Das Herz wird autonom durch ein sehr komplexes System aus spezialisierten Zellen gesteuert. Zwei der beteiligten Strukturen sind der AV-Knoten und die Purkinje-Fasern. Der AV-Knoten selbst kann als Erregungsbildungszentrum fungieren, ist jedoch mit seiner sehr langsamen Leitgeschwindigkeit hauptsächlich für die verzögerte Überleitung der Impulse aus dem Sinusknoten, dem primären Schrittmacherzentrum, zuständig. Die Purkinje-Fasern stellen die letzte Station des kardialen Leitungssystems dar und übertragen die Aktionspotentiale auf das Arbeitsmyokard, woraufhin die Kontraktion erfolgt. Pathologien in diesem Leitungssystem können zu Bradykardie und Herzrhythmusstörungen führen.

 

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Erregungsleitungssystem

Bild: Teilansicht: „Cardiac Conduction“ von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0


AV-Knoten

Der Atrioventrikularknoten (AV-Knoten) ist ein wichtiger Bestandteil des Erregungssystems des Herzen. Er ist nach dem Sinusknoten die zweite Station innerhalb dieses Systems und trägt mit seiner langsamen Leitungsgeschwindigkeit von nur 0,04 bis 0,1 m/s entscheidend zum koordinierten Zusammenspiel von Vorhof- und Kammerkontraktion bei.

Der Knoten besteht wie auch die übrigen Teile des kardialen Erregungsleitungssystems aus spezialisierten Kardiomyozyten. Er liegt zwischen den beiden Vorhöfen im so genannten Koch-Dreieck in der Ventilebene des Herzen. Das umgebende Bindegewebe des Herzskeletts isoliert die Umgebung, wodurch die Erregung nur über den AV-Knoten aus den Vorhöfen in die Kammern geleitet werden kann.

Wie der Sinusknoten depolarisiert auch der AV-Knoten spontan und wird daher als sekundärer Schrittmacher bezeichnet. Allerdings ist die Entladungsfrequenz des Sinusknotens deutlich höher als die des AV-Knoten. Da die beiden Punkte nacheinander geschaltet sind, wird die Depolarisation des AV-Knotens durch die Frequenz der Aktionspotentiale aus dem Sinusknoten bestimmt. Fällt der Sinusknoten jedoch aus, übernimmt der AV-Knoten die Schrittmacherrolle mit einer Frequenz von etwa 40 bis 50 Schlägen / Minute. Die Erregung breitet sich dann weiter über das His-Bündel, die Tawara-Schenkel und die Purkinje Fasern aus.

AV-Block

Pathologische Veränderungen im AV-Knoten führen zu einer Störung der Erregungsweiterleitung bzw. –bildung. Beim AV-Block ist somit die Überleitung der Erregung von den Vorhöfen in die Kammer gestört. Ursachen können degenerative Erscheinungen sein. Aber auch direkte Schäden des Herzen z.B. ein Herzinfarkt oder eine Myokarditis können einen AV-Block auslösen. Es werden drei Schweregrade unterschieden.

Beim AV-Block ersten Grades ist lediglich die PQ-Zeit verlängert (> 200 ms). Hier handelt es sich nur um eine abnormale Verzögerung der Erregungsleitung. Auf jede Vorhofkontraktion folgt jedoch noch eine Kammerkontraktion.

Anders verhält es sich beim AV-Block zweiten Grades. Hier fehlen regelmäßig Kammerkontraktionen. Die Frequenz des Sinusknotens, die die Vorhöfe weiterhin normal erregt, wird nicht mehr richtig auf die Kammern übertragen. Der AV-Block zweiten Grades wird noch weiter unterteilt in einen Wenckebach-Block (Typ Mobitz I), bei dem die PQ-Zeit bei jeder Herzaktion zunimmt und schließlich eine Übertragung und damit ein QRS-Komplex im EKG fehlt diese so genannte Wenckebach-Periodik wiederholt sich dann immer wieder. Beim Typ Mobitz II ist die PQ-Zeit konstant, jedoch bleiben in regelmäßigen Abständen QRS-Komplexe aus (z.B. jeder dritte).

Eine komplett unkoordinierte Kontraktion von Vorhof und Kammer ist beim AV-Block dritten Grades zu beobachten. Es lässt sich kein Zusammenhang zwischen P-Welle und QRS-Komplex herstellen, die Kammer schlägt also losgelöst vom Sinusknoten mit einem Ersatzrhythmus. Eine genauere Analyse des EKG gibt Aufschluss über die genaue Lokalisation der Läsion.  Im Bereich des AV-Knotens gibt es viele zusätzliche Pathologien wie z.B. die Reentry-Tachykardie.

Purkinje-Fasern

Die Purkinje-Fasern stellen das letzte Glied in der Kette des kardialen Erregungssystems dar und schließen sich an die Tawara-Schenkel an. Die Zellen der Purkinje Fasern können histologisch vom umgebenen Arbeitsmyokard unterschieden werden. Sie erscheinen aufgrund des hohen Glykogengehalts und der geringeren Menge an Myofibrillen blasser.

Die Hauptaufgabe der Purkinje-Fasern ist die Übertragung der Aktionspotentiale aus höheren Schrittmacherzentren auf die Kardiomyozyten des Arbeitsmyokards. Dabei werden hohe Leitungsgeschwindigkeiten von 2-3 m/s erreicht. Es kommt zur Kontraktion der Herzkammern und das Blut wird in die Zirkulation ausgeworfen.

Allerdings können auch die Zellen der Purkinje-Faser wie die des AV-Knoten von allein depolarisieren und somit eine Schrittmacherfunktion einnehmen. Da die Purkinje-Fasern jedoch die letzte Station der Erregungsausbreitung sind, haben sie mit 15 bis 40 Schlägen / Minute die geringste intrinsisch Frequenz und werden normalerweise von Stimuli aus anderen Zentren gesteuert. Im EKG entspricht die Erregung der Purkinje-Fasern dem QRS-Komplex. Eine plötzliche Depolarisation von Purkinje-Fasern kann zu einer unkoordinierten Kammerkontraktion führen. Man spricht von einer ventrikulären Extrasystole.

Beliebte Fragen

Die richtigen Antworten befinden sich unterhalb der Quellenangaben.

1. Was ist charakteristisch für einen AV-Bock vom Typ Wenckebach?

  1. Komplett unabhängige Vorhof- und Kammerkontraktion
  2. Konstant Verlängerte PQ-Zeit mit 1:1 Vorhof-Kammer-Übertragung
  3. Zunehmende PQ-Zeit bis zum Ausbleiben eines QRS Komplexes
  4. Gestauchter QRS-Komplex
  5. fehlende P-Welle

2. Zellen der Purkinje-Fasern zeichnen sich histologisch aus durch:

  1. Nissl-Substanz
  2. Einen segmentierten Kern
  3. Viele Myofibrillen
  4. Hohen Glykogengehalt
  5. Einen fehlenden Zellkern

3. Die Leitgeschwindigkeit im Atrioventrikularknoten ist im Vergleich zu den anderen Leitungsstrukturen des Herzen:

  1. Am schnellsten
  2. Mit 0,04 – 0,1 m/s sehr langsam
  3. Mit 4,0 – 6,0 m/s eher schnell
  4. Schneller als die in den Purkinje-Fasern
  5. Nicht vorhanden, da der Atrioventrikularknoten das primäre Schrittmacherzentrum ist


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