Kreislauf­system
1. Einleitung

Kreislauf­system, in Anatomie und Physiologie der Weg des Blutes durch die Arterien, Kapillaren und Venen zurück zum Herzen.

Das Herz als Zentrum und Motor des Kreislaufsystems hat beim Menschen sowie bei Säugetieren und Vögeln vier vollständig getrennte Kammern: den rechten und linken Vorhof (Atrium) sowie die rechte und linke Hauptkammer (Ventrikel). Die rechte Herzhälfte pumpt das aus dem Körper kommende, sauerstoffarme Blut in die Lunge, wo es wieder mit Sauerstoff angereichert wird. Aus der Lunge fließt das Blut in die linke Herzhälfte, von wo es über die Arterien in alle Körperteile befördert wird.

Das Kreislaufsystem ist prinzipiell bei allen Wirbeltieren ähnlich, weist aber auch Unterschiede auf. Nur bei Säugern und Vögeln wird im Herzen sauerstoffreiches von sauerstoffarmem Blut getrennt. Diese Trennung basiert auf einer geschlossenen Trennwand zwischen linker und rechter Herzhälfte (Herzscheidewand) und macht den Körper erheblich leistungsfähiger als bei Reptilien, Amphibien und Fischen.

Insekten und einige andere wirbellose Tiere haben ein offenes Kreislaufsystem ohne Blutgefäße; die als Hämolymphe bezeichnete Blutflüssigkeit fließt weitgehend frei in so genannten Blutlakunen um die Organe. Niedere Tiere wie Fadenwürmer, Plattwürmer und Hohltiere haben kein Kreislaufsystem. Bei ihnen werden Atmungsgase und Nährstoffe entweder in einem Hohlraum zwischen der Körperoberfläche und den inneren Organen verteilt, oder sie gelangen von einer einzigen ausgedehnten Körperhöhle (Gastrovaskularsystem) durch Diffusion zu den Zellen bzw. aus ihnen heraus.
2. Entwicklung des Blutkreislaufsystems

Das Blutkreislaufsystem des Menschen bildet sich schon in einem relativ frühen Stadium der Embryonalentwicklung. Blutgefäße entwickeln sich in so genannten Blutinseln aus mesodermalen Zellen im Dottersack des Embryos. Im Zentrum einer Blutinsel entstehen die Blutzellen (siehe Erythrozyten, Leukozyten und Thrombozyten). Die Zellen des Endothels (der Gefäßwand) bilden sich aus Angioblasten (Vorläuferzellen) am Rand der Blutinsel, später auch im Knochenmark.

Man unterscheidet verschiedene Gefäßbildungsprozesse: Bei der Vaskulogenese entstehen Gefäße aus Angioblasten, die in situ (am betreffenden Ort im Körper) reifen; die Angioblasten werden durch Zytokine und andere Wachstumsfaktoren angeregt. Bei der Angiogenese dagegen wachsen neue Blutgefäße durch „Sprossung” aus Kapillaren bereits vorhandener Gefäße. Bei der Intussuszeption teilen sich Gefäße, indem Wände in sie eingezogen werden. Neu gebildet werden Blutgefäße nicht nur während der Embryonalentwicklung, sondern auch im Verlauf einer Schwangerschaft, beim Menstruationszyklus einer Frau, bei der Heilung von Wunden und zeitweilig unterversorgtem Gewebe, ebenso beim Wachstum von Tumoren.
3. Der Lungenkreislauf

Das aus dem Körper kommende Blut fließt im Herzen zuerst in den rechten Herzvorhof. Dieser kontrahiert (zieht sich zusammen) und drückt das Blut durch eine Öffnung in die rechte Hauptkammer. Nun kontrahiert die Hauptkammer und befördert das Blut über die Lungenarterie in die Lunge. Dabei schließt sich die dreizipflige Trikuspidalklappe in der Öffnung zwischen Vorhof und Hauptkammer, so dass das Blut bei der Kontraktion der Hauptkammer nicht in den Vorhof zurückfließen kann. Ein Zurückfließen des Blutes aus der Lungenarterie ins Herz wird durch die Pulmonalklappe verhindert.

