HERZ-KREISLAUF-SYSTEM DES MENSCHEN

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1 HERZ-KREISLAUF-SYSTEM DES MENSCHEN Autoren: Sarah Schönberg Seite 1

2 Übersicht Anpassungen des Herz-Kreislauf-Systems durch Sport Aufbau und Funktionsweise des Herz-Kreislauf-Systems o Herz o Lungenkreislauf o Körperkreislauf Leistungsgrößen des Herzens o Herzminutenvolumen (HMV) o Schlagvolumen (SV) o Herzfrequenz (HF) Quellenverzeichnis Seite 2

3 Anpassung des Herz-Kreislauf-Systems durch Sport Bei körperlicher Belastung, vor allem beim Sport treiben, benötigt der menschliche Körper eine erhöhte Zufuhr an Sauerstoff und Nährstoffen, um Arbeit verrichten zu können. Dazu muss das Herz das Blut mit den Versorgungsstoffen schneller durch das Herz-Kreislauf-System pumpen, um die beanspruchten Muskeln entsprechend zu versorgen. Dies geschieht durch eine Erhöhung des Herzminutenvolumens, das durch die beiden Faktoren Herzfrequenz und Schlagvolumen bestimmt wird. Da die Herzfrequenz jedoch nur bedingt steigen kann, muss sich vor allem das Schlagvolumen erhöhen, um eine bessere und schnellere Versorgung zu garantieren. Abb. 1: Belastung beim 800m-Lauf Bei ausreichender Trainingsbelastung, -dauer und -häufigkeit kommt es zu funktionellen Anpassungen und Veränderungen des Herz-Kreislauf-Systems. Das Herz erzielt sowohl in Ruhe als auch unter Belastung ein höheres Schlagvolumen. Grund dafür ist die Vergrößerung der Herzmuskels (Hypertrophie = Dickenwachstum) durch Dicken- und Längenzunahme der Herzmuskelfasern. Ein solches Herz bezeichnet man, ab einem Herzvolumen von 900 ml bei Männern und ab 600 ml bei Frauen, als Sportherz. Es ist überdurchschnittlich leistungsstark und birgt keinerlei gesundheitlichen Risiken. Voraussetzung für die Ausbildung eines Sportherzens ist ein langfristiges Ausdauertraining von mindestens fünf Stunden Umfang in der Woche bei optimalem Trainingsreiz. Verringert sich der Trainingsumfang oder die Trainingsintensität, so bildet sich das Sportherz wieder zurück. Ein weiterer Aspekt für die Zunahme des Schlagvolumens des Herzens ist zum einen die Volumenerhöhung des Blutplasmas, wodurch mehr Blut durch die Ventrikel fließen kann. Zum anderen fördert Ausdauertraining gleichzeitig eine längere Füllungszeit während der Diastole (Erschlaffung des Herzmuskels). Durch die Vergrößerung des Schlagvolumens in Ruhe als auch bei Belastung erreicht das Sportherz bei gleicher Herzfrequenz ein höheres Herzminutenvolumen gegenüber einem untrainierten Herzen. Da der Organismus eines Ausdauertrainierten und eines Untrainierten im Ruhezustand in etwa den selben Bedarf an sauerstoffreichem Blut und somit auch das gleiche Herzminutenvolumen haben, benötigt das Herz des Ausdauertrainierten weniger Schläge. Das erklärt warum ein Ausdauersportler meist einen deutlich niedrigeren Ruhepuls besitzt. Andersherum kann allerdings nicht von einer niedrigen Herzfrequenz im Ruhezustand auf die Ausdauerleistungsfähigkeit geschlossen werden Seite 3

