Erregungsbildungs- und Leitungssystem des Herzens

Das Erregungsbildungs- und Leitungssystem des Herzens ist für die konzertierte Tätigkeit des Herzens in seiner Funktion als Druck-Saug-Pumpe verantwortlich. Dies geschieht durch die Aktivität eines primären Schrittmachers (Erregungsbildungssystem), der seine Erregungen über Faserverbindungen (Erregungsleitungssystem) zur Herzspitze fortleitet.

Auf diesem Wege passiert die Impulswelle potentielle Schrittmacher, die – solange der aktive den Takt vorgibt – bezüglich eines Rhythmus inaktiv bleiben. Die in Vorhöfen und Ventrikeln durchlaufende Welle erregt die den Fortleitungsfasern benachbarten Kardiomyozyten und bewirkt so deren Kontraktion.

Die Zellen des Erregungsbildungs- und Leitungssystems bestehen nicht aus Nervenfasern, sondern aus spezialisierten Kardiomyozyten.

Inhalt

Aufbau
Schrittmacherfähigkeit
Klinik
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Aufbau

Sinusknoten

Atrium dextrum / Rechter Herzvorhof (dorsale Ansicht)

Der primäre Schrittmacher ist der Sinusknoten (Nodus sinuatrialis, Keith-Flack-Knoten). Er ist ca. 1-2 cm lang und befindet sich subepikardial im Sulcus terminalis auf der Dorsalseite des rechten Vorhofes unterhalb der Einmündung der V. cava superior. Seine Bezeichnung rührt von seiner Lage während der Entwicklung des Herzens her: Dort liegt er eine kurze Zeit am Eingang des Herzschlauches (Sinus venosus). Er hat eine Frequenz von 60-80 pro Minute, nach dessen Takt das gesunde Herz schlägt (Sinusrhythmus).

AV-Knoten

Die erzeugten Erregungswellen werden über die Vorhofmuskulatur zum Atrioventrikularknoten (Nodus atrioventricularis, Aschoff-Tawara-Knoten), kurz AV-Knoten, weitergeleitet. Dieser ist ca. 1 x 3 x 5 mm groß und befindet sich subendokardial an der Basis des rechten Vorhofs im sogenannten Koch-Dreieck (zwischen Todaro-Sehne, Trikuspidalanulus und Valvula Eustachii). Er ist die einzige leitende Verbindung zwischen den Vorhöfen und Ventrikeln. Neben der Weiterleitung hat er die Funktion die Erregungsleitung zu verzögern.

His-Bündel

Trigonum fibrosum dextrum (kraniale Ansicht)

Über die Atrioventrikular-Bündel (Fasciculus atrioventricularis, His-Bündel) gelangen die Erregungswellen vom unteren Pol des AV-Knotens in die Ventrikel. Dabei ziehen die bis zu 2 cm langen Fasern durch eine Öffnung des Herzskeletts am Trigonum fibrosum dextrum.

Tawara-Schenkel

In der Pars membranacea des Ventrikelseptums teilt sich das His-Bündel in einen linken und rechten Kammerschenkel (Tawara-Schenkel). Zunächst geht der linke Tawara-Schenkel (Crus sinistrum) ab, der sich in einen vorderen und hinteren Faszikel teilt (R. cruris sinistri anterior et posterior), anschließend zweigt sich der rechte Tawara-Schenkel ab (Crus dextrum).

Purkinje-Fasern

Zur Herzspitze hin spreizen sich die Tawara-Schenkel baumartig in feine, terminale Faserbüschel (Rami subendocardiales, Purkinje-Fasern). Diese ziehen subendokardial zur inneren Myokardschicht und den Papillarmuskeln und stellen somit die Verbindung zwischen dem Reizleitungssystem und dem Arbeitsmyokard dar. Die Erregung breitet sich von innen und nach außen sowie von der Herzspitze zur Herzbasis aus. Das His-Bündel und die Tawara-Schenkel sind von feinen Bindegewebshüllen umgeben – nur die Endaufzweigungen der Purkinje-Fasern sind freiliegend und erlauben eine Erregungsweiterleitung.

Schrittmacherfähigkeit

Die Koordination der Herzfunktion gelingt durch das Zusammenspiel der spezifischen Zellerregungsmuster des Erregungsbildungs- und Leitungssystems und des Arbeitsmyokards. Physiologischerweise gibt der Sinusknoten mit seiner Frequenz von 60-80 pro Minute den Takt für den Herzschlag an (primärer Schrittmacher). Der AV-Knoten und die Stationen des Kammerleitungssystems (His-Bündel, Tawara-Schenkel und Purkinje-Fasern) stellen jedoch mit ihrer Eigenfrequenz auch potentielle Schrittmacher dar. Der AV-Knoten kann einen Takt von 40-50 pro Minute vorgeben (sekundärer Schrittmacher), die Fasern des Kammerleitungssystems haben eine Eigenfrequenz von ca. 25-40 pro Minute (tertiärer Schrittmacher). Beim Gesunden wird der Takt dieser Strukturen durch den Sinusknoten übertaktet, bei einem Ausfall oder Überleitungsstörungen (z.B. bei einem totalen AV-Block) übernehmen sie jedoch die Schrittmacherfunktion.

Klinik

Die elektrische Aktivität des Herzens kann über Elektroden, die auf der Hautoberfläche befestigt sind, abgeleitet werden (Elektrokardiogramm, kurz: EKG). Diese Messungen ergeben verschiedene Stromkurvenverläufe (EKG-Kurve), die die vom Schrittmacher ausgehende Erregungsausbreitung und -rückbildung über den Zellen des Arbeitsmyokards repräsentiert.

Da die Zellmasse des Erregungsbildungs- und Leitungssystems nur etwa 2% des Myokards ausmacht, geht seine elektrische Aktivität in den Stromkurvenverlauf des EKGs praktisch nicht ein.

Störungen des Erregungsbildungs- und Leitungssystems (z.B. Vorhofflimmern, AV-Block) führen zu charakteristischen Veränderungen in der EKG-Kurve. Zudem kann das EKG Hinweise auf morphologische Pathologien (z.B. Myokardinfarkt), Entzündungen (z.B. Myokarditis, Perikarditis) oder schwere Elektrolytstörungen (Kalium, Kalzium) geben, muss aber nicht. Aus diesem Grund gehört das EKG zu den wichtigsten nicht-invasiven Untersuchungsmethoden in der klinischen Medizin im Allgemeinen und in der Kardiologie im Speziellen.

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