Kreislauf- und Gefäßsystem

Im Überblick Blutkreislauf - Einführung Blutgefäße Blutfluss Große Arterien und Venen des Körperkreislaufs Kreislaufsystem Fetaler Kreislauf und Umstellung nach der Geburt Blutdruck Lymphatisches System

Blutkreislauf

1. Blutkreislauf Geschlossenes Strömungssystem des Blutes, das vom Herzen und einem Netz aus Blutgefäßen gebildet wird (kardiovaskuläres System) sichert das Überleben des Organismus versorgt den Stoffwechsel jeder einzelnen Körperzelle erhält die chemischen und physiologischen Eigenschaften der Körperflüssigkeiten

1. Blutkreislauf Blut transportiert Sauerstoff aus den Lungen zu den Zellen und Kohlendioxid in entgegengesetzter Richtung aus der Verdauung gewonnene Nährstoffe wie Fette, Zucker oder Eiweiße werden in die einzelnen Gewebe transportiert

1. Blutkreislauf entstandene Stoffwechsel- oder Abfallprodukte (z. B. Harnstoff oder Harnsäure) werden u.a. zu den Ausscheidungsorganen (Nieren und Dickdarm) transportiert Blut verteilt auch Botenstoffe wie zum Beispiel Hormone, Zellen der Körperabwehr und Teile des Gerinnungssystems innerhalb des Körpers

1. Blutkreislauf

2. Blutgefäße

2. Blutgefäße Blutkreislauf besteht aus dem Herzen und den Blutgefäßen Blutgefäße, die zum Herzen führen = Venen Blutgefäße, die vom Herzen wegführen = Arterien

2. Blutgefäße Je weiter die Blutgefäße vom Herzen entfernt sind, umso verzweigter werden sie, und umso kleiner wird auch ihr Durchmesser Arterien → Arteriolen → Kapillaren (versorgen das Gewebe) → postkapillare Venolen → Venen

2.1 Arterien

2.1 Arterien Arterien transportieren Blut aus dem Herzen in die verschiedenen Gewebe unter hohem Druck und mit hoher Fließgeschwindigkeit. Typen: Arterien vom elastischen Typ: herznahe Arterien, Windkesselfunktion Arterien vom muskulären Typ: Widerstandsgefäße, Regulation der Organdurchblutung Arteriolen: Kontrollventile, starke muskuläre Wände, die die Gefäße verschließen (Vasokonstriktion) oder weiten (Vasodilatation)

2.1 Arterien

2.2 Kapillaren

2.2 Kapillaren Im Bereich der Kapillaren findet der Austausch von Flüssigkeiten, Nährstoffen, Elektrolyten, Hormonen und anderen Stoffen zwischen Blut und Gewebe statt Morphologie: dünne Gefäßwand (nur Endothel), für geringmolekulare Stoffe durchlässig (semipermeabel). In einigen Organen (Leber, Milz) finden sich erweiterte Kapillaren (Sinusoide).

2.3 Gefäßanastomosen und Kollateralgefäße

2.3 Gefäßanastomosen und Kollateralgefäße benachbarte Blutgefäße mit gleichem Zielgebiet = Kollaterale in fast allen Körperregionen existieren Verbindungen zwischen diesen benachbarten Blutgefäßen = Anastomosen bei einer Verlegung (z. B. Thrombose, Infarkt) oder der Verletzung eines Blutgefäßes kann die Versorgung des nachfolgenden Gewebes durch das Nachbargefäß übernommen werden

2.3 Gefäßanastomosen und Kollateralgefäße Arterien ohne Anastomosen = Endarterien Bei Verlegung einer Endarterie wird der entsprechende Gewebsabschnitt nicht mehr mit Blut versorgt und stirbt ab (Infarkt) Sind existierende Anastomosen zu schwach für die vollständige Kompensation eines Ausfalls spricht man von funktionellen Endarterien. Verstopfen solche Arterien kommt es im nachfolgenden Gewebe ebenfalls zu einer Minderdurchblutung (Ischämie).