4 Aufbau und Funktionsweise des Herz-Kreislauf-Systems Das Herz-Kreislauf-System ist das Transportsystem des Menschen. Es übernimmt die wichtige Aufgabe den Körper mit notwendigen Nähr- und Wirkstoffen zu versorgen und den Abtransport von Stoffwechselendprodukten sowie die Versorgung mit Sauerstoff zu gewährleisten. Das Herz-Kreislaufsystem lässt sich in den Körper- und den Lungenkreislauf unterteilen. Das Herz dient dabei als Pumpe und ist die treibende Kraft für die Blutzirkulation. Als Transportmittel dient das Blut, welches über die Blutgefäße, den Arterien und Venen, durch den gesamten Körper gepumpt wird. Herz Das Herz ist ein muskulöses Hohlorgan, das hinter dem Brustbein eingebettet zwischen den beiden Lungenflügeln liegt. Die Form des Herzens ähnelt jedoch nicht der klassischen Herzform, sondern mehr einem leicht schräg liegenden Kegels. Von seiner Größe und seines Aussehens her ist es etwa mit einer geschlossen Faust vergleichbar. Das Herz liegt zu 2/3 in der linken Brustkorbhälfte und zu 1/3 im rechten Brustkorb. Herz Mann (untrainiert) Frau (untrainiert) Herzgewicht g g Herzvolumen ml ml Herzgröße etwa faustgroß Die genannten Größen sind abhängig vom Alter, Konstitution und dem Ausdauertrainingszustand. Abb. 2: Kenngrößen des Herzens Das Herz wird in eine rechte und eine linke Seite unterteilt. Die beiden Herzhälften werden im Längsschnitt durch die Herzscheidewand voneinander getrennt. Sowohl die rechte als auch die linke Herzseite lassen sich nochmals in zwei Hohlräume gliedern. Dies sind rechter Vorhof und rechte Herzkammer sowie auf der linken Herzseite linker Vorhof und linke Herzkammer. Die Herzkammern werden auch Ventrikel genannt, die mit jeweils ihren Vorhöfen wie zwei Einzelpumpen funktionieren. Gemeinsam bilden sie jedoch eine funktionelle Einheit. Ihre zentrale Aufgabe ist die Aufrechterhaltung des Blutstromes innerhalb der Gefäße. So hat jede einzelne Kammer im Ruhezustand eine Pumpleistung von etwa Litern Blut pro Tag. Unter Belastung erhöht sich die Leistung um ein Vielfaches. Vor jeder Herzkammer befinden sich die Vorhöfe, die auch Atrium genannt werden. In den Vorhöfen wird das Blut, welches aus dem Lungenkreislauf bzw. aus dem Körperkreislauf zum Herz transportiert wird, aufgenommen und danach in die Herzkammer weitergegeben. Die Vorhöfe und die Herzkammern sind durch Herzklappen, den Segelklappen voneinander getrennt. Sie funktionieren wie Rückschlagventile, die ein Zurückfließen des Blutes verhindern und somit den Blutkreislauf aufrechterhalten Seite 4

