15/09/2011

Ó M.Casty ZHAW

ZHAW METE I & APBST

Anatomie und Physiologie

M.Casty

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1. Einführung

1.1 Inhalt

1.1 Anatomie

1.2 Physiologie

1. Einführung 6. Atmung 13.Sinne

2. Topographische Anatomie 7. Kreislauf

3. Stoffwechsel 8. Nervensystem

4. Zellen 9. Verdauungssystem

5. Kommunikation zwischen Zellen 10. Ausscheidung

Geschichte

Orientierung am Körper

Definitionen und Arbeitsweise

Der Beginn der naturwissenschaftlichen Medizin:

Griechische und lateinische Fachausdrücke

Körperachsen:

Körperebenen:

Definition:

Teilgebiete der Physiologie:

Die Anatomie, die ihre Wurzeln in der Antike hatte undfür die seit dem 13. Jahrhundert schon systematische Forschung betrieben wurde, hat die Medizin in denNaturwissenschaften verankert. Anatomie war das Grundlagenfach, welches den gesunden und denkranken Menschen beschrieb. Der Name Anatomie leitet sich her von griech.oder . Die Anatomie ist also die Lehre von den Strukturen des menschlichen Körpers.

in der Medizin: Die naturwissenschaftliche Denkweisebasiert unter anderem auf einer exakten Beschreibung, Einordnung und Benennung von erarbeitetenBefunden oder Strukturen. In der Anatomie geht diese Ordnung und Benennung auf die Griechen zurück.Die Römer haben die griechischen Ausdrücke übernommen, in ihre Sprache übersetzt und ergänzt. ImMittelalter war die lateinische Sprache internationale Fachsprache an allen Bildungsinstituten, so dass dielateinischen Ausdrücke in der Medizin und damit in der Anatomie weiterverwendet und durch weitereAusdrücke ergänzt wurden.

Wir unterscheiden die Längsachse, die Sagittalachse und die Querachse. Auf dieLängsachse beziehen sich die Ausdrücke cranial (kopfwärts) und caudal (steisswärts). Die Sagittalachseliegt in der Richtung der Pfeilnaht (sagitta = Pfeil) und wir ordnen ihr die Ausdrücke ventral (bauchwärts)und dorsal (rückenwärts) bezüglich des Rumpfes und frontal (stirnwärts) und occipital (in RichtungHinterhaupt) bezüglich des Kopfes zu. An der Querachse orientieren sich die Lagebezeichnungen lateral(seitwärts, an der Aussenseite liegend) und medial (in der Mitte liegend).

Eine Frontalebene steht senkrecht auf der Sagittalachse, sie ist parallel zur Stirn (frons =Stirn). Die Transversalebenen stehen senkrecht auf der Längsachse, sie bilden Körperquerschnitte ab.Eine Sagittalebene letztlich steht senkrecht zur Querachse. Die mittlere Sagitalebene entspricht derSymmetrieebene oder der Median-ebene des Körpers, welche die bilateral-symmetrischen Körperhälftentrennt.

Die Physiologie befasst sich mit den Vorgängen des Lebens. Sie untersucht die chemischenund physikalischen Abläufe, die mit den Lebensvorgängen zusammenhängen. In der physiologischenForschung macht man sich die Tatsache zu Nutzen, dass sich viele grundsätzliche Lebensvorgänge überdie evolutive Entwicklung im Tierreich etabliert haben. Es ist deshalb möglich, Erkenntnisse, die man ananderen Organismen gewonnen hat, auch in der menschlichen Physiologie zu verwerten.

Wenn wir Lebensvorgänge am intakten Organismus untersuchen und be-schreiben, dann sprechen wir von Systemphysiologie. In der Zellphysiologie untersucht man lebendeZellen und in der Membranphysiologie ist das Untersuchungsobjekt lediglich ein winziges Stück z.B.einer Zellmembran. Immer mehr überlappt die Physiologie heute in die Molekularbiologie.

anatemnein = aufschneidenzergliedern

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2. Topographische Anatomie

Körperhöhlen

Cavitas thoracis (Brusthöhle):

Cavitas abdominis (Bauchhöhle):

Cavitas pelvis (Beckenhöhle):

Cavitas cranii (Schädelhöhle):

Canalis spinalis (Spinalkanal):

Die Lungen füllen die lateralen Anteile, das Mediastinum den medialenTeil zwischen den beiden Lungen. Im Mediastinum finden wir das Herz, die grossen zentralen Gefässe,die Trachea, die grossen Bronchen und den Oesophagus. Ferner sind hier kleinere Strukturen wie z.B.Nerven, Lymphknoten und der Thymus zu finden. Als caudale Begrenzung dient das Diaghragma(Zwerchfell).

Hier finden wir vor allem die Organe des Verdauungstraktes und dieNieren. Im Oberbauch, direkt unter dem Zwerchfell liegt rechts die Leber, links der Magen und die Milz,die Bauchspeicheldrüse und das Duodenum (Zwölffingerdarm) sind medial an die hintere Leibeswandfixiert, lateral hinten liegen die beiden Nieren und Nebennieren. Unterhalb der Oberbauchorgane und imgrossen becken finden wir den Dünn- und den Dickdarm.

Diese Körperhöhle liegt im kleinen Becken, sie ist nicht strukturell von derBauchhöhle im engeren Sinne getrennt. Hier finden sich die Harnblase, die Reproduktionsorgane und dasRectum (Mastdarm).

Schutz für das Cerebrum (Gehirn).

Schutz für die Medulla spinalis (Rückenmark).

Brustwand, Bauchwand, Wirbelsäule, Becken und Extremitäten werden im Rahmen dieser Einführungnicht besprochen

Als innere Organe bezeichen wir alle Organe, welche nicht zum Bewegungsapparat, zum Nervensystemoder den Sinnesorganen gehören. Dazu zählen wir also Verdauungsorgane, Hormondrüsen,Atmungsorgane, Kreislauforgane, Harn- und Geschlechtsorgane und lymphatische Organe

Bewegungsapparat

Viscera

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Übersicht

LeberHeparGallenblaseVesica biliaris

(Zwölffingerdarmpapille)Papilla duodeni majorZwölffingerdarmDuodenum(Leerdarm)JejunumIleocaecalklappeValva ileocaecalisBlinddarmCaecum

OhrspeicheldrüseGlandula parotis

SpeiseröhreOesophagus

MagenGaster/ Ventriculus

BauchspeicheldrüsePankreas

(Querer Grimmdarm)Colon transversum

(Krummdarm)Ileum

(Absteigender Grimmd.)Colon descendens

MastdarmRectum

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3. Stoffwechsel

Übersicht

Glykolyse und Endoxidation

Aminosäuren

Adenosin-Triphosphat (ATP):

Die Glykolyse

Endoxidation:

Ammoniak:

ist ein Molekül mit drei Phosphatgruppen, welche in einer linearen Anein-anderreihung eine Seitenkette dieses Moleküls bilden. In dieser Kette gibt es zwei Bindungen zwischenjeweils zwei Phosphatgruppen, welche sehr energiereich sind. Wird von ATP ein Phosphat abgetrennt,entsteht ADP (Adenosindiphosphat), Phosphat und eine verfügbare Energieportion. Diese Energie-portion dient dem Zellstoffwechsel als Grundlage für unzählige Syntheseaufgaben und Arbeits-funktionen (z.B. Muskelkontraktion, Membranpotentiale).

findet im Cytosol der Zellen statt. Glucose wird in einem ersten Schritt (anaerob) zuPyruvat (Brenztraubensäure) gespalten. Weil ein Cosubstrat nur in katalytischen Konzentrationen ver-fügbar ist, muss anschliessend Pyruvat zu Lactat (Milchsäure) aufgebaut werden. Die Milchsäure wirdvon den Zellen an die Blutbahn abgegeben, die frei werdende Energie (2 ATP) wird dem Zellstoffwechselzugeführt. Alternativ kann Pyruvat auch direkt weiterverarbeitet werden: Für diesen weiteren Abbauwegist allerdings Sauerstoff nötig.

Der Abbau von Pyruvat in Anwesenheit von Sauerstoff findet in spezialisierten Zell-organellen, den Mitochondrien, statt. Die Endprodukte der Endoxidation (= Krebs-Zyklus = Zitronen-säure-Zyklus = Trikarbonsäurezyklus) sind Kohlendioxid und Wasser.

Der in Aminosäuren enthaltene Stickstoff fällt beim Abbau in Form von Ammoniak (N )an. Da Ammoniak ein Zellgift ist, wird er unter Energieaufwand zu Harnstoff aufgebaut. Harnstoff isteine harmlose Substanz und kann von der Niere ausgeschieden werden.

Abbau (Katabolismus): Viele Substanzen werden im Körper dem Energiestoffwechsel zugeführt und biszu H O und CO abgebaut. Wasser wird zum Körperwasser geschlagen, Kohlendioxid wird abgeatmet.Über die Homöostase des Salz- und Wasserhaushaltes wird das Wasser, falls notwendig, über die Nierenausgeschieden. Substanzen hingegen, die andere Elemente als C, O und H enthalten, müssen gesondertbehandelt werden, wobei die Endprodukte in der Regel wasserlöslich sein und in eine Form übergeführtwerden müssen, die von der Niere ausgeschieden werden kann.

H

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4. Zellen und Gewebe

4.1. Der Aufbau der Zelle

Übersicht

Membranen

Zellkontakte

Die Zelle

Zwei Hauptbestandteile

Cytomembranen

Elektrische Leitfähigkeit:

Integrale Membranproteïne

Zellkontakte:

Definition:

ist die kleinste isoliert lebensfähige Einheit des Metazoenkörpers. Sie ist von einer Membranumgeben, enthält einen Zellkern und Cytoplasma, sie kann wachsen und sich vermehren. In der Regel istdie Zelle farblos. Ihre Form kann von der Umgebung bestimmt sein, in Flüssigkeit ist sie meist kugelig.Die äussere Form hängt meist auch von der Funktion ab. Die Zellgrösse hängt nicht mit der Körpergrössezusammen. Die Lebenserwartung und die Regenerationsfähigkeit verschiedener Zellen verhalten sichreziprok. Eine Nervenzelle, die sich nicht mehr teilen kann hat dasselbe Alter wie das Individuum,während weisse Blutzellen nur wenige Tage leben, aber von intensiv sich teilenden Stammzellen ständignachgeschoben werden.

können lichtmikroskopisch schon bei geringer Vergrösserung erkannt werden:Der Zellkern (Karyoplasma) und der Zell-Leib (Cytoplasma). In der Regel unterscheidet sich der Kern inseiner Färbbarkeit vom Cytoplasma und ist deshalb im gefärbten Präparat gut zu sehen. Er enthält dieErbsubstanz mit ihren Genen. Diese steuern die Stoffwechselvorgänge, welche hauptsächlich imCytoplasma ablaufen. Kern und Cytoplasma sind deshalb als funktionelle Einheit zu verstehen. GrosseZellen, zB. die Neurone der Spinalganglien, weisen häufig grosse Kerne auf; Riesenzellen, wie dieOsteoklasten, haben sogar mehrere Kerne. Die Kern-Plasma-Relation scheint ein bestimmtesGrössenverhältnis darzustellen.

basieren auf dem Bauprinzip der Lipid-Doppelschicht, bestehend aus Phospholipidenund Cholesterin (siehe Stoffwechsel). Die Tatsache, dass diese Membranbildung im wässerigen Milieueinem Energieminimum entspricht, führt zu Eigenschaften, die als ' ' und ' 'bezeichnet werden. Diese Eigenschaften führen zu geschlossenen Membranen, die keine freien Ränderbilden.

Die Tatsache, dass Ionen vollständig gesperrt werden, macht die Zellmembranzu einem guten Isolator mit 10 Ohm/cm . Die äussere und die innere Schicht unterscheiden sich in ihrerlipid-molekularen Zusammensetzung.

sind für den Durchagng von Wasser und anderen gelösten Substanzenzuständig. Ausgesprochen spezialisierte Proteïne für den Wassertransport sind zB die Aquaporine.

Wenn Zellen in Zellverbände eingebunden sind, treten die Zellmembranen benachbarterZellen in Kontakt miteinander. Wir unterscheiden drei funktionell verschiedene Membranverbindungen:

- Verschlusskontakt ( ) Abdichtung zwischen den Zellen

- Zellhafte ( ) mechanische Haftfunktion

- Nexus ( ). Kommunikation zwischen einzelnen Zellen

Die Zelle enthält in ihrem Inneren feine filamentartige und tubuläre Strukturen (Fäden,Röhrchen, Membranen), die wir als Cytoskelett bezeichnen. Die jeweilige Zusammensetzung ist von derZellfunktion abhängig.

self-assembly self-sealing

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tight junction

intermediate junction

gap junction

Das Cytoskelett

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Zellorganellen

Der mitotische Zyklus

Übersicht:

Die Mitose

Duplikation der DNA:

Mit der Prophase

In der Metaphase

Während der Anaphase

Die Telophase

Proteïne

Messenger-RNA

Lichtmikroskopisch lassen sich in jeder Zelle neben dem Zellkern Mitochondrien, derGolgiapparat und das Zentriol identifizieren. Elektronenmikroskopisch erkennt man weiterhin dasendoplasmatische Reticulum, Ribosomen, Lysosomen, Peroxysomen und multivesikuläre Körper.

- Endoplasmatisches Reticulum (ER): vielfach gefalteter Raum, beidseits von einer Membranumgeben, für Synthesen zuständig

- Freie Ribosomen: Proteinsynthese

- Golgi-Apparat: flache, gestapelte Strukturen, Modifikation und Verpackung ua für den Export

- Vesikel: Bläschen mit spezialisierten Stoffen oder Transportgütern.

- Mitochondrien: Doppel-Membran-System trägt die Enzyme (Atmungsenzyme, Zitronensäure-Zyklus) für die Herstellung von Adenosin-Tri-Phosphat (ATP)

- Peroxysomen: Kugelige Bläschen, enthalten Enzyme für Sauerstoffverbindungen

oder Aequationsteilung des Kernes dient der Zellvermehrung und bringt zwei aequivalenteZellkerne hervor.

