Was verursacht eine erhöhte Kontraktilität der Herzmuskulatur?

Mehrere Faktoren können zu einer erhöhten Kontraktilität der Herzmuskulatur führen, was zu stärkeren und effizienteren Kontraktionen führt. Hier sind einige Schlüsselfaktoren:

1. Erhöhter Kalziumspiegel: Calciumionen spielen eine entscheidende Rolle bei der Auslösung von Muskelkontraktionen. Wenn der Kalziumspiegel in den Herzzellen ansteigt, bindet es an Troponin, was zu einer Konformationsänderung führt, die es Myosin ermöglicht, mit Aktin zu interagieren und Kraft zu erzeugen. Erhöhte Kalziumspiegel während der Herzerregungs-Kontraktions-Kopplung erhöhen die Kontraktilität des Herzmuskels.

2. Aktivierung des sympathischen Nervensystems: Durch die Stimulation des sympathischen Nervensystems wird Noradrenalin freigesetzt, das an beta-adrenerge Rezeptoren auf Herzmuskelzellen bindet. Diese Bindung aktiviert eine Kaskade intrazellulärer Ereignisse, einschließlich einer erhöhten Kalziumfreisetzung aus dem sarkoplasmatischen Retikulum und einer verbesserten kontraktilen Funktion.

3. Erhöhte zirkulierende Katecholamine: Erkrankungen oder Medikamente, die die zirkulierenden Katecholamine erhöhen, wie Adrenalin (Epinephrin) und Noradrenalin (Noradrenalin), können ebenfalls zu einer erhöhten Herzkontraktilität führen. Katecholamine binden an beta-adrenerge Rezeptoren und führen zu den gleichen Effekten wie die Aktivierung des sympathischen Nervensystems.

4. Verbesserte Myofilamentempfindlichkeit gegenüber Kalzium: Einige Substanzen, wie bestimmte Medikamente (z. B. Levosimendan) oder Erkrankungen (z. B. Hyperthyreose), können die Empfindlichkeit der Herzmuskelfasern gegenüber Kalzium erhöhen. Infolgedessen kann selbst ein normaler Kalziumspiegel stärkere Kontraktionen auslösen.

5. Verbesserter Umgang mit Kalzium im Sarkoplasmatischen Retikulum: Das Sarkoplasmatische Retikulum (SR) ist der primäre intrazelluläre Kalziumspeicher in Herzmuskelzellen. Faktoren, die die Fähigkeit des SR verbessern, Kalzium zu speichern und freizusetzen, wie z. B. eine erhöhte Expression von Kalzium-handhabenden Proteinen (z. B. SERCA2a-Pumpe), können die Kontraktilität des Herzens verbessern.

6. Modulation von Ionenkanälen: Bestimmte Substanzen oder Zustände können die Aktivität von Ionenkanälen beeinflussen, die an der Kopplung von Erregung und Kontraktion des Herzens beteiligt sind. Beispielsweise kann die Blockierung von Kaliumkanälen oder die Verbesserung des Natrium-Kalzium-Austauschs das Herzaktionspotential verlängern und den Kalziumeinstrom erhöhen, was zu stärkeren Kontraktionen führt.

7. Strukturelle Veränderungen in Myofilamenten: Veränderungen in der Struktur oder Zusammensetzung von Myofilamenten, wie etwa Veränderungen in den Isoformen der schweren Myosinkette oder in den Titinfilamenten, können die kontraktilen Eigenschaften des Herzmuskels beeinflussen. Einige strukturelle Veränderungen können die Kontraktionskraft verstärken.

8. Hormonische Einflüsse: Bestimmte Hormone wie Schilddrüsenhormon und Wachstumshormon können die Kontraktilität des Herzens beeinflussen. Hyperthyreose beispielsweise ist mit einer erhöhten sympathischen Aktivität und einem verbesserten Kalziumtransport verbunden, was zu einer erhöhten Kontraktilität führt.

9. Myokardischämie: In einigen Fällen kann eine Myokardischämie (verringerte Durchblutung des Herzens) paradoxerweise zu einer erhöhten Kontraktilität in der betroffenen Region führen. Dieses Phänomen, das als „stunned myocardium“ bekannt ist, wird auf Veränderungen in der Kalziumverarbeitung und im Energiestoffwechsel zurückgeführt.

Es ist wichtig zu beachten, dass eine übermäßige oder anhaltende Steigerung der Herzkontraktilität negative Auswirkungen auf die Herzfunktion haben und zur Entwicklung einer Herzinsuffizienz beitragen kann, wenn sie nicht richtig reguliert wird.