2.3 Gefäßanastomosen und Kollateralgefäße Beispiel Endarterien: letzte kleinen Äste der Arteria mesenterica superior Beispiel funktionelle Endarterien: Koronararterien

2.4 Venen

2.4 Venen Ziehen von der Peripherie zurück zum Herzen. Große Körpervenen (z. B. V. cava) fungieren auch als Blutspeicher (Kapazitätsgefäße). Morphologie: Dünne muskuläre Wände. Venenklappen (gebildet von der Intima) verhindern ein Rückfließen des Blutes. Venolen: Mit sehr dünner Gefäßwand. Sammeln das Blut aus den Kapillaren. Ein Teil der Flüssigkeit tritt im Kapillargebiet aus den Gefäßen aus und wird über Lymphgefäße abtransportiert. Große Lymphsammelstämme münden nahe dem Herzen wieder in das Venensystem.

2.5 Venöser Rückfluss

2.5 Venöser Rückfluss Blutfluss in den Arterien wird allein von der Pumpkraft des Herzens realisiert Blutfluss in den Venen: Pumpkraft wirkt über das Kapillarbett hinaus auch auf die Venen (sog. vis a tergo, „Kraft von hinten“) In den Venen vor allem schubweiser Transport des Blutes über von außen wirkende Kräfte (Kontraktionen umliegender Skelettmuskeln, Atmung). Venenklappen verhindern, dass das Blut der Schwerkraft folgend wieder zurück fließt. „Ansaugdruck“ durch die Erweiterung der Vorhöfe des Herzens bei den herznahen großen Venen

3. Blutfluss

3. Blutfluss Trotz großer Druckunterschiede zwischen Systole und Diastole fließt das Blut relativ gleichmäßig durch den Körper. Grund → Windkesselfunktion der Aorta und der großen Arterien: Während der Systole: Ausdehnung der Gefäßwand. Elastische Gefäße (v.a. Aorta) nehmen einen Teil des ausgeworfenen Blutes auf. Während der Diastole: Elastische Gefäße ziehen sich zusammen und geben das Blut in den Kreislauf ab.

3. Blutfluss Windkesselfunktion der Aorta

3. Blutfluss Die Volumendehnbarkeit (Compliance) der großen Arterien wandelt das stoßweise austretende Blut in einen gleichmäßigen Strom um. Größere Druckschwankungen in der Aorta werden vermieden. Strömungsenergie wird gespart, da das Blut nicht ständig neu beschleunigt werden muss.

3. Blutfluss Die Druckwelle des Blutes bewegt sich beim jungen, erwachsenen Menschen mit etwa 6 Meter pro Sekunde beim alten Menschen mit doppelter Geschwindigkeit Grund: mit zunehmendem Lebensalter werden die Gefäßwände immer unelastischer, der Druckspeichereffekt vermindert sich. Das Blut „schießt“ direkt in den Körper.

4. Große Arterien und Venen des Körperkreislaufs

4. Große Arterien und Venen des Körperkreislaufs

4. Große Arterien und Venen des Körperkreislaufs

5. Kreislaufsystem

5. Kreislaufsystem

5. Kreislaufsystem Das Herz des Menschen besteht aus zwei Kammern: rechte Herzhälfte → pumpt das Blut durch den Lungenkreislauf (reichert Blut mit Sauerstoff an) linke Herzhälfte → pumpt das Blut durch den Körperkreislauf (versorgt die Organe mit Nährstoffen und Sauerstoff)

5. Kreislaufsystem Beide Kreisläufe sind in Reihe geschaltet. Das gesamte Blut muss deshalb immer auch durch den Lungenkreislauf fließen. Organe im Körperkreislauf sind parallel geschaltet

5. Kreislaufsystem Lungenkreislauf: Blut fließt aus der rechten Herzkammer über den Lungenstamm (lat. Truncus pulmonalis) zu bzw. in die Lungen → Anreicherung mit Sauerstoff → Lungenvene (lat. Vena pulmonalis) → linker Herzvorhof Körperkreislauf: linke Kammer → Aorta → Arterien → Kapillaren → Versorgung der Organe → mit Kohlendioxid angereichertes Blut → Venen → obere bzw. untere Hohlvene → rechter Vorhof → rechte Kammer → Kreislauf beginnt von neuem

5.1 Besonderheiten

5.1 Besonderheiten Pfortadersystem: Blut von den Organen des Verdauungstrakts wird in der Pfortader gesammelt und gelangt in die Leber (aufgenommene Nährstoffe werden verwertet) Ähnliches System auch in der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse)