In den Alveolen der Lunge wird das Blut mit Sauerstoff angereichert; anschließend fließt es durch die vier Lungenvenen in den linken Herzvorhof. Zieht sich dieser zusammen, wird das Blut in die linke Hauptkammer gedrückt und gelangt von dort in die Aorta. Die zweizipflige Mitralklappe verhindert, dass das Blut aus der linken Hauptkammer wieder in den Vorhof gelangt, und die Aortenklappe am Eingang der Aorta verhindert, dass Blut in die Hauptkammer zurückfließt. Ähnliche Klappen befinden sich auch in der Lungenarterie.
4. Verzweigungen

Die Aorta teilt sich in mehrere Hauptäste, die sich weiter verzweigen, so dass der ganze Körper von einem Netz fein verästelter Blutgefäße durchzogen wird. Die kleinsten Arterien gabeln sich in ein Geflecht winziger Blutgefäße mit sehr dünnen Wänden: Hier, in den Kapillaren, kommt das Blut in engen Kontakt mit den Flüssigkeiten und Geweben im Körper.

Das Blut in den Kapillaren erfüllt drei Funktionen: Es gibt Sauerstoff an das Gewebe ab, versorgt die Zellen mit Nährstoffen und anderen lebenswichtigen Substanzen und nimmt Abfallstoffe aus dem Gewebe auf. Im Bereich der Kapillaren tritt außerdem ein Teil des Blutes in die Kapillarenden des Lymphsystems über. Die Kapillaren des Blutkreislaufs vereinigen sich wieder zu kleinen Venen, die ihrerseits in immer größere Gefäße münden. Schließlich sammelt sich das Blut in der oberen und unteren Hohlvene und fließt zurück zum Herzen. Damit ist der Kreislauf vollendet.
5. Der Pfortaderkreislauf

Eine wichtige Abzweigung im Kreislaufsystem wird von einem Teil des Venensystems gebildet, den man als Pfortaderkreislauf bezeichnet. Blut aus dem Darm sammelt sich in der Pfortader und wird zur Leber geleitet. Dort fließt es in die Lebersinusoide, d. h. ausgedehnte Kapillaren mit einem offenen Endothel. Hier kommt das Blut in unmittelbare Berührung mit den Leberzellen. Die Leber verarbeitet die Nährstoffe, die das Blut zuvor über die Kapillaren der Darmwand aus der Nahrung aufgenommen hat. Anschließend sammelt sich das Blut wieder in Venen und gelangt über den allgemeinen Körperkreislauf in die rechte Herzhälfte.
6. Herzkranzgefäße

Über die Herzkranzgefäße (Koronararterien) wird der Herzmuskel selbst mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt sowie von Abfallstoffen befreit. Unmittelbar hinter den Taschenklappen zweigen zwei Koronararterien von der Aorta ab. Sie verzweigen sich zu einem Kapillarnetz, das den Herzmuskel und die Herzklappen durchzieht. Aus den Herzkranzgefäßen fließt das Blut in mehrere kleine Venen, die ohne den Umweg über eine Hohlvene unmittelbar in den linken Herzvorhof münden.
7. Herztätigkeit

Die Herztätigkeit besteht aus dem Wechsel von Kontraktion (Systole) und Entspannung (Diastole) der muskulösen Wände des Herzens. In der Entspannungsphase fließt das Blut in die beiden Vorhöfe, die sich dabei immer mehr erweitern. Sind sie vollständig gedehnt, zieht sich die Muskulatur in ihren Wänden zusammen, so dass fast der gesamte Inhalt durch die Segelklappen in die Hauptkammern gedrückt wird. Dieser Vorgang vollzieht sich schlagartig und in beiden Vorhöfen fast gleichzeitig.

Aufgrund des Druckes in den Venen kann das Blut aus den Vorhöfen nur in die Hauptkammern, nicht in die umgekehrte Richtung fließen. In den Hauptkammern steht es wiederum nicht genug unter Druck, um die Taschenklappen am Ausgang zu öffnen. Stattdessen werden die zu diesem Zeitpunkt noch entspannten Kammern erweitert. Die Klappen zwischen Vorhöfen und Hauptkammern öffnen sich dem Blutstrom nur kurz und schließen sich sofort, wenn die Systole der Hauptkammern beginnt. Sie ziehen sich langsamer als die Vorhöfe, aber mit viel mehr Kraft zusammen und leeren sich dabei fast vollständig. Die Herzspitze wird dabei in einer leichten Drehbewegung nach vorn und oben geschoben. Diesen Impuls, Herzspitzenstoß genannt, kann man zwischen der fünften und sechsten Rippe spüren. Nach der Systole der Hauptkammern kommt das Herz für einen Augenblick völlig zur Ruhe.