5 Abb. 3: Aufbau des Herzens Das Herz ist das Bindeglied zwischen Lungen- und Körperkreislauf. Seine Funktion als Pumpe wird vom Herzmuskel durch den rhythmischen Wechsel von Kontraktion (Systole) und Erschlaffung (Diastole) der Herzkammern bestimmt. In der Diastole füllen sich die Herzkammern mit Blut, welches in der Systole wieder ausgestoßen wird. So kann das Blut innerhalb von etwa einer Minute den gesamten menschlichen Organismus durchlaufen. Lungenkreislauf Der Lungenkreislauf, der auch als kleiner Kreislauf bezeichnet wird, beginnt im rechten Vorhof. Sauerstoffarmes Blut wird von dort in die rechte Herzkammer weitergeleitet, die es dann über die Lungenarterie zur Lunge pumpt. In der Lunge erfolgt der Gasaustausch. Kohlendioxid wird über die Atemwege nach außen abgegeben und gleichzeitig wird Sauerstoff aus der Atemluft in die Lunge aufgenommen. Das nun mit Sauerstoff angereicherte Blut wird anschließend über die Lungenvene in die linke Herzseite weitergeleitet, wo der Körperkreislauf beginnt. Körperkreislauf Der Körperkreislauf wird auch großer Kreislauf genannt, der auf der linken Herzseite beginnt. Das aus der Lunge mit Sauerstoff angereicherte Blut wird zuerst über den linken Vorhof an die linke Herzkammer weitergegeben. Von dort wird das Blut durch die Aorta, die Hauptschlagader, gepumpt und über die Arterien im gesamten Körper des Menschen verteilt. Die Arterien bilden ein Versorgungsnetz, das mit den Ästen eines Baumes, die immer dünner werden, vergleichbar ist. Diese kleinsten, haarfeinen Gefäße bezeichnet man auch als Kapillaren. In den Kapillaren erfolgt schließlich die Abgabe von Sauerstoff und Nährstoffen in das Gewebe sowie die Aufnahme von Kohlendioxid und Abfallstoffen. Über das Transportnetz der Venen wird das sauerstoff- und nährstoffarme Blut zurück in die rechte Herzseite transportiert, wo erneut der Lungenkreislauf beginnt Seite 5

6 Abb. 4: Schaubild Herz-Kreislauf-System Leistungsgrößen des Herzens Herzminutenvolumen (HMV) Das Herzminutenvolumen gibt die Menge Blut an, die innerhalb einer Zeiteinheit, meist über eine Minute gerechnet, vom Herzen aus durch die Blutbahnen gepumpt wird. Das HMV steigt mit zunehmender körperlicher Belastung und ist das Produkt aus Schlagvolumen und Herzfrequenz. Diese Größe ist ein Begrenzungsfaktor der körperlichen Leistungsfähigkeit. In Ruhe beträgt das Herzminutenvolumen etwa fünf bis sechs Liter und kann durch Belastung bei Untrainierten auf das Vierfache ansteigen. Bei einem Trainierten steigt der Wert sogar auf bis zu 45 Liter/min. Herzminutenvolumen = Herzfrequenz Schlagvolumen Schlagvolumen (SV) Das Schlagvolumen entspricht der Blutmenge, die während einer Kontraktion des Herzens (Systole) aus dem Herz in die Blutbahn ausgeworfen wird. Die Höhe des Schlagvolumens hängt wesentlich von der Größe des Herzens ab, die wiederum durch den Trainingszustand und der Körpergröße bestimmt wird. Je nach Trainingszustand beträgt das Schlagvolumen in Ruhe etwa ml. Herzfrequenz (HF) Die Anzahl der Herzschläge pro Minute wird als Herzfrequenz bezeichnet. Die Herzfrequenz wird durch einige Faktoren beeinflusst. Dies sind z.b. das Lebensalter, Tag- Nacht-Rhythmus, Trainingszustand, Körpertemperatur, emotionaler Zustand sowie körperliche Belastung. Die Höhe der Herzfrequenz lässt sich durch Messen des Pulses am Hals oder an der Innenseite des Handgelenks kontrollieren. Im Ruhezustand schlägt das Herz eines Untrainierten etwa 60 bis 80 Mal. Bei einem Trainierten ist der Ruhepuls noch geringer Seite 6

7 Quellenverzeichnis Literatur Autor Literaturname Erscheinungsort Erscheinungsjahr Verlag Jürgen Weineck Sportbiologie Balingen 2004 Spitta Volker Scheid, Robert Prohl Kursbuch Sport 1 Sportbiologie Wiebelsheim 2010 Limpert Abbildung / Foto Nummer Urheber Titelbild, 3 Thomas Schwelle, Sarah Schönberg 1,2,4 Sarah Schönberg Urheber des Beitrages Autor Berater Institution Sarah Schönberg, Thomas Minnich, Marlis Institut für Sportwissenschaft, Universität Schwelle / Lehramtsstudierende Koblenz- Landau, Campus Koblenz Seite 7