Verzögerung von etwa 100 ms (Millisekunden) zu den Ventrikeln.
Der Weg vom AV-Knoten in die Herzkammern führt über das His-Bündel. Es bringt das Signal durch die Klappenebene direkt in das Septum interventriculare. Das His-Bündel zweigt in die beiden Kammerschenkel (Tawara-Schenkel) ab, die in Richtung Herzspitze ziehen. His-Bündel und Kammerschenkel besitzen ebenfalls einen eigenen Rhythmus: Er liegt bei einer Frequenz zwischen 30 und 40 pro Minute. Man nennt diese Frequenz den Kammerrhythmus (dritter Herzschrittmacher).
Von den Kammerschenkeln aus verbreiten sich die Aktionspotenziale über die Purkinje-Fasern in der Muskulatur der linken und rechten Kammer. Die Zeit, die ein Aktionspotenzial vom Sinusknoten bis zur letzten Kammermuskelzelle braucht, beträgt etwa 200 ms.
MEMO Reihenfolge der Reizleitung (Abb. 7) 1. Der Sinusknoten im rechten Atrium erzeugt Aktionspotenziale 2. Der AV-Knoten zwischen Atrium und Ventrikel «fängt» die Aktionspotenziale ein 3. Das His-Bündel im Septum interventriculare schleust die Aktionspotenziale vom Atrium in die Ventrikel 4. Die Kammerschenkel bringen die Aktionspotenziale zur Herzspitze 5. Die Purkinje-Fasern verteilen die Aktionspotenziale in der Ventrikelmuskulatur
Abb. 7 Die Reizleitung in der Übersicht [Roland Sommer]
Exkurs Wilhelm His jun. (1863–1934) Die medizinische Fachsprache ist durchsetzt von Eigennamen wie His-Bündel oder Purkinje-Fasern. Anatomische Strukturen und Krankheiten werden oft nach ihren Entdeckern benannt (früher mehr als heute). Die Geschichten hinter den Namen sind äusserst spannend und unterhaltsam. Zum Beispiel beschrieb Wilhelm His jun. (Abb. 8) im Jahr 1893 als erster «…ein Muskelbündel, welches Vorhof- und Kammerscheidewand untereinander verbindet, und welches bisher der Beobachtung dadurch sich entzogen hat, dass es, bei geringem Umfang, nur dann in ganzer Ausdehnung sichtbar wird, wenn die Scheidewände genau der Länge nach getroffen sind.» Es dauerte noch Jahre, bis Wilhelm His jun. zur Erkenntnis gelangte, dass besagtes Muskelbündel etwas mit dem Herzrhythmus zu tun hat. Die tatsächliche Funktion des His-Bündels wurde erst später durch die Arbeiten des Japaners Sunao Tawara und des Tschechen Jan Evangelista Purkinje bestätigt. (Quelle: Mudry, A. Wilhelm His junior (1863–1934) et le faisceau atrioventriculaire. medicalforum.ch.)
Abb. 8 Wilhelm His jun. [Nicola Perscheid]
Die Refraktärzeit sichert die Herzaktion
Die Zeit eines Aktionspotenzials zwischen Depolarisation und Repolarisation dauert in der Herzmuskulatur länger als zum Beispiel in der Skelettmuskulatur – das liegt an der Refraktärzeit (refraktär = unempfindlich) (Abb. 9). Nachdem das Membranpotenzial einer Herzmuskelzelle auf etwa +30 mV gestiegen ist, währt es um die 250 ms. Danach findet die Muskelzelle zurück in das Ruhepotenzial (ca. -85 mV). Während der 250 ms (entspricht der Refraktärzeit) lässt sich die Herzmuskelzelle nicht zu einer erneuten Kontraktion motivieren. Die Refraktärzeit garantiert, dass die Herzmuskulatur nicht in eine Dauerkontraktion (Tetanie) gerät.
(Mehr zum Thema «Aktionspotenzial» Siehe APP Band 1)
Abb. 9 Aktionspotenzial und Refraktärzeit der Herzmuskulatur [OpenStax College; bearbeitet von Dr. med. André Lauber]
QR-Code 1 Aktionspotenzial einfach erklärt (Link: http://bit.ly/1XqD63d)
Was ist Herzschlag?
