Was passiert, wenn im Herzmuskel eine Summation auftritt?

Unter Summation im Herzmuskel versteht man das Phänomen, dass aufeinanderfolgende Kontraktionen aufgrund der Ansammlung von Kalziumionen in den Kardiomyozyten stärker werden (erhöhte Kontraktionskraft). Die Summierung wird durch mehrere Faktoren beeinflusst, darunter die Herzfrequenz, die Dauer der Refraktärzeit und die Fähigkeit des Herzgewebes, Kalzium zu verarbeiten. Hier ist eine Erklärung, was während der Summation im Herzmuskel passiert:

1. Anfängliche Kontraktion:

Wenn ein Aktionspotential die Herzmuskelzellen erreicht, löst es die Freisetzung von Kalziumionen aus dem Sarkoplasmatischen Retikulum aus. Calciumionen binden an den Troponinkomplex, der das Gleiten von Aktin- und Myosinfilamenten initiiert und so zur Muskelkontraktion führt.

2. Entspannung:

Nach der anfänglichen Kontraktion werden Calciumionen durch Ca2+-ATPase-Pumpen aktiv in das sarkoplasmatische Retikulum zurückgepumpt und der Muskel entspannt sich.

3. Unvollständige Entspannung:

Bei höheren Herzfrequenzen kann die Entspannungsphase aufgrund der verkürzten Dauer der Refraktärzeit unvollständig sein. Dies bedeutet, dass nachfolgende Aktionspotentiale vor der vollständigen Entspannung des Muskels eintreffen.

4. Anreicherung von Calciumionen:

Da Aktionspotentiale in schneller Folge auftreten, sammeln sich aus dem sarkoplasmatischen Retikulum freigesetzte Calciumionen aufgrund der unvollständigen Entspannung des Muskels im Zytoplasma an. Dieses Phänomen ist als „Kalziumansammlung“ oder „Kalziumtreppe“ bekannt.

5. Erhöhte Kontraktionskraft:

Durch die Ansammlung von intrazellulärem Kalzium werden mehr Aktin- und Myosinfilamente aktiviert, was zu einer erhöhten Anzahl von Kreuzbrückenbildungen führt. Dies führt zu einer stärkeren Kontraktion im Vergleich zur vorherigen.

6. Begrenzung durch Refraktärzeit:

Bei extrem hohen Herzfrequenzen kann die Refraktärzeit die erfolgreiche Ausbreitung von Aktionspotentialen verhindern und so das Auftreten einer Summation begrenzen. Darüber hinaus kann eine verkürzte Zeit für die Wiederaufnahme von Kalzium schließlich zu Muskelermüdung und Funktionsstörungen führen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Summation im Herzmuskel auftritt, wenn aufeinanderfolgende Kontraktionen aufgrund der fortschreitenden Ansammlung von Kalziumionen in den Kardiomyozyten stärker werden. Dieses Phänomen ist bei höheren Herzfrequenzen stärker ausgeprägt und kann die gesamte Kontraktionsleistung des Herzens erheblich beeinträchtigen. Die richtige Regulierung des Kalziumhaushalts und die Koordination der Herzfrequenz sind entscheidend für die effiziente Funktion des Herzens.