5.2 Niederdruck- vs. Hochdrucksystem

5.2 Niederdruck- vs. Hochdrucksystem Niederdrucksystem: Arteriolen, Kapillaren und Venen des Körperkreislaufs, rechtes Herz, Gefäße des Lungenkreislaufs Hauptaufgabe des Niederdrucksystems: Blutspeicherfunktion, bei Blutverlust Volumenausgleich durch Vasokonstriktion der Venen zentraler Venendruck (Normalwert etwa 3 bis 9 mmHg) eignet sich als guter Indikator für Blutvolumen Hochdrucksystem: Arterien des Körperkreislaufs Hauptaufgabe des Hochdrucksystems: Versorgung der Organe

5.3 Vorteile der Existenz zweier Blutkreisläufe

5.3 Vorteile der Existenz zweier Blutkreisläufe Druck kann in beiden Kreisläufen unterschiedlich sein, im Lungenkreislauf erheblich niedriger/ geringere Wanddicke in den Lungen → besserer Gasaustausch Lunge/Lungenkapillaren fungiert/fungieren als Filter gegen Blutgerinnsel (Thromben) u. ä., bevor das Blut von der linken Herzseite u. a. zum Gehirn gepumpt wird, Lunge hat thrombenlösende Eigenschaften → Schlaganfallschutz

6. Fetaler Kreislauf und Umstellung nach der Geburt

6.1 Blutkreislauf beim Fötus

6.1 Blutkreislauf beim Fötus Am ~ 21. Tag nach der Konzeption beginnt Herz des Embryos zu schlagen, in den folgenden Wochen erfolgt auch die Anlage der Lunge. Lungen des Fötus im Mutterleib sind noch funktionslos, er bezieht sein sauerstoffreiches Blut über die Nabelschnur aus der Plazenta. Weg: Plazenta → Nabelvene in der Nabelschnur → Ductus venosus → untere Hohlvene (umgeht damit zum Großteil die Leber, kleinerer Teil versorgt über die Pfortader die Leber mit sauerstoffreichem Blut) → rechter Vorhof Schon in der Hohlvene Durchmischung mit sauerstoffarmen Blut aus dem Körperkreislauf (Mischblut), Teil strömt durch das Foramen ovale in den linken Vorhof → linke Herzkammer → Aorta → Gehirn/oberer Teil des Körpers

6.1 Blutkreislauf beim Fötus übriges Blut in Truncus pulmonalis: etwa ein Drittel in die noch nicht entfalteten Lungen (durch geringe Sauerstoffversorgung der Lunge sind die Lungengefäße verengt → erhöht Fließwiderstand) restliche zwei Drittel fließen noch vor der Lunge über den Ductus arteriosus in die Aorta (Rechts-Links-Shunt) hinter den Abgängen zum Gehirn, umgeht damit ebenfalls Lungenkreislauf, versorgt den unteren Teil des Körpers Blut fließt in die von den inneren Beckenarterien abgehenden Nabelarterien wieder in die Plazenta

6.2 Umbildungen nach der Geburt

6.2 Umbildungen nach der Geburt Geburt → Ende der Versorgung durch die Plazenta → CO2-Gehalt im Blut steigt an → durch Chemorezeptoren starker Anreiz zum Atmen → durch das Heben des Brustkorbs sinkt der Druck innerhalb des Brustkorbes → Leersaugen von Plazenta und Nabelvene + Entfaltung der Lungen Die Lungen reichern Blut mit Sauerstoff an, Gefäße in der Lunge weiten sich, Gefäßwiderstand sinkt → mehr Blut gelangt in die Lungen, Flussrichtung im Ductus arteriosus kehrt sich, verschließt sich zum Ligamentum arteriosum Blutmenge im rechten Vorhof nimmt durch den Wegfall des Zuflusses aus der Plazenta ab, Blutmenge steigt im linken Vorhof durch Versorgung der Lunge → Druckgefälle → Foramen ovale verschließt sich innerhalb der ersten zwei Wochen nach der Geburt Ductus venosus verschließt sich

