Herzerregung

Während der Repolarisationsphase sind Teile des Herzens relativ refraktär, so dass eine neue Erregung ein neues AP auslösen kann und es zwischen den erregten und unerregten Teilen des Herzens zu sog. kreisenden Erregungen kommen kann. 

Die Plateauphase des APs des Arbeitsmyokards ist in der Regel länger als die eigentliche Kontraktion. Dies ermöglicht dem Herzmuskel wieder zu erschlaffen. 

1. Unerregte Myokardzelle (intrazelluläre Ca2+-Konzentration ca. 10^-7 mol/L)
2. Erregung der Myokardzelle 
   1. Wird durch AP eines Schrittmacherzentrums erregt
   2. Erregung breitet sich über die Myokardmembran bis in die T-Tubuli aus -> Öffnung der dortigen spannungsabhängigen L-Typ-Calciumkanäle
3. Calciumeinstrom von extrazellulär ("Calcium-Zündfunke")
   1. Calciumeinstrom aus dem Extrazellulärraum ins Zytosol durch die L-Typ-Calciumkanäle
   2. Aktivierung der Ryanodinrezeptoren des SR durch einströmendes Calcium
4. Calcium-induzierte Calciumfreisetzung
   1. Calcium strömt aus SR durch den Ryanodinrezeptor ins Zytosol -> Anstieg der intrazellulären Ca2+-Konzentration auf 10^-5 mol/L

5. Muskelkontraktion durch hohe Calciumspiegel

1. Bindung von Calcium an Troponin C -> Aktinbindungstellen werden freigegeben
2. Interaktion von Aktin- und Myosinfilamenten -> Mechanische Kontraktion

6. Relaxation durch Senkung der intrazellulären Calciumkonzentration

1. SERCA pumpt Calcium aktiv in das SR zurück
2. Calcium-ATPas und Natrium-Calcium-Antiporter pumpen Calcium von intra- nach extrazellulär
3. Calciumkonzentration im Zytosol sind -> Interaktion von Myosin und Aktin verhindert -> Relaxation

7. Unerregte Myokardzelle: Intrazelluläre Ca2+-Konzentration normalisiert (10^-7 mol/L)

Kann vom Sympathicus ausgelöst werden. Steigert die vom Muskel entwickelte Kraft (positive Inotropie)

Mit sechs Extremitätenableitungen (I, II, III, aVL, aVF, aVR) und sechs Brustwandableitungen (V₁-V₆)

Bipolare Ableitungen: Spannung wird zwischen zwei Elektroden bestimmt - z.B. bei Ableitung I zwischen der Elektrode and der rechten und der an der linken Hand. 

Unipolare Ableitungen: Spannung wird zwischen einer Elektrode und einem indifferenten Referenzpunkt bestimmt. 

Extremitätenableitungen: Bestandteile sind sechs Ableitungen in der Frontalebene: 

• 3 bipolare Extremitätenableitungen: I, II, III (Einthoven-Ableitungen)
• 3 unipolare Extremitätenableitungen: aVR, aVL, aVF (Goldberger-Ableitungen)

Brustwandableitungen: Bestandteile sind sechs unipolare Brustwandableitungen V1-V6 (Wilson-Ableitungen) in der Horizontalebene. 

Definition: P-Welle entspricht der Erregungsausbreitung in den Vorhöfen

• Ausgangspunkt der Erregung: Sinusknoten
• Ausbreitung: Vom rechten über linken Vorhof
• Vektor: Richtung Herzspitze
• Endpunkt: Vorhöfe vollständig erregt -> EKG-Linie geht zurück zur isoelektrischen Linie

Morphologie: Halbrunder, i.d.R. positiver Ausschlag

• Dauer: kleiner/gleich 0.1 s
• Amplitude <0.25 mV

PQ-Zeit: Zeit zwischen Anfang der P-Welle und Beginn des QRS-Komplexes (intraartriale Erregungsausbreitung und atrioventrikuläre Überleitung). Dauer: kleiner/gleich 0.2 s

PQ-Strecke: Zeit zwischen Ende der P-Welle und Beginn des QRS-Komplexes (isoelektrische Strecke). Dauer: kleiner/gleich 0.1 s

QRS-Komplex entspricht der Erregungsausbreitung in den Herzkammern

• Innenschicht der Herzkammern wird vor der Aussenschicht erregt
• Am Ende des QRS-Komplexes ist die gesamte Kammer erregt

Morphologie und Bedeutung: 

• Q-Zacke: Initial negativer Ausschlag des QRS-Komplexes
• R-Zacke: Jeder positive Ausschlag des QRS-Komplexes
• S-Zacke: Jeder negative Ausschlag des QRS-Komplexes, dem ein R vorangeht

Dauer: kleiner/gleich 0.1 s

ST-Strecke erstreckt sich vom Ende der S-Zacke bis zum Beginn der T-Welle und enspricht der vollständigen Erregung der Ventrikel. In dieser Zeit ist kein Potentialunterschied messbar (isoelektrische Linie)

Die T-Welle entspricht der Rückbildung der Kammererregung

Verlauf: Positiv, wenn QRS-Komplex positiv; negativ wenn QRS-Komplex negativ (sog. Konkordanz der T-Welle)

Zeit vom Anfang der Q-Zacke bis zum Ende der T-Welle; entspricht der gesamten intraventrikulären Erregungsdauer. 

