10.1 : Elektrophysiologie des normalen Herzrhythmus

Der normale Herzrhythmus ist eine synchronisierte elektrische Aktivität, die die regelmäßige und koordinierte Kontraktion des Herzmuskels ermöglicht. Dieser Prozess ist für eine effiziente Blutzirkulation im gesamten Körper unerlässlich. Zu den grundlegenden Elementen, die an der Etablierung und Aufrechterhaltung dieses Rhythmus beteiligt sind, gehören die einzigartigen elektrischen Eigenschaften der Herzmuskelzellen, die Schrittmacherfunktion des Sinusknotens (SA), das spezialisierte Leitungssystem und die ionischen Mechanismen, die jeder Phase des Aktionspotentials zugrunde liegen. Herzmuskelzellen weisen einzigartige elektrische Eigenschaften wie Automatismus, Erregbarkeit und Leitfähigkeit auf. Diese Eigenschaften ermöglichen es den Zellen, elektrische Impulse zu erzeugen und weiterzuleiten und so einen stabilen und koordinierten Herzschlag zu gewährleisten. Der SA-Knoten im rechten Vorhof dient als primärer Schrittmacher und initiiert den elektrischen Impuls, der für jeden Herzzyklus verantwortlich ist. Dieser Impuls breitet sich durch das spezielle Leitungssystem aus, das den Atrioventrikularknoten (AV), das His-Bündel und die Purkinje-Fasern umfasst, und sorgt so für eine schnelle und geordnete Ausbreitung der Erregung im gesamten Herzen.

Das Aktionspotential in Herzzellen umfasst mehrere Phasen (0-4), die jeweils durch spezifische ionische Mechanismen gekennzeichnet sind. Phase 0 beinhaltet eine schnelle Depolarisation aufgrund der Öffnung spannungsgesteuerter Natriumkanäle (Na+), während Phase 1 eine anfängliche Repolarisation darstellt, die aus dem vorübergehenden Kaliumstrom (K+) nach außen resultiert. In Phase 2, der Plateauphase, gleicht der Kalzium (Ca2+)-Einstrom durch Ca2+-Kanäle vom L-Typ den nach außen gerichteten K+-Strom aus und hält das Membranpotential aufrecht. Phase 3 stellt eine schnelle Repolarisation aufgrund eines erhöhten K+-Ausflusses dar, und Phase 4 ist das Ruhemembranpotential, das durch die Na+-K+-Pumpe und Hintergrundionenkanäle aufrechterhalten wird. Verschiedene Faktoren, darunter Herzerkrankungen, Medikamente und zirkulierende Hormone, können den Sinusrhythmus stören. Herzerkrankungen wie Ischämie oder Myokardinfarkt können das elektrische Reizleitungssystem beeinträchtigen. Gleichzeitig können bestimmte Medikamente und Hormone die Funktion von Ionenkanälen modulieren und so den Verlauf und Dauer des Aktionspotentials verändern. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Elektrophysiologie des Herzens ein komplexes Zusammenspiel spezialisierter Strukturen, Ionenbewegungen und Membranpotentiale beinhaltet. Diese Elemente arbeiten zusammen, um den normalen Herzrhythmus zu erzeugen und aufrechtzuerhalten und so eine effiziente Blutzirkulation im Körper sicherzustellen.