Erregungsbildungs- und Erregungsleitungssystem des Herzens
Wie das Herz seine Erregung selbst bildet, über Glanzstreifen von Zelle zu Zelle weitergibt und über Sinusknoten, AV-Knoten und His-Bündel geordnet zu den Kammern leitet.
Das Wichtigste in Kürze
- Das Erregungsbildungs- und Erregungsleitungssystem besteht aus spezialisierten Herzmuskelzellen, die die Herzerregung selbst bilden und geordnet vom Sinusknoten über AV-Knoten und His-Bündel zu den Kammern leiten.
- Herzmuskelzellen sind über Glanzstreifen mit Haftkontakten und Gap junctions gekoppelt und bilden ein funktionelles Syncytium; Transmitter und motorische Endplatten gibt es dabei nicht.
- Der Sinusknoten ist der primäre Schrittmacher und liegt in der Wand des rechten Vorhofs an der Einmündung der oberen Hohlvene, nicht in der Ventilebene.
- Der AV-Knoten liegt im unteren Vorhofseptum, leitet am langsamsten und wird durch erhöhten Vagotonus zusätzlich verzögert.
- Das His-Bündel ist die einzige elektrisch leitende Verbindung durch das Herzskelett und tritt im Trigonum fibrosum dextrum hindurch.
Worum es geht
Das Herz erzeugt seinen Takt selbst und leitet ihn über ein eigenes System spezialisierter Muskelzellen weiter. Wer Lage und Funktion dieser Strukturen kennt, versteht das EKG, Herzrhythmusstörungen und die Wirkung von Arzneistoffen wie Betablockern oder Digitalisglykosiden auf die Überleitung.
Autorhythmie des Herzens
Ein transplantiertes Herz schlägt weiter, obwohl alle Nervenverbindungen durchtrennt sind. Diese Fähigkeit heißt Autorhythmie: Die Erregung entsteht im Herzen selbst. Sie geht von spezialisierten Herzmuskelzellen aus, nicht von Nervenzellen. Diese Zellen bilden das Erregungsbildungs- und Erregungsleitungssystem.
Die Erregung nimmt immer denselben Weg:
- Sinusknoten: bildet die Erregung im rechten Vorhof.
- Vorhofmyokard: leitet sie über beide Vorhöfe zum AV-Knoten.
- AV-Knoten: verzögert die Überleitung auf die Kammern.
- His-Bündel: führt die Erregung durch das Herzskelett.
- Tawara-Schenkel und Purkinje-Fasern: verteilen sie beidseits des Kammerseptums bis zur Herzspitze und ins Kammermyokard.
Funktionelles Syncytium
Herzmuskelzellen sind keine Einzelkämpfer. An ihren Enden stoßen sie über Glanzstreifen (Disci intercalares) aneinander. Diese verlaufen treppenförmig. In den quer liegenden Stufen sitzen Haftkontakte, nämlich Desmosomen und Fasciae adhaerentes. Sie halten die Zellen mechanisch zusammen. In den längs liegenden Anteilen liegen Gap junctions, Kanäle zwischen benachbarten Zellen. Ihren Bau erklärt die Einheit zu Gap junctions.
Über die Gap junctions fließen Ionen direkt von Zelle zu Zelle. Ein Aktionspotential springt so auf die Nachbarzelle über wie ein Funke in einer Zündschnur. Das gilt für das Arbeitsmyokard und ebenso für die Zellen des Erregungsleitungssystems.
Verband einzelner Herzmuskelzellen, die über Haftkontakte und Gap junctions so eng gekoppelt sind, dass sie sich elektrisch und mechanisch wie eine einzige Zelle verhalten. Das Ventrikelmyokard ist ein solches Syncytium.
Die Übertragung braucht deshalb keine Neurotransmitter. Herzmuskelzellen besitzen auch keine motorischen Endplatten, anders als Skelettmuskelfasern. Sympathikus und Parasympathikus greifen nur modulierend ein. Sie verändern etwa die Herzfrequenz (chronotrop) oder die Überleitung (dromotrop), wie die Einheit zu den vegetativen Wirkungen am Herzen zeigt. Die Ausbreitung von Zelle zu Zelle vermitteln sie nicht.
Sinusknoten
Der Sinusknoten ist der primäre Schrittmacher des Herzens. Normalerweise entsteht hier jede Herzerregung, in Ruhe etwa 60 bis 80 Mal pro Minute. Er besteht aus spezialisierten Herzmuskelzellen, nicht aus Nervenzellen. Auch sympathische Nerven gehören nicht zu den Reizbildungszentren. Andere Teile des Systems können ebenfalls Erregungen bilden, vor allem der AV-Knoten. Sie schlagen aber langsamer und werden deshalb vom Sinusknoten übertönt.
