Herz, elektrisches Leitungssystem

Eine effektive Blutzirkulation im Körper ist nur möglich, wenn sich die unterschiedlichen Anteile des Herzmuskels (2 Vorhöfe und 2 Kammern) koordiniert rhythmisch kontrahieren. Nur dann kann der Herzmuskel optimal Blut in die Gefäße pumpen.

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Was ist das elektrische Leitungssystem des Herzens?

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Das Herz ist in vier Bereiche unterteilt. Zwei befinden sich auf der rechten und zwei auf der linken Seite. Auf jeder Seite befindet sich ein Herzvorhof (Atrium) und eine Herzkammer (Ventrikel), die zusammenarbeiten und über Herzklappen und große Bluitgefäße miteinander verbunden sind. Die Herzkammern pumpen das Blut in den Kreislauf. Die rechte Herzkammer pumpt es in den kleinen Kreislauf (Lungenkreislauf) und die linke Herzkammer pumpt es über die Hauptschlagader (Aorta, große Körperschlagader) in den großen Kreislauf (Körperkreislauf). Bei einem Herzschlag fungieren beide Herzräume wie zwei nacheinander geschaltete Pumpen. Zunächst ziehen sich die Herzvorhöfe zusammen (kontrahieren) und befüllen die Herzkammern mit Blut. Danach kontrahieren die starken Herzkammern und drücken das Blut in die großen Blutgefäße (Arterien). Gleichzeitig schließen sich die Herzklappen zu den Herzvorhöfen, sodass kein Rückstrom erfolgt. Die Herzvorhöfe füllen sich wieder mit Blut aus den ankommenden Blutgefäßen (Venen). Eine effektive Blutzirkulation erfordert also eine rhythmische Koordination von Herzvorhöfen und Herzkammern, um eine optimale Pumpleistung zu erzielen.

Zusätzlich zu dieser abgestimmten Muskelarbeit ist entscheidend, wie schnell das Herz pumpt (schlägt): der Puls oder die Herzfrequenz. Die normale Herzschlagfrequenz in Ruhe liegt bei 60–80 Schlägen pro Minute (Erwachsene). Die Herzfrequenz wird reguliert durch Nervenfasern des sog. sympathischen und parasympathischen Nervensystems: ein Nervensystem, das neben den Hirnnerven und Nerven für alle anderen Muskeln im Körper v. a. die inneren Organe und überlebenswichtigen Funktionen des Körpers steuert. Diese Nerven sind nicht willentlich zu regulieren: bei Angst oder Aufregung z. B. beschleunigt sich der Puls sozusagen automatisch.

Erhält das Herz den elektrischen Nervenimpuls zu arbeiten, wird dieser über ein fein abgestimmtes System von Sinneszellen und Fasern in den verschiedenen Anteilen des Herzmuskels weitergeleitet, was beim Gesunden eine genau koordinierte Pumpfunktion ermöglicht. Dieses elektrische Leitungssystem des Herzens besteht aus dem sog. Sinusknoten, dem AV-Knoten sowie einem Netzwerk in den Herzkammern mit drei Hauptzweigen, zwei zur linken und einem zur rechten Herzkammer.

Sinusknoten – Erregungsbildung

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Das Herz
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Herz, elektrisches Leitungssystem

Jeder Herzschlag entsteht normalerweise in einer Gruppe von spezialisierten Zellen, die als Sinusknoten (Nodus sinuatrialis) bezeichnet werden. Er befindet sich im oberen Bereich des rechten Herzvorhofs und wird als der natürliche Schrittmacher (Taktgeber) des Herzens bezeichnet. Der Sinusknoten gibt das Startsignal für jeden neuen Herzschlag. Er kann einen elektrischen Impuls auslösen, der sich im Herzen über den AV-Knoten fortpflanzt und einen neuen Herzschlag auslöst. Andere Bereich im Herzmuskel verfügen ebenfalls über diese Eigenschaft. Sie sind im Normalfall inaktiv, wenn der Sinusknoten seine Funktion erfüllt und die Herzschlagfrequenz bestimmt. Von ärztlicher Seite wird bei diesem normalen Herzrhythmus auch von einem normalen Sinusrhythmus gesprochen.