Jeder Herzschlag (= Herzaktion) ist ein stetiges Hin und Her zwischen Anspannung (Kontraktion) und Entspannung der Herzmuskulatur.
Kontrahiert sich die Muskulatur der Kammern, drückt sie Blut in die Arterien. Diese Phase der Herzaktion heisst Systole (= Zusammenziehen).
Entspannt sich die Kammermuskulatur, fliesst das Blut von den Vorhöfen in die Kammern. Diese Phase nennt man Diastole (= Auseinanderziehen).
MEMO Zwei Phasen des Herzschlags Die Anspannungs- und Auswurfphase heisst Systole. Die Entspannungs- und Füllungsphase heisst Diastole.
QR-Code 2 Video zur Herzaktion (Link: http://bit.ly/2lDwJeT)
Systole – Blut fliesst in die Arterien
Zu Beginn der Systole sind die Ventrikel mit Blut gefüllt und alle Herzklappen geschlossen. Die Kammermuskulatur spannt sich an und erzeugt einen Druck auf das Blut darin. Übersteigt der Kammerdruck den Druck in den Arterien (Aorta 80 mmHg / A. pulmonalis 15 mmHg) öffnen sich automatisch die Taschenklappen. Die Anspannung der Kammermuskulatur (sowie das gleichzeitige Schliessen der Segelklappen) erzeugen den ersten Herzton. Jetzt startet die Austreibungsphase: Etwa 80 ml Blut schiessen in die Arterien – die Ventrikel leeren sich bis auf einen Teil Restblut. Ist der Druck in den Arterien höher als in den Kammern, schliessen sich die Taschenklappen – die Diastole beginnt.
Diastole – Füllung der Kammern
Das Zuschlagen der Taschenklappen (Aorten- und Pulmonalklappe) erzeugt den zweiten Herzton und markiert den Beginn der Diastole. Die Kammermuskulatur entspannt sich, die Segelklappen gehen auf und frisches Blut fliesst aus den Vorhöfen in die Kammern – das «Spiel» startet von Neuem: Systole – Diastole – Systole – Diastole – Systole…
Jede Herzhälfte bewegt in Ruhe fünf bis sechs Liter Blut pro Minute. Die Blutmenge, die das Herz pro Minute umsetzt, nennt man Herzzeitvolumen oder Herzminutenvolumen. Es setzt sich zusammen aus dem Produkt von Schlagvolumen (ca. 80 ml) und Herzfrequenz (60 bis 80 Schläge pro Minute). Die Blutmenge, die das linke Herz pro Minute in den Körperkreislauf pumpt, lässt sich bei maximaler Anstrengung (zum Beispiel einem Sprint) auf etwa 20 Liter steigern.
MEMO Herzminutenvolumen ausrechnen Die Formel für das Herzminutenvolumen lautet: Herzminutenvolumen = Schlagvolumen x Herzfrequenz
Anpassung der Herztätigkeit im Alltag
Da die meisten Menschen nicht dauernd auf dem Sofa herumliegen, muss sich das Herz dem Blutbedarf des Körpers laufend anpassen. Strengt man sich an, wirkt der Sympathikus auf das Herz. Er steigert die Herzfrequenz, die Geschwindigkeit der Reizleitung sowie die Kontraktionskraft der Herzmuskulatur. Der Parasympathikus bewirkt das Gegenteil.
Die Beschaffenheit der Herzmuskelzellen erlaubt eine weitere Regulation: Der als Frank-Starling-Mechanismus bekannte Vorgang führt zu einer kräftigeren Muskelaktion, wenn die Ventrikel mit mehr Blut gefüllt werden.
Die dritte Variante der Regulation der Herztätigkeit ist hormoneller Natur: Renin – ein Hormon aus den Nieren – reguliert mehrgleisig den Blutdruck und gleichzeitig die Herztätigkeit. (Details Siehe Kapitel «Was ist Blutdruck?»)