Der Sinusknoten liegt in der Wand des rechten Vorhofs an der Einmündung der oberen Hohlvene (Vena cava superior). Er sitzt also oben im Herzen und nicht in der Ventilebene. Von allen Knoten liegt er der oberen Hohlvene am nächsten.
So erkennt man ihn im schematischen Längsschnitt von vorn: Die rechte Herzhälfte liegt links im Bild. Ganz oben links mündet die obere Hohlvene in den rechten Vorhof. Direkt daneben liegt der Sinusknoten. Zur Orientierung hilft die Kammerwand: Die rechte ist deutlich dünner als die linke. Zwischen rechtem Vorhof und rechter Kammer liegt die rechte Segelklappe, die Trikuspidalklappe.
AV-Knoten
Der AV-Knoten (Atrioventrikularknoten) liegt im unteren Vorhofseptum nahe der Vorhof-Kammer-Grenze. Im Längsschnitt findet man ihn tief unten im rechten Vorhof, knapp oberhalb der Trikuspidalklappe. Der Sinusknoten sitzt dagegen oben an der Hohlvenenmündung.
Im AV-Knoten ist die Erregungsleitungsgeschwindigkeit am niedrigsten im ganzen Herzen, mit etwa 0,05 m/s. Das erzeugt die Überleitungsverzögerung. Die Vorhöfe ziehen sich so vollständig zusammen und füllen die Kammern, bevor diese erregt werden. Gleichzeitig schützt der Knoten die Kammern vor zu schnellen Vorhoferregungen.
Weil die Überleitung hier so empfindlich ist, wirken dromotrope Einflüsse vor allem am AV-Knoten. Ein erhöhter Vagotonus verzögert die Überleitung von den Vorhöfen auf die Kammern (negativ dromotrop). Der Sympathikus beschleunigt sie (positiv dromotrop).
Als Reizbildungszentrum springt der AV-Knoten ein, wenn der Sinusknoten ausfällt. Seine Zellen depolarisieren in der Diastole flacher als die des Sinusknotens. Sie erreichen die Schwelle daher später und erzeugen nur etwa 40 bis 50 Schläge pro Minute. Die Ionenströme dahinter erklärt das Schrittmacherpotential.
His-Bündel
Zwischen Vorhöfen und Kammern liegt das bindegewebige Herzskelett der Ventilebene. Es isoliert beide Etagen elektrisch voneinander. Das His-Bündel durchbricht diese Barriere als einzige elektrisch leitende Verbindung zwischen Vorhöfen und Kammern. Jede Erregung muss also durch dieses Nadelöhr.
In der Aufsicht auf die Ventilebene von kranial sieht man vier Klappen: Pulmonal-, Aorten-, Mitral- und Trikuspidalklappe. Das His-Bündel tritt im Trigonum fibrosum dextrum hindurch. Diese Stelle liegt zwischen den Ringen von Aorten-, Mitral- und Trikuspidalklappe.
Unterhalb der Ventilebene teilt sich das His-Bündel in die Tawara-Schenkel. Sie ziehen beidseits des Kammerseptums zur Herzspitze und gehen in die Purkinje-Fasern über.
Von oben nach unten: Sinusknoten an der oberen Hohlvene, AV-Knoten unten im Vorhofseptum, His-Bündel durch das Herzskelett der Ventilebene.
Quiz
Aussage 1
Der Sinusknoten besteht aus spezialisierten Herzmuskelzellen.
Die Reizbildung geht von spezialisierten Herzmuskelzellen aus, nicht von Nervenzellen.
Aussage 2
Die Erregungsleitungsgeschwindigkeit ist im AV-Knoten niedriger als in jedem anderen Abschnitt des Herzens.
Mit etwa 0,05 m/s leitet der AV-Knoten am langsamsten und erzeugt so die Überleitungsverzögerung.
Aussage 3
Benachbarte Herzmuskelzellen geben die Erregung durch Ausschüttung von Acetylcholin aneinander weiter.
Die Erregung springt über Gap junctions direkt von Zelle zu Zelle. Transmitter und motorische Endplatten sind dafür nicht beteiligt.
Aussage 4
Das His-Bündel ist die einzige elektrisch leitende Verbindung zwischen Vorhöfen und Kammern durch das Herzskelett.
Das Herzskelett isoliert Vorhöfe und Kammern elektrisch; nur das His-Bündel durchbricht es im Trigonum fibrosum dextrum.
Aussage 5
Der Sinusknoten liegt in der Ventilebene zwischen rechtem Vorhof und rechter Kammer.
Der Sinusknoten liegt oben in der Wand des rechten Vorhofs an der Einmündung der oberen Hohlvene.
Aussage 6
Ein erhöhter Vagotonus beschleunigt die Überleitung im AV-Knoten von den Vorhöfen auf die Kammern.
Der Vagus wirkt negativ dromotrop und verzögert die AV-Überleitung. Beschleunigend wirkt der Sympathikus.
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