Dauer: ca. 0.35 - 0.44 s. Ist abhängig von der Herzfrequenz. Erhöht sich diese, verkürzt sich die QT-Zeit. 

Der Füllungsphase. Die Segelklappen sind geöffnet, die Aorten- und Pulmonalklappe geschlossen. 

Anspannungs- und Austreibungsphase. Die Aorten- und Pulmonalklappe sind offen, die Segelklappen geschlossen. 

Einspannungsphase, Ende der Austreibungsphase. Alle Herzklappen sind geschlossen. 

• 50 mm/s -> 1 mm = 20 ms
• 25 mm/s -> 1 mm = 40 ms
• Amplitude: 1 mm (vertikal) = 0.1 mV

1. Vorliegen von normal konfigurierten P-Wellen
2. Auf jede P-Welle folgt regelmässig ein QRS-Komplex

Sind zudem die PP-Intervalle konstant, liegt ein regelmässiger Sinusrhythmus vor. 

Wird anhand eines Abstandes zwischen zwei R-Zacken berechnet: 

• Bei 50 mm/s
  • HF=300/RR-Abstand in cm
  • Alternativ: HF=60/RR-Abstand in Sekunden
• Bei 25 mm/s
  • HF= 150/RR-Abstand in cm

Nodus atrioventricularis: Liegt im rechten Vorhof zwischen subepikardialem Fettgewebe und dem Endokard im sog. Koch-Dreieck. Er ist das sekundäre Schrittmacherzentrum des Herzens mit der langsamsten Erregungsüberleitung und verzögert die Erregung um ca. 60-120 ms. Er generiert eine Frequenz von ca. 40-50/min. 

Fasciculus atrioventricularis: Ist die Fortsetzung des AV-Knotens, durchstösst das Herzskelett im Bereich des Trigonum fibrosum dextrum. Danach verläuft es in der Pars membranaca des Interventrikulärseptums und teilt sich dort in zwei Tawara-Schenkel auf (crus dextrum et sinistrum). Es ist das tertiäre (ventrikuläre) Schrittmacherzentrum des Herzens und ist über die besonders lang refräkteren Purkinje-Fasern ein Frequenzfilter. Es generiert eine Frequenz von ca. 30-40/min

Crus sinistrum teilt sich in der Pars membranaca des Interventrikularseptums in drei Faszikel auf. Crus dextrum verläuft weiter im Interventrikularseptum und zieht im Moderatorband zum vorderen Papillarmuskel der Trikuspidalklappe. 

Die Äste beider Schenkel verzweigen sich zu vielen Fasern zur Erregung des Arbeitsmyokards (Purkinje-Fasern)

Kleine Endäste der Tawara-Schenkel, die die Erregung der Schrittmacherzentren auf das Arbeitsmyokard übertragen. 

1. Erregung der Vorhöfe
   1. Spontane Depolarisation der Schrittmacherzellen des Sinusknotens und Erzeugung eines Aktionspotentials
   2. Weiterleitung des APs ans Vorhofmyokard -> Koordinierte Vorhofkontraktion
   3. Weiterleitung des APs vom Vorhof auf den AV-Knoten
   4. Verzögerung der Weiterleitung des APs im AV-Knoten
2. Erregung der Ventrikel: 
   1. Weiterleitung des APs vom AV-Knoten via His-Bündel
   2. Weiterleitung des APs an die Tawara-Schenkel
   3. Weiterleitung via Purkinje-Fasern -> Koordinierte Erregung des Arbeitsmyokards
   4. Koordinierte Kontraktion des Arbeitsmyokards

Definition: Ca-Kanäle auf der Zelloberfläche von Herzmuskelzellen, die bei ca. -40 mV öffnen und Calciumeinstrom von extrazellulär zulassen

Lage: Zellmembran

Flussrichtung: Ca2+ von extra- nach intrazellulär

Aktivierungsphase: Plateauphase (Arbeitsmyokard) und Aufstrich (Sinusknoten)

Definiton: Calciumkanal in der Membran des sarkoplasmatischen Reticulums, welcher bei Bindung von Ca2+ geöffnet wird (sog. Calcium-induzierte Calciumfreisetzung)

Lage: Membran des SR

Flussrichtung: Ca2+ aus dem SR nach intrazellulär

Aktivierungsphase: Plateauphase (Arbeitsmyokard)

Definition: Calciumpumpen bzw. -austauscher, die Calcium aus dem Zytosol pumpen und so die Kontraktion beenden. 

