Von Windkesselfunktion, Vor- und Nachlast, alles Begriffe, die mit dem Kreislaufsystem und der Herzarbeit in direktem Zusammenhang stehen. Wir werfen auch einen Blick auf die Einflussnahmemöglichkeiten durch Medikamente.
Windkesselfunktion *
Im Herz–Kreislauf-System sorgt die Windkesselfunktion für einen Druckausgleich durch die Elastizität der herznahen Arterien (vor allem der Aorta). So wird die starke Druckdifferenz zwischen Systole (Phase des Blutauswurfs durch Kontraktion des Herzmuskels) und Diastole (Entspannung des Herzmuskels) verringert.
Die großen, herznahen und elastischen Arterien (vor allem die Aorta) wandeln den pulsatilen Blutfluss, der durch den ruckartigen Ausstoß von Blut während der Systole entsteht, durch ihre Elastizität, die zu einer Wanddehnung und Volumenzunahme führt, in eine kontinuierliche Strömung um. Gleichzeitig steigt durch Vergrößerung des Durchmessers und die elastische Aufdehnung die Wandspannung. Nachdem sich durch Druck des ausgeworfenen Blutes die Taschenklappen geschlossen haben, kehrt die aufgedehnte Gefäßwand in den Ausgangszustand zurück und drückt das Blut quasi wie in einer 2. Mini-Systole in den Kreislauf hinein.
Herznahe elastische Arterien: Windkesselfunktion
Das dient dem Schutz der peripheren Organe und Gewebe und der Kapillaren vor zerstörerischen Blutdruckspitzen während der Diastole und ausbleibendem Druck, der zu einer Minderversorgung führen würde, während der Kammersystole. (Diastole und Systole während der Herzarbeit? Schaust du hier.)
Obwohl der Windkesseleffekt äußerst gering ist – Volumenänderung von lediglich etwa 40 ml – spielt er eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des Blutdrucks. Daneben ist die zur Aufdehnung der Arterien benötigte Arbeitsleistung des Herzens ein wesentlicher Bestandteil der Nachlast.
Vorlast und Nachlast
Vorlast
Als Vorlast (eng. Preload) wird die Kraft bezeichnet, welche zur Dehnung der Muskelfasern der Herzkammern am Ende der Diastole führt und die durch die maximale Ruhelänge der Muskelfasern begrenzt ist. Die Vorlast wird im Körper durch den Rückfluss des Blutes zum Herzen und den zentralen Venendruck beeinflusst. Weiter ist die Elastizität der Kammern von Bedeutung: Wird der Ventrikel steifer, verschlechtert sich die diastolische Füllung. Eine Erhöhung der Vorlast führt über den Frank-Starling-Mechanismus zu einer Erhöhung des Schlagvolumens.
Nachlast
Als Nachlast (engl. Afterload) wird eine Kraft bezeichnet, welche den Herzmuskel beeinflusst. Sie wirkt dem Blutauswurf aus den Herzkammern (Ventrikel) in das Blutgefäßsystem des Körpers hinein entgegen. Sie kann am besten als Gesamtwiderstand der Aorta bzw. der Pulmonalarterie gegen den Bluteinstrom bezeichnet werden. Eine Erhöhung der Nachlast wirkt sich unmittelbar während der Herzkontraktion mit einer Erhöhung der Wandbelastung auf die jeweilige Herzkammer aus. Kurz: Steigt der Widerstand in den Gefäßen, in welche das Blut ausgeworfen wird, so steigt auch die Druckbelastung in der Kammer.
Medikamentöse Beeinflussung der Vor- und Nachlast und die Bedeutung für Herzerkrankungen
Bei Krankheiten wie der Herzinsuffizienz ist die Vorlast aufgrund der schlechten diastolischen Füllung erhöht. Als Folge dessen entstehen Ödeme, was (im Falle des Lungenödems) zur belastungsabhängigen Dyspnoe (= Atemnot) führt. Die Vorlast kann durch positiv inotrope Substanzen (z.b. Herzglykoside) oder auch ACE-Hemmer gesenkt werden. Die Nachlast ist ebenfalls pharmakologisch (= durch Medikamente) beeinflussbar und kann beispielsweise über den Einsatz arterieller Vasodilatatoren (Vaso = Gefäß, Dilatation = Erweiterung) (z. B. Calciumantagonisten vom Dihydropyridintyp) oder von Betablockern gesenkt werden. ACE-Hemmer senken die Vorlast und auch die Nachlast.
———————————————————————————————
* Der Begriff “Windkessel” stammt aus der frühen Feuerwehrpumpentechnik: Es musste von Hand gepumpt werden, der Löschwasserstrahl wäre eigentlich nicht kontinuierlich, sondern schwallartig ausgeworfen worden, wenn es da nicht eine spezielle Vorrichtung gegeben hätte, die durch Aufdehnung und anschließender Rückkehr zur Ausgangslage einen stetigen Löschstrahl ermöglicht hätte: In den starrwandigen Schläuchen wurde durch Kompression einer Luftblase eine kontinuierliche Druckabgabe erzielt.
