Herz

Das menschliche Herz besteht aus zwei funktionell unabhängigen Pumpsystemen, dem rechten und dem linken Herz.

In beiden Herzhälften wird das venöse (= zum Herz fließende) Blut zunächst in einem sogenannten "Vorhof" gesammelt und durch Anspannung der Vorhofmuskulatur durch Ventile ("Segelklappen") in die rechte bzw. linke Herzkammer gepresst.

Durch die anschließende Muskelanspannung im Bereich der Herzkammern werden die Segelklappen verschlossen und das Blut über die Auslassventile des Herzens ("Taschenklappen") in die jeweiligen Arterien gepumpt.

Währenddessen können sich die Vorhöfe bereits wieder mit venösem Blut füllen und so den nächsten Pumpvorgang einleiten. Der Blutfluss in den beiden Herzhälften erfolgt normalerweise ohne Durchmischung der beiden Seiten, da die Herzscheidewand die beiden Systeme voneinander trennt.

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Foramen ovale

Bei etwa 20 bis 30% aller Menschen gibt es eine Möglichkeit zur Blutdurchmischung zwischen beiden Vorhöfen über eine ovale Öffnung, lat.: foramen ovale (s. Grafik 1).

Beim Embryo besteht durch diese Verbindung die während der Schwangerschaft notwendige Möglichkeit zum Blutübertritt vom rechten zum linken Vorhof. Nach der Geburt verschließt sich die ovale Öffnung durch die dann veränderten Blutfluss- und Blutdruckverhältnisse im Herz.

Bei den meisten Menschen vernarbt das Foramen ovale komplett. Bei bis zu 30% der Bevölkerung besteht aber auch weiterhin über ein unvollständig verschlossenes Foramen ovale die Möglichkeit zum Blutaustausch zwischen beiden Vorhöfen.

Wenn überhaupt, kommt es dabei häufig nur zum Blutübertritt vom linken zum rechten Vorhof, da der Blutdruck im linken Herz deutlich über dem Druck im rechten Herz liegt.

Lediglich bei plötzlichen Druckerhöhungen im Brustkorb, z.B. bei Pressatmung, beim Valsalva-Manöver und bei Verstößen gegen die Dekompressionvorschriften kann es zu einer Druckerhöhung im rechten Herz kommen (Mechanismen werden weiter unten erklärt).

Hier kann es dann auch zu einem Blutfluss vom rechten zum linken Vorhof kommen. Der normale Blutdruck in den Körperarterien beträgt 120 mmHg (= Millimeter Quecksilbersäule) in der Austreibungsphase des Herzens ("Systole") und 80 mmHg in der Füllungsphase der Herzkammer ("Diastole"), wenn die Taschenklappen geschlossen sind und kein Blut aus dem Herzen in die Körperarterien strömt.

Die entsprechenden Blutdruckwerte in der Lungenarterie liegen mit 25/10 mmHg deutlich unter den Werten des Körperkreislaufs.

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Blutkreislauf

Das aus der linken Herzkammer ausgeworfene Blut strömt durch die große Körperarterie ("Aorta") über viele Verzweigungen in jedes Körpergewebe. Je nach Funktion und Bedarf werden die verschiedenen Körpergewebe unterschiedlich stark durchblutet.

Während z.B. 100 g Gehirngewebe pro Minute von 800 ml Blut durchströmt werden, wird die gleiche Menge Fettgewebe in diesem Zeitraum nur mit 15 ml Blut versorgt. Eine Sonderstellung nehmen hier die Nieren ein, 100 Gramm Nierengewebe werden pro Minute von 3500 ml Blut zur Entgiftung und Flüssigkeitsabscheidung durchströmt.

In allen Geweben geschieht die Versorgung der einzelnen Zellen durch feinste Haargefäße, lat.: Kapillaren. Sie versorgen das Gewebe mit O2 und Nährstoffen und führen Stoffwechsel- abfallprodukte sowie CO2 ab. Auf der venösen Seite des Körperkreislaufs sammelt sich das Blut in immer größeren Gefäßen um schließlich über die große Hohlvene in den rechten Herz-Vorhof zu fließen.
Von der rechten Kammer wird das Blut dann über die Lungenarterie in den Lungenkreislauf gepumpt. In der Lunge umspannen die Lungenkapillaren die Lungenbläschen (Alveolen) in einem feinen Netz. Hier findet der im nächsten Abschnitt näher zu besprechende Gasaustausch zwischen Blut und Luft statt.

Nach dem Gasaustausch in der Lunge fließt das Blut über die Lungenvenen zum linken Vorhof, um von hier aus erneut durch die linke Herzkammer in den Körperkreislauf gepumpt zu werden.

Eine tauchmedizinisch interessante Besonderheit im Blutkreislauf ist die Existenz von Kurzschluss- oder "Shunt"-Gefäßen in der Lunge. Sollte aus irgendeinem Grund der Widerstand der Blutgefäße, der dem Blutfluss entgegensteht, in der Lunge einen gewissen Wert überschreiten, so können diese normalerweise verschlossenen Shunt-Gefäße geöffnet werden.

Ein Teil des Blutes fließt dann direkt über die Lungenvenen zum linken Vorhof, ohne dass es die Lungenkapillaren durchströmt und am Gasaustausch teilgenommen hat. Gefäßwiderstand und Blutdruck im Lungenkreislauf können dadurch gesenkt werden.

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Tauchreflex

Der Tauchreflex ermöglicht den im Wasser lebenden Säugetieren beim Tauchen den Energieverbrauch des Körpers zu senken, um so länger und tiefer tauchen zu können. Beim Abtauchen tritt eine Verlangsamung des Herzschlags bis auf 50% der Ausgangsfrequenz und eine damit verbundene Abnahme der Herzpumpmenge auf.

In dieser Situation können dann nur noch die unbedingt notwendigen Organe durchblutet und mit Sauerstoff versorgt werden. Insgesamt führt dieser Reflex bei den Meeressäugern zu einer erheblichen Sauerstoffeinsparung.

Tauchreflex beim Menschen

Beim Menschen ist der Tauchreflex nur noch ansatzweise erkennbar. Es kommt zwar auch hier zu einer Verlangsamung des Herzschlags, doch tritt dieser Effekt nur sehr langsam ein und erreicht nur eine Frequenzverminderung um max. 30%.

Im Gegensatz zu den Meeressäugern ist der Effekt beim Menschen temperaturabhängig und besonders im kalten Wasser ausgeprägt. Nachteilig sind beim Menschen die mit Verlangsamung des Herzschlags auftretenden Herzrhythmusstörungen, die bei den Meeressäugern nicht festzustellen sind.

Die Herzpumpmenge und die Durchblutung der einzelnen Organe können beim Menschen durch den Tauchreflex kaum beeinflusst werden. Insgesamt ist eine nennenswerte Sauerstoffeinsparung beim Menschen im Vergleich zur Situation an Land nicht festzustellen.

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