Die Mitose kann in Zellkulturen, zB Lymphozyten aus einer Blutentnahme,stimuliert werden. Die Nukleolen verschwinden und die Zelle tritt in die präsynthetische Phase desZellzyklus ein, in welcher die DNA-Synthese vorbereitet wird. Anschliessend folgt die Synthese-Phaseund die postsynthetische Phase. In der Synthesephase entstehen aus den Chromosomen zweiChromatiden, welche im Centromer zusammenhängen. Der gesamte Genbestand der Mutterzellen wirddupliziert und geht als identische Kopie an die Tochterkerne über -> konservative Vererbung.

beginnt die mitotische Teilung, indem die in der Synthese-Phase dupliziertenChromosomen kondensieren, so dass sie lichtmikroskopisch erkennbar werden. Die Kernmembran wirdaufgelöst und die Chromosomen wandern an die Zellpole, wobei sich die mit dem Centromerverbundenen Spindelfasern bilden.

werden die Chromosomen in der Metaphasenebene, der Aequatorial-ebene einessphärischen Raumes, angeordnet. Von den beiden Polen aus verlaufen Spindelfasern zu jedemChromosom, wo sie an dessen Spindelfaseransatzstelle, dem Centromer, befestigt sind. DieChromosomen sind jetzt kontrahiert und daher der mikroskopischen Analyse zugänglich.

kontrahiert sich der Spindelkörper als ganzes gegen die Spindel-pole, so dass dieChromosomen ihre gegenseitige Lage behalten. Die beiden Chromatiden jedes Chromosoms werdenjetzt voneinander getrennt. Zwischen den beiden kontrahierten Hälften des Spindelkörpers bildet sich derStemmkörper oder Phragmoplast.

dient der Entspiralisierung der Chromosomen, der Nukleolus erscheint wieder und um diebeiden genetisch identischen Tochterkerne bilden sich neue Membra-nen. Die Zahl und die Form derChromosomen ist konstant.

oder Polypeptide sind linear gebaute (kettenförmige) Moleküle, deren Bausteine mittelsPeptidbindungen aneinander gereiht sind. Die individuellen Bausteine sind Aminosäuren, welche in 20verschiedenen Varianten verbaut werden. Die Information, welche genaue Abfolge von Aminosäuren ineinem Polypeptide eingebaut werden sollen, ist in Form von DNA-Sequenzen festgelegt. Die DNA-Moleküle werden im Zellkern aufbewahrt.

entsteht durch Abschrift der DNA-Information auf einen anderen Molekültyp. Diemessenger-RNA (Boten-RNA) ist also eine Kopie, und diese kann den Kern verlassen und zum Ort derProteïnsynthese, zum Ribosom, wandern.

4.2. Die Zellteilung

4.3. Proteïnsynthese

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Kopieren von Nukleïnsäuren:

Ribosomen

Der genetische Code

Die Membran

Kanäle

Transporter (Carrier):

Pumpen

Dominierende Kationen:

Ionenverteilung:

Die Bausteine der Nukleïnsäuren (Nukleotide A,C,G,T) können sich zuPaaren verbinden, indem sie Wasserstoffbrücken ausbilden. Zwischen A & T bilden sich zwei, zwischenG und C drei solche Brücken. Zwei lineare Ketten von NS können sich, wenn sie vollkommenspiegelsymmetrisch zueinander gebaut sind, aneinander lagern und so auf der Basis derWasserstoffbrücken ein Doppelmolekül bilden. Ausserdem kann zu einem NS-Einzelstrang dasSpiegelbild synthetisiert werden.

bestehen im wesentlichen aus RNA. Sie nehmen ein messenger-RNA-Molekül auf undübersetzen die darauf codierte Information in eine Aminosäuren-Sequenz. Für diesenÜbersetzungsvorgang braucht es eine Vorschrift, den genetischen Code.

ist in den transfer-RNA's festgelegt. Die tRNA besitzt einerseits eine Bindungsstellefür ihre spezifische Aminosäure und auf der anderen Seite einen RNA-Abschnitt mit dem Code für dieseAS. Im Ribosom werden tRNA's in der von der mRNA vorgeschriebenen Reihenfolge angelagert und dieauf der anderen Seite mitgeführten AS miteinander verknüpft. Damit entsteht eine lineare Kette von AS,die Prmärstruktur eines Polypeptids.

trennt den Zellinnenraum von der Aussenwelt ab. Der Stoffaustausch zwischen aussen undinnen wird von den in der Membran eingebauten Membranproteinen bewerkstelligt. DieseMembranproteine können Kanäle, Träger oder aktive Pumpen für ganz bestimmte Substanzen bilden.

sind rein passive Strukturen, die ausschliesslich eine spezifische Substanz durchtreten lassen zBKaliumkanäle für Kalium. Die Transportrichtung folgt dem Konzentrationsgefälle. Die Kanäle spieleneine wichtige Rolle bei der Bildung des elektrischen Potentials über der Membran.

Die Carrier-Proteine arbeiten auch ohne Energieaufwand, sie sind nur fürbestimmte Substanzen durchgängig und sie basieren, wie die Kanäle, auf einem Konzentrationsgefälleder Grundsubstanz. Zusätzlich können sie aber eine zweite Substanz mittransportieren resp. gegen-transportieren (austauschen, wobei die eine Substanz die Zelle verlässt, während eine andere gleichzeitigin die Zelle aufgenommen wird). Im Dünndarm wird zum Beispiel Glucose vom Natrium-Glucose-Kotransporter in die Zelle geschleust. Carrier vermitteln die erleichterte Diffusion durch die Membran.

sind Membranproteine, die eine spezifische Substanz gegen ein Konzentrationsgefälle durch dieMembran bewegen können. Dieser Vorgang ist abhängig von der Energiezufuhr in der Form von ATP. DiePumpen sind damit die eigentlichen Motoren aller Membrantransporte, indem sie für die Aufrecht-erhaltung der Konzentrationsunterschiede zwischen der Innen- und der Aussenseite der Zelle verant-wortlich sind.

Kalium ist im Zellinneren in etwa 30 mal grösserer Konzentration vorhandenals im umgebenden extrazellulären Raum. Für Natrium gilt das Umgekehrte, es ist im extrazellulärenRaum etwa 20 mal höher konzentriert als im Zellinneren. Die wichtigste Membranpumpe ist die Natrium-Kalium-Pumpe: Sie transportiert aktiv Kalium in die Zelle hinein und gleichzeitig Natrium aus der Zellehinaus. Sie ist also der Motor für die obenbeschriebenen Konzentrationsunterschiede.

Die in nebenstehender Tabelle aufgeführte Ionenverteilung kommt letztlich durch dieAktion von Pumpen zustande. Das Gleichgewicht kann durch die vielfältigsten Ereignisse gestört werdenund die Zelle muss über Regelmechanismen und Energieresourcen verfügen, um den Gleichgewichts-zustand wieder herzustellen.

4.4 Membranphysiologie

Membranproteine

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intrazellulär extrazellulär

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Physiologische Ionenkonzentrationen

Ionen-Konzentrationen [mmol/l]

Na 8.. 30 145K 100..155 5Ca 0.0001 2Cl 4.. 30 120HCO 8.. 15 25Gr.Anionen 100..150 wenig

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Membranpotentiale

Aktionspotential

Einführung

Epithelgewebe

Binde- und Stützgewebe

Muskelgewebe

Nervengewebe

Nernst-Gleichung:

Das Ruhepotential

Das Aktionspotential:

Ionen-Ströme:

Definition:

Einteilung:

Die meisten Zellmembranen unseres Körpers enthalten K -Kanäle. Auf derZytosolseite ist die K -Konzentration ca. 30 mal höher als im extrazellulären Raum. Verfügt also eineZelle über offene K -Kanäle in ihrer Cytoplasmamembran, werden K -Ionen durch diese Kanäle die Zelleverlassen, und, weil sie eine Ladung tragen, fliesst ein elektrischer Strom. Der Strom wird solangefliessen, bis der Kondensator, der durch die Cytoplasmamembran gebildet wird, ein bestimmtes Potentialerreicht: Die Nernst-Gleichung beschreibt die aus einer Konzentrationsdifferenz resultierende elektro-chemische Potentialdifferenz, mit der die Kondensatorladung in ein Gleichgewicht gesetzt wird.

der Zellmembran ist die Ausgangbasis für die Erregung der Zelle. Es basiert auf denKonzentrationsdifferenzen verschiedener Ionen-Typen und der daraus sich ergebenden Nernst-Potentiale. In Ruhe sind vor allem K -Kanäle leitend, so dass deren Nernst-Potential die Spannung vonungefähr -90 mV ergibt. Über die Veränderung ihrer Durchlässigkeit für verschiedene Ionen, kann dieZellmembran also unterschiedliche Potentiale erzeugen.

Eine Vordepolarisation, die über einer bestimmten Schwelle liegt, löst eine steilansteigende Depolarisation aus und das Membranpotential nimmt einen positiven Wert an. Schon nachkurzer Zeit folgt die etwas langsamer verlaufende Repolarisation und das Membranpotential kehrt nacheiner Phase der Hyperpolarisation zum Ruhewert zurück. Das Aktionspotential hat also einenmonostabilen Verlauf.

Die rasche Depolarisation entsteht auf der Basis von Na -Kanälen, welche durch einegeringe Vordepolarisation geöffnet werden. Der Na -Einstrom hebt das Potential weiter an, so dassweitere Na -Kanäle geöffnet werden. Dadurch entsteht ein positiver Feedback, welcher für den steilenAnstieg verantwortlich ist. Die einzelnen Na -Kanäle kehren aber schon nach kurzer Zeit in ihregeschlossene Stellung zurück, d.h. sie lassen jeder nur wenige Ionen passieren, bevor sie für längere Zeitinaktivierbar bleiben. Sie haben also monostabile Eigenschaften. Da die K -Kanäle proportional zurDepolarisation rekrutiert werden, stellt der K -Strom einen negativen Feedback dar und stellt dasRuhepotential wieder her, sobald der Na -Strom infolge des spontanen Verschlusses der Na - Kanäleabgeflaut ist. Diese Ionenströme können im Experiment einzeln gemessen werden, indem man Na - resp.K -Kanäle chemisch blockiert und über Elektroden eine Schrittfunktion appliziert.

Unter Gewebe verstehen wir einen Verband gleichartiger Zellen, die in einem funktionellenZusammenhang stehen. An einem Gewebe kann ein oder mehrere Zelltypen beteiligt sein, und zwischenden Zellen können sich nichtzelluläre Strukturen befinden, die wir als Interzellularsubstanzenbezeichnen.

Aufgrund ihres Aufbaus und des physiologischen Verhaltens unterscheidet man vierGewebegruppen:

1. besteht aus geschlossenen Zellverbänden, Zelle an Zelle. Interzellularsubstanzspielt kein wesentliche Rolle.

2. sind charakterisiert als weitmaschige Verbände. In den grossen Lückenzwischen den Zellen befindet sich Interzellularsubstanz, deren Bedeutung im Stoffaustauschund/oder in einer mechanischen Aufgabe liegt.

3. ist funktionell auf die Kontraktionsaufgabe spezialisiert. Diese Zellen enthaltenMyofibrillen als kontraktile Elemente.

4. besteht aus Nervenzellen, ihren Zellfortsätzen, die mit anderen Geweben inVerbindung treten, und der Neuroglia, das hier die Stützfunktionen erfüllt.

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4.5 Zellverbände und Gewebe

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5. Kommunikation von Zelle zu Zelle

Stoffliche Botschaften

Membrangebundene Botschaften

Exokrines Prinzip:

Autokrines Prinzip:

Parakrines Prinzip:

Endokrines Prinzip:

Membrangebundene Botschaft:

Andere Zellen

Eine eukaryote Zelle kann mittels Exocytose eine Substanz in den extrazellulärenRaum exportieren. Die Substanz wird in einem Vesikel eingelagert. Der Vesikel tritt in die Nähe derCytoplasma-Membran, wo spezielle Proteïne das Anhaften vermitteln. Im nächsten Schritt verschmelzendie beiden Membranen an der Berührungsstelle, womit die Vesikelmembran in die Cytoplasmamembrannahtlos integriert wird und der Vesikelinhalt an die Aussenseite zu liegen kommt.

Eine Zelle sezerniert ein Produkt in den extrazellulären Raum via Exocytose und einRezeptor auf der Membran derselben Zelle überwacht die Konzentration derselben Substanz. Mit demautokrinen Prinzip kann eine Zelle zB eine negative Rückkoppelung realisieren und so die Konzentrationder Wirksubstanz konstant halten.

Eine Zelle A sezerniert eine Wirksubstanz resp. einen Botenstoff, welche sich viaDiffusion im extrazellulären Raum verteilt. Benachbarte Zellen B tragen Rezeptoren für diese Substanzan ihrer Oberfläche und können auf dieses stoffliche Signal reagieren. Solche Botenstoff nennt manGewebehormone, Cytokine etc.

Drüsenzellen sezernieren einen Botenstoff und geben ihn in den extrazellulärenRaum ab, wo er von reichlich vorhandenen Kapillaren aufgenommen wird. Der Botenstoff, welcher jetztals klassisches Hormon bezeichnet werden kann, wird mit dem Blut verdünnt und im den ganzen Körperverteilt via Blut-Kreislauf. Jede Zelle, deren Cytoplasmamembran mit einem passenden Rezeptorausgerüstet ist, kann auf das Signal reagieren und ihren Stoffwechsel entsprechend modifizieren.

Die Herzmuskelzellen sind zu einem netzartigen Faserverbundzusammengefasst. Eine Besonderheit dieses Gewebes ist die elektrisch leitende Verbindung Zellgrenzezwischen zwei aufeinanderfolgenden Zellen in einer Faser. Wird an einer Stelle ein Aktionspotentialausgelöst kann es über dies Zellgrenzen hinweg auf das gesamte Myokard sich ausbreiten.

sind in der Regel voneinander elektrisch isoliert, so dass ein Membranpotential sich nurentlang der Cytoplasmamembran dieser Zelle ausbreiten kann. Eine Nerzenzelle ist insofern einSpezialfall, als es sich um besonders grosse Zellen mit grossen Membranflächen handelt, wobeiZellfortsätze sich über weite Strecken, in Form von Fasern, ausdehnen können. Elektrische Phänomeneder Zellmembran könne sich also entlang dieser individuellen Zelle über grosse Distanzen fortbewegen.

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6. Atmung

6.1 Sauerstoff und Kohlendioxid

Definitionen

Gastransport & Hämoglobin

Innere Atmung

Atmung: Die Aufnahme von Sauerstoff und die Abgabe von Kohlendioxid definieren wir als Atmung.

Aerob = mit Sauerstoff

Anaerob = unter Ausschluss von Sauerstoff

in der Lunge wird als äussere Atmung, der Gasaustausch im Gewebe als innereAtmung bezeichnet. Als Blut-Gas-Barriere bezeichnen wir die Gewebeschicht im Alveolarraum, welchedas Gas vom Blut in den Lungenkapillaren trennt. Die gesamte Austauschfläche der Lungen beträgt beimMenschen 50..100 m und ist damit etwa 50-mal so gross wie die Körperoberfläche. Die Luft wird vonaussen über die Trachea und den Bronchialbaum an die Austauschfläche herangebracht. Für denTransport ist der Kreislauf und die im Blut mitgeführten roten Blutzellen verantwortlich. Das rechte Herzperfundiert (durchblutet) den Lungenkreislauf, das linke den Körperkreislauf. Die beiden Kreisläufe sindin Serie geschaltet. Sauerstoffreiches Blut wird als 'arterielles Blut' bezeichnet, sauerstoffarmes als'venöses Blut'.