Bei Menschen mit einem normalen Puls (Ruhepuls) von rund 72 Schlägen in der Minute dauert jeder Schlagzyklus etwa 0,8 Sekunden. Davon entfallen etwa 0,1 Sekunden auf die Systole der Vorhöfe, die Kontraktion der Hauptkammern nimmt ungefähr 0,3 Sekunden in Anspruch. Das Herz ruht also etwa 0,4 Sekunden, d. h. während der Hälfte des Schlagzyklus.

Das Herz sendet bei jedem Schlag zwei Töne aus, auf die eine kurze Pause folgt. Der erste entsteht, wenn die Segelklappen sich schließen und die Systole der Hauptkammern beginnt; er ist dumpf und zieht sich etwas in die Länge. Der zweite Ton, der vom plötzlichen Schließen der Taschenklappen erzeugt wird, ist kürzer und deutlich schärfer. Die Herztöne können mit Hilfe eines Stethoskops genauer untersucht werden.

Viele Herzerkrankungen lassen sich anhand veränderter Herztöne erkennen. Auch bei gesunden Menschen führen körperliche Anstrengung oder bestimmte Emotionen zu einem veränderten Herzschlag. Der Puls schwankt von Tierart zu Tierart: Das Herz von Kolibris beispielsweise schlägt in jeder Minute bis zu 2 000 Mal. Extrem gering ist dagegen die Herztätigkeit von Säugetieren im Winterschlaf: Ihr Herz schlägt unter Umständen nur wenige Male pro Minute.
8. Der Puls

Wenn die Herzkammern sich zusammenziehen und das Blut in den Kreislauf drücken, dehnen sich die Wände der Arterien. Während der Diastole nehmen die Blutgefäße wieder ihren normalen Durchmesser an. Dies ist auf die Elastizität des Bindegewebes und auf die Kontraktion von Muskeln in den Wänden der Arterien zurückzuführen. Die Verengung auf den normalen Durchmesser ist wichtig, damit das Blut in den Kapillaren nicht zum Stillstand kommt. Die Erweiterung und Verengung der Arterien ist dort zu spüren, wo größere Blutgefäße dicht unter der Haut liegen; diese Impulse erzeugen den Puls.
9. Wie entsteht der Herzschlag?

Geschwindigkeit und Stärke des Herzschlags werden vom vegetativen Nervensystem über eine Reihe von Reflexbögen gesteuert. Der Impuls für das Zusammenziehen ist aber nicht von äußeren Nervenreizen abhängig, sondern entsteht am Herzmuskel selbst. In der Wand des rechten Vorhofs setzt der Sinusknoten, ein kleiner Bereich aus spezialisierten Muskelzellen, den Herzschlag in Gang. Anschließend breitet sich die Kontraktion über das Reizleitungssystem des Herzens aus.

Über die Wände der Vorhöfe gelangt der Reiz zur Scheidewand zwischen den Vorhöfen und regt dort einen zweiten Knoten, den AV-Knoten, an (Atrioventrikularknoten oder Aschoff-Tawara-Knoten). Von diesem aus wandert der Reiz über das His-Bündel, den rechten und linken Tawara-Schenkel sowie die Purkinje-Fasern zu den Muskelzellen der Hauptkammern, so dass das Herz sich koordiniert zusammenzieht und wieder entspannt. Jede Phase des Schlagzyklus ist mit elektrischen Entladungen verbunden, die man in Form eines EKGs (siehe Elektrokardiographie) aufzeichnen kann.
10. Kapillaren

Die Kapillaren bieten dem Blut eine viel größere Kontaktfläche als andere Blutgefäße. Sie setzen dem Blutstrom auch den größten Widerstand entgegen (Siehe auch Blutdruck) und beeinflussen dadurch maßgeblich den Blutkreislauf des gesamten Körpers. Bei steigender Außentemperatur erweitern sich die Kapillaren und tragen so dazu bei, den Körper abzukühlen. Bei Kälte ziehen sie sich dagegen zusammen, so dass mehr Wärme im Körperinneren bleibt.

Geprüft von:
Alexander Hofmann, Dipl.-Biol.; Autor für Encarta Kids
arbeitet als freier Autor und Journalist in München. Veröffentlichungen in den Themenbereichen Biologie, Umwelt und Sport.

"Kreislauf­system," Microsoft® Encarta® Online-Enzyklopädie 2007
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