Definition
Der Herzzyklus ist eine Reihe von Kontraktionen im Herzen, die verschiedene Kammern unter Druck setzen, so dass das Blut in eine Richtung fließt. Während des Herzzyklus gibt es zwei Phasen. Während der Diastole entspannen sich die Herzkammern und füllen sich mit Blut. Während der Systole ziehen sich die Muskeln zusammen und drücken das Blut durch die Arterien.
Erläuterung zum Herzzyklus
Der Herzzyklus variiert bei verschiedenen Organismen aufgrund von Veränderungen in der Struktur des Herzens. Fische haben ein Herz mit zwei Kammern und einseitigem Fluss. Einige Organismen haben ein Dreikammerherz, das aus dem Sinus venosus, dem Vorhof und der Herzkammer besteht. Dies ist bei Organismen wie Reptilien und Amphibien der Fall.
Säugetiere und Vögel haben ein effizienteres 4-Kammer-Herz entwickelt, das die Organismen mit einem höheren Blutdruck versorgen kann. Das 4-Kammer-Herz ist eigentlich nur eine Abwandlung des 3-Kammer-Herzens. Der Sinus venosus ist auf den Sinusknoten reduziert, der sich im rechten Vorhof befindet. Der Vorhof und die Kammern sind im Vier-Kammer-Herz geteilt, so dass ein separater Weg zur Lunge geschaffen werden kann. Die getrennten Kreisläufe werden als Lungenkreislauf (zu den Lungen) und als Körperkreislauf (zum Körper) bezeichnet.
Die folgenden Phasen des Herzzyklus sind repräsentativ für das Säugetierherz mit vier Kammern. Der Herzzyklus von Tieren mit Dreikammerherzen ist ähnlich, nur dass die Vorhöfe und Kammern nicht vollständig oder gar nicht geteilt sind. Der Schleimaal und andere Organismen, die ein älteres Herz haben, nutzen das Herz lediglich, um Flüssigkeit langsam durch ihren Körper zu bewegen. Bei solchen Organismen ist der Herzzyklus viel weniger ausgeprägt, weil das Herz keinen bestimmten Rhythmus vorgibt.
Bei den meisten Tieren wird der Herzschlag durch Nerven im Sinusknoten reguliert und durch Nerven im gesamten Herzen ausgeführt. Die Herzmuskelzellen sind auch seitlich miteinander verbunden, so dass sie den empfangenen Nervenimpuls an alle ihre Nachbarn weiterleiten können, wodurch rhythmische Kontraktionen entstehen.
Phasen des Herzzyklus
Die beiden Hauptphasen des Herzzyklus sind die Systole und die Diastole, die nacheinander aufeinander folgen. Jede Phase des Herzzyklus enthält wichtige Schritte, die den Blutfluss richtig steuern. Zu diesen Schritten gehören die Kontraktionen der Herzkammern und das richtige Öffnen und Schließen bestimmter Herzklappen.
Diastole
Die Diastole beginnt mit der Entspannung aller Herzmuskeln. Während der Diastole fließt das Blut zum Herzen zurück und beginnt, die Vorhöfe und Kammern zu füllen. Durch den fehlenden Druck in der Herzkammer öffnen sich die Mitral- und die Trikuspidalklappe, die das Blut aus den Vorhöfen in die linke bzw. rechte Herzkammer einströmen lassen. Diese Phase des Herzzyklus ist in der folgenden Abbildung zu sehen.
Ein Signal, das an den Sinusknoten gesendet wird, veranlasst die Muskeln beider Vorhöfe zur Kontraktion. Dadurch wird das Blut gemeinsam aus den Vorhöfen in die Herzkammern gepresst. Das meiste Blut verlässt die Vorhöfe zu diesem Zeitpunkt des Herzzyklus. Während sich die Vorhöfe zusammenziehen, wird das Aktionspotenzial durch die Muskeln und Nerven des Herzens an die Herzkammern weitergeleitet.
Systole
Eine weitere Kontraktionswelle setzt ein, wenn die Herzkammern in die Ventrikelsystole eintreten und beginnen, sich zusammenzuziehen. Der erhöhte Druck in den Herzkammern schließt die Mitral- und Trikuspidalklappen. Der Druck drückt die Aorten- und Pulmonalklappen auf. Dies ist in der Abbildung unten zu sehen. Damit beginnt der systolische Teil des Zyklus.
Die Herzkammern ziehen sich stark zusammen und drücken das meiste Blut, das sie enthalten, in den pulmonalen und systemischen Kreislauf. Die Aorta ist die Hauptarterie, die den Körper mit sauerstoffreichem Blut versorgt und mit der linken Herzkammer verbunden ist. Die Pulmonalarterie tritt aus der rechten Herzkammer aus und transportiert sauerstoffarmes Blut in die Lunge. Dieses Blut kehrt dann zurück und gelangt in den linken Vorhof. Dort fließt es in die linke Herzkammer, um in den Körper gepumpt zu werden.
Der Körper verbraucht den Sauerstoff und führt das Blut in den rechten Vorhof zurück, und der Kreislauf beginnt von neuem. Es kann zwar eine Weile dauern, bis das Blut einmal durch den Körper gepumpt wurde, aber das Herz setzt den Herzzyklus auf unbestimmte Zeit fort, um den Transport von Nährstoffen und Sauerstoff im Körper zu gewährleisten und giftige Stoffwechselabfälle zu entfernen.
Der Herzzyklus Video
Der gesamte Herzzyklus ist in der folgenden Animation zu sehen, die den Herzzyklus zusammen mit dem Druck und dem Volumen der verschiedenen Kammern nachzeichnet.
Ein wichtiges Instrument zur Messung des Herzzyklus ist das Elektrokardiogramm, das als grüne Linie in der obigen Grafik zu sehen ist. Das Elektrokardiogramm ist ein Signal, das von empfindlicher medizinischer Elektronik gemessen werden kann und einen Einblick in den Herzzyklus gibt. Das „QRS“ auf der grünen Linie zeigt signifikante Punkte im Signal an, die der Kontraktion der Herzkammern entsprechen. Die Untersuchung von Elektrokardiogrammen kann zu wichtigen Erkenntnissen über die Funktionsweise des Herzens führen. Nicht nur das Vorhandensein eines Signals, sondern auch die Stärke des Signals und die Abstände zwischen den Ereignissen sind wichtige Messwerte für die Herzfunktion.