Der physikalisch gelöste Anteil der Atemgase Sauerstoff und Kohlendioxyd istim Blut sehr gering. Er nimmt linear mit dem Partialdruck zu. Die physikalische Löslichkeit spielteine entscheidende Rolle beim Transport durch Membranen und zum Reaktionspartner hin. Sie istalso eine Durchgangsstufe für den gesamten Gasstrom.

Der Hauptanteil des Sauerstoffs wird im Blut anHämoglobin gebunden. Diese Bindung ist partialdruckabhängig und reversibel. Hämoglobin bestehtaus einem Globin-Moleküle mit 2 - und 2 -Ketten von denen jede ein Häm-Molekül trägt. JedesHäm-Molekül besitzt ein 2-wertiges Eisenatom, an welches der Sauerstoff gebunden wird. AusDesoxyhämoglobin (Hb) entsteht durch die O -Anlagerung, oder Oxygenation (nicht Oxidation!),Oxyhämoglobin (HbO ).

Die Diffusionswege zwischen dem Blut und dem Verbrauchsort fürSauerstoff, den Mitochondrien ist wesentlich länger als derjenige der äusseren Atmung in derAlveolarwand. Der Sauerstoff-Partialdruck nimmt mit zunehmender radialer Entfernung von derKapillare und entlang derselben ab. Die schlechtesten Bedingungen haben die weitentfernten Zellen aufder venösen Seite der Kapillare, sie reagieren zuerst auf eine Gewebehypoxie. Hier muss derSauerstoffdruck noch für die Versorgung ausreichen. Der niedrigste pO in den Mitochondrien, bei demdie Cytochromoxydase den Sauerstoff noch zu reduzieren vermag, liegt bei 0.01..0.1 kPa.

Das O -Angebot wird bestimmt durch die Perfusion und die arterielleO -Konzentration (O -Sättigung * O -Kapazität). Es wird praktisch nie vollständig ausgenützt, so dass imvenösen Blut noch ein Teil des Sauerstoffes das durchströmte Gebiet wieder verlässt. Herz- undSkelettmuskel haben bei Arbeit eine besonders hohe O -Ausnutzung. Haut und Niere haben eine geringeO -Ausnutzung, da hier andere Funktionen den Perfusionsgrad bestimmen.

Der Gasaustausch

Physikalische Lösung:

Chemische Sauerstoffbindung am Hämoglobin:

Antransport von Sauerstoff:

Sauerstoffbedarf und -Ausnutzung:

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a b

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6.2 Die Erythrozyten

6.3 Die Atmungsorgane

Hämatokrit

Atemwege

Der Hämatokrit:

Der Hämoglobingehalt

Die Erythrozyten:

Aufgabe der Atemwege:

Die Nase

Wenn man Blut unter Verwendung von Gerinnungshemmern und bei standardisiertenBedingungen zentrifugiert, kann der prozentuale Anteil der zellulären Fraktion gemessen werden (5 mmRöhrchen, 3000 U/min, mind. 15 Min.). Physiologische Normalwerte sind 45..50 %. Die Dichte der Ec istgrösser als die des Plasmas.

des Blutes beträgt 140 g/l bei der Frau, 160 g/l beim Mann. Im Innern der intaktenErythrocyten ist die Hb-Konzentration mehr als doppelt so gross.

Zählung, Grössenbestimmung und Differenzierung von Blutzellen sind heuteweitgehend automatisiert. 95% der Erythrozyten sind Normozyten mit einem mittleren Durchmesser von7.78 m. 5% der Ec sind <6 m oder 8..10 m. Beim Mann zählen wir 5.2 Mio/mm , bei der Frau 4,5Mio/mm . An der typischen Form der Ec (bikonkave Scheibe) ist vermutlich eine ladungsbedingteAnziehungskraft zwischen den gegenüberliegenden Wänden verantwortlich. Diese Theorie wäre aucheine Erklärung für die Geldrollenbildung der Ec im strömenden Blut. Die Scheibenform unterstützt dieGasdiffusion vom und zum Hämoglobin.

Da in den Atemwegen kein Gasaustausch stattfindet, sprechen wir vomanatomischen Totraum. Neben der Zuleitungsfunktion wird die Atemluft im Bronchialbaum angewärmt,befeuchtet und gereinigt. Zu diesem Zwecke sind die Luftwege mit mehrreihigem Flimmerepithel undmukösen Schleimdrüsen ausgestattet (= respiratorisches Epithel). Ein konstanter, auswärts gerichteterFlüssigkeitsstrom und Makrophagen sorgen für die Reinigung. Die Luft, welche in den Alveolenankommt ist steril!

ist, bei ruhiger Atmung, die Eintrittspforte für die Atemluft. Die Nasenhöhlen haben imfrontalen Querschnitt eine dreieckförmige Gestalt mit einer breiten Basis über dem Gaumen und einerSpitze in der Region der Siebplatte, welche nur einige Millimeter breit ist. Von lateral ragen die dreiNasenmuscheln vor und tragen so zur Oberflächenvergrösserung bei. Hier liegen auch die venösenGeflechte oder Schwellkörper. Die Nasenhöhlen sind mit respiratorischer Schleimhaut ausgekleidet: Einmehrreihiges Flimmerepithel mit einer deutlichen Basalmembran und zahlreichen Becherzellentransportiert einen Schleimfilm in Richtung der Choanen (innere Nasenlöcher). Die Lamina propriaverbindet die Schleimhaut fest mit ihrer knöchernen oder knorpeligen Unterlage. Sie enthält verzweigteseromuköse Drüsen wie auch muskelstarke Venen des Nasenschwellkörpers. Die Durchströmung derSchwellkörper wird von Drosselvenen und arteriovenösen Anastomosen (= Kurzschlussgefässe)bestimmt.

m m m3

3

Nasenhöhle Mundhöhle

Pharynx

Larynx

Trachea

Hauptbronchen

Lappenbronchen

Bronchen

Bronchioli

Alveolen

mit

Kno

rpel-

skele

tt

------

------

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Plasma 55 %

Zellen 42/45 %(Hämatokrit)

weisse

rote

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Pharynx (Rachen):

Larynx (Kehlkopf):

Trachea (Luftröhre) und extrapulmonale Bronchen:

Das Skelett

Gliederung:

Bronchien (10..11 Verzweigungen):

Bronchioli (3..4 Verzweigungen):

Die Bronchioli terminales

Alveolen:

Da im Rachenraum nicht nur die Atemluft, sondern auch Nahrung transportiert wird,bildet ein geschichtetes Plattenepithel die Auskleidung überall, wo die Wände mit Nahrungsbrei inBerührung kommen.

Mit Ausnahme der Plica vocalis (Stimmband), wo geschichtetes Plattenepithelvorkommt, ist der Larynx wieder mit respiratorischem Epithel besetzt.

Die Lichtung der Trachea wird durch hyalineKnorpelspangen klaffend offen gehalten. Sie umfassen ca /4 des Umfanges und spannen mit ihren freienEnden den M.trachealis, welcher aus querverlaufenden, glatten Muskelzellen besteht. Er kann dieTrachea enger stellen. Die übrige Wand wird durch faserreiches Bindegewebe gestellt, welches einelängselastische Komponente aufweist. Die beiden Hauptbronchen und die übrigen extrapulmonalenBronchen weisen grundsätzlich den gleichen Bau auf, wie die Trachea. Im Verlaufe der Atemexkursionenwerden die Lungen sowohl in der Länge als auch im Volumen gedehnt und die grossen Luftwege müssensich entsprechend anpassen.

der Atemwege fängt den transmuralen Druck auf und verhindert so den Kollaps.

Die äussere Form der Lunge (Pulmo) wird durch den ihr zugeteilten Raum bestimmt. DieBasis passt sich in ihrer Wölbung den Zwerchfellkuppeln an, die Medialseite wird durch das Herzeingebuchtet (Herzbucht) und die Thoraxinnenfläche bestimmt die übrigen Konturen. Die Gefässe,Nerven und Bronchien treten im Lungenhilus (Hilum pulmonis) in die Lungen ein. Die linke Herzbuchtist grösser als die rechte, die rechte Zwerchfellkuppel steht dafür etwas höher als die linke. Trotzdem istdie linke Lunge etwas kleiner als die rechte.

Die intrapulmonalen Bronchien weichen in ihrem Bau von dem derextrapulmonalen Atemwegen ab, indem hier die Muskulatur eine eigene Schicht (Tunica muscularis)bildet. Die Knorpelelemente sind unregelmässig und in den kleineren Bronchien zunehmend elastisch.Mit abnehmendem Durchmesser wird das respiratorische Epithel niedriger, die Basalmebran und dieLamina propria werden dünner.

Sie sind kleiner als 1 mm im Durchmesser und ihre Wände haben keinKnorpelskelett mehr. Ihre Wände hängen im elastischen Spannungssystem der Läppchen und klaffendadurch, sie besitzen aber Muskulatur und eine verschiebliche Schleimhautauskleidung, so dass siepraktisch ganz verschlossen werden können. Das Flimmerepithel ist einschichtig und weist keineSchleimdrüsen mehr auf.

gehören zur 16. dichotomen Teilungsgeneration, haben eine Gesamtzahl vonca 65'000 und einen Durchmesser von 0.3 mm. Sie treten zusammen mit einem Ast der A.pulmonalis indas Zentrum eines Lungenläppchens ein.

Die Bronchioli terminales zweigen sich in die Bronchioli respiratorii auf, die charak-teristischerweise bereits Alveolenabgänge haben, um dann in die Ductus alveolares überzugehen, welchepraktisch nur aus Alveolarmündungen bestehen. Die Alveolen haben 0.2..0.5 mm Durchmesser, ihreWand ist jeweils den beiden benachbarten Alveolen gemeinsam. Sie enthält ein engmaschigesKapillarnetz. Es sind reichlich Alveolarphagozyten (= Alveolarmakrophagen) vorhanden, welcheteilweise über das Flimmerepithel abtransportiert werden, zum anderen Teil wandern sie ins Interstitium,wo sie zur Schwarzfärbung zB einer Raucherlunge beitragen.

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Die Lungen

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Privater und funktioneller Kreislauf der Lungen

Strukturen für die Atmungsmechanik

Lungenvolumina

Lungenkreislauf:

Äste der A.pulmonalis:

Die Brustwand:

Die Costae (Rippen)

Sternum (Brustbein):

Elastisches Spannungssystem:

Das Diaphragma (Zwerchfell)

Residualvolumen:

Reservevolumina und Vitalkapazität:

Die Lunge hat einen öffentlichen, funktionellen und einen privaten, für die Ernährungdes Lungengewebes bestimmten, Kreislauf. Die Blutversorgung der Bronchen (Privatkreislauf) erfolgtüber den Körperkreislauf mit sauerstoffreichem Blut aus der Aorta thoracica. Die Lungenarterien(funktioneller Kreislauf) gehen aus dem Truncus pulmonalis hervor und leiten das sauerstoffarme Blutdes rechten Herzens durch die beiden Lungen.

Die A.pulmonalis weist einen Mitteldruck von nur 13 mmHg auf (20/7 mmHg).Der Kapillardruck beträgt 7 mmHg, damit verteilt sich der Druck auf arterielle und venöse Seite. DieGefässe sind kurz und dünnwandig. Das Kapillarnetz in den interalveolären Septen weist einen hohenVernetzungsgrad auf, der eine Schichtenströmung des Blutes bewirkt (im Gegensatz der Röhrenströmungin den zylindrischen Kapillaren des übrigen Gefässsystems). Das Lungengefässsystem ist durch seinenkleinen Widerstand und die hohe Dehnbarkeit gekennzeichnet. Das stützende Interstitium fehlt hier undder Kapillardruck wird nur vom Alveolardruck moduliert. Damit beeinflusst die Ventilation daspulmonale Blutvolumen und den Gefässwiderstand.

Die Füllung des Thoraxraumes besteht zur Hauptsache aus Luft, im Gegensatz zumAbdomen, das mehrheitlich mit Flüssigkeit angefüllt ist. Die Thoraxwand muss eine feste Struktur haben,so dass sie für die Luftwechselfunktion im Innenraum negative und positive Druckmodulationenherbeiführen kann. Die luftleitenden Organe und die Thoraxwand haben deshalb funktionell wichtigeSkelettstrukturen aus Knorpel und Knochen. Die Thoraxwand hat eine käfigartige Konstruktion, derenStäbe (Rippen) sich bewegen können, wobei die Zwischenräume mit Muskulatur beweglich und dochdruckfest überbrückt werden.

sind an den Brustwirbeln über Gelenke verbunden, die eine Drehbewegung derbogenförmigen Rippen zulassen.

Die Rippen sind am vorderen Ende über Synchondrosen oder synoviale Gelenkemit dem Brustbein verbunden.

Setzt man die Lungen atmosphärischem Druck aus (Pneumothorax), soschrumpfen sie aufgrund ihrer Eigenelastizität auf ein erstaunlich kleines Volumen zusammen(Kollapsvolumen). Im Thorax werden sie in aufgespannter Lage gehalten durch den negativen Druckzwischen Lungenoberfläche und Thoraxinnenfläche. Die beiden Pleura-Blätter sind lediglich durch einemikroskopisch dünne Flüssigkeitsschicht getrennt und sind deshalb frei gegeneinander verschieblich.

schliesst den Thoraxraum kuppelförmig gegen den Bauchraum ab. EineFlächenverkleinerung des Zwerchfells bewirkt eine Vergrösserung des Thoraxvolumens. In Ruhe trägtdas Zwerchfell den Hauptanteil an der Atemarbeit, indem es die Inspiration aktiv ausführt, während diepassive Exspiration der Eigenelastizität der Lungen und des Thorax, sowie der Oberflächenspannung derAlveolen überlassen wird. Die Exkursionen des Diaphragmas betragen in Ruhe 1..2 cm, bei schwererArbeit 10 cm.

siehe Praktikum

Das nach einer maximal möglichen Exspiration in der Lunge verbleibende Volumenwird als Residualvolumen bezeichnet. Es kann nur indirekt mit Heliumverdünnungsmethoden gemessenwerden. Alle anderen Lungen- und Atemvolumina werden am Spirometer bestimmt.

Das Volumen das ausgehend von der passiven Exspiration aktivmaximal ausgeatmet werden kann, ist das exspiratorische Reservevolumen. Das Volumen, das beiRuheatmung verschoben wird, heisst Respirationsvolumen und dasjenige, das ausgehend von normalerInspiration zusätzlich eingeatmet werden kann ist das inspiratorische Reservevolumen (Komplementär-volumen). Der relaxierte Thorax nimmt ca. 45 % der Totalkapazität ein. Das maximal möglicheAtemzugvolumen nenne wir Vitalkapazität.