7. Blutdruck

7.1 Blutdruck

7.1 Blutdruck Der Blutdruck ist im Kreislaufsystem nicht überall gleich: in der Aorta und den großen Arterien ca. 100 mmHg in den Arterienästen 40 mmHg in den Kapillaren 25 mmHg In den Venolen 20 mmHg in den Pfortadern 3 mmHg Im Lungenkreislauf 15-20 mmHg (Arteria pulmonalis) und 2-5 mmHg (Vena pulmonalis)

7.1 Blutdruck umgangssprachlich meint „Blutdruck“ meistens den Blutdruck der Arterien im Körperkreislauf Dieser arterielle Blutdruck schwankt zwischen Systole (Auswurfphase des Herzens) und Diastole (Füllungsphase) → Angabe als Doppelwert dieser beiden Phasen. Genannt wird zuerst der systolische und dann der diastolische Wert. Durchschnittlich für die Diastole zwischen 60 und 90 mmHg und für die Systole zwischen 100 und 140 mmHg Unterschied zwischen dem systolischen und dem diastolischen Blutdruck: Blutdruckamplitude

7.2 Regulation

7.2 Regulation Blutversorgung wird aufrechterhalten durch: die bestmögliche Regulation von Herzaktion und Blutdruck alle Organe müssen ein Mindestmaß an Blut erhalten Blutstrom muss entsprechend den Bedürfnissen von den ruhenden hin zu den aktiven Organen verteilt werden (Maximalversorgung aller Organe zur gleichen Zeit nicht möglich, da Gesamtblutmenge nicht ausreichend → nach der Nahrungsaufnahme wird z. B. der Verdauungsapparat vorrangig versorgt)

7.2 Regulation „Technische“ Umsetzung der Regulation durch: Veränderung der Gefäßweite (Lumen) der Arterien durch den Spannungszustand (Tonus) der glatten Muskulatur in der Gefäßwand Aktivierung arteriovenöser Anastomosen (Anastomosen = Verbindungen zwischen Blutgefäßen): Sind sie verschlossen nimmt das Blut den gewohnten Weg durch die Kapillaren. Bei Öffnung strömt ein Großteil des Blutes aufgrund des geringeren Strömungswiderstandes von der Arterie durch die Abkürzung direkt in die Vene → das Kapillarbett bekommt weniger Blut .

7.2 Regulation Vorkapillare Schließmuskeln: in den kleinsten Arteriolen können Sphincter precapillaris das Lumen verschließen und den Blutfluss im sich anschließenden Kapillarbett reduzieren Sperrarterien: Arterien, die ihr Lumen verschließen können (Bsp. im Penisschwellkörper) Drosselvenen: Drosselvenen sind Venen, die ihr Lumen einengen können, vor allem in der Schleimhaut des Darmes. Bei Einengung wird der Blutabfluss aus dem Darm verlangsamt und die Blutmenge vergrößert, die Zeit zum Übertritt der resorbierten Nährstoffe in das Blut wird verlängert.

7.2 Regulation Die Kreislaufregulation wird beeinflusst durch lokale Steuerung hormonale Signale neuronale Signale

7.2.1 Lokale Steuerung

7.2.1 Lokale Steuerung Autoregulation stellt gleichbleibende Organdurchblutung auch bei wechselndem Blutdruck sicher und passt sie den Stoffwechselbedingungen des Organs an Bayliss-Effekt: Kontraktion der Gefäßmuskulatur als Antwort auf eine Gefäßweitung durch eine Blutdruckerhöhung, in Gehirn, Niere und Verdauungstrakt

7.2.1 Lokale Steuerung Gefäßweitung bei Sauerstoffmangel: daraus resultierende Mehrversorgung mit Blut wirkt diesem entgegen Vasoaktive Stoffe lösen im Blut lokal eine Gefäßweitung aus (lokal-metabolischer Effekt): Kohlendioxid, ADP, AMP, Adenosin, Wasserstoff- und Kalium-Ionen → ist die Durchblutung wieder besser, begünstigt diese den Abtransport dieser Stoffe (wichtig im Myokard und im Gehirn)

