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Energetik

Die Energie, die das Herz aufbringen muss, hängt von vielen Faktoren ab. Es muss dabei eine gewisse Arbeit verrichtet werden. Diese kann man sich am Besten vorstellen durch den Vergleich, eine zähe Wassermenge ein Leben lang ohne Pause durch ein Rohr pumpen zu müssen.
Das Schlagvolumen des Herzens muss gegen einen Gefäßwiderstand befördert werden.
Dafür muss ein Druckaufwand bewältigt werden, der eine gewisse Menge an Energie benötigt.
Das Blut muss dabei in seiner Masse beschleunigt werden. Dabei errechnet sich die Druck-Volumen-Arbeit/Systole (einer Herzkammer) aus der Multiplikation von Schlagvolumen mit dem systolischen Mitteldruck am Ventrikelausgang. Es handelt sich unter Ruhebedingungen um ca. 1 Nm (bei dem gesamten Herz). Die kinetische Energie beträgt ½mv2; hierbei lässt sich für m die Masse des beschleunigten Blutes einfügen und v steht für die Geschwindigkeit.
Bei nicht pathologischen Bedingungen und unter Ruhebedingungen befindet sich der Prozentsatz für die Beschleunigungsarbeit bei ca.: 1 %. Kommen pathologische Befunde dazu, so muss von einer erheblichen Steigerung dieses Anteils ausgegangen werden. Solche Steigerungen haben dann einen Massenzuwachs des Herzens zur Folge. Dieser Massenwachs hat die Aufgabe das Schlagvolumen zusteigern.

Dabei kann es zu einer Minderversorgung des Herzmuskels kommen, infolge der nicht mitgewachsenen arteriellen Versorgung.

Entscheidend bei der Energieversorgung des Herzens sind die Fettsäuren. Sie decken durch den oxidativen Abbau den Hauptteil des Energiebedarfs ab.
Im Ruhezustand kann man von einem Sauerstoffbedarf des Herzens von ungefähr 0,09 ml Sauerstoff / g min ausgehen. Dieser Anteil entspricht nahezu 10 % des gesamten Sauerstoffverbrauchs des Körpers. Dabei hängt der Sauerstoffverbrauch hauptsächlich von der zu erreichenden Faserspannung des Herzens ab. Ist die zu erhaltende Gesamtfaserspannung relativ gering, dann kann von einem relativ geringen Verbrauch ausgegangen werden.
Der Effizienzgrad des Herzens liegt bei ca.: 30 % - 40 %. Dies ist ein überdurchschnittlich guter Wert. Dabei ist der Effizienzgrad bei einer Volumenbelastung höher als bei einer Druckbelastung.

Wenn man von dem reinen Nährstoffbedarf ausgeht, dann ist das Herz in der Lage nahezu alles zu verwerten. Die Nährstoffe werden dabei aus dem Koronarblut entnommen. Der oxidative Abbau von Milchsäure dient zudem als Säure-Basen-Regulations-Mechanismus. Das Adenosintriphosphat (ATP) wird im Herzmuskel laufend gebraucht und wieder resynthetisiert.

Bei dem Kreislauf, der das Herz selbst mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt (Koronarkreislauf), handelt es sich um einen Parallelkreislauf. Bei einem Erwachsenen im Ruhezustand liegt der Verbrauch der koronaren Blutzirkulation bei ca. 1ml/g min, dieser Wert beträgt ungefähr 4 % - 6% des Herzminutenvolumens.

Dieser Kreislauf hat starke Schwankungen in seiner Beanspruchung. Diese Strömungsschwankungen sind abhängig von der Herztätigkeit.
Ein arterieller Bluteinstrom kommt vorwiegend in der Diastole zustande, wobei es in der rechten Herzpartie auch in der Systole zu einem Zustrom kommt. Der venöse Abfluß erfolgt durch Auspumpen/Auspressen des Blutes in der Systole.

Das Herz verfügt zudem über die Besonderheit, dass die Sauerstoffaufnahme viel effizienter aus dem Koronarblut erfolgt als im restlichen Körper.
Ein Sauerstoffmangel (wichtigster vasodilatierender Reiz) hat zur Folge, dass es zu einer erheblichen Steigerung der koronaren Versorgung kommt.
Stickstoffmonoxid (NO) ist ebenfalls ein durchblutungsförderndes Mittel. Adenosin und K+ bewirken eine Stickstofffreisetzung aus den Endothelzellen. Dies führt zu einer Gefäßrelaxtion. Dadurch kommt es zu einer Vasodilatation, die eine verstärkte Koronardurchblutung zur Folge hat.

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