6.5 Atemmechanik

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7. Kreislauf

7.1 Herz

Topographie & Anatomie

Lage im Mediastinum:

Das Perikard

Äussere Form des Herzens:

Bau der Herzwand:

Die Herzkranzgefässe

Die grossen Herzvenen

Das Herz liegt in der Mitte des unteren Mediastinums (Mittelfellraum), wo es eineschräge Lage mit der Spitze nach links vorne einnimmt. Zwei Drittel seiner Masse sind links derMittellinie, ein Drittel rechts. Dem Zwerchfell liegt die rechte Herzkammer an, die linke Kammer formtdie linke Kontur. Der Herzbeutel ist mit dem Sehnenzentrum des Diaphragmas verwachsen und folgtdeshalb mit seiner Spitze den Atembewegungen, während die Basis über die grossen Gefässe mehr oderweniger fixiert bleibt.

(Herzbeutel) umschliesst das Herz wie ein geschlossener Sack. Es besteht aus einer Schichtmit zugfesten Fasern, die mit Serosa überzogen ist. Das Perikard ist an den grossen Gefässen fixiert.

Das Herz hat eine kegelförmige Gestalt, an der wir von aussen die Herzspitze(Apex cordis), die Herzbasis (liegt der Spitze gegenüber), das rechte und das linke Herzohr (Auriculadextra et sinistra) und die grossen Gefässabgänge unterscheiden können. Zwischen den Vorhöfen und denVentrikeln erkennt man die Herzkranzfurche (Sulcus coronarius) sowie die vordere und hintereZwischenkammerfurche (Sulcus interventricularis). Das Gesamtvolumen des Herzens (mit Inhalt) ist mit5..600 ml etwas grösser als eine Faust (400 ml).

Das Herz ist ein Teil des Gefässsystems und hat deshalb den gleichenKonstruktionstyp wie die Gefässwände. Das Herz zeigt also einen dreischichtigen Aufbau:

- Endokard (Herzinnenhaut)

° Endothel° Bindegewebeschicht° Elastische Schicht mit glatten Muskelfasern° Klappen-Segel und -Taschen sind Endokardfalten° gefässlos

- Myokard

° End-zu-End gekoppelten quergestreiften Herzmuskelzellen° regeneriert nicht° dichte Kapillarisierung

- Epikard

° Fetteinlagerungen° Epithel = Lamina visceralis des Herzbeutels° Sehr geringe Reibung

entspringen hinter den Aortenklappen. Die A.coronaria dextra läuft im Herzkranz(Sulcus coronarius) unter dem rechten Herzohr durch und geht in den hinteren Interventrikularast (Ramusinterventricularis posterior) über. Die A.coronaria sinistra teilt sich schon kurz nach dem Abgang aus derAorta in den Ramus interventricularis anterior und den Ramus circumflexus auf, welcher in derHerzkranzfurche nach hinten verläuft. Die Versorgungsgebiete der beiden Arterien entsprechen nicht denVentrikeln.

sammeln sich im Sinus coronarius, der sich in die rechte Herzkammer entleert.Wir unterscheiden drei grosse Gefässe (V. coronaria dextra, C.coronaria sinistra und die V.inter-ventricularis anterior). Sie verlaufen parallel zu den Arterien in den Herzfurchen.

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Die Herzklappen:

Das Herzskelett:

Das Erregungsleitungssystem:

Herznerven:

Das menschliche Herz hat zwei Segelklappen (Atrioventrikularklappen) und zweiTaschenklappen (Semilunarklappen). Je eine Segelklappe ist rechts und links zwischen Vorhof undVentrikel angeordnet, sie heissen Trikuspidalklappe (rechts) und Mitralklappe (links, = Bikuspidal-klappe). Je eine Taschenklappe liegt rechts und links zwischen dem Ventrikel und der Ausflussbahn, sieheissen Pulmonalklappe (rechts) und Aortenklappe (links).

Die Herzklappen sind in Faserringen aus derbem kollagenem Bindegewebe eingebaut,die in der Ventilebene liegen.

Das Herz hat ein vom Nervensystem unabhängiges Reizbildungs- undReizleitungssystem, welches aus spezialisierten Herzmuskelzellen besteht. Diese Zellen zeichnen sichdurch einen speziell kleinen Gehalt an Myofibrillen aus, und sie haben einen hohen Gehalt an Glykogen(Energievorrat) und viele Mitochondrien. Das System beginnt mit dem Sinusknoten, welcher sichzwischen der Mündung der oberen Hohlvene und dem rechten Herzohr befindet. Im Atrioventrikular-knoten (AV-Knoten) wird das Signal verzögert, bevor es zum Ventrikel weitergeleitet wird. Der AV-Knoten liegt in der Vorhofscheidewand. Da die Vorhöfe elektrisch von den Ventrikeln durch dasHerzskelett getrennt sind, kann die Erregung nur über eine einzige Lücke im Herzskelett auf den Ventrikelüberspringen. Hier führt das Atrioventrikularbündel (nur Stamm auch: His'sches Bündel) vom AV-Knoten zu den Ventrikeln und teilt sich kurz nach dem Durchtritt durch das Herzskelett in einen linkenund einen rechten Schenkel.

Das Herz wird von vegetativen Nervenfasern versorgt. Diese können keine Aktions-potentiale auslösen, sie können aber die vom Reizbildungssystem erzeugte Frequenz erhöhen(Sympathicus) oder erniedrigen (Parasympathicus)..

Diastole: Ventrikelfüllung

- Segelklappen (Vorhof/Ventrikel) werden passiv geöffnet

- Ventilebene bewegt sich in Gegenstromrichtung

- Ventrikelfüllung erfolgt zur Hauptsache passiv

- Vorhofkontraktion erfolgt am Ende der Diastole

- Ende der Vorhofkontraktion -> Klappenschluss

Druckaufbau (= isovolumetrische Kontraktion)

- Kontraktion des Ventrikelmyokards

- Muskulatur spannt sich um den inkompressiblen Inhalt

- Schwingung = 1. Herzton

Systole: Ausstrom in die Aorta (resp.Truncus pulmonalis)

- Ventrikeldruck >Aortendruck

- Öffnen der Taschenklappen (Aorten- resp. Pulmonal-Klappen)

- Ausstrom beginnt

- Aortendruck steigt von 80 auf 120 mmHg

- Ventrikelvolumen wird kleiner -> schliesslich nimmt Ventrikeldruck ab

- Ventrikeldruck < Aortendruck -> Taschenklappen werden geschlossen

- Klappenschluss erzeugt den 2. Herzton

Isovolumetrische Entspannungsphase

Der mechanische Herzzyklus

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Druck[mmHg]

EKG

PKG

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Der elektrische Herzzyklus

Das Ruhepotential der Myokardzelle:

Schrittmacher:

Das Aktionspotential:

Die Depolarisation

Kontraktionsauslösung:

Repolarisation:

Die Herzmuskelzelle weist ein Membran-Ruhepotential von -85mV auf. Das gemessene Ruhepotential zeigt, dass in Ruhe die K+-Leitfähigkeit dominiert.

Das isolierte Herz schlägt autonom. Es hat die Fähigkeit zur autonomen rhythmischenErregungsbildung. Physiologisch ist diese Automatie auf zwei Zentren beschränkt, den Sinusknoten imSinus venosus und den AV-Knoten ( trio entrikulär-Knoten). Die Zellen der Schrittmacherzentrenunterscheiden sich von gewöhnlichen Herzmuskelzellen durch ein geringeres Ruhepotential (kleineremaximale Repolarisation) von -55 mV und eine spontane, langsame Depolarisation (Präpotential,Schrittmacherpotential). Die spontane Depolarisation löst, sobald die Schwelle von -40 mV unter-schritten wird, ein Aktionspotential und damit eine Erregung aus. Die Schrittmacherzelle hat also astabileEigenschaften, wobei die Geschwindigkeit, mit der die spontane Depolarisation abläuft, die Frequenzbestimmt.

Die Herzmuskelzelle reagiert auf einen Reiz, der die Membran auf einen Wert von -65 mV depolarisiert mit einem Aktionspotential. Dessen lange Dauer von 300..450 ms ist ein wichtigesCharakteristikum der elektrischen Eigenschaften der Herzmuskelzelle. Das Aktionspotential beginnt miteiner schnellen Depolaristaion mit Overshoot bis zu einem Wert von ca. +30.. +45 mV. Auf dasÜberschwingen folgt eine lange Plateauphase mit einem Potential um 0 mV. Das Aktionspotential wirdmit der relativ langsamen Repolarisation abgeschlossen.

kommt durch eine vorübergehende Öffnung der Na -Kanäle zustande. DieGeschwindigkeit, mit der die Depolarisation abläuft, steht mit dem lawinenartigen Charakter desNatriumeinstroms im Zusammenhang. Die Depolarisation dauert nur ca. 1..2 ms. Mit den positivenMembranpotentialen werden die Na -Kanäle wieder geschlossen. Sie können erst beim Erreichen einesPotentials von -60 mV wieder aktiviert werden. Die Herzmuskelfaser ist für die Dauer des Aktions-potentials absolut refraktär.

Anschliessend an die Depolarisation wird die Wand durchlässig für Ca -Ionen,so dass es zu einem langsamen Einstrom von Calzium kommt. Damit bleibt der Depolarisationszustanderhalten und die Kontraktion der Fasern wird via Ca ausgelöst. Es ist wiederum ein Charakteristikum derHerzmuskelzelle, dass die auslösenden Ionen für die Kontraktion aus dem extrazellulären Raum kommenund nicht nur aus dem sarkoplasmatischen Reticulum.

Mit dem Ende des Ca -Einstroms beginnt die Repolarisation, die durch einen Ausstromvon K -Ionen in den extrazellulären Raum wieder zum Ruhepotential zurückführt. Die ATP-abhängigenIonenpumpen sorgen für die Ionen-typischen Kon-zentrationsgradienten und stellen so die langfristigenEnergiequellen der elektrischen Vorgänge dar.

A v

+

+

++

++

++

+

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7.2 Aorta und Blutdruck

Übersicht

Bauplan der Blutgefässe

Aorta und elastische Arterien

Windkesselfunktion

Blutdruckmessung

Wenn wir den grossen Kreislauf

Dreischichtiger Aufbau:

Die elastische Wand:

Die stossweise Pumpaktion

Die Aorta als Energiespeicher:

als geschlossenes Röhrensystem analysieren wollen, so müssen wir ihnin die einzelnen funktionellen Abschnitte unterteilen und deren Aufgaben im Gesamtsystem analysieren.Alle Gefässe dienen der Verteilung und Leitung des Blutstromes. Daneben hat jeder Abschnitt nochweitere Funktionen, welche sich im Bau der Gefässwand auswirken (siehe Tab.S.7.05).

Die Gefässe (und das Herz) haben einen gemeinsamen Bauplan, der je nachFunktion etwas variiert wird. Wir unterscheiden die Tunica interna (Innenschicht) mit einer extremflachen Auskleidung, dem Endothel, die Tunica media (Mittelschicht) mit der Gefässmuskulatur und dieTunica externa oder Adventitia (Aussenschicht), bestehend aus Bindegewebe. Am Herzen heissen diedrei entsprechenden Schichten Endokard, Myokard und Perikard.

Der dreischichtige Bauplan der Arterien ist in der Aorta und den grossen Arterienden speziellen Aufgaben angepasst. Die Tunica interna besteht aus dem Endothel und dem darunter-liegenden lockeren, fibrillären Bindegewebe (subendotheliale Schicht). In der Tunica media finden sichgefensterte elastische Membranen (Membrana elastica fenestrata) und Muskulatur, deren ebenfallselastische Sehnen in die Membranen einstrahlen. Die Spannung der Gefässwand kann somit aktivgesteuert werden. In der Aorta zählt man 50..70 solche Membranen. Zusätzlich sind auch zugfeste Fasernvorhanden, als Sicherung gegen Überdehnung.

des Herzens fördert ca. 70 ml Blut während der Systole und erhöht damit denDruck in der Aorta auf 120 mm Hg. Während der ganzen Diastole hingegen wird kein Blut mehr gefördertund hinter der geschlossenen Aortenklappe müsste der Druck eigentlich zusammenfallen (vergl.Einweggleichrichter). Dies ist aber nicht der Fall, der Druck sinkt bis zur nächsten Systole nur langsamvon 120 auf 80 mm Hg ab.

Während der Systole wird der Querschnitt der elastischen Aorta und dergrossen Arterien durch den Druckanstieg vergrössert, so dass diese grossen Gefässe kurzfristig mehr Blutaufnehmen, als aus ihnen in Richtung Peripherie abfliessen kann. Durch die Wanddehnung wird dieSpannung in der elastischen Wand erhöht, und so die Druckenergie gespeichert. In der darauffolgendenDiastole zieht sich die Aortenwand aufgrund ihrer Eigenelastizität wieder zusammen, ihr Volumenverringert sich wieder und das Blut wird weiter in Richtung Peripherie weiterbefördert. Die Wand gibtihre gespeicherte Energie langsam wieder an das Drucksystem zurück. (vergl. Ladekondensator).

siehe Praktikum

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20

0

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 Zeit[sec]

Druck[mm Hg]

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7.3 Arterien

7.4 Kapillaren und Stoffaustausch

Definition

Muskuläre Arterien

Arteriolen

Bau der Kapillaren

Eine Arterie ist ein Blutgefäss, welches das Blut vom Herzen weg in die Peripherie führt

Eine innere Schicht ist längsorientiert und bildet mit einemflachen Endothel die innere Auskleidung des gefässes. Die mittlere Schixcht ist ringförmig orient undbesteht v.a. aus glatten Muskelzellen. Die äusserste Schicht ist wieder längsorientiert, an ihrem Bau sindviele kollagene Fasern Beteiligt. Sympathische Nervenfasern und Adrenalin steuern denGefässwandtonus (Spannungszustand) und regulieren den Querschnitt. Diese Gefässabschnitte habeneine Aufgabe bei der Regulation des Blutdruckes und der kollateralen Durchblutungsverschiebung.

vergrössert sich bei jeder Verzweigung. Infolge der Abhängigkeit desGefässwiderstandes von r ist der Anteil am Druckabfall in diesen Gebieten schon bedeutend grösser alsin den grossen Arterien.

Die periphersten Abschnitte des arteriellen Gefässbaumes, die Arteriolen, sind nurunwesentlich grösser als eine Kapillare. Sie haben aber im Gegensatz zu jenen den typischendreischichtigen arteriellen Bauplan.