Lage: Membran des SR

Flussrichtung: Ca2+ von intrazellulär ins SR

Aktivierungsphase: Plateauphase (Arbeitsmyokard)

Calciumpumpen bzw. -austauscher, die Calcium aus dem Zytosol pumpen und so die Kontraktion beenden. 

Lage: Zellmembran

Flussrichtung: Ca2+ von intra- nach extrazellulär

Aktivierungsphase: Plateauphase (Arbeitsmyokard)

Definition: unselektiver Kationenkanal in Schrittmacherzellen, der durch Hyperpolarisation geöffnet wird

Lage: Zellmembran

Flussrichtung: Kationen von extra- nach intrazellulär

Aktivierungsphase: Aufstrich (Sinusknoten)

Definition: Natriumkanäle, die bei Depolarisation schnell öffnen, aber auch schnell wieder schliessen

Lage: Zellmembran

Flussrichtung: Na+ von extra- nach intrazellulär

Aktivierungsphase: Depolarisation (Arbeitsmyokard)

Definition: Kaliumkanäle, die unter -70mV öffnen und durch Kaliumaustrom das Ruhemembranpotential des Arbeitsmyokards stabilisieren

Lage: Zellmembran

Flussrichtung: K+ von intra nach extrazellulär

Aktivierungsphase: Ruhemembranpotential (Arbeitsmyokard > Sinusknoten)

Defintion: Kaliumkanäle, die bei Depolarisation mit leichter (i_Kr) oder starker (i_Ks) Verzögerung öffnen

Lage: Zellmembran

Flussrichtung: K+ von intra- nach extrazellulär

Aktivierungsphase: Repolarisation (Sinusknoten und Arbeitsmyokard)

1. Ausgangspunkt: Schrittmacherzelle wird nach vorherigem AP auf ca. -60 mV hyperpolarisiert
2. Aufstrich
   1. Öffnung von Funny Channels durch Hyperpolarisation -> Kationen strömen in Zelle und depolarisieren auf ca. -40 mV
   2. Öffnung von spannungsaktivierten L-Typ-Calciumkanälen bei ca. -40mV -> Calciumeinstrom und Depolarisation auf ca. 20 mV
3. Repolarisation: 
   1. Schluss der L-Typ Calciumkanäle
   2. Öffnung der verzögerten Auswärtsgleichrichter Kaliumkanäle -> Kaliumausstrom -> Repolarisation bis ca. -60 mV
   3. Schluss der verzögerten Auswärtsgleichrichter Kaliumkanäle bei ca. -60 mV
4. Erneuter Aufstrich: 
   1. Öffnung der Funny Channels durch Hyperpolarisation und Beginn eines neuen Zyklus -> 2. 

Nein: Die Funny Channels sorgen am Ende jeder Repolarisation für eine spontane und erneute Depolarisation

Der Aufstrich wird durch die spannungsaktivierten L-Typ-Calciumkanäle verursacht. Bei Neuronen und anderen Muskelzellen sind hierfür meist die schnellen Natriumkanäle verantwortlich. 

Es nimmt vom Sinusknoten zu den Purkinje-Fasern hin zu. 

1. Stabiles Ruhepotential bei ca. -90 mV
2. Aufstrich und "overshoot"
   1. Erregung der Herzmuskelzelle durch das Erregungsleitungssystem via Gap Junctions -> Depolarisation bis ca. -65 mV
   2. Öffnung spannungsaktivierter schneller Natriumkanäle und Schluss des "Einwärtsgleichrichter"-Kaliumkanals
   3. Natriumeinstrom bis zu einem Membranpotential von ca. 30 mV (sog. Overshoot) -> Schluss aller schnellen Natriumkanäle

3. Partielle Repolarisation: Nach dem Overshoot öffnen sich kurzzeitig ein Kalium- und ein Chloridkanal, die eine Repolarisation bis auf das Niveau des Plateaus bedingen

4. Plateauphase des Aktionspotentials

1. Öffnung von spannungsaktivierten L-Typ-Calciumkanälen bei ca. -30 mV
2. Langsamer Calciumseinstrom -> Auslösung der Calcium-induzierten Calciumfreisetzung aus dem SR -> mechanische Kontraktion
3. Elimination des Calciums durch Na+/Ca2+-Austauscher und Ca2+-ATPasen -> Muskel relaxiert