Reizleitungsnetz und Verbreitung des elektrischen Impulses

Vom Sinusknoten pflanzen sich die elektrischen Impulse über die Herzvorhöfe fort. Beim Passieren eines Impulses kontrahieren die Herzmuskelzellen. Bei einem normalen Herzschlag werden die elektrischen Impulse größtenteils zunächst zum rechten und danach zum linken Herzvorhof geleitet. Nachdem die Herzvorhöfe von oben bis unten aktiviert wurden, gelangen die Impulse zum AV-Knoten (Atrioventriklular-Knoten, Nodus atrioventricularis). Dieser befindet sich im Zentrum des Herzens zwischen Vorhöfen (A=Atrium) und Kammern (V=Ventrikel). Der AV-Knoten ist das Verbindungsglied des elektrischen Systems zwischen Herzvorhöfen und Herzkammern. Der Impuls verzögert sich im AV-Knoten um etwa eine Zehntelsekunde, sodass die Herzvorhöfe genügend Zeit haben, die Herzkammern mit Blut zu füllen. Vom AV-Knoten verbreitet sich der Impuls über zwei elektrische Reizleitungsbahnen (rechtes und linkes Reizleitungsbündel), die den Impuls in die rechte und linke Herzkammer weiterleiten.

Erschlaffung und elektrische Aufladung

Jede Herzzelle, die die elektrischen Impulse des Herzens verbreitet, zeichnet sich durch zwei elektrische Phasen aus: eine Aktivphase (Depolarisation) und eine Ruhephase (Repolarisation mit Refraktärität). Während der Aktivphase leiten die Herzzellen den elektrischen Impuls weiter. Ein Herzschlag wird induziert. Nach der Aktivierung (einem Herzschlag) kehren die Zellen zur Ruhephase zurück. Sie können sich wieder aufladen und auf einen neuen Herzschlag vorbereiten. Während des größeren Teils der Ruhephase können die Herzzellen keinen Impuls weiterleiten (sie sind refraktär, also nicht erregbar). Dies schützt davor, dass sich die Herzmuskulatur verkrampft.

Schädigungen am elektrischen Leitungssystem des Herzens

Bei einem gesunden Menschen mit einem normalen und funktionstüchtigen Herzen kommen anhaltende Störungen des Herzrhythmus kaum vor, wenn sie nicht von äußeren Faktoren ausgelöst werden. Solche Faktoren können z. B. eine Elektrokardioversion (oder auch ein Blitzeinschlag) oder die Einnahme von bestimmten Medikamenten/Drogen sein.

Weist der Herzmuskel jedoch Schäden (z. B. Narben auf), können Rhythmusstörungen leichter entstehen. Zu Narben im Herzgewebe kann es infolge einer Vielzahl verschiedener Erkrankungen kommen. Typischerweise entstehen sie infolge eines Herzinfarkts oder von Herzkranzgefäßerkrankungen mit einer verminderten Sauerstoffversorgung der Herzmuskulatur (Angina pectoris). Die Narbenbildung und verminderte Sauerstoffversorgung können den Start des Impulses im Sinusknoten und/oder die Fortleitung des Impulses im Reizleitungssystem verzögern. Bei einer Herzerkrankung oder einer Herzschädigung kann es zu einer Instabilität von Start und Fortleitung der elektrischen Herzimpulse kommen, was die Gefahr für Arrhythmien (Rhythmusstörungen) erhöht. Diese können sich in einem zu schnellen Herzschlag (Tachykardie), zu langsamen Herzschlag (Bradykardie) oder unregelmäßigem Herzschlag äußern.

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Herzinfarkt
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Herz mit Angina pectoris

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Autoren

  • Susanne Meinrenken, Dr. med., Bremen