Trotz massiver Vergrösserung des Gesamtquerschnittes messen wir hier dengrössten Blutdruckabfall. Die Arteriolen sind das Stellglied für den Kapillardruck.

Sie weisen eine Länge von ca. 0.6..1.0 mm auf und sind in Netzen organisiert. Die Maschensind in Muskeln längs angeordnet, in Drüsen haben sie eine runde Form. Die Kapillaren der Haut habenHaarnadelform und keine Netzstruktur.

des Gefässbettes auf Stufe der Kapillaren ist enorm, sie steht im Zusam-menhang mit einem wirkungsvollen Stoffaustausch. Die grössten Kapillaroberflächen finden wir in derHirnrinde, im Herzmuskel und im Skelettmuskel. Die totale Querschnittsfläche aller Kapillarenzusammen ist ca. 500 mal grösser als der Aortenquerschnitt!

Die Kapillarwand wird von längsgestellten Endothelzellen mit schmalen langen Kernengebildet.

Der Bau der mittleren und kleinen Arterien:

Die Gesamtquerschnittsfläche

Bau der Arteriolen:

Funktion der Arteriolen:

Anordnung:

Die Oberflächenvergrösserung

Histologie:

-4

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Gefässtyp Funktion Merkmale___________________________________________________Aorta/ große Aa.___________________________________________________kleine Arterien___________________________________________________Arteriolen___________________________________________________Kapillaren___________________________________________________Venulen___________________________________________________Venen___________________________________________________

Windkesselfunktionelastische Fasernund Membranen

Durchblutungs-verteilung

stellen denKapillardruck ein

starke ringförmigeMuskulatur

1 .. 6 Ringmuskel-schichten

StoffaustauschSemipermeableWand

Sammelgefässe

bestimmen das Volumendes Gefässsystems

starke Längs-muskulatur

Blutgefäss-System

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Stoffaustausch und Filtration

Die Aufgabe des Kapillarbettes

Kapillardruck:

Die Durchblutungssteuerung

Filtration:

Hydrostatische Druckdifferenz:

Der kolloidosmotische Druck:

Filtrationsdruck:

ist der Stoffaustausch. Mittels Pinocytose können die EndothelzellenStoffe in beiden Richtungen durchschleusen. Ausserdem können Stoffe via Diffusion und Filtration durchdie Zelle wandern (Wasser, Gase, fettlösliche Substanzen) oder durch die Porenäquivalente geschleustwerden.

Der relativ kleine Innendruck im Kapillargebiet muss mindestens soweit über dem Ge-webedruck liegen, dass die Kapillare offen bleibt. Erhöhter Gewebedruck lässt die Kapillare kollabieren.Als Kapillardruck erhalten wir Messwerte von 20..30 mm Hg (im kleinen Kreislauf sind die Drucke vielniedriger).

eines bestimmten Gebietes erfolgt durch die präkapillären Sphincteren am,meist rechtwinkligen, Abgang der Kapillaren. Letztere werden hauptsächlich durch den Metabolismusgesteuert und schalten die zugehörigen Kapillaren ein und aus. Die Durchblutung hängt also von derAnzahl Kapillaren, welche eingeschaltet sind, ab.

Unter Filtration verstehen wir den Transport von Wasser mit den darin gelösten Stoffen durcheine Filtermembran hindurch. Für den Filtrationsprozess ist die Richtung und die Grösse desDruckunterschiedes zwischen den beiden Seiten der Membran die treibende Kraft. Bei der Kapillarebildet das Lumen die eine Seite, das Endothel und die Basalmembran stellen die Membran vor und derinterstitielle Raum ist die zweite Seite. Wenn wir untersuchen wollen, in welche Richtung das Wasserfliesst, müssen wir die Druckverhältnisse untersuchen.

Der Kapillardruck wird von den Arteriolen auf den erforderlichen Wertvon ca. 30 mm Hg hinuntergeregelt. Der hydrostatische Druck im Gewebe ist meist sehr niedrig undschwankt um null herum. Damit können wir annehmen, dass am Anfang einer Kapillare derhydrostatische Druck im Lumen um 30 mm Hg grösser ist als im interstitiellen Raum. Auf seinem Wegdurch die sehr enge Kapillare verbraucht der Blutstrom Energie, wodurch der hydrostatische Druck amEnde der Kapillare auf 20 mm Hg abfällt.

Die zweite Komponente, die den Filtrationsprozess beeinflusst, ist derkolloidosmotische Druck. Wenn wir auf einer Seite der Membran eine höhere Konzentration von gelöstenMolekülen haben als auf der anderen Seite, so entsteht eine osmotische Druckdifferenz, die einenWasserstrom durch die Membran zur Folge hat. Das Wasser fliesst in die Richtung der höherenLösungskonzentration. Konzentration, bis die Verdünnung auf beiden Seiten gleich gross ist. Damitdieser Effekt zustande kommt, muss die Membran für die gelösten Moleküle undurchlässig sein(semipermeable Membran). Da Plasmaproteine (Kolloïde) aus sehr grossen Molekülen bestehen, könnensie die Kapillarwand nicht passieren, und sie sind es deshalb, die einen solchen osmotischen Druck imFiltrationsprozess aufbauen, den kolloid-osmotischen Druck. Der Normalwert liegt bei ca. 25 mm Hg.

Der hydrostatische Druck drückt das Wasser aus der Kapillare hinaus, der kolloid-osmotische Druck dagegen saugt es von aussen ins Innere. Die Richtung des Wasserstromes wird alsodurch die Differenz der beiden Komponenten bestimmt. Entlang der Kapillare finden wir zunächst einenpositiven Filtrationsdruck, es wird Flüssigkeit ins Gewebe hinausbefördert, solange die hydrostatischeDruckdifferenz den osmotischen Druck übersteigt. Gegen Ende der Kapillare kehrt sich derFiltrationsdruck um und es kommt zur Rückresorption (negativer Filtrationsdruck). Durch Kapillar-filtration wird also im arteriellen Teil Flüssigkeit ins Gewebe exportiert und von dort durch die kapilläreRückresorption im venösen Teil zu 90 % wieder abgeführt. Die restlichen 10 % (ca. 2 l/d) fliessen über dasLymphgefäss-System wieder in den Kreislauf zurück.

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7.5 Venen

Definition

Anatomie der Venen

Rückstrom zum Herzen

Eine Vene

Kleine und mittlere Venen:

Die Vena cava inferior (untere Hohlvene)

V. cava superior:

Überreste des Blutdruckes:

Hilfssysteme für den Rückstrom:

Venenkapazität und Blutvolumen:

ist ein Gefäss, welches das Blut zum Herzen hin führt.

Der Bauplan der Venen ist dreischichtig, wobei die relative Stärke dereinzelnen Schichten je nach Region verschieden sein kann. Die Tunica media ist im allgemeinen wenigerkompakt als bei einer Arterie (mehr Faserelemente/ weniger Muskelzellen). Die Venen sind in einemGeflecht organisiert und bilden nicht unbedingt die kürzeste Verbindung zurück zum Herzen. Quer- undSchrägverbindungen finden sich vor allem in ungünstigen Rückstromgebieten (untere Extremitäten). DerVerlauf der Venen in der Nähe der Arterien oder zwischen Muskeln begünstigt (zusammen mit derKlappenfunktion) den Rückstrom.

beginnt am Zusammenfluss der beiden Beckenvenen (Vv.iliacae communes), welche den Rückstrom aus dem Beckengürtel führen. Im weiteren Verlauf nimmt dieV.cava die Venen der Gonaden und Nebennieren auf, dann folgen die Vv. renales und unmittelbar unterdem Zwerchfell münden die Vv.hepaticae ein.

Auf beiden Körperhälften fliessen jeweils die aus dem Kopfgebiet kommende V.jugu-laris (Drosselvene) und die den Schultergürtel versorgende V.subclavia im sog. Venenwinkel zusammenund bilden die rechte resp. die linke V. brachiocephalica. Diese beiden grossen Gefässe fliessenzusammen und formen die V.cava superior. Einziger Zufluss zu letzterer ist die V.azygos (hintereLängsvene). Die Venen in diesem Bereich sind arm an Muskulatur.

Der Blutdruck wurde in den Arteriolen auf den kapillären Anfangsdruck von20..30 mm Hg reduziert. Beim Durchströmen der Kapillare gehen weitere 10 mm Hg verloren, so dassnoch ein Restdruck von 10..20 mm Hg in den Venulen übrigbleibt. Im rechten Vorhof herrscht einmittlerer Druck von 2..4 mm Hg. Für den venösen Rückstrom steht also eine vergleichsweise geringeDruckdifferenz zur Verfügung.

Die Reibungsverluste im venösen System werden durch einen, gegenüber dem arteriellen System,deutlich grösseren Gefässquerschnitt niedrig gehalten.

Die Venen enthalten zahlreiche Klappen, so dass der Blutstrom nur in eine Richtung weiterfliessenkann.

Wechselnde Drucküberlagerungen von aussen können sich durch die dünnen Venenwände auf denBlutsäule übertragen. Sie helfen zusammen mit den Klappen den Blutstrom zu befördern.

Das venöse System hat die Funktion eines Volumenspeichers. DerSympathicotonus setzt die Speicherkapazität herab und kann so das zirkulierende Volumen steuern. Imrechten Vorhof erreicht der Venendruck sein Minimum bei 2..4 mm Hg (zentraler Venendruck).Pathologische Druckerhöhungen im venösen System wirken auf das Kapillarbett zurück und führen zuOedemen.

ù

ù

ù

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V. jugularis d.

Ductuslymphaticusdexter

V. subclavia d.

V. = Vena =Vv. = Venae =

VeneVenen

V. jugularis

Ductus thoracicus

V. subclavia

V.cave superior

V. azygosRest des embryonalen

Venensystems

ObereHohlvene

Untere Hohlvene

V.cava inferior

LebervenenVv. hepaticae

NierenvenenVv. renales

BeckenvenenVv. iliacae

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8. Nervensystem

8.1 Einteilung des Nervensystems

Anatomische Einteilung:

Funktionelle Einteilung:

Zum peripheren Nervensystem gehören:

Die Hirnnerven

Die Rückenmarksnerven

Ganglien

- Zentrales Nervensystem in Schädelhöhle & Spinalkanal

- Peripheres Nervensystem im übrigen Körper verteilt

- Animales = somatisches Nervensystem: Kontrolle des Bewegungsapparates & derSinnesorgane, Ort des bewussten Denkens und der Wahrnehmung

- Vegetatives = autonomes = viscerales Nervensystem: Kontrolle der inneren Organe (Viscera)und der Drüsen

- - Sympathicus: Stress- und Arbeitsphasen

- - Parasympathicus: Ruhe & Erholungsphasen

12 Hirnnervenpaare

31..32 Rückenmarksnervenpaare

31..32 Spinalganglienpaare

die vegetativen Ganglien

haben ihren Ursprung im Hirnstamm und treten an der Hirnbasis aus dem Gehirn. MitAusnahme des Nervus vagus (10. Hirnnerv oder X. Hirnnerv) innervieren sie die Sinnesorgane, Muskelnund Drüsen des Kopfbereiches. Es gibt beidseits einen Seh-, Hör-, Riech-, Geschmacksnerv. Sie leiten dievon den Sinnesorganen aufgenommenen Reize über die sensorischen Nervenbahnen zum Gehirn. DerN.vagus innerviert Kreislauf-, Atmungs- und Verdauungsorgane mit parasympathischen Fasern. Er istder wichtigste Nerv des parasympathischen Systems.

haben ihren Ursprung im Rückenmark und treten rechts und links derWirbelsäule durch die Zwischenwirbellöcher aus. Sie innervieren die Haut, die Skelettmuskulatur, denBewegungsapparat, die inneren Organe und die Gefässe. Jeder Rückenmarksnerv (N.spinalis) enthältsowohl motorische wie auch sensorische Nervenfasern.

(Einzahl: Ganglion) sind Haufen von Nervenzellkörpern in der Peripherie. Sie erscheinen alsAuftreibungen eines peripheren Nervs. Die sensiblen Ganglien (Spinalganglien) liegen in der hinterenWurzel eines jeden Rückenmarksnerven und in den Hirnnerven jeweils in der Nähe des Austritts aus demSchädel. Daneben gibt es noch die Ganglien des vegetativen Nervensystems in der Nähe der Wirbelsäuleund in den vegetativen Organen.

8.2 Peripheres Nervensystem

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Wurzeln von L1

Foramenintervertebrale L1

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8.3 Zentrales Nervensystem

Übersicht

Rückenmark

Gehirn

Das Zentralnervensystem

Graue und weisse Substanz:

Unterschiede im Bau

Das Rückenmark

Das Gehirn

Grosshirn:

Der Hirnstamm

Kleinhirn:

entwickelt sich aus dem embryonalen Neuralrohr, dessen Lumen (Lichtung)sich in das mit Liquor gefüllte Ventrikelsystem des Gehirns resp. in den Zentralkanal des Rückenmarkesverwandelt.

Nervengewebe, welches vorwiegend aus Nervenfasern besteht, ercheint inder Schnittfläche weiss. Die helle Farbe beruht auf dem hohen Gehalt an Lipiden. Sie sind im Myelinenthalten, welches eine elektrische Isolationsfunktion hat. Nervengewebe, welches vieleNervenzellkörper enthält erscheint in der Schnittfläche grau.

von..

- graue Substanz aussen - graue Substanz innen

- weisse (und graue) Substanz innen - weisse Substanz aussen

- Oberfläche in Windungen - Oberfläche glatt

- hochentwickelte dominante Struktur - primitiver Bauplan

(Medulla spinalis)

bildet die Fortsetzung des verlängerten Marks (Medulla oblongata), es liegt imWirbelkanal der Wirbelsäule und endet etwa beim 1. oder 2. Lendenwirbel. Das Rückenmark hat einenDurchmesser von ca. 1 cm und eine Länge von 40..50 cm. Im Zentrum des Rückenmarks liegt die graueSubstanz mit einer schmetterlingsförmigen Querschnittsfläche; diese wird von der weissen Substanzumgeben. Das Rückenmark hat eine Umschaltungs- und eine Leitungsfunktion. In der grauen Substanzwerden die Impulse umgeschaltet, in der weissen Substanz in Richtung Gehirn resp. Peripherie weiter-geleitet.

(Cerebrum)

wird unterteilt in Grosshirn, Kleinhirn und Hirnstamm

Aussen finden wir die Grosshirnrinde (Cortex cerebri), darunter liegt weisse Substanz. DerCortex bildet zwei Hemisphären, d.h. die linke und die rechte Hälfte sind voneinander getrennt. Einegrosse weisse Struktur (Balken) dient der Kommunikation zwischen den beiden Hemisphären. Imzentralen Bereich des Grosshirnes liegen weitere graue Strukturen, welche zusammenfassend alsBasalganglien bezeichnet werden.

besteht aus

- Zwischenhirn

- Mittelhirn

- Brücke (Pons)

- Verlängertes Mark (Medulla oblongata)

Die Kleinhirnhemisphären sind eng gefaltet, sie werden durch die zentralen Strukturen, denKleinhirwurm und die Kleinhirnkerne, miteinander verbunden.

