Repolarisation

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 2. Februar 2017
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Repolarisation ist die Erregungsrückbildung einer Zelle, die zuvor durch einen Reiz ein Aktionspotential aufgebaut hat. Das Ruhemembranpotential der Zelle wird wieder hergestellt.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Repolarisation?

Der Begriff Repolarisation beschreibt das wiederhergestellte Ruhepotential einer Zelle, speziell einer Nervenzelle, nach einem Aktionspotential durch Umverteilung von Ionen an der Zellmembran. Der Ablauf eines Aktionspotentials lässt sich folgendermaßen aufteilen: 1) Ruhepotential, 2) Überschreitung des Schwellenpotentials, 3) Depolarisation, 4) Repolarisation und 5) Hyperpolarisation. Das Membranpotential beträgt im Ruhepotential etwa -70mV.

Funktion & Aufgabe

Damit der Aktionsverlauf gestartet werden kann, muss am Axonhügel ein definierter Schwellenwert (- 50mV) überschritten werden. Wird dieser Wert unterschritten, erfolgt kein Aktionspotential und die eingehenden Reize werden nicht weitergeleitet. Gemäß dem „Alles oder nichts Prinzip“ erfolgt entweder ein Aktionspotential mit Überschreiten dieses Schwellenwertes über das Axon oder es wird keine Reaktion ausgelöst.

Mit der Depolarisation verläuft das Aktionspotential über das Axon. Mit Öffnung der entsprechenden Kanäle (Na+) strömen von außen Na+-Ionen in das Zellinnere des Axons. Es erfolgt der sogenannte Overshoot, eine Umpolarisierung. Der intrazelluläre Bereich ist jetzt positiv geladen.

Auf die Depolarisation erfolgt die Repolarisation. Die geöffneten K+-Kanäle sind die Voraussetzung dafür, das Kalium aus den positiv geladenen Zellen heraus diffundiert. Dieser Prozess verläuft aufgrund des Spannungsunterschiedes innerhalb einer kurzen Zeit ab. Der Spannungsunterschied ergibt sich aus dem positiv geladenen Zellinneren und dem negativ geladenen Zelläußeren. Als Folge dieses Repolarisations-Prozesses sinkt die Spannung des Zellinneren wieder. Mit der Hyperpolarisation sinkt die Spannung unter das ursprüngliche Ruhepotential.

Der Begriff Repolarisation beschreibt das wiederhergestellte Ruhepotential einer Zelle, speziell einer Nervenzelle.

Nach der Repolarisation haben sich die für den Spannungsabbau zuständigen Kanäle (Na+) wieder geschlossen, so dass in dieser Phase kein erneutes Aktionspotential möglich ist. Diese Ruhephase wird als Refraktärzeit bezeichnet. Die Natrium-Kalium-Pumpe reguliert das Spannungsfeld wieder auf den Ausgangswert von 70mV. Das Axon der Nervenzelle ist nun bereit für das nächste Aktionspotential.

Ist das Herz durch eine Repolarisation betroffen, verursacht dieser Vorgang erhebliche Beschwerden. Das Herz ist ein unabhängiges und autonomes Organ mit einem feinen System ausgelöster und verteilter Erregungswellen. Dieses überlebenswichtige Organ verfügt über eine große Anzahl von Herzmusekelzellen, die auf der Grundlage eines zeitlich und räumlich optimierten Ablaufplans zur Kontraktion aktiviert werden. Der Sinusknoten im rechten Vorhof gibt als physiologischer und primärer Schrittmacher des Herzens (Pacemaker) ähnlich einem Dirigenten den Takt vor. Von dieser Stelle aus erfolgt die Leitung von Aktionspotentialen über das Reizleitungssystem und die Herzmuskel.

Bei der Repolarisation ist das Zellinnere gegenüber dem Außenmedium positiv geladen. Die ursprüngliche Ionenverteilung wird nun durch die Natrium-Kalium-Pumpe wiederhergestellt. Die häufigsten Beschwerden dabei treten in Form der primären und der frühen Repolarisation auf. Es handelt sich um einen gestörten Ablauf, bei dem die Erregungszustände des Herzens nicht mehr regulär abgebaut werden können. Im Fall einer Rechtshypertrophie mit Repolarisationsstörungen werden eingehende Spannungszustände im rechten Teil des Herzens nicht mehr regulär abgebaut.