7.2.2 Hormonale Steuerung

7.2.2 Hormonale Steuerung Hormone wirken entweder direkt auf die Muskulatur der Gefäßwand (z. B. Adrenalin), oder bewirken vor Ort die Freisetzung von gefäßaktiven Substanzen (z. B. Stickstoffmonoxid, Endothelin) Stickstoffmonoxid (NO): gefäßerweiternde Wirkung, wird aus dem Endothel ausgeschüttet, wenn durch Acetylcholin, ATP, Endothelin-1 oder Histamin stimuliert Bradykinin, Kallidin und Histamin: wirken gefäßerweiternd Serotonin bewirkt Gefäßverengung und erhöht die Durchlässigkeit der Kapillaren

7.2.3 Neuronale Steuerung

7.2.3 Neuronale Steuerung Sympathikus setzt an den kleinen Arterien und den Arteriolen oder den Venen und deren Rückstrom zum Herzen an. Postganglionärer Neurotransmitter ist Noradrenalin (gefäßverengend). Gefäßweitung durch Nachlassen des Sympathikotonus (Transmitter NO und Bradykinin).

7.3 Zentrale Kreislaufsteuerung

7.3 Zentrale Kreislaufsteuerung Die zentrale Kreislaufsteuerung erfolgt in der Medulla oblongata und dem Pons (Teile des Hirnstamms). Informationen von Kreislaufsensoren werden ausgewertet (arterieller Blutdruck, Pulsfrequenz, Füllungsdruck des Niederdrucksystems, pH-Wert, Kohlendioxid- und Sauerstoff-Partialdruck des Blutes) Drucksensoren befinden sich z. B. in der Wand der Aorta und der inneren Halsschlagader (Dehnungs- und Druckrezeptoren im Sinus caroticus), im Niederdrucksystem in den Hohlvenen und den Vorhöfen (Dehnungssensoren)

7.3 Zentrale Kreislaufsteuerung Regulation wirkt nur akuten Blutdruckänderungen entgegen (zum Beispiel beim Aufstehen aus dem Liegen). Wenn Blutdruck jedoch immer auf erhöhtem (oder erniedrigtem) → Niveau-Anpassung: „neuer“ Blutdruck wird gleich gehalten Gaspartialdrücke und der pH-Wert werden von spezialisierten Sensoren (sog. Chemorezeptoren) in Paraganglien erfasst; an der Halsschlagader (Glomus caroticum), Aorta (Paraganglion supracardiale, Syn. Glomus aorticum) und an den Lungenarterien) Informationen dieser Sensoren werden an das Kreislaufzentrum im Nachhirn (Medulla oblongata) übermittelt

8. Lymphatisches System

8. Lymphatisches System Lymphe = Körperwasser (zu griech. lymphe: klares Wasser) ist ein Teil Immunsystems gliedert sich in die lymphatischen Organe und das Lymphgefäßsystem (hat neben der Funktion im Abwehrsystem auch eine Bedeutung im Flüssigkeitstransport und steht in enger Beziehung zum Blutkreislauf)

8.1 Lymphgefäßsystem

8.1 Lymphgefäßsystem Wichtige Rolle beim Flüssigkeitsabtransport aus den verschiedenen Körperteilen: Teile des Blutes treten im Kapillarbett der Gewebe als interzelluläre Flüssigkeit (Gewebswasser) aus → wird über die Venen und als Lymphe über die Lymphgefäße abgeleitet pro Tag werden etwa 2 Liter Lymphflüssigkeit transportiert: Transport passiv durch die Bewegung der Gliedmaßen und dadurch Zusammenpressen der Lymphgefäße Transport aktiv durch die nicht geordneten Kontraktionen der Wandmuskulatur (kann durch manuelle Drainage angeregt werden)

8.1 Lymphgefäßsystem Lymphkapillaren (initiale Lymphgefäße; „blinder“ Beginn) in der Peripherie → vereinigen sich zu größeren Lymphgefäßen (Präkollektoren und Kollektoren, darin Lymphknoten als Filterstationen) → vereinigen sich zu Lymphsammelstämmen, die in die Venenwinkel (d.h. Venensystem) münden. Es findet kein Kreislauf statt.

8.1 Lymphgefäßsystem

8.1 Lymphgefäßsystem Über das Lymphgefäßsystem werden auch die im Darm resorbierten Fette in den Blutkreislauf transportiert (weiße Farbe des Milchbrustgangs = Ductus thoracicus) Das Lymphgefäßsystem hat eine Bedeutung bei der lymphogenen Metastasierung