..Grosshirn.. ..und.. ..Rückenmark

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Seitenansicht der linken Grosshirn-Hemisphäre

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Das Kleinhirn

Die Hirn- und Rückenmarkshäute

Das Ventrikelsystem

Arterielle Blutversorgung

(Cerebellum)

Die Hirnrinde des Kleinhirnes ist dünner und einfacher gebaut als diejenige desGrosshirnes. Sie ist zudem in engere Falten gelegt, so dass trotz kleinerem Volumen eine fast gleich grosseOberfläche (3/4) wie beim Grosshirn zustande kommt. Das Kleinhirn liegt in der hinteren Schädelgrube,dorsal des Hinterhauptsloches.

Das Kleinhirn kontrolliert und koordiniert Muskelbewegungen. Als zweite Funktionbeeinflusst es die Ausführung von Bewegungen und regelt so das Gleichgewicht, indem es die Stand- undGehbewegungen beeinflusst.

wird Gehirn und Rückenmark umgeben und geschützt. Dieäussere dicke Haut heisst Dura mater (harte Haut). Sie bildet im Schädel zusammen mit dem innerenPeriost der Schädelknochen eine einzige Schicht. Im Rückenmarkskanal ist die Dura mater am Periost derWirbelinnenseiten verankert. Die Oberfläche von Gehirn und Rückenmark wird durch die Pia mater(weiche Haut) überzogen. Zwischen der harten und der weichen Haut liegt die Arachnoidea(Spinngewebehaut). Sie bildet durch ihre Bauart einen Raum, der mit Liquor gefüllt ist.

Im Inneren des Gehirns gibt es vier Ventrikel, Hohlräume, die miteinander inVerbindung stehen. In den Hirnkammern wird die Hirn- und Rücken-marksflüssigkeit, der Liquorcerebrospinalis, gebildet.

(Hirnflüssigkeit) wird aus Blutplasma in den vier Hirnkammern gebildet. Er ist klar undfarblos, besteht hauptsächlich aus Wasser und enthält Eiweiss, Glukose und Mineralsalze. Der Liquorträgt und schützt die Hirnmasse. Der Liquor zirkuliert vom vierten Ventrikel aus in den Arachnoidalraum(Spinngeweberaum), wo er wieder resorbiert wird. Der Subarachnoidalraum bildet mit seinem Wasser-polster eine Schicht um das ganze Gehirn und um das Rückenmark.

Das Gehirn wird von vier grossen Gefässen mit Blut versorgt, den Aa. carotidesinternae (innere Kopfschlagadern) und den Aa.vertebrales (Wirbelschlag-adern). Die A.carotis internatritt durch den Carotiskanal im Os petrosum in den Schädel ein. Im Sinus cavernosus gibt sie bereitskleinere Äste ab und verzweigt sich danach in die A.cerebri anterior und die A.cerebri media. DieA.vertebralis ist ein Ast der A.subclavia und tritt in der Regel auf Höhe C6 in die Querfortsatzlöcher derHalswirbel ein um cranialwärts zu ziehen. Sie tritt durch das Foramen magnum in den Schädel, wo sichlinke und rechte Arterie zur A.basilaris vereinigen. Hinter der Sella turcica teilt sich die A.basilaris auf indie beiden Aa.cerebri posteriores.

Die wichtigsten Gehirnarterien sind über Anastomosen zu einem Ring um denHypophysenstiel zusammengeschlossen. Die A.communicans anterior verbindet die beiden Aa.cerebrianteriores. Die Aa. communicantes posteriores anastomosieren beidseits die A.cerebri media mit derA.cerebri posterior.

Der Bau des Kleinhirns:

Aufgaben:

Durch insgesamt drei bindegewebige Häute

Ventrikel (Hirnkammern):

Der Liquor

Zuführende Arterien:

Circulus arteriosus:

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8.4 Nervenzellen & Nervengewebe

Die Neuroglia

Mechanik

Stofftransport

Homöostase

Schutzfunktionen

Neurone (Nervenzellen)

Erregungsleitung

(Glia = Kitt)

werden die Neurone von speziellen Zellen begleitet, welche das Stroma mit denGefässen bilden.

:

Stützfunktion

zwischen Kapillaren und Neuronen in beiden Richtungen

extrazelluläre K -Konzentration

Stabilisierung des Ruhepotentials

Aufnahme von Transmittersubstanzen

Verhinderung von Dauerwirkungen

extrazelluläres pH

Phagozytose und Narbenbildung

teilt man das Neuron in eine Rezeptorzone, eine Leitungszone und eine Effektorzone ein. DieOberfläche des Perikaryons und der Dendriten bilden die Rezeptorzone, der myelinisierte Neuritentspricht der Leitungszone und die Endaufzweigungen mit den angeschlossenen Synapsen formierendie Effektorzone.

sind auf einen chemischen oder physikalischen Reiz spezialisierte Zellen oder Strukturen.Auf einen adäquaten Reiz reagieren sie mit hoher Empfindlichkeit und setzen das Signal in einkörperkompatibles Aktionspotential um (Transduktion). Bei der Transduktion kommt es im Bereiche derrezipierenden Struktur zu einer Veränderung der Leitfähigkeit der Ionenkanäle, es fliesst einGeneratorstrom, der ein der Reizstärke proportionales Rezeptorpotential verursacht. Überschreitet dasRezeptorpotential einen Schwellwert, wird ein Aktionspotential ausgelöst.

Siehe Kap.4 Zellen und Gewebe

Siehe Kap.4 Zellen und Gewebe

(= Neurit = Achsenzylinder) ist der Ausgang, über den die Zelle die Erregung an ein Organ oderan andere Neuronen weiterleitet. Axone können eine Länge von 0.1 mm bis zu 1000 mm haben, siekönnen sich verzweigen oder Kollateralen bilden. Sie enden in Axon-Terminalen oder präsynaptischenEndköpfen. Auf marklosen Nervenfasern läuft das Aktionspotential kontinuierlich auf der Membranentlang, indem immer der unmittelbare Nachbarbezirk depolarisiert wird. Da der kurze Zeit vorherdepolarisierte Bereich der Nervenfaser refraktär (unerregbar) ist, läuft das Signal in eine Richtung. DieLeitgeschwindikeit nimmt mit dem Faserdurchmesser zu und beträgt 0.5..1.5 m/sec.

(=Markscheiden): Die Leitgeschwindigkeit von markhaltigen Nervenfasern wird durchdie Markscheiden wesentlich gesteigert. Infolge der abschnittweisen Isolation der Fasern durch dieSchwann'schen Zellen ist die Nervenfaser nur in den Zwischenzonen, den Ranvier'schen Schnürringen,erregbar. Das Aktionspotential springt deshalb von Ring zu Ring (saltatorische Erregungsleitung). DieLeitungsgeschwindigkeit hängt wiederum vom Faserdurchmesser ab und kann, an einer 20- m-Faser biszu 120 m/sec erreichen.

Im Nervengewebe

Funktionen der Neuroglia

Bereich Funktion

Funktionell

Rezeptoren

Das Ruhepotential:

Das Aktionspotential:

Das Axon

Myelinscheiden

+

m

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9. Verdauungssystem

9.1 Nahrungsaufnahme

Der Verdauungstrakt des Menschen

Der Kauapparat

Mundhöhle und ihre Organe

Schlucken

Biochemie:

Das Gebiss

Kiefergelenke:

Kaumuskulatur:

Die Mundhöhle

Die grossen, paarigen Speicheldrüsen

Die Speiseröhre:

Der Schluckakt:

Die Nahrung besteht zu einem grossen Teil aus hochmolekularen Substanzen, aus Proteinen,Stärke und Neutralfetten, die durch Hydrolasen in ihre niedermolekularen Bausteine gespalten werdenmüssen. Diesen Vorgang nennt man Digestion (Verdauung). Spaltprodukte wie Aminosäuren, einfacheZucker und Glycerin sind wasserlöslich und können leicht von den Darmzellen aufgenommen werden.Letzteres trifft auch auf die an sich fettlöslichen freien Fettsäuren zu. Diesen Aufnahmeprozess nennenwir Resorption.

des Menschen ist natürlich bilateralsymmetrisch. Ausserdem sind Ober- und Unterkiefer mitden gleichen Zahntypen bestückt. Jede Hälfte des Ober- resp. Unterkiefers eines Erwachsenen bestehtvon mesial nach distal aus 2 Incisivi, 1 Caninus, 2 Prämolares und 3 Molares.

Da der Unterkiefer (Mandibula) aus einem einzigen Knochen besteht, arbeiten diebeidseitigen Gelenke im Sinne einer Scharnierbewegung zusammen. Gelenkscheiben im Inneren dieserGelenke erlauben eine Verschiebung des Gelenkkopfes, womit Mahlbewegungen ermöglicht werden.

Der M.masseter verläuft vom Jochbogen zur Aussenseite des Unterkiefers. DerM.temporalis entspringt an der Schläfenseite des Gehirnschädels, führt unter dem Jochbogen durch undsetzt am Kronenfortsatz der Mandibula an.

ist von einer Schleimhaut mit mehrschichtigem Plattenepithel ausgekleidet. DasPlattenepithel ist an wenig beanspruchten Stellen unverhornt; an stark beanspruchten Stellen hingegen,wie dem Zahnfleisch, am harten Gaumen oder auf der Zunge kann es leicht verhornt sein.

haben keine funktionell bedingte Form, sondern sie füllen denRaum zwischen den Muskeln an verschiedenen Stellen aus:

Glandula parotidea (Parotis, Ohrspeicheldrüse)

Glandula sublingualis

Glandula submandibularis

hat den anatomischen Bau des Verdauungskanals. Die Muskulatur des oberen Drittels istquergestreift, die unteren zwei Drittel sind willkürlich nicht beeinflussbar. Die Schleimhaut wird voneinem unverhornten, mehrschichtigen Plattenepithel gebildet. Normalerweise ist die 25 cm langeSpeiseröhre geschlossen.

Da sich Atem- und Speisewege kreuzen, muss über zahlreiche Reflexe dafür gesorgtwerden, dass beim Schluckakt keine Speisebrocken in die Trachea gelangen. Ausgelöst wird derSchluckreflex durch Rezeptoren am Zungengrund und am weichen Gaumen. Letzterer weicht nachhinten oben aus und verschliesst den Nasenraum. Der Kehlkopf rückt ebenfalls nach oben. Dadurch wirddas Corpus adiposum hinter dem Kehldeckel eingeklemmt und drückt so die Epiglottis nach unten, sodass der Eingang zum Kehlkopf verschlossen wird. Zunge und Mundbodenmuskulatur können nun denBissen in den Oesophagus befördern. Beim Schluckakt läuft eine Erschlaffungswelle in ca. 10 sec vomEingang der Speiseröhre bis zum Magen, welche von einer Kontraktionswelle der Ringmuskulatur(peristaltische Welle) gefolgt wird, die den Mageneingang wieder verschliesst.

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9.2 Allgemeine Merkmale des Magen-Darmtrakt

9.3 Magen

9.4 Duodenum, Pankreas und Leber

Die Schichten der Darmwand

Darmmotorik

Anatomie des Magens (Ventriculus, Gaster)

Magensekretion und Verdauungsprozesse

Initialisierung des enzymatischen Abbaus

Tunica Mucosa:Tunica muscularis:Tunica serosa:

Der peristaltische Reflex

Die Segmentierung

Topographie:

Magenwand:

Portocavale Anastomosen:

Übersicht:

Eiweissverdauung:

Magen, Duodenum, Pankreas, Milz und Leber

Schleimhautinnere Ringmuskelschicht und äussere Längsmuskelschicht

Bauchfell

kommt durch koordinierte Kontraktionen, denen eine Erschlaffung vorausgeht,zustande. Die peristaltische Welle läuft gerichtet über den Darm hinweg und transportiert so den Inhalt.

kommt durch unkoordinierte Kontraktionen an verschiedenen Orten im Darmzustande. Sie dient der Durchmischung des Darminhaltes.

Die konkave Seite des gekrümmten Magens liegt rechts, die konvexe, grosse Krümmunglinks. Oben mündet von rechts der Oesophagus in den Magen, unten ist nach rechts das Duodenumangeschlossen. Den Mageneingangsteil nennt man Kardia. Es folgt der Fundus ventricularis, die nachoben gewölbte Magenkuppel, die im Stehen meist eine Luftblase enthält. Der Haupteil des Magens vonder Kardia an abwärts nennen wir Corpus ventriculare. Es geht in den Pförtnerabschnitt mit Antrum undPylorus über.

Die Schleimhaut des Magens ist dicht besetzt mit schlauchförmigen Drüsen. Tunicamuscularis ist dreischichtig: innen schräg (aber unvollständig), Mitte ringförmig, aussen längs.

Wenn der Widerstand im Abflussgebiet durch die Leber erhöht ist(Leberzirrhose), muss das Blut über portocavale Anastomosen abfliessen. Da die MagenvenenVerbindung zur venösen Versorgung des Oesophagus haben, fliesst das Blut über Oesophagusvenen zurV. cava. Die sich bildenden Oesophagusvarizen können sehr leicht verletzt werden.

Pro Tag werden ca. 1.5 l Magensaft produziert, was etwa dem zwei- bis dreifachen Volumender Mahlzeiten entspricht. Die Sekrete stammen vom Oberflächenepithel und von den tubulären Drüsen.

Im Magen werden Eiweisse über Pepsine abgebaut. Die Salzsäure aktiviert erstensdas Pepsinogen zu Pepsin (pH < 3; zuerst erfolgt eine reversible Konformationsänderung undanschliessend durch Selbstverdauung die irreversible Ab-spaltung zweier Peptide vom N-terminalenEnde her) und stellt zweitens einen pH von 1..2 bereit, bei dem Pepsin seine optimale Wirksamkeitentfaltet. Das saure Milieu im Magen und die Pepsinverdauung bewirken, dass das Duodenum mitpraktisch bakterien-freiem Nahrungsbrei beschickt wird.

bilden eine Art funktionelles Team. Sie werden alle ausdem Truncus coeliacus mit arteriellem Blut versorgt, sie sind in den Portalkreislauf eingebunden und siesind im Duodenum, was die Verdauung betrifft, zusammengeschaltet. Hier wird der Darminhalt mit allennotwendigen Enzymen versetzt, so dass im Dünndarm die Verdauung voll in Gang kommt. Die Leberliefert die Galle, welche die Fette emulgiert, die Bauchspeicheldrüse ist für eine ganze Palette vonVerdauungsenzymen verantwortlich. Die Magentätigkeit und seine Entleerung über den Pylorus werdenhier über den pH gesteuert.

