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Physiologie der Herzschlagfrequenz

Physiologie der Herzschlagfrequenz

Um alle Zellen des Organismus mit den lebensnotwendigen Nährstoffen sowie Sauerstoff zu versorgen, bedarf es der Zirkulation des Blutes. Dies gewährleistet das Herz, indem es durch seine rhythmischen Kontraktionen das Blut durch das Gefäßsystem pumpt (Faller, 2004). Das Herz besitzt mit dem Sinusknoten ein autonomes Erregungszentrum.

Durch den Zusammenbruch des Membranpotentials wird ein Aktionspotential ausgelöst, das sich über das Reizleitungssystem des Herzens ausbreitet. Das elektrische Signal verläuft vom Sinusknoten über die Vorhofmuskulatur, dem Atrioventrikularknoten, dem His-Bündel zu den Tawara-Schenkeln und verteilt sich letztlich über die Purkinje-Fasern im gesamten Kammermyokard. Infolge der elektrischen Reize reagiert der Herzmuskel mit rhythmischen Kontraktionen und wirft das Blut aus den Herzkammern in das Gefäßsystem (Faller, 2004, Rieckert, 1991).

Die Frequenz mit der der Sinusknoten Impulse erzeugt ist abhängig von zahlreichen Faktoren wie Lebensalter, Körpertemperatur, emotionaler Zustand, Körperlage, Biorhythmus, Blutdruck, Herzgröße und körperlicher Aktivität (Israel, 1999). Physische Belastung führt zu einer Steigerung der Sauerstoffanforderung im Muskelgewebe, die durch eine Intensivierung der Herzarbeit kompensiert wird (Portela, 1996).

Um den höheren Bedarf an Blut zu decken, kann sowohl die Anzahl der Herzschläge pro Minute (Herzschlagfrequenz) als auch die pro Herzschlag ausgeworfene Menge an Blut (Schlagvolumen) gesteigert werden. Das Produkt der Herzschlagfrequenz und des Schlagvolumens ergibt die Menge an Blut, die pro Minute vom Herzen gefördert wird und ist als Herzminutenvolumen (HMV) definiert.

Die Herzfrequenz, die Erregungsgeschwindigkeit sowie die Kontraktionskraft des Herzens werden vom vegetativen Nervensystem moduliert. Diese Regulation des Herzens ist notwendig um sich wechselnden Belastungen anpassen zu können (Faller, 2004).

Modulation der Herzschlagfrequenz

Das vegetative Nervensystem, auch autonomes oder viszerales Nervensystem genannt, steuert unbewusst ablaufende Organfunktionen wie beispielsweise Herz-, Kreislauf- und Atemfunktion. Die Steuerung des Systems erfolgt durch die beiden Gegenspieler Sympathikus und Parasympathikus.

Das sympathische Nervensystem dient in physischen und psychischen Stresssituationen der Leistungssteigerung durch Erhöhung der Atem- und Herzfrequenz sowie durch die Durchblutungssteigerung der Muskulatur.

Das parasympathische Nervensystem dominiert hingegen in Ruhe- und Regenerationsphasen und führt unter anderem zu einer Verlangsamung der Herzfrequenz (Faller, 2004). Vor allem im Schlaf überwiegt die parasympathische Stimulation des Herzens, die mit einer Verlangsamung der Impulse des Sinusknotens einhergeht (Rieckert, 1991).

Auswirkungen von Sport auf die Ruheherzschlagfrequenz

Nach Rieckert (1991) führt regelmäßiges Training zu einer Verschiebung im vegetativen Nervensystem in den parasympaticotonen Bereich und geht somit mit einer Absenkung der Herzfrequenz in Ruhe einher. Die verlangsamte Schlagfolge des Herzens wird als Bradykardie bezeichnet (Pschyrembel, 2007).

Ausdauertraining führt darüber hinaus zu einer Erhöhung des Schlagvolumens und ermöglicht somit ebenfalls eine Senkung des Ruhepulses (Vanhees, Hespel & van Hoof, 1992). Ein weiterer pulsverringernder Trainingseffekt ist die verbesserte periphere Sauerstoffausnutzung, die durch eine Vergrößerung der Energiespeicher in Form von Adenosintriphosphat (ATP) und Kreatinphosphat (KRP), Zunahme des Myoglobins und oxidativer Enzyme, Erhöhung der Mitochrondrienzahl sowie deren Volumen und einer verbesserten Kapillarisierung in der Muskulatur gekennzeichnet ist (Kindermann, 1991).

Regelmäßiges körperliches Training kann neben funktionellen auch zu strukturellen kardialen Adaptationen führen (König, Berg & Dickhuth, 2003). Die „physiologische Hypertrophie“ des Herzmuskels, die sich durch die harmonische Vergrößerung aller vier Herzhöhlen sowie des Myokards auszeichnet, wird als Sportherz bezeichnet (Kindermann, 1983). Strukturelle Anpassungsmechanismen des Herzens sind mit noch nicht näher bekannten genetischen Voraussetzungen und einem langfristigen und intensiven Training verbunden (Dickhuth et al., 2004, Israel, 1999).

Im Gegensatz zu der seltenen sportbedingten Herzvergrößerung bei Erwachsenen (Kindermann, Janzen, Urhausen & Schieffer, 1998), reagiert das kindliche Herz infolge entsprechender Reizsetzung durch Ausdauertraining relativ schnell mit einer physiologischen Hypertrophie des Myokards und der Herzhöhlen (Dickhuth et al., 2004, Gottschalk, 1982, Israel, 1999).

Dieser Artikel ist ein Auszug einer wissenschaftlichen Abschlussarbeit mit dem Titel: „Zusammenhang zwischen der Ruheherzschlagfrequenz und der motorischen Leistungsfähigkeit im Schulkindalter“ - Autor: Julian Bergmann
Die gesamte Arbeit inklusive des Quellenverzeichnisses findest du hier.

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