Bündel um weitere 0,13 Sekunden verzögert.
Der AV-Knoten ist eine kleine Struktur, die sich an der Rückwand des rechten Vorhofs direkt hinter der Trikuspidalklappe befindet, die den rechten Vorhof vom rechten Ventrikel trennt. Leitende Fasern, die als AV-Bündel bekannt sind, übertragen Impulse an die Muskeln der Ventrikel. Um zu verhindern, dass Impulse in den Ventrikeln zurück zu den Vorhöfen wandern, existiert zwischen den Vorhöfen und den Ventrikeln ein isolierendes Gewebeband, das als AV-Faserband bekannt ist.
Die Verzögerung im AV-Knoten ist wesentlich, um zu verhindern, dass sich sowohl die Vorhöfe als auch die Ventrikel gleichzeitig zusammenziehen. Obwohl etwa 80 % des Blutes in den Vorhöfen passiv in die Ventrikel entleert werden, zwingt die atriale Kontraktion die verbleibenden 20 % in die Ventrikel, um eine maximale Herzleistung zu erzielen. Dies kann nur erreicht werden, indem sich die Vorhöfe zusammenziehen, während die Ventrikel entspannt sind. Die Verzögerung ist jedoch kurzzeitig und einen Bruchteil einer Sekunde nach der atrialen Kontraktion ziehen sich die Ventrikel dann zusammen.
Der AV-Knoten empfängt den Impuls von den internodalen Bahnen, verzögert ihn um ungefähr 0,09 Sekunden und der Impuls passiert das AV-Bündel, das ihn um weitere 0,04 Sekunden verzögert. Der AV-Knoten und das Bündel können diese Verzögerung erreichen, indem sie die Leitung des elektrischen Impulses verlangsamen. Die Gap Junctions zwischen aufeinanderfolgenden Zellen des AV-Knotens und Bündelfasern sind weniger, was daher den Widerstand gegenüber dem Impuls erhöht.
AV-Bundle und Purkinje-Fasern
Das AV-Bündel verläuft durch das Ventrikelseptum, wo es sich in ein rechtes und ein linkes Bündel verzweigt. Diese erstreckt sich bis zur Herzspitze. Die Fasern des AV-Bündels sind groß und unidirektional, sodass Impulse nicht rückwärts zu den Vorhöfen wandern können. Innerhalb des AV-Bündels befinden sich die spezialisierten Purkinje-Fasern . Es ist einzigartig, weil es Impulse um ein Vielfaches schneller übertragen kann als die anderen Teile des Reizleitungssystems des Herzens. Dadurch wird sichergestellt, dass der elektrische Impuls sofort zu den meisten Teilen des Ventrikelmuskels wandert und gleichzeitig eine Kontraktion auftritt. Geschieht dies nicht, ziehen sich Teile der Herzkammern selbstständig zusammen und das Blut wird nicht mit der gleichen Kraft herausgedrückt wie im gesunden Herzen.
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