Kardiovaskuläres System
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Einordnung: Kreislaufsystem
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Als kardiovaskuläres System wird das System von Herz und Blutgefäßen bezeichnet. Seine Aufgabe besteht darin, jede einzelne Körperzelle mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen. Desweiteren werden im Blutkreislauf Stoffwechselprodukte, Hormone und Abfallprodukte, wie Kohlendioxid, Zellreste und sonstige Stoffe transportiert.
Die rhythmische Pumptätigkeit des Herzens mit seinen ventilartigen Herzklappen erzeugt ein Druckgefälle im Körperkreislauf zwischen dem linken Herzen und dem rechten Herzen bzw. im Lungenkreislauf zwischen dem rechten und dem linken Herzen. Das Herz an sich kann durchaus in diese beiden Hälften geteilt betrachtet werden, obwohl es sich im gesamten um ein einziges Organ handelt. Jede dieser Hälften hat eine andere Aufgabe zu erfüllen. Durch das oben erwähnte Druckgefälle strömt Blut durch den Körperkreislauf aus dem linken Herzen zum rechten Herzen. Das Blut, welches im rechten Herzen ankommt, wird dann weiter durch den Lungenkreislauf gepumpt. Dort nimmt es Sauerstoff auf und kann Kohlendioxid abgeben. Das Blut strömt dann zum linken Herzen. Die Existenz zweier Blutkreisläufe (Körper- und Lungenkreislauf) hat einen wichtigen Vorteil. Der Druck kann in beiden Kreisläufen unterschiedlich sein. Im Lungenkreislauf ist er erheblich niedriger, so dass eine geringere Wanddicke in den Lungen für einen besseren Gasaustausch möglich ist. Der Sauerstoff wird durch Diffusion ausgetauscht. Der erheblich höhere Druck im Körperkreislauf macht Säugetiere oder Vögel erheblich leistungsfähiger, weil Sauerstoff schneller in die verbrauchenden Zellen gelangt.
Jede Seite des Herzens ist wiederum in zwei Kammern eingeteilt: In die Vorkammer (Atrium) und in die Hauptkammer (Ventrikel). Das Atrium hat die Aufgabe, das zwischen den Herzschlägen kontinuierlich heranströmende venöse Blut aufzunehmen und es bei der Kontraktion in den jeweiligen Ventrikel zu pumpen. Die Pumpleistung (Druckerhöhung) durch das Atrium ist recht gering, erst der Ventrikel (besonders der linke) erzeugt den Systemdruck.
Hydraulisch gesehen ist der Blutkreislauf eines Säugetieres/Vogels eine Parallelschaltung verschiedener Strömungswiderstände mit jeweils zwei in Reihe geschalteten Pumpen. Eine Pumpe repräsentiert das linke Herz mit den parallel geschalteten Strömungswiderständen (wie Organe, Muskeln und Haut, Gehirn, Verdauungssystem und Koronarsystem). Die andere Pumpe wird durch das rechte Herz dargestellt, an ihr ist nur ein Strömungswiderstand angeschlossen, die Lunge.
Da das Herz rhythmisch schlägt (Verdrängungspumpe), könnte man nun annehmen, dass sich auch das Blut rhythmisch durch die Gefäße bewegt. Zum Teil ist das auch so, wie man am Pulsschlag spürt, aber die Strömungsgeschwindigkeit schwankt nur recht gering. Da die Gefäße elastisch sind, fungieren sie als Druckspeicher. Während der Systole (linker Ventrikel kontrahiert, Blut wird in die Aorta gedrückt) breitet sich eine Druckwelle von der Aorta ausgehend (genauer gesagt, stromab der Aortenklappe) durch das arterielle System aus. Durch die lokale Druckerhöhung weitet sich das Gefäß und speichert so einen Teil der Energie. Während der Diastole (es strömt kein Blut aus dem linken Herzen) kann nun die in der Gefäßwand gespeicherte Energie wieder an das Blut abgegeben werden. Man bezeichnet das auch als Windkesseleffekt. In der Aorta schwankt so der Druck zwischen 120 mmHg und 80 mmHg beim Menschen. Würde der Druck nicht durch die elastischen Gefäße gespeichert werden können, so würde der Druck in der Aorta wesentlich dramatischer schwanken. Interessanterweise würde im zeitlichen Mittel aber wesentlich weniger Blut durch die Gefäße strömen, da viel Strömungsenergie für das ständige Beschleunigen des Blutes aufgezehrt würde.
Die Druckwelle bewegt sich beim jungen, erwachsenen Menschen mit etwa 6 Meter pro Sekunde, beim alten Menschen verdoppelt sich die Geschwindigkeit. Denn mit zunehmenden Lebensalter werden die Gefäßwände immer unelastischer, woraus der Zwang zu höherer Geschwindigkeit der Pulswelle erwächst. Da aber zugleich der Druckspeichereffekt mit dem Lebensalter immer mehr abnimmt, wird sich auch der Volumenstrom mit dem Lebensalter reduzieren. Natürlich gibt es noch weitere Effekte, die die Blutströmung beeinflussen können: Ablagerungen in den Gefäßen, Rückgang der Pumpleistung des Herzens usw.
Geschichte
Erstmalig korrekt beschrieben wurde der Blutkreislauf durch William Harvey (erste Hälfte des 17. Jahrhunderts), nachdem für 14 Jahrhunderte die Ansichten Galens die medizinische Lehrmeinung bestimmt hatten. Wie das Blut vom arteriellen in den venösen Schenkel kommt, konnte allerdings erst Marcellus Malpighi mit seiner Entdeckung der Kapillaren erklären.
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