Embryonale Herzentwicklung

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 13. November 2016
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Das erste Organ, das im menschlichen Körper entsteht, ist das Herz. Damit ist auch der Herz-Kreislauf das erste System in der Entwicklungsphase der Embryogenese, die aufgebaut wird und dabei sehr komplex verläuft. Der erste Herzschlag des Embryos lässt sich per Ultraschall etwa in der sechsten Schwangerschaftswoche nachweisen. Bis dahin ist jedoch schon einiges in der embryonalen Herzentwicklung geschehen.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die embryonale Herzentwicklung?

Ab der dritten Woche beginnt der Prozess der Herzbildung. Solange nur wenige Zellen vorhanden sind, erhält jede Zelle die notwendigen Nährstoffe aus ihrer Umgebung. Sobald aber die Teilung der Zellen beginnt, erreichen die Nährstoffe die Zellen nicht mehr ohne Hilfe. Die Stoffe müssen daher anderweitig transportiert werden.

Gleichzeitig entstehen Abbau- bzw. Abfallprodukte und müssen entsorgt werden. Das ist die Aufgabe des Herz-Kreislauf-Systems und der Grund, weshalb dieses als erstes im Organismus gebildet wird.

Funktion & Aufgabe

Der Aufbau beginnt mit der Bildung des dreiblättrigen Keimblattes. Dieses ist ein Gewebecluster, das nach der Befruchtung aus der Zygote (befruchtete Eizelle) entsteht, nachdem die Zellen sich geteilt haben und die Zellwanderung beginnt. Es besteht aus dem inneren Keimblatt, auch Endoderm genannt, und baut zunächst eine zweischichtige Struktur auf, die mit dem äußeren Keimblatt, dem Ektoderm, endet. Schließlich bildet sich durch die Wanderung und Verlagerung aller Zellen die mittlere Schicht, das Mesoderm, das sich durch den Vorgang zwischen die beiden anderen Schichten schiebt.

Diese drei Schichten sehen wie eine Scheibe aus. Die äußere Schicht ist an eine mit einer Flüssigkeit gefüllten Blase angelagert, die sich Amniohöhle nennt. Am Endoderm wiederum ist ein Dottersack vorhanden. Der Vorgang der Keimblattbidung wird als Gastrulation bezeichnet.

Das erste Organ, das im menschlichen Körper entsteht, ist das Herz. Der erste Herzschlag des Embryos lässt sich per Ultraschall etwa in der sechsten Schwangerschaftswoche nachweisen.

Innerhalb der mittleren Schicht bildet sich nun eine Chordaplatte aus, die zunächst wie eine Rinne wirkt und dann zu einer Art Rohr wächst. Dieses, auch als 'Chorda dorsalis' bezeichnet, verläuft in Achse des Embryos. Seitlich davon liegt das Endoderm.

Oberhalb der 'Chorda dorsalis' befindet sich die Prächodalplatte. Über die Achse schiebt sich das Endoderm voran und verschiebt die Achse ins Mesoderm. Auf dem Ektoderm bildet sich zur gleichen Zeit ein Neuralwulst, der sich dann zum Neuralrohr verschließt.

Dies ist die Phase, in der es während der Embryogenese zu großen Zellumlagerungen kommt. Ein vertikales und laterales Abfalten des dreiblättrigen Keimblattes findet statt, es bildet sich eine intraembryonale Leibeshöhle, die auch als Zölomhöhle bezeichnet wird und von Mesoderm und Ektoderm umgeben ist. Das Endoderm verschließt sich mit dem Darmrohr.

Die Halsregion vor der Prächodalplatte bildet den Ausgangspunkt der gesamten Entwicklung des Herzens und liegt in der kardiogenen Zone. In dieser befinden sich die ursprünglichen Zellen der Herzanlagen, hier bildet sich auch der Herzschlauch. Dieser ist noch primitiv und befindet sich am Boden der Leibeshöhle, wird dabei vom Mesoderm umgeben, das später zum Myokard wird.

