In diesem Artikel erhalten Sie eine Übersicht mit den wichtigsten Fakten über die Histologie und die darauf basierenden Funktionen, sowie über die wesentlichen baulichen und funktionellen Unterschiede zwischen Venen und Arterien, sowie deren Zusammenspiel im Blutkreislauf.

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Schematische Darstellung der Arterien und Arteriolen

Bild: “Types of Arteries and Arterioles” von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0


Definition

Im menschlichen Blutkreislauf wird sauerstoffreiches Blut über die Arterien vom Herzen wegtransportiert. Diese verzweigen sich in kleinere Gefäße, sogenannte Arteriolen. An deren Ende beginnen die Kapillaren bzw. das Kapillarnetz, wo der Stoffaustausch zwischen Blut und Interstitium stattfindet. Die Kapillaren führen wiederum zu größeren Gefäßen, den Venolen, welche anschließend in die Venen münden und das sauerstoffarme Blut von der Peripherie zurück in Richtung Herz transportieren.

Allgemeiner Gefäßaufbau und Funktionen

Alle größeren Gefäße haben den gleichen Grundaufbau, welcher in Abhängigkeit von der Lokalisation und Funktion variieren kann (von innen nach außen):

  • Tunica intima („Intima“ oder auch „Interna“)
  • Tunica media („Media“ oder „Muscularis“)
  • Tunica externa adventitia („Adventitia“)
Schematische Darstellung zeigt den Vergleich zwischen Arterien und Venen

Bild: “Structure of Blood Vessels” von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0

Vergleich der Schichten in Arterien und Venen

Arterien Venen
Gesamterscheinung Dicke Wände mit kleinen LumenErscheinen im Allgemeinen abgerundet Dünne Wände mit großen LumenErscheinen im Allgemeinen abgeflacht
Tunica intima Endothel erscheint in der Regel aufgrund der wellenförmigen Verengung der glatten MuskulaturIn größeren Gefäßen interne elastische Membran vorhanden Endothel erscheint glattInterne elastische Membran fehlt
Tunica media Normalerweise die dickste Schicht in ArterienGlatte Muskelzellen und elastische Fasern vorherrschend (die Anteile variieren mit Abstand zum Herzen) In größeren Gefäßen sind externe elastische Membran vorhanden Normalerweise dünner als die Tunica externaZellen der glatten Muskulatur und kollagenen Fasern sind vorherrschend Nervi vasorum und Vasa vasorum vorhandenExterne elastische Membran fehlt
Tunica externa Normalerweise dünner als die Tunica media in allen außer den größten ArterienKollagen und elastische Fasern Nervi vasorum und Vasa vasorum vorhanden Normalerweise die dickste Schicht in den VenenKollagen und glatte Fasern überwiegenEinige glatte Muskelfasern Nervi vasorum und Vasa vasorum vorhanden

Tabelle: “Comparison of Tunics in Arteries and Veins” von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0

Histologie und Differenzierung der Arterien

Arterien transportieren das mit Sauerstoff angereicherte Blut vom Herzen in die Peripherie des Körpers, weshalb es sich auch um ein arterielles Hochdrucksystem handelt. Die arteriellen Gefäßschenkel lassen sich nach histologischen Aspekten in 2 Typen unterteilen:

Arterien vom elastischen Typ Arterien vom muskulären Typ
Vorkommen Alle herznahen Arterien:

  • Aorta
  • Truncus pulmonalis
  • Truncus brachiocephalicus
  • A. Carotis communis
  • A. Subclavia
  • A. iliaca communis
Alle herzfernen Arterien
Bauliche Besonderheiten Breite Intima, durch stark ausgebildetes Stratum subendotheliale zur Kompensation der mechanischen BeanspruchungViele elastische Fasernetze in der Media Stark ausgeprägte, muskelzellreiche Media
Funktion Windkesselfunktion:

  • Durch Wanddehnung Aufnahme des in der Systole des Herzens aufgeworfenen Blutes
  • Während der Diastole dessen Weiterbeförderung durch elastische Rückstellkräfte der Arterienwand
Verteilung des Blutes auf Organe und Gewebe;Regulation des Drucks innerhalb der Media

