Herz-Elektrophysiologie und Erregungsleitung

Die Herz-Elektrophysiologie und Erregungsleitung befasst sich mit der elektrischen Entstehung und Ausbreitung jedes Herzschlags im Herzen. Spezialisierte Schrittmacher- und Leitgewebe – der Sinusknoten, der Atrioventrikularknoten, das His-Bündel, die Tawara-Schenkel und die Purkinje-Fasern – geben den Rhythmus vor und leiten den Impuls so, dass Vorhöfe und Kammern in der richtigen Reihenfolge kontrahieren.

Definition

Herz-Elektrophysiologie und Erregungsleitung bezieht sich auf die Generierung des kardialen Aktionspotentials und dessen geordnete Ausbreitung durch das spezialisierte Erregungsleitungssystem, wodurch die zeitliche Koordination der Vorhof- und Kammerkontraktion gewährleistet wird.

Scope

Das Thema umfasst das kardiale Aktionspotential und die es prägenden Ionenströme, die Automatie der Schrittmacherzellen, die Anatomie und Physiologie des Erregungsleitungssystems, die geordnete Ausbreitung des Impulses vom Sinusknoten zum ventrikulären Myokard sowie die Rolle von Gap Junctions bei der Zelle-zu-Zelle-Leitung. Es handelt sich um deskriptive Physiologie, nicht um eine Anleitung zur Diagnose oder Behandlung von Arrhythmien.

Core questions

• Wie erzeugen Schrittmacherzellen spontane Impulse?
• Welche Ionenströme prägen das kardiale Aktionspotential und die Refraktärität?
• Wie wandert der Impuls vom Sinusknoten zu den Ventrikeln?
• Warum ist die Erregungsleitung am Atrioventrikularknoten verzögert?

Key concepts

• Kardiales Aktionspotential und seine Phasen
• Schrittmacher-Automatie und der Funny-Strom
• Sinusknoten und Atrioventrikularknoten
• His-Purkinje-System
• Gap Junctions und Zelle-zu-Zelle-Leitung
• Refraktärzeit und Leitungsgeschwindigkeit

Mechanisms

Der Sinusknoten depolarisiert spontan durch Schrittmacherströme und bestimmt so die Herzfrequenz. Der Impuls breitet sich über die Vorhöfe aus, konvergiert am Atrioventrikularknoten, wo die Leitung bewusst verlangsamt wird, um die Kammerfüllung zu ermöglichen, und passiert dann schnell das His-Bündel, die Tawara-Schenkel und das Purkinje-Netzwerk, um das ventrikuläre Myokard von der Spitze zur Basis zu aktivieren. Die Ausbreitung hängt von regenerativen Natrium- und Kalziumströmen sowie von niederohmigen Gap Junctions ab, die benachbarte Myozyten elektrisch koppeln (Kleber & Rudy, 2004). Die Form und Dauer des Aktionspotentials, die durch das Zusammenspiel von einwärts- und auswärtsgerichteten Ionenströmen bestimmt werden, legen die Leitungsgeschwindigkeit und die Refraktärität fest (Bers, 2002). Optische Mapping-Techniken haben es ermöglicht, die Impulsausbreitung im Herzgewebe direkt zu visualisieren (Efimov et al., 2004).

Clinical relevance

Die normale Erregungsleitung ist der Referenzpunkt, anhand dessen Arrhythmien, Erregungsleitungsstörungen und Präexzitation definiert werden, und sie untermauert die Interpretation des Elektrokardiogramms. Dieses Thema beschreibt das gesunde Erregungsleitungssystem und dient der Bildung; es bietet keine Anleitung zur Diagnose oder Behandlung von Rhythmusstörungen.

Evidence & guidelines

Die Physiologie der Erregungsleitung basiert auf klassischen und modernen elektrophysiologischen Übersichten (Kleber & Rudy, 2004) und Standardlehrbüchern (Katz, 2010). Dieses Thema fasst die normale Elektrophysiologie zusammen und ist keine klinische Leitlinie.

History

Das Erregungsleitungssystem wurde im frühen zwanzigsten Jahrhundert kartiert: His beschrieb das atrioventrikuläre Bündel, Tawara den Knoten und die Purkinje-Verbindungen, und Keith und Flack den Sinusknoten. Die biophysikalische Grundlage des Aktionspotentials, aufbauend auf dem Hodgkin-Huxley-Modell, sowie moderne optische und rechnergestützte Methoden verknüpften diese Anatomie später mit den ionischen Mechanismen der Ausbreitung.

Key figures

• Wilhelm His Jr.
• Sunao Tawara
• Arthur Keith
• Andre G. Kleber
• Yoram Rudy

Seminal works

• kleber-rudy-2004
• efimov-2004

Frequently asked questions

Was bestimmt die normale Herzfrequenz?

Der Sinusknoten, der spontan schneller depolarisiert als andere Schrittmachergewebe, ist der normale Schrittmacher des Herzens und bestimmt die Frequenz.

Warum gibt es eine Verzögerung am Atrioventrikularknoten?

Die langsame Leitung durch den Atrioventrikularknoten verzögert die ventrikuläre Aktivierung gerade lange genug, damit die Vorhöfe die Ventrikel vollständig füllen können, bevor diese kontrahieren.