Das Kreislaufsystem

Zwei verbundene Blutwege

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Ein Transportweg durch den ganzen Körper

Das Blut verbindet die Organe miteinander. Es transportiert Atemgase, Nährstoffe, Hormone, Abwehrzellen und Stoffwechselprodukte. Das Herz erzeugt die Druckunterschiede, die den Blutstrom antreiben. Gefäße verteilen ihn, ermöglichen den Austausch im Gewebe und führen das Blut wieder zurück. [24][25][26]

Dabei erfüllt jeder Gefäßabschnitt eine andere Aufgabe. Große elastische Arterien nehmen den stoßweisen Auswurf des Herzens auf. Kleinere Arterien und Arteriolen regulieren den Widerstand und die Verteilung. Kapillaren schaffen kurze Austauschwege. Venen nehmen einen großen Teil des Blutvolumens auf und transportieren das Blut zum Herzen zurück. [24][25][26]

Der Lungenkreislauf

Sauerstoffarmes Blut aus dem Körper erreicht den rechten Vorhof über die Hohlvenen. Es gelangt durch die Trikuspidalklappe in die rechte Kammer. Diese pumpt es über die Pulmonalklappe in den Lungenarterienstamm und weiter in die Lungenarterien. [2][5][35]

In der Lunge verzweigen sich die Gefäße zu einem Kapillarnetz um die Lungenbläschen. Sauerstoff diffundiert aus der Atemluft ins Blut; Kohlendioxid nimmt den Weg in die Gegenrichtung. Das nun sauerstoffreichere Blut fließt über die Lungenvenen zum linken Vorhof. [2][5][35]

Dieser Kreislauf arbeitet bei deutlich geringerem Druck als der Körperkreislauf. Die kurze Strecke und die Eigenschaften der Lungengefäße ermöglichen, dass die rechte Kammer dieselbe mittlere Blutmenge mit einer geringeren Druckarbeit weiterbefördert. Atmung und Durchblutung werden in der Lunge räumlich aufeinander abgestimmt. [2][5][35]

Der Körperkreislauf

Aus dem linken Vorhof gelangt das Blut durch die Mitralklappe in die linke Kammer. Bei deren Auswurf öffnet sich die Aortenklappe. Die Aorta und ihre Äste verteilen das Blut in die Organe. Deren kleinere Gefäße verzweigen sich bis zu den Austauschflächen im Gewebe. [2][35][37]

Sauerstoff wird von den Zellen genutzt, Nährstoffe werden aufgenommen und Stoffwechselprodukte abgegeben. Venolen sammeln das Blut aus den Kapillaren. Sie vereinigen sich zu größeren Venen, bis die obere und untere Hohlvene den Rückweg zum rechten Vorhof abschließen. [2][35][37]

Die meisten Organstromgebiete des Körperkreislaufs liegen parallel zueinander. Sie erhalten Anteile desselben arteriellen Auswurfs und können ihre Durchblutung unterschiedlich verändern. Lungen- und Körperkreislauf sind dagegen hintereinandergeschaltet: Blut durchläuft nacheinander beide Abschnitte und beide Herzhälften. [2][35][37]

Wie Blutdruck und Blutstrom zusammenhängen

Blut strömt entlang eines Druckgefälles. Wie groß der Strom ausfällt, hängt außerdem vom Strömungswiderstand ab. Besonders die Weite kleiner Gefäße hat großen Einfluss auf diesen Widerstand. Glatte Muskelzellen in ihrer Wand können den Durchmesser verändern. [8][26]

Der arterielle Druck schwankt während des Herzzyklus. Der systolische Wert beschreibt das Druckmaximum, der diastolische das Minimum. Die elastischen großen Arterien werden beim Auswurf gedehnt und geben anschließend gespeicherte Energie wieder ab. Dadurch unterstützen sie den fortlaufenden Blutstrom während der Entspannungsphase des Herzens. [8][26]

Für den mittleren arteriellen Druck sind das Herzzeitvolumen und der gesamte periphere Widerstand wesentliche Größen. Das Herzzeitvolumen ergibt sich aus Herzfrequenz und Schlagvolumen. Ein Bedarf an höherer Durchblutung kann über mehrere Wege beantwortet werden: durch eine größere Herzleistung, örtliche Gefäßerweiterung und eine veränderte Verteilung des Blutstroms. [8][26]

Wie ein Organ seine Durchblutung anpasst

Aktive Gewebe benötigen häufig mehr Sauerstoff und geben mehr Stoffwechselprodukte ab. Lokale chemische Bedingungen wirken auf die kleinen Gefäße ein. Diese können sich erweitern und so den Zufluss zum betreffenden Gebiet erhöhen. Endothelzellen vermitteln zusätzliche Signale, etwa über Stickstoffmonoxid. [27][32]