Die Arterien verjüngen sich in Richtung des Kapillarnetzes zu sogenannten Arteriolen. Die Arteriolen haben nur noch einen Durchmesser von 10-20 µm, was mit dem Fehlen des Stratum subendotheliale in der Intima zu erklären ist. Sie werden auch als Widerstandsgefäße bezeichnet, da sich über deren Wandmuskulatur die Strömungsgeschwindigkeit regulieren lässt. (~120 mm/Hg) Daran anschließend kommt das kapillare Austauschsystem, welches sich in den peripheren Körperregionen befindet und eine Länge von mehreren zehntausend Kilometern besitzt, wodurch eine große Austauschfläche gegeben ist. Durch eine sehr geringe Querschnittsfläche (6-12 µm) und die damit korrelierende langsame Fließgeschwindigkeit des Blutes von ca. 0,3 mm/s (im Vergleich: in den Arterien herrscht eine Fließgeschwindigkeit von ca. 300 mm/s) sind optimale Bedingungen für den Gasaustausch, sowie den Nährstoffwechsel zwischen Blut und Interstitium gegeben. Eine weitere wichtige Aufgabe der Kapillaren ist die „Entsorgung“ von Nebenprodukten.

Merke: Der Querschnitt ist so gering, dass Erythrozyten teilweise nur unter eigener Verformung diese Kapillargefäße passieren können.

Die Kapillarwände bestehen generell aus einer Endothelschicht, einer Basalmembran und den Perizyten (kontraktile Zellen, die die Endothelzellen umgeben).

Schematische Darstellung der Arterien und Arteriolen

Bild: “Types of Arteries and Arterioles” von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0

Elektronenmikroskopisch werden 3 unterschiedliche Typen von Kapillaren unterschieden:

Kontinuierliche nichtfenestrierte Kapillare Fenestrierte Kapillare Diskontinuierliche Kapillare
Bau Eng aneinander liegende Endothelzellen, welche durch die Tight junctions dicht miteinander verbunden werden Lücken bzw. „Fenster“ zwischen den Endothelzellen (60-80 nm), durch Diaphragmen verschlossen;Lückenlose Basalmembran Perforierte Endothelschicht (Poren bis 0,5 µm) bzw. teilweises Fehlen von Interzellularkontakten;Basalmembran unvollständig bzw. nicht vorhanden
Vorkommen (meist mit Barrierefunktion) Nervensystem, Lunge, Herz, Skelettmuskulatur (Orte mit hohem Stoffwechsel) Darm, Niere, Drüsengewebe (Orte mit großem Blutdurchfluss) Leber-, Milz- und Knochensiusoide
Merke: Tight junction = Zellkontakte, durch welche die Epithelzellen miteinander verbunden sind.
Darstellung der Typen von Kapillaren

Bild: “Types of Capillaries” von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0

Venen und ihre Besonderheiten

Die Venen sind jene Gefäße, die das sauerstoffarme Blut aus den peripheren Körperregionen zurück zum Herzen transportieren. Hierbei wird das venöse Blut aus Kopf, Hals, Armen und Brust in der V. Cava superior gesammelt und das Blut aus Bauch, Beinen und Beckenorganen in der V. Cava inferior. Die beiden Venen münden in den rechten Herzvorhof, wo es dann über den Lungenkreislauf wieder mit Sauerstoff angereichert wird. Die Anatomie der Venen ist der Anatomie der Arterien gleich, mit dem Unterschied, dass die Gefäßwände der Venen wesentlich dünner, weshalb hier auch der Blutdruck deutlich geringer ist. Daraus resultiert auch das venöse Niederdrucksystem, in welchem sich 85% des Blutvolumens befinden. Im histologischen Präparat sind die einzelnen Wandschichten der Venen im Vergleich mit denen der Arterien weniger gut abgrenzbar. Eine Besonderheit der Venen sind die sogenannten Venenklappen, welche in der Rumpfwand und in den Extremitäten zu finden sind. Da der geringe Blutdruck der Venen nicht ausreichend ist, um das Blut zurück zum Herzen zu transportieren, muss der Rückfluss durch die Venenklappe (Intimaduplikatoren)verhindert werden. Dies geschieht durch das rhythmische Schließen der Klappen, was zusätzlich durch die Muskelpumpe unterstützt wird. Die Venen verlaufen in der Regel parallel zu den Arterien. Allerdings gibt es mehr venöse, als arterielle Gefäße. Das liegt daran, dass es neben den tiefen (profunde), auch noch oberflächliche (superficiale) Venen gibt, welche direkt unter der Hautoberfläche liegen. Das tiefe Venensystem ist mit dem oberflächlichen über sogenannte Perforansvenen verbunden. Analog zu den Arterien gibt es auch bei den Venen kleinere Gefäße, die Venolen. Diese befinden sich postkapillär und transportieren das Blut vom Kapillarnetz zu den Venen. Deren Durchmesser nimmt vom Ausgang der Kapillaren hin zu den Venen stetig zu, was mit einem zunehmenden Muskelzellmantel einhergeht.