Der Herzschlauch beginnt nun, sich zu verkrümmen und zu verlängern und bildet ab der vierten Woche eine schleifenartige Struktur. Damit entstehen verschiedene Räume und die Herzschleife, die sich nach links verschiebt. Die Herzschleife sieht in diesem Zustand schon wie das spätere Herz aus, allerdings existieren vorerst nur ein Vorhof und eine einzige Kammer. Durch Trennung bilden sich dann vier Herzinnenräume.

Zwischen dem bereits vorhandenen Vorhof und der Kammer liegt ein Übergang. Dieser nennt sich Atrioventrikularkanal. Die Wände verdicken sich und bilden Endokardkissen, die miteinander verschmelzen und so einen linken und rechten Abschnitt formen.

Daneben verschiebt sich eine Muskelleiste, die dabei immer noch vorhandene Öffnung wird durch einen Konuswulst bedeckt. Mit den Endokardkissen verschmilzt das sich zur Vorscheidewand entwickelnde 'Septum primum', das wiederum aus dem primitiven Vorhof gewachsen ist.

Nachdem sich die Kammern geteilt haben, teilt sich auch die Austrombahn. Das geschieht durch das 'Septum aorticopulmonale'. Der die Herzschleifen nun durchfließende Blutfluss erzeugt dort spiralförmige Druckverhältnisse und dient so als Orientierungshilfe für das 'Septum aorticopulumonale'.

Zum 'Septum primum' gesellt sich ein weiteres 'Septum secundum', ebenso bilden sich zwei Öffnungen, die notwendig sind, da die Lunge noch nicht gebildet ist und so der Blut-Kreislauf aufrechterhalten wird. Beide Septen verwachsen miteinander und bilden einen Spalt. Das Herz ist nun vollständig vorhanden.

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Krankheiten & Beschwerden

Während des gesamten menschlichen Lebens pumpt das Herz das Blut durch den Organismus. Durch den komplexen Vorgang der Herzentwicklung kann es allerdings zu Fehlbildungen kommen und diese wiederum können verschiedene, sogar miteinander kombinierte Defekte auslösen.

Ist das Herz im Laufe der Zeit von Schädigungen oder Störungen betroffen, können bestimmte Bereiche nicht mehr vollständig heilen. Daher hoffen Forscher darauf, Herzzellen, die irreparable sind, zu ersetzen, was in der Therapie der Herzkrankheiten eine Alternative zur Herztransplantation wäre.

Eine Forschungsrichtung versuchte z. B. Knochenmarkzellen zu erzeugen, die neue Herzmuskelzellen formen sollten, was jedoch nicht gelang. Ebenso, wie lange Zeit angenommen wurde, dass das ausgewachsene Hirn keine neuen Gehirnzellen bilden kann, was nicht der Fall ist (siehe Neurogenese), gab es auch die Annahme, dass das Herz eines Erwachsenen nicht in der Lage wäre, neue Herzzellen zu bilden. Auch das konnte widerlegt werden. Allerdings nimmt diese Fähigkeit mit dem Alter ab.

Durch die Entdeckung, dass dennoch neue Herzzellen produziert werden, wenn auch in immer geringerer Form, hat sich ein neues Forschungsfeld eröffnet, mit der Hoffnung, ein geschädigtes Herz mit neuen Zellen versorgen zu können. Dafür versuchen Forscher herauszufinden, woher die neu gebildeten Herzzellen kommen und wie diese Bildung im gesunden Organismus kontrolliert werden kann. Ähnlich wie im Gehirn, wird auch hier angenommen, dass möglicherweise Herzstammzellen vorhanden sind, die neue Zellen bilden können. Diese versuchen Forscher im Labor zu züchten. So können embryonale Stammzellen zu Herzzellen umgewandelt werden. Jedoch stößt der Körper beim gegenwärtigen Forschungsstand die Zellen bei einer Re-Implantation noch ab.

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