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Duodenum (Zwölffingerdarm)

Pankreas (Buachspeicheldrüse)

Pankreas-Sekrete

Hepar (Leber)

Die Leber als Filter

Die Leber als exokrine Drüse

Topographie:

Papilla duodeni major:

Sekretion im Duodenum:

Topographie:Ductus pancreaticus:

Endokrine Funktion:Exokrine Funktion

Topographie:

Gefässe:

Funktionen im Stoffwechsel:

Ductus choledochus (Gallengang) und Vesica biliaris (Gallenblase):

Gallenproduktion und Gallenblase:

Galle und Lipolyse:

Das Duodenum liegt sekundär retroperitoneal an der Hinterwand des Oberbauches. DerVerlauf hat die Form des Buchstabens 'C' und die Geamtlänge beträgt ca. 30 cm.

In der Hinterwand des absteigenden Teiles münden die Ausführungsgänge derLeber und der bauchspeicheldrüse gemeinsam in das Duodenum.

Wenn der saure Mageninhalt ins Duodenum übertritt, regt er die Brunner'schenDrüsen zur Sekretion eines alkalischen Schleimes an.

Der Pankreas-Kopf liegt der Innenseite des C-förmigen Duodenums an.Das Pankreas wird in seiner ganzen Länge von seinem Ausführungsgang, dem

Ductus pancreaticus, durchzogen. Er mündet gemeinsam mit dem Gallengang via die Papilla duodenimajor in das Duidenum.

Insulin und Glukagon, welche beide den Glukose-Haushalt steuern.: Bicarbonat, Pankreas-Lipase, -Amylase, Trypsin und Chymotrypsin

Die Leber ist bei einem Gewicht von ca 1.5 kg die grösste Drüse des Körpers. Ihre Formwird weitgehend durch die umgebenden Organe bestimmt. Zu drei Vierteln liegt sie im rechtenOberbauch unter der Zwerchfellkuppel

Die A.hepatica propria liefert einen Viertel der Leberdurchblutung und 50 % des Sauerstoffs.Die weiteren 3/4 der Leberdurchblutung gehören dem funktionellen Kreislauf an, der Vena portae,welche den venösen Abfluss des Magendarmtraktes der nachgeschalteten Leber zuführt. DieVv.hepaticae (Lebervenen) verlaufen in den Lappengrenzen und münden unmittelbar unter demDiaphragma in die Vena cava inferior.

Als Sinusoïde werden die ungewöhnlich weiten Leberkapillaren bezeichnet(in einem Portalsystem muss der Widerstand tief gehalten werden). Aufgrund der hohen Aktivitätherrscht in der Leber eine Temperatur von 40 °C. Die einschichtig angeordneten Leberzellen können u.a.Glykogen produzieren und speichern, Fett speichern, Proteine synthetisieren und Galle bilden. AlleLeberzellen sind polyvalent, es gibt keine Spezialisierung. Sie können mehrere Kerne aufweisen(hochaktiv!). In den Sinusoïden finden sich Makrophagen. Sie phagozytieren im Abbau befindlicheErythrocyten und Hämoglobin.

Vom Ductus hepaticus zweigt derDuctus cysticus zur Vesica biliaris ab. Von dieser Verbindungsstelle an abwärts sprechen wir vom Ductuscholedochus. Die Vesica biliaris liegt der Leber auf der Eingeweideseite an.

Die Galle (Bilis) wird unabhängig von der Durchblutung kontinuier-lich gebildet, mit einem Minimum um Mitternacht und einem Maximum mittags. Die Gallenblase dientder Zwischenspeicherung und der Eindickung der Galle. Die fortlaufend von der Leber produzierte,dünnflüssige Galle (1.0 l/d) muss dauernd abfliessen können. Dies ist nur während der Verdauung direktin das Duodenum möglich, sonst ist der M.sphincter (Schliessmuskel) der Papilla duodeni maiorgeschlossen. Die Gallenblase dickt die Galle auf einen Wassergehalt von 89 % ein und schafft so dienötige Kapazität (Volumen 50 ml).

Die Gallensalze emulgieren die Fettstoffe. Sie ermöglichen damit die Digestion unddie Resorption der Lipide. Bei deren Aufnahme durch die Darmwand werden die Gallensalze wieder freiund sie werden am Ende des Ileums rückresorbiert. Da der Gallensäure-Pool nur ca 3.5 g beträgt, muss fürdie Verdauung eines 'Fondue' die verfügbare Menge mehrmals sezerniert und wieder resorbiert werden.

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1 Oesophagus2 Magen3 Milz4 Duodenum5 Leber6 Jejunum und Ileum7 Ileocaecal-Klappe8 Caecum9 Colon ascendens10 Colon transversum11 Colon descendens12 Sigmoid13 Rectum14 Anus15 Vena iliaca16 V.cava inferior17 V.azygos18 V.mesenterica superior19 V.lienalis20 V.mesenterica inferior21 Pfortader

Fig.9. Einzugsgebiet der Pfortader5/1

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9.5 Jejunum und Ileum

9.6 Dickdarm

Anatomie des Dünndarms

Resorption im Dünndarm

Besondere Baumerkmale des Colons

Topographie

Funktionen im Verdauungssystem

Topographie:

Dünndarmzotten:

Mucosa:

Tunica muscularis:

Gliederung des Colons.

Gefässe:

Wasser und Elektrolyte:

Bakterielle Besiedlung und Ballaststoffe:

Jejunum (Leerdarm) und Ileum (Krummdarm) liegen intraperitoneal und sind über ein10..20 cm breites Mesenterium mit der hinteren Körperwand verbunden. Das Ileum endet an derIleocaecal-Klappe (Valva ileocaecalis).

Der Dünndarm ist der Hauptort der Digestion und der Resorption von Nährstoffen,Vitaminen, Wasser und Elektrolyten. Aufgrund dieser Aufgabe ist seine Oberfläche stark vergrössert undzwar auf drei Stufen: Falten in der Darmwand (Faktor 3), Zottenbildung im Inneren (Faktor 7..14) undMikrovilli (Faktor 15..40) an der Zelloberfläche (Bürstensaum). Insgesamt werden so ca. 100 mbereitgestellt. Pro Tag muss der Dünndarm 8 bis 9 l Wasser mit 50 - 100 g Elektrolyten absorbieren, davonca.1 - 2 l aus der Nahrung, der Rest stammt aus Drüsensekreten. Die im Lumen enthaltenen Enzymestammen zur Hauptsache aus dem Pankreas.

Im Colon ist eine Oberflächenvergrösserung nicht mehr im selben Masse nötig, wie imDünndarm. Die Mucosa weist keine Zotten mehr, sondern nur noch Krypten auf, welche reich anBecherzellen (Schleimproduktion) sind.

Im Dickdarm ist die Längsmuskelschicht dünner als die Ringmuskeln. Dafür findetman drei, von aussen der T.muscularis angelagerte, ca. 1 cm breite Längsmuskelstreifen (Taenien).

Der Übergang vom Dünn- in den Dickdarm wird von der Ileocaecal-Klappeverschlossen. Sie verhindert den Rückstrom der bakterienreichen Faeces ins Ileum. Da die Ileocaecal-Klappe nicht am Ende des Colons liegt, bildet ein Teil desselben eine blind endigende Aussackung: DasCaecum (Blinddarm). Das Caecums verengt sich zur Appendix vermiformis. Sie ist mit lymphatischemGewebe durchsetzt und bildet eine Schwachstelle (-> Appendicitis). Zwischen Caecum und der rechtenFlexur des Colons sprechen wir vom Colon ascendens (retro-peritoneal). Zwischen den beiden Flexurenfinden wir das Colon transversum (intraperitoneal). Das Colon descendens (retroperitoneal) beginnt ander linken Flexur und geht im Beckenbereich in das Colon sigmoideum (intraperitoneal) über, welches S-förmig zum Rectum weiterleitet.

Der venöse Abfluss aus dem Rectum führt nicht über den Portalkreislauf der Leber, sonderndirekt zur V.cava inferior. Damit kann mit der Medikamentenzuführung über Suppositorien die Leberumgangen werden.

Die wichtigste Verdauungsfunktion des Dickdarmes ist die Absorption von Salzund Wasser. Sie findet in den proximalen Anteilen des Colons statt, wo 80 - 90 % des Wassers und 95 %der Elektrolyte entzogen werden.

Das Caecum und das Colon ascendens dienen der Vermehrungder bakteriellen Flora, dem bakteriellen Abbau von Ballaststoffen und der Rückresorption von Wasserund Elektrolyten. Unter Ballaststoffen verstehen wir alle Substanzen, die von den körpereigenenEnzymen nicht angegriffen werden können: Cellulose, Hemicellulose, Lignin, Pektin, gummiartigeKohlehydrate und Schleimstoffe. Sie stammen aus pflanzlicher Nahrung.

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10. Niere und Harnwege

10.1 Stoffwechsel-Endprodukte

10.2 Bau der Niere

Harnpflichtige Substanzen

Zu den Makromineralien

Äussere Form der Niere:

Das Nierenparenchym,

Die kleinste funktionelle Einheit

nennen wir diejenigen Stoffe, die wir ausschliesslich über die Nierenausscheiden müssen. Sie häufen sich bei einer Niereninsuffizienz an und beeinträchtigen das normaleFunktionieren des Organismus:

Aminosäuren-Abbau --> Harnstoff und AmmoniakNucleobasen-Abbau --> HarnsäureMuskelstoffwechsel (Kreatinphospht) --> Kreatinin

zählen wir alle Mineralien, deren Tagesbedarf 100 mg übersteigt. Sie werdenmit dem Harn ausgeschieden und müssen deshalb laufend ersetzt werden. Da ein konstanter Ionenspiegelim Sinne eines geregelten 'milieu interne' wichtig ist, muss die Regelung über die Ausscheidung erfolgen.

Der laterale Rand ist konvex, auf der medialen Seite liegt das Hilum renale(Nierenbucht, 'Hilus'). Eine schützende Schicht aus Baufettgewebe umgibt Niere und Nebenniere. DasFettgewebe seinerseits ist eingepackt in die Nierenfaszie.

bestehend aus Nierenrinde und Nierenmark, hat eine Stärke von 1..3 cm undumgibt die Nierenbucht, in welcher wiederum das Nierenbecken liegt. Die Nierenrinde bildet aussen einedurchlaufende Schicht, der von innen ca. 10 kegelförmige Markregionen angelagert sind. DieNierenpyramiden tragen abgerundete Enden, die wir als Nierenpapillen bezeichnen. Sie ragen je in einenNierenkelch und tragen die Mündungen der 10..30 Papillengänge. Eine Nierenpyramide bildetzusammen mit dem zugehörigen Cortexareal, dem Nierenkelch und der Gefässversorgung einefunktionelle Einheit, die man als Nierenlappen bezeichnet.

der Niere ist das Nephron. Es besteht aus einem Nierenkörperchen unddem daran angeschlossenen Tubulus, sowie der dazugehörigen Gefässversorgung durch eine Arteriole

- Nierenkörperchen: Gefässknäuel (Glomerulus) & Bowman'sche Kapsel

- Proximaler Tubulus

- Henle'sche Schleife mit intermediärem Tubulus (Tubulus intermedius, Überleitungsstück)

- Distaler Tubulus und Verbindungstubulus (Verbindungsstück)

- Sammelrohr bis zur Papille

Topographie

Das Nephron

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10.4 Glomerulus und Filtration

10.5 Tubulus & Sammelrohr: Resorption & Sekretion

Filtration

Der proximale Tubulus

Die Henle-Schleife

Distaler Tubulus und Verbindungsstück

Sammelrohr

Die glomeruläre Filtrationsrate:

Das Filter:

Filtrationsgleichgewicht und effektiver Filtrationsdruck:

Im proximalen Tubulus

Resorption:

Resorption:

Sekretion:

Resorption im Sammelrohr:

In den Glomeruli wird Plasmawasser unter der Wirkung des Blutdruckesabgepresst. Es entsteht der Primärharn (Ultrafiltrat, 150 l/d), der im wesentlichen die gleiche ionaleZusammensetzung wie das Plasma hat.

Die Filtrationsrate wird durch die Durchlässigkeit des Filters, die Filterfläche und deneffektiven Filtrationsdruck bestimmt.

Der effektive Filtrationsdruck wird vom Blut-druck in den Kapillaren, dem hydrostatischen Druck in der Bowman-Kapsel und dem kolloid-osmotischen Druck in der Kapillare bestimmt.

sind die Epithelzellen auf der inneren Seite mit einem dichten Bürstensaum undauf der Aussenseite mit einer stark gefalteten Membran ausgestattet. Diese Oberflächenvergrösserungum einen Faktor 30..60 und die Gesamtlänge von 10 mm stehen im Dienste der enormen Resorptions-leistung des proximalen Konvoluts. Pro Tag werden hier unter anderem durchschnittlich 900g NaCl und110 l Wasser resorbiert! Der Bau des Epithels ist hier auf den Massentransport ausgerichtet.

Die aktive NaCl-Resorption im wasserdichten dicken Teil des aufsteigenden Schenkels istder Motor, der die osmotischen Gradienten im Gewebe des Nierenmarks aufrechterhält.

Unter hormoneller Kontrolle (Aldosteron) erfolgt hier die Feinkorrektur des Mineralstoff-Haushaltes

Die Schaltzellen können zwei verschiedene Funktionszustände einnehmen, indem sie dieTransportproteïne für H und HCO verschieden einbauen: Das Urin-pH kann damit in einem Bereichvon 4.5 bis 8.2 variiert werden. Die Niere regelt das Plasma-pH auf den Wert von 7.4.

Der Urin wird im Sammelrohr durch das Nierenmark zur Papille geleitet, woer in den Nierenkelch ausfliessen kann. Auf diesem Transportweg wird die Umgebungskonzentrationimmer höher. Indem ADH die Durchlässigkeit der Sammelrohrwand für Wasser erhöht, kann dem UrinWasser auf osmotischem Weg entzogen werden. Damit kontrolliert die Niere die Konzentration desausgeschiedenen Urins und sorgt so für einen ausgeglichenen Wasserhaushalt.

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10.6 Nebenfunktionen der Niere

10.7 Ableitende Harnwege

Nierenstoffwechsel als Servicefunktion

Nierenbecken

Ureter (Harnleiter)

Die Niere

Das Nierenbecken:

Verlauf der Ureteren:

hat eine leistungsfähige Ausstattung mit Enzymen und sie kann die Leber ergänzen im Zucker-sowie im Aminosäurenstoffwechsel.