Das Blutkreislaufsystem

Trotz der Unterschiede in Bau und Funktion besteht im Kreislaufsystem des Blutes ein enges Zusammenspiel zwischen Arterien und Venen, um einen optimalen Gas- und Stoffaustausch und -transport zu gewährleisten. Der Blutkreislauf ist ein in sich geschlossenes System, welches sich in den „Großen“ und den „Kleinen“ Kreislauf differenzieren lässt. Neben den beiden genannten Systeme spielt als „Nebenzweig“ das Pfortadersystem ebenfalls eine enorm wichtige Rolle und sollte in Vorbereitung auf die Prüfung nicht außer Acht gelassen werden, weshalb sich dazu auch ein kleiner Überblick anschließt. Die Aufgabe des großen Kreislaufs, auch bekannt als Körperkreislauf, ist die Versorgung der Organe mit sauerstoffreichem Blut.

Blutkreislauf schematisch dargestellt

Bild: “Cardiovascular Circulation” von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0

Flussrichtung des Blutes

Atrium sinistrum cordis → Valva mitralis → Ventriculus sinister cordis → Valva aortae → Aorta → Körperarterien → Arteriolen → Kapillaren (Ort des Gas – und Stoffaustauschs) → Venolen → Venen → Vena cava superior et inferior Der kleine Körperkreislauf bzw. „Lungenkreislauf“ schließt sich direkt an den Körperkreislauf an und dient der Aufgabe, das Blut erneut mit Sauerstoff anzureichern, um danach wieder in den großen Kreislauf übergehen zu können und die Organe erneut mit Sauerstoff versorgen zu können.

Flussrichtung des Blutes

Atrium dextrum cordis → Valva tricuspidalis → Ventriculus dexter cordis → Valva truncipulmonalis → Truncus pulmonalis → Aa. Pulmonales → Lungenkapillaren → Vv. Pulmonales → Atrium sinistrum cordis

Merke: Unabhängig des Sauerstoffgehaltes bezeichnet man als Arterien jene Gefäße, welche vom Herzen weg führen und Venen als jene Gefäße, welche zum Herzen hin führen.

Ein weiterer wichtiger Bestandteil des Blutkreislaufs ist, wie bereits erwähnt, das Pfortadersystem, einem Portalgefäßsystem. Der venöse Rückfluss der unpaaren Bauchorgane (Magen-Darm-Trakt, Milz und Pankreas) erfolgt über eine Leberpassage bzw. einen gemeinsamen Venenstamm, bevor das nährstoffreiche Blut über die V. Cava inferior wieder in den Körperkreislauf gelangt. Die Pfortader (V. portae) nimmt das venöse Blut zunächst auf und leitet es in die Leber. Dort verzweigt sich diese in ein weiteres Kapillarsystem, das Rete mirabile venosum (Wundernetz). An dieser Stelle werden die im Gastrointestinaltrakt aufgenommenen Substrate verstoffwechselt und eventuelle Giftstoffe werden abgebaut. Das „entgiftete“ Blut gelangt anschließend über die Vv.hepaticae in die V. Cava inferior

Merke: Hier kann es aufgrund der metabolen Prozesse zum sogenannten First-Pass-Effect kommen. Dabei werden Medikamente teilweise oder vollständig abgebaut und können so ihre Wirkung über den Blutweg nicht mehr entfalten.