Daneben bestehen nervale und hormonelle Einflüsse. Der Sympathikus verändert die Gefäßspannung in vielen Stromgebieten. Rezeptorausstattung, örtliche Bedingungen und die Funktion des jeweiligen Organs bestimmen die Antwort. Während körperlicher Belastung erhalten beanspruchte Muskeln einen größeren Anteil des Blutstroms. Die Hautdurchblutung wird unter anderem entsprechend dem Wärmehaushalt verändert. [27][32]

Eine solche Anpassung verbindet die Gesamtregulation mit der örtlichen Versorgung. Gehirn, Herz und Nieren besitzen jeweils besondere Mechanismen und Anforderungen. Ihre Durchblutung lässt sich deshalb aus der Kombination von Gefäßbau, Druckverhältnissen und Organfunktion verstehen. [27][32]

Der venöse Rückweg

Im Venensystem ist der Druck deutlich niedriger als in den großen Arterien. Viele Venen lassen sich stark dehnen und dienen als Volumenspeicher. Veränderungen ihres Spannungszustands beeinflussen, wie viel Blut zum Herzen zurückkehrt. [26][27][29]

In den Beinen unterstützen Muskelkontraktionen den Rücktransport. Wird eine Vene durch ihre Umgebung zusammengedrückt, begrenzen Venenklappen den Rückfluss. Auch die Druckänderungen bei der Atmung beeinflussen den venösen Strom. Der Rückstrom bestimmt gemeinsam mit weiteren Faktoren die Füllung des Herzens und damit seine Ausgangsbedingungen für den nächsten Schlag. [26][27][29]

Beim Wechsel vom Liegen zum Stehen verlagert die Schwerkraft Blut in tiefere Körperregionen. Rasche Anpassungen von Gefäßspannung und Herzfrequenz helfen, den Kreislauf aufrechtzuerhalten. Längerfristig tragen Nieren und hormonelle Systeme zur Regelung von Wasser- und Salzhaushalt bei. [26][27][29]

Kurze und lange Wege der Regulation

Dehnungsfühler in großen herznahen Arterien erfassen Änderungen der Gefäßdehnung. Über Nervenbahnen gelangen ihre Signale zu Kreislaufnetzwerken im Hirnstamm. Diese verändern autonome Signale an Herz und Gefäße. Der Baroreflex unterstützt so die kurzfristige Stabilisierung des Drucks. [27]

Über längere Zeiträume ist die Regulation des Blutvolumens bedeutsam. Die Nieren passen die Ausscheidung von Wasser und Natrium an. Das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System, ADH und natriuretische Peptide wirken an diesen Anpassungen mit. Herz, Gefäße, Nervensystem und Nieren sind dadurch eng miteinander verbunden. [27]

Das autonome Nervensystem verbindet die kurzfristige Kreislaufregelung mit den Anforderungen anderer Organe. Derselbe Blutweg lässt sich dadurch über seinen räumlichen Aufbau und über die laufende Anpassung seiner Tätigkeit verstehen. [27]

Besondere Verbindungen zwischen Organen

Das Pfortadersystem verbindet zwei Kapillargebiete hintereinander. Blut aus großen Teilen des Verdauungstrakts fließt zunächst durch die Pfortader zur Leber. Dort werden aufgenommene Stoffe verarbeitet, gespeichert oder verändert. Anschließend gelangt es über die Lebervenen in den großen venösen Rückstrom. [14][15][24][37]

Auch das Herz benötigt eine eigene Versorgung. Die Herzkranzarterien bringen Blut zum Herzmuskel; Herzvenen führen es wieder ab. Die Lunge besitzt zusätzlich zum Weg des Gasaustauschs eine bronchiale Versorgung von Organgewebe. Diese Beispiele zeigen, wie sich der allgemeine Transportweg an besondere Organaufgaben anpasst. [14][15][24][37]

Was beim Aufstehen innerhalb weniger Sekunden passiert

Beim Aufstehen erhöht die Schwerkraft den Druck in tiefer gelegenen Venen. Sie nehmen vorübergehend mehr Blut auf; der Rückstrom zum Herzen und die Kammerfüllung können abnehmen. Sinkt dadurch der arterielle Druck, werden die Dehnungsfühler im Karotissinus und Aortenbogen weniger gedehnt. Ihre Signale an den Hirnstamm verändern sich. [27]

Als Antwort nehmen sympathische Einflüsse auf Herz und Gefäße zu, während der bremsende Einfluss auf den Herztakt nachlassen kann. Das Herz schlägt schneller und kräftiger; Arteriolen und Venen verändern ihre Spannung. Diese Rückkopplung unterstützt die Versorgung des Kopfes. Sobald die Druckverhältnisse sich stabilisieren, passen sich auch die Sensorsignale erneut an. [27]

Wichtige Begriffe

Herzzeitvolumen

Blutvolumen, das eine Herzkammer pro Minute auswirft.

Perfusion

Durchblutung eines Gewebes oder Organs.

Arteriole

Kleine Arterie mit wichtiger Funktion bei der Widerstands- und Durchblutungsregulation.

Baroreflex

Rasche Kreislaufanpassung anhand von Signalen arterieller Dehnungsfühler.

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