Das Herzkreislaufsystem ist das erste, funktionsfähige System des Embryos. Die Entfaltung beginnt schon in der dritten Entwicklungswoche. Nicht selten gibt es angeborene Fehlbildungen am Herzen bzw. der herznahen Gefäße, sodass die Kenntnisse der Embryologie wichtig sind, um die Pathogenese zu verstehen. Der folgende Beitrag erklärt, wie sich das Herz aus dem dreiblättrigen Keimblatt herausbildet.
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Embryologie Herz

Bild: „Dee and Ricky“ von Achim Hepp. Lizenz: CC BY-SA 2.0


Die vorangegangene Entwicklung in aller Kürze

Die Entwicklung des Herzens beginnt auf der Grundlage des dreiblättrigen Keimblattes. Dieses besteht aus dem oberen Ektoderm, dem mittigliegenden Mesoderm und dem unteren Endoderm. Man kann sich diese drei Schichten als Scheibe vorstellen, wobei dem Ektoderm eine flüssigkeitsgefüllte Blase angelagert ist, die Amnionhöhle. Dem Endoderm ist hingegen der Dottersack angehängt.

Innerhalb des Mesoderms formiert sich eine Chordaplatte aus, die im weiteren Verlauf erst eine Rinne, dann ein Rohr bildet. Das ist die Chorda dorsalis, die vorläufige Achse des Embryos. Wenn man nun vom Dottersack aus von unten auf das Endoderm blicken würde, sieht man mittig die Chorda dorsalis als axialen Streifen, seitlich davon erstreckt sich das Endoderm.

Der Teil, der sich kranial der Chorda dorsalis befindet, bezeichnet man als Prächordalplatte. Nach und nach wird sich das Endoderm über die Chorda dorsalis schieben und wieder fusionieren, sodass diese ins Mesoderm verschoben wird, sich also zwischen Ekto- und Endoderm befindet.

Zur gleichen Zeit findet auf der „anderen Seite“ – dem Ektoderm, die Neurulation (= Bildung eines Neuralwulstes, der sich zum Neuralrohr verschließt) statt.

Im Anschluss kommt es zur sog. lateralen und vertikalen Abfaltung des Keimblattes, wobei es zu großen Zellumlagerungen kommt. Ein Ergebnis der lateralen Abfaltung ist die Bildung einer intraembryonalen Leibeshöhle, die Zölomhöhle. Sie wird vom parietalen Blatt des Mesoderms und einer darauffolgenden Schicht des Ektoderms begrenzt. Das Endoderm verschließt sich kranial und kaudal zum Darmrohr, in der Mitte ist dieses zum Dottersack hin geöffnet.

1. Phase: Herzschlauch

Die sog. kardiogene Zone, in der also die ursprünglichen Zellen der Herzanlagen liegen, befindet sich vor der Prächordalplatte. Aus paarig und seitlich angelegten Herzschläuchen wurde durch die laterale Abfaltung ein unpaarer, primitiver Herzschlauch, der sich nun am Boden der Zölomhöhle befindet. Das Mesoderm, das den Herzschlauch umgibt, wird später zum Myokard.
Im Folgenden formen sich durch Schleifen- und Septenbildung die Herzbinnenräume aus.

2. Phase: Herzschleife

Der Herzschlauch beginnt sich in der vierten Entwicklungswoche zu verlängern und zu verkrümmen, sodass aus dem Schlauch eine schleifenartige Struktur entsteht. Es kommt zu lokalen, abschnittsweisen Erweiterung des Lumen. Von kaudal nach kranial bilden sich so folgende Räume aus:

  • Sinus venosus
  • Atrium primitivum
  • Ventriculus primitivus
  • Bulbus cordis
  • Truncus arteriosus

Durch den S-förmigen Verlauf der Herzschleife liegen die kaudalen Abschnitte ventral, die kranialen dorsal.
Aus dem Ventriculus primitivus, der sich bei der Schleifenbildung zusätzlich ein wenig nach links verschiebt, bildet sich später zum Großteil der linke Ventrikel.

Der proximale Abschnitt des Bulbus cordis bildet nachher den rauwandigen Anteil des rechten Ventrikels, während aus den distalen Anteilen der sog. Conus cordis wird (weitere Zwischenstufe). Der Truncus arteriosus stellt die Vorstufe der Pars ascendens aortae sowie des Truncus pulmonalis dar. Beide Anlagen, Bulbus und Truncus, werden auch als Porta arteriosa zusammengefasst und stehen somit für die (glattwandige) Ausstrombahn des linken und rechten Ventrikels.

Die Herzschleife ähnelt in ihren Abschnitten schon dem endgültigen Herzen, allerdings wurde noch keine Seitentrennung vorgenommen. Deshalb schließt sich nun die Ausbildung der vier Herzbinnenräume an.

Aus eins mach vier: Entstehung der Herzbinnenräume

Zwischen dem primitiven Vorhof und der primitiven Kammer liegt ein enger Übergang, der als Atrioventrikularkanal bezeichnet wird. An der Wand kommt es zu zwei gegenüberliegenden Verdickungen – sog. Endokardkissen. Sie verschmelzen miteinander, wodurch eine Untergliederung in rechten und linken Abschnitt erfolgt.

Innerhalb des Ventriculus primitivus beginnt sich eine Muskelleiste von kaudal nach kranial hoch zu schieben, die später das Pars muscularis des Septum interventricularis darstellt. Die zwei entstehenden Kammern werden allerdings noch nicht vollständig verschlossen. Es bleibt kranial zunächst ein Foramen interventriculare bestehen. In den nachfolgenden Prozessen wird diese Öffnung durch den Konuswulst bedeckt werden. Sie kennzeichnet die Pars membranacea des Septum interventricularis.

Nach den Kammern muss auch die Ausstrombahn geteilt werden. Dies erfolgt durch die Bildung des Septum aorticopulmonale. Der Blutfluss, der bereits die Herzschleifen durchfließen, erzeugen spiralförmige Druckverhältnisse in der Ausstrombahn. An dieser orientiert sich das Septum aorticopulmonale.

Die Trennung der Vorhöfe beginnt mit der Bildung des Septum primum, das zum einen von der Decke des Atrium primitivum herab wächst. Zum anderen schiebt sich vom Endokardkissen aus eine weitere Muskelleiste der oberen entgegen und verschmilzt mit dieser. Auch hier wird eine Öffnung frei gehalten, das Foramen primum. Dieses wird nach und nach enger, während das Septum primum oben einreißt. Diese zweite, offene Stelle bezeichnet man als Foramen secundum.

Ein weiteres Septum secundum bildet sich analog zum Septum primum vor diesem aus und verdeckt zwar das Foramen secundum, weist selbst jedoch ebenfalls eine Öffnung auf. Das ist das Foramen ovale, das durch das angrenzende Septum primum bedeckt ist. Es existieren also zwei Öffnungen, jeweils in zwei Septen.

Dieser Kurzschluss zwischen linkem und rechtem Vorhof ist pränatal notwendig, da der Lungenkreislauf noch nicht funktionstüchtig ist. Der Blutkreislauf kann so aufrechterhalten werden. Nach der Geburt, wenn sich die Hoch- und Tiefdruckbereiche ausbilden, werden die Septen aneinander gedrückt, sodass die Foramina im Normalfall funktionell verschlossen werden.

 

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