Angiologische Leitsymptome und Klinik

Aufgrund der Relevanz und Inzidenz von angiologischen Problematiken gibt es nun einen kleinen Überblick über die wichtigsten Leitsymptome und klinischen Bilder, welche für den angehenden Arzt sehr wissenswert sind.

Leitsymptome

  • Schmerzen (insbesondere der unteren Extremität, verursacht durch Ischämien)
  • Parästhesien (Hinweis auf eine Durchblutungsstörung)
  • Blässe (fehlende Venenfüllung)
  • Zyanose (Verminderung des venösen Abflusses)
  • Ödeme (v.a. an Unterschenkel und Knöchel)
  • langsame Heilungsprozesse (aufgrund der Durchblutungsminderung)

Klinik

Arterielle Erkrankungen

  • degenerativ bedingte Gefäßerkrankungen (Arteriosklerose, pAVK, Aneurysmen, Embolien)
  • Entzündungen (z.B. Vaskulitiden)
  • neurovaskuläre Kompressionssyndrome
  • funktionell bedingte Erkrankungen (z.B. Blutdruckprobleme)

Venöse Erkrankungen

Oberflächliches Venensystem Tiefes Venensystem
Varikose Phlebothrombose
CVI (kann Folge der Varikose sein) Retrograde Rückflussstörung
Thrombophlebitis antegrale Störung („venöser Block“)

Mögliche Prüfungsfragen zu den Arterien und Venen

Die Lösungen befinden sich unterhalb der Quellenangaben. 1. Welche Aussagen bezüglich des Aufbaus eines Blutgefäßes sind korrekt?

  1. Die Tunica interna besteht nur aus einschichtigem Plattenepithel.
  2. Bei Arterien des elastischen Typs ist das Stratum subendotheliale nur wenig bis gar nicht ausgebildet.
  3. Tight junctions sind in nicht fenestrierten Kapillaren zu finden.
  4. Über die Wandmuskulatur der Venolen lässt sich die Fließgeschwindigkeit des Blutes regulieren, weshalb sie auch als Widerstandsgefäße bezeichnet werden.

2. Welche Aussage über das kapillare Austauschsystem sind falsch?

  1. Die Fließgeschwindigkeit in Arterien ist 1000x höher, im Vergleich zu der der Kapillaren.
  2. Aufgrund des geringen Querschnitts der Kapillargefäße können Erythrozyten diese nur unter eigener Verformung passieren.
  3. Die Gefäßwand sämtlicher Kapillaren besteht neben einer Endothelschicht auch aus Perizyten und einer Basalmembran.
  4. Fenestrierte Kapillare sind an Orten mit großen Blutdurchfluss zu finden.

3. Welche der folgenden Aussagen wurden korrekt abgeleitet?

  1. Wenn eine ungenügende oder fehlende Venenfüllung vorliegt, lässt sich eine Blässe der Extremitäten beobachten, was typischerweise bei der pAVK zu finden ist.
  2. Durch eine Drosselung des venösen Rückflusses kann es zu zyanotischen Veränderungen kommen.
  3. Parästhesien werden immer durch Erkrankungen oder Läsionen des Blutgefäßsystems verursacht.
  4. Durch den First-Pass-Effect entsteht eine Durchblutungsminderung und damit einhergehend kommt es zu verlangsamten Heilungsprozessen.

Quellen

Buchta, Mark; Sönnichsen, Andreas: Das Physikum, 2. Auflage, 2009 Meyer, Rudolf: Allgemeine Krankheitslehre kompakt, 10. Auflage, 2007 drgumpert.de Kapillare via symptomat.de Vorlesung zum Anatomiekurs II Gefäße von Prof. Dr. Thomas Deller via med.uni-frankfurt.de Blutgefäße  via paradisi.de Venen des Körperkreislaufs via medizinfo.de Lösungen zu den Prüfungsfragen: 1C, 2D, 3B

 

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