Da jede Papille ihrem eigenen kleinen Nierenkelch zugeordnet ist, verzweigt sichjedes Nierenbecken in ca. 10 kleine Kelche. Diese sind in der Regel zu zwei grossen Nierenkelchenzusammengefasst, bevor letztere im Nierenbecken zusammenfliessen. Wie die übrigen Harnwege trägtdas Nierenbecken ein Übergangsepithel.

Der Ureter (Harnleiter) verbindet das Nierenbecken mit der Harnblase. Er tritt ausdem hinteren Hilum renale aus, wendet sich in einem relativ weiten Bogen nach caudal und läuft dannparallel zur Wirbelsäule weiter. Er tritt von hinten, seitlich durch die Blasenwand.

Die Niere als endokrines Organ

Die Harnblase

Urethra (Harnröhre)

Renin:

Erythropoiëtin

Calcitriol

Die Vesica urinaria

Verschlussmechanismen:

Die Urethra feminina

Urethra masculina:

Die Reninbildung wird durch einen zu tiefen BD und ein zu geringes extrazelluläres Volumenausgelöst.

wirkt im Knochenmark, wo es die Reifung der Erythrozyten beschleunigt und die Bildungvon Hämoglobin verstärkt.

beeinflusst den Calziumstoffwechsel.

(Harnblase) hat im gefüllten Zustand eine kugelige Gestalt, sie liegt vorne im kleinenBecken und sie wird im leeren Zustand vom Dünndarm flachgedrückt. Ihre maximale Kapazität beträgtca. 400..500 ml. Das Bauchfell bildet sowohl seitlich, als auch hinter der Harnblase eine Tasche. Diegesunde Blase kann sich vollständig entleeren

Der M. sphincter internus wird vom Sympathicus innerviert und ist deshalbunwillkürlich gesteuert. Der. M.sphincter urethrae ist Teil der Beckenbodenmuskulatur und besteht ausquergestreiften Muskelfasern:.Er unterliegt willkürlicher Kontrolle.

verbindet die Harnblase mit dem Vestibulum vaginae (Scheidenvorhof). DieUrethra feminina tritt zusammen mit der Vagina durch das Levator-Tor des Beckenbodens und danndurch das Diaphragma urogenitalis. Hier liegt der M.sphincter urethrae, der willkürlich kontrolliert istund die Harnröhre sicher verschliesst.

In der männlichen Harnröhre unterscheidet man drei Abschnitte: Die Pars prostaticaliegt in der Prostata (Vortsteherdrüse). Hier münden beidseits je ein Ductus ejaculatorius sowie dieAusführungsgänge der Prostata in die Urethra. Die Pars membranacea beginnt mit dem Austritt aus derProstata, führt durch das Diaphragma urogenitale und endet mit dem Eintritt in das Corpus spongiosumpenis (Harnröhrenschwellkörper). Im Diaphragma urogenitale liegt der M.sphincter urethrae. Die Parsspongiosa schliesslich liegt im Harnröhren-Schwellkörper und endet in der Glans penis.

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13.1 Die Sinnesorgane

Übersicht

Die Sinne

Der Gesichtsinn

Das Gehör

Der Geruchsinn

Der Geschmackssinn

Der Lagesinn

Der Drehsinn

Die Hautsinne

Die Tiefensensibilität

Der Schmerzsinn

vermitteln uns Eindrücke und Informationen aus unserer Umwelt und aus unserem Körper.Über Sinneswahrnehmungen kontrollieren wir unser Umfeld. Wir neh-men wahr, in welchem Raum undwo im Raum wir uns befinden und unser zentrales Nervensystem ist informiert über die Stellung undPosition aller Körperteile.

ist beim Menschen, wie bei allen Primaten, besonders leistungsfähig. Die relativ grossenAugen sind beide nach vorne gerichtet, so dass eine räumliche Wahr-nehmung (Stereopsis) möglich ist.Die Primaten (Herrentiere) sind in ihrer Lebensweise in Baumkronen darauf angewiesen, Entfernungenim Raum präzise abschätzen zu können.

des Menschen ist ebenfalls sehr leistungsfähig. Es dient der Orientierung im Raum und derKommunikation mit der Stimme. Über das Gehör kontrollieren wir laufend unsere räumliche Umgebungund zwar ohne dass eine gezielte Hinwendung des Kopfes nötig wäre.

ist für die Entwicklung des Säugetierhirnes von erstrangiger Bedeutung, da dasGrosshirn aus dem ursprünglichen Riechhirn hervorgegangen ist. Der Geruchsinn spielt beim Menscheneine eher untergeordnete Bedeutung, er ist eine Mikrosmat (ein Hund zB. wird als Makrosmatbezeichnet). Dennoch darf die Bedeutung des Geruchsinnes nicht unterschätzt werden. Gerüchebeinflussen den Menschen auf einer emotional betonten Ebene.

dient zusammen mit dem Geruchsinn der Prüfung der Nahrung.

informiert über die Stellung des Kopfes bezüglich der Schwerkraft.

vermittelt uns Informationen über Drehbewegungen in allen drei Achsen des Raumes; überLage- und Drehsinn nimmt der Mensch seine Fortbewegungsrichtung und die Position im Raume wahr.

informieren über die unmittelbare Umgebung sowie über die Temperatur. Via direkteBerührung mit der Haut, mit dem Tastsinn, werden Informationen über die Oberfläche einesGegenstandes aufgenommen.

orientiert das ZNS über die Stellung der Gelenke und über die Länge und Spannungder Muskeln. Damit wird die Lage und Stellung des Bewegungsapparates wahrgenommen.

warnt den Organismus vor Verletzung seiner Gewebe.

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13.2 Sehen

Hilfsapparate des Auges

Der Augapfel

Sehnerven

Die Augenhöhle (Orbita):

Die Augenlider

An der Lidkante

Die Conjunctiva (Bindehaut)

Die Tränendrüsen

Der Tränennasengang

Die Augenhäute

Die optischen Elemente:

Der gelbe Fleck (Fovea centralis)

Als blinden Fleck

Die Wände der Augenhöhle werden von verschiedenen Knochen gebildet. Siebieten dem Auge Schutz vor äusserer Gewalteinwirkung. Die Augenhöhle hat die Form einer Pyramide,durch deren Spitze der Sehnerv von der Schädelhöhle zum Auge verläuft. In der Augenhöhle ist derAugapfel beweglich gelagert zwischen den 6 äusseren Augenmuskeln und etwas Fettgewebe, welches dieZwischenräume füllt.

können die Augen lichtdicht verschliessen. Sie bieten einen gewissen Blendschutz,Schutz vor Austrocknung und sie verteilen die Tränenflüssigkeit bei jedem Lidschlag über die Hornhaut.Schliesslich erfüllen sie auch noch eine mechanische Schutzfunktion: der Lidschlussreflex sorgt bei einernahenden Gefahr für das Schliessen des Auges.

unterscheiden wir den vorderen und den hinteren Lidrand. Die Lidplattendrüsen mündenim Bereiche des hinteren Lidrandes und sondern ein wasserabstossendes Sekret ab. Damit verhindern sieein Überlaufen der Tränenflüssigkeit.

bedeckt einerseits die Innenfläche der Augenlider und anderseits die Sklera(Lederhaut). Indem die Bindehaut vom Auge auf das Lid umschlägt, bildet sie den Bindehautsack. Wiejede Schleimhaut kann die Bindehaut Medikamente resorbieren.

liegen im Bereiche der äusseren Hälfte des Oberlides. Die Tränenflüssigkeit enthältetwa 1 % NaCl. Sie reinigt die Bindehaut und den Bindhautsack. Weiter befeuchtet sie die Hornhaut. Etwa10 Ausführungsgänge münden in den oberen Bindehautsack.

führt die überschüssige Tränenflüssigkeit vom inneren Augenwinkel (vomTränensee) via einen knöchernen Kanal zum unteren Nasengang.

bilden die äussere, dreischichtige Umhüllung des Augapfels. Aussen liegt die Sklera(=Lederhaut). Sie hat eine grosse mechanische Festigkeit, gibt dem Augapfel seine Form und schützt ihnvor äusseren Einflüssen. Die undurchsichtige, weisse Sklera geht vorne in die durchsichtige Cornea(Hornhaut) über. Die mittlere Schicht heisst Choroidea (Aderhaut); sie führt sehr viele Blutgefässe. Imvorderen Bereich geht die Choroidea in den Strahlenkörper (Corpus ciliare) und schliesslich in die Iris(Regenbogenhaut) über. Zuinnerst liegt die Retina (Netzhaut), welche die Lichtreize in Nervenimpulseumwandelt. Hier sind die lichtempfindlichen Sinneszellen eingebaut.

Der Weg des Lichtes läuft von aussen zuerst durch die Cor-nea. Mit ihrer etwasstärker als der Augapfel gekrümmten Vorderfläche bildet sie das erste lichtbrechende Element des Auges.Hinter der Hornhaut folgt die mit Flüssig-keit (Kammerwasser) gefüllte vordere Augenkammer. Die Irisbildet die Grenze zwischen vorderer und hinterer Augenkammer. Die Pupille (Sehloch) im Zentrum derIris lässt je nach Grösse mehr oder weniger Licht passieren. Es folgt die Linse (Lens), welche vomStrahlenkörper in gespannter Lage gehalten wird. Ihre veränderliche Brechkraft dient derEntfernungseinstellung. Der grosse Raum schliesslich zwischen Hinterwand der Linse und der Netzhautwird vom Glaskörper, einem gallertartigen, durchsichtigen Gewebe, vollständig ausgefüllt. Hinter demGlaskörper durchdringt das Licht die Retina und wird hinter dieser von einem Pigmentepithel absorbiert.

ist die Stelle des schärfsten Sehens. Hier findet man in der Netzhaut eineArt Grübchen, da hier weder Gefässe noch grössere Nerven über der Netzhaut liegen. Wenn wir einenGegenstand fixieren, richten wir das Auge so, dass das Bild genau auf den gelben Fleck fällt. Die Retinaenthält hier nur Zapfen, deshalb erkennt man nachts etwas besser, wenn man es nicht fixiert.

bezeichnen wir diejenige Stelle, an der der Sehnerv aus dem Auge tritt. Hier laufen alleNervenfasern der Retina zusammen und bilden den . Im blinden Fleck hat die Retina keineSinneszellen, sie ist hier 'blind'.

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Abb.15.2/ Schnitt durch den Augapfel1

Abb.15.2/ Blinder Fleck2

Abb.15. Optische Täuschung2/3 & 4

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13.3 Hören

Schall

breites Spektrum von Tönen

Äusseres Ohr

Mittelohr

Schallwellen

Die Frequenz (Tonhöhe)

Die Schallgeschwindigkeit

Brechung/Reflexion:

Die Ohrmuschel

Der Gehörgang

Das Trommelfell

Als Mittelohr

Die Gehörknöchelchen

sind periodische, rasche Druckschwankungen der Luft (oder eines anderen schallleitendenMediums, zB. Wasser), die sich als Wellen ausbreiten. Schallwellen nehmen wir als Töne, Geräuscheoder Klänge wahr. Schallwellen sind mechanische Wellen.

einer Schallwelle misst man in Hertz (1 Schwingung/sec). Mit unserem Gehörnehmen wir ein ziemlich wahr. Im Alter ist dieses Spektrum allerdingsetwas eingeschränkt.

Hörbare Frequenzen: 16..22'000 Hz Jugendliche16..15'000 Hz 35-jährig16..12'000 Hz 50-jährig

hängt vom Medium ab, in welchem der Schall sich ausbreiten muss.Normalerweise wird der Schall über Luft zu uns getragen. In Luft beträgt die Schallgeschwindigkeit 330m/sec. Unsere Körperzellen befinden sich alle in einer wässerigen Umgebung, also auch die Sinneszellen,welche den Schall schliesslich aufnehmen müssen. Im Wasser beträgt die Schallgeschwindigkeit 1500m/sec.

Da die Schallgeschwindigkeit in Luft etwa 5 mal tiefer ist als in Wasser, würde derSchall beim Übertritt von der Luft ins Wasser fast vollständig reflektiert. Das Trommelfell, dieGehörknöchelchen und die Steigbügelplatte bilden zusammen eine Übersetzung, welche denSchallübertritt ins Wasser optimiert.

fängt die Schallwellen auf und leitet sie auf verschiedenen Wegen zum äusserenGehörgang. Die Bauart der Ohrmuschel unterstützt die Richtungsdetektion in der Vertikalen(oben/unten). Das Skelett der Ohrmuschel besteht aus elastischem Knorpelgewebe.

ist mit feinen Haaren ausgekleidet, Talgdrüsen produzieren den Ohrenschmalz, der vonden Härchen nach aussen transportiert wird (Selbstreinigung). Der Gehörgang leitet die Schallwellen vonder Ohrmuschel zum Trommelfell.

trennt als graue, zähe Haut das äussere Ohr vom Mittelohr. Als grosse schallauf-nehmende Membran ist das Trommelfell ein Teil der Anpassungsmechanik zwischen Luft- und Wasser-Schallleitung. Am Trommelfell ist der Stiel des Hammers befestigt. Bei der Ohrspiegelung zeichnet sichseine Kontur am Trommelfell ab.

wird die mit Luft gefüllte Kammer zwischen dem Trommelfell und dem Innenohrbezeichnet. Hier sind die Gehörknöchelchen angeordnet. Über die Ohrtrompete (Tuba Eustachii) bestehteine Verbindung zum Rachenraum, welche normalerweise geschlossen ist. Beim Schluckakt wird dieRöhre kurzzeitig geöffnet, so dass sich der Druck im Mittelohr dem Aussendruck angleichen kann.

sind im Mittelohr lokalisiert; sie nehmen die Schallwellen auf und leiten sie ansInnenohr weiter. Aufgrund ihrer gelenkigen Verbindung zwischen Hammer und Ambos, sowie zwischenAmbos und Steigbügel, entsteht eine mechanische Übersetzung (Hebel), welche wiederum im Diensteder Leitungsanpassung steht. Die kleine Steigbügelplatte ist beweglich im ovalen Fenster des Innenohrsangeordnet. Sie gibt den Schall an die Flüssigkeit des Innenohrs ab.

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Abb.13. Organe des Gehörs3/1

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Innenohr

Das Innenohr ist der mit Wasser gefüllte Teil des Gehörs. Vom ovalen Fenster aus leitet einschneckenhausförmig gekrümmter Gang (Schneckengang) den Schall an den Sinneszellen vorbei. Nahebeim ovalen Fenster werden hohe Frequenzen empfangen, am Ende die tiefen Töne. Am Ende derSchnecke wechselt der Schall in einen zweiten Gang, der ihn parallel zum Hinweg zurück ans rundeFenster führt. Die in der Schnecke aufgereihten Sinneszellen werden vom Gehörnerv (VIII. Hirnnerv)innerviert.

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