Das Herz besteht auf der rechten und der linken Seite jeweils aus einer Kammer und einem vorgeschalteten Vorhof. Das sauerstoffarme und verbrauchte Blut fließt zuerst durch den linken Vorhof. Von dort aus nimmt es den Weg in die rechte Herzkammer und wird von dieser Stelle aus in die Lungen gepumpt, wo es mit neuen Sauerstoff versorgt wird. Die linke Herzkammer ist vergrößert mit verdickten Herzwänden, wodurch ein vermehrter Kraftaufwand entsteht.

Die rechte Herzklappe ist das „Tor der rechten Kammer zur Lunge“. Diese funktioniert nicht mehr regulär und öffnet sich nicht, um das Blut durchzuleiten. Es liegt eine Pulmonalklappenstenose vor. Aufgrund der nicht regulär geöffneten Herzklappe fließt das Blut zurück in die Kammer und nicht wie vorgesehen in die Lungenarterie. Dort kommt es aufgrund des nicht mehr regulär fließenden Blutes zu einem Stau, wodurch das Herz mehr Pumpleistung verbraucht und sich volumenmäßig vergrößert.

Das Herz ist eine elektrische Pumpe, da ständig elektrische Erregungen durch die Herzmuskeln ziehen müssen, um eine Kontraktion der Herzmuskeln auszulösen und so den regulären Blutfluss zu garantieren. Nach dem Erregungszustand muss das Herz jedoch wieder in eine Ruhephase, den Repolarisationszustand, zurückversetzt werden, um die eingehenden Spannungen abzubauen, damit es nicht überbeansprucht wird. Erst wenn ein Erregungszustand wieder regulär abgebaut ist, beginnen die Herzmuskeln mit dem Aufbau eines neuen Erregungszustandes. Dauert diese Ruhephase jedoch zu lange an, ist der reguläre Repolarisationszustand gestört und das Herz arbeitet nicht mehr regulär. Dieser Zustand kann verschiedene Beschwerden, von leichten Herzrhythmusstörungen bis Kammerflimmern und plötzlichen Herztod verursachen.

Viele Patienten sind von der frühen Repolarisation betroffen, einige auch von idiopathischem (grundlosem) Kammerflimmern. Die meisten EKG-Befunde sind unauffällig und nur in Einzelfällen sind Repolarisationsstörungen verantwortlich für lebensbedrohliche Arrhythmien.

Die klinischen Befunde einer frühen Repolarisation erlauben bisher noch keine abschließende Identifizierung gefährdeter Hochrisikogruppen. Die Grenze zwischen einer nicht lebensbedrohlichen Repolarisationsstörung zum lebensgefährlichen Kammerflimmern ist dünn. Häufigste Ursachen sind ein genetischer Hintergrund und sekundäre Faktoren wie Alter, Lebensstil, das autonome Nervensystem und in Einzelfällen auch eine akute Ischämie. Auch Arzneimittel können Auslöser von Herzrhythmusstörungen aufgrund einer Repolarisation sein.

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Krankheiten & Beschwerden

Die Mediziner folgen bei der Diagnose benigner inferolateraler Anzeichen einer frühen Repolarisation dem „Alles-oder-Nichts-Gesetz“. Kommen zu den in der Regel gutartigen EKG-Veränderungen besondere Trigger hinzu, liegen ausgedehnte frühe Repolarisationsveränderungen vor, die aufgrund nicht regulär abgebauter Spannungszustände in eine „elektrische Katastrophe“ und zum plötzlichen Herztod führen können.

Bösartige Störungen des Nervensystems sind maßgeblich an Repolarisationsstörungen und den daraus resultierenden Herzrhythmusstörungen beteiligt. Inwieweit sich der Nervus sympathicus (Stressnerv, sympathisches Nervensystem) und damit verbundene Repolarisationsstörungen auf den plötzlichen Herztod auswirkt, wird durch einen invasiven Eingriff gemessen. Eine Messelektrode wird in das Innere der Nervenzelle eingeführt, während eine zweite Elektrode außen an der Zelle angebracht wird.

Da die Identifizierung der von diesem Sekundentod betroffenen Risikogruppen derzeit noch ein medizinisch ungelöstes Problem ist, kann Patienten, die elektrokardiologische Auffälligkeiten zeigen, vorbeugend ein Defibrillator eingesetzt werden.

In den Bereich dieser ungelösten medizinischen Probleme gehört auch der plötzliche Kindstod, den Mediziner gleichfalls auf Repolarisationsstörungen zurückführen. Medizinische Präventionsmaßnahmen sind bisher noch nicht bekannt.

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