Unser Herz, etwa so groß wie eine Faust und normalerweise auf der linken Seite des Körpers gelegen, ist ein bemerkenswertes Organ. In seltenen Fällen kann es sich auch rechts befinden, ein Zustand, der als Situs inversus bekannt ist. Diese anatomische Besonderheit, die an sich nicht krankhaft ist, führt dazu, dass Organe spiegelverkehrt auf der gegenüberliegenden Körperseite angeordnet sind. Das Herz sorgt dafür, dass das Blut durch unseren Kreislauf befördert wird und alle Organe mit Sauerstoff, Nährstoffen und lebensnotwendigen Substanzen versorgt werden.
Die erstaunliche Leistung des Herzens
Ein Tag besteht aus etwa 100.000 Herzschlägen. Bei normaler Herzfrequenz schlägt es 60 bis 85 Mal pro Minute. Nachts sinkt die Schlagfrequenz auf 45 bis 55 Schläge ab. Neugeborene und Babys haben die höchsten Herzfrequenzen, wobei ihr Herz in Ruhe bis zu 120 Mal schlägt. Im Gegensatz dazu liegt der Durchschnitt bei gesunden Erwachsenen bei 60 bis 100 Schlägen, bei Leistungssportlern sogar noch weniger. Mit einem einzigen Herzschlag pumpt das Herz ein Volumen von 100 Millilitern Blut. Innerhalb von nur einer Minute schafft es das Herz also, unser komplettes Blut einmal durch den ganzen Kreislauf zu pumpen - stolze sechs Liter. Bei starker Anstrengung kann es seine Leistung übrigens innerhalb von Sekundenbruchteilen extrem steigern. Dann kann unser Herz mehr als 20 Liter pro Minute durch die Adern jagen.
Männer und Frauen ticken in Herzensangelegenheiten unterschiedlich - zumindest aus biologischer Sicht ist das nachgewiesen. Frauenherzen schlagen etwas schneller als Männerherzen. Der Grund: Männerherzen sind etwas größer. Sie wiegen rund 300 Gramm, ein Frauenherz kommt dagegen nur auf etwa 250 Gramm.
Ein großes Herz kann man nicht nur im übertragenen Sinn haben: Ausdauersport macht den Herzmuskel kräftiger - und größer. Bei Profisportlern kann das Herz schon mal doppelt so groß werden wie üblich. Für einen funktionierenden Blutkreislauf sind neben einem leistungsfähigen Herzen auch die Blutgefäße von großer Bedeutung. Die Gesamtlänge aller Blutgefäße beträgt beim Menschen durchschnittlich etwa 100.000 Kilometer - das würde fast 2,5 Mal um die Erdkugel reichen. Das schwerste Herz eines Säugetiers ist das vom Blauwal. Es ist in etwa so groß wie ein Kleinwagen und kann bis zu einer Tonne wiegen. Kein Wunder, muss es doch pro Minute mehrere tausend Liter Blut durch den gewaltigen, bis zu 200 Tonnen schweren Körper pumpen. Das geschieht übrigens bei einer Herzschlagfrequenz von nur sechs Mal pro Minute - beeindruckend!
Die Autonomie des Herzens: Ein Leben ohne Gehirn?
Als einziger Muskel des Körpers wird unser Herzmuskel nicht durch das Gehirn gesteuert, sondern funktioniert unabhängig von der „Schaltzentrale“. Der elektrische Impuls, der zur Anspannung des Herzmuskels nötig ist, wird im Herzen selbst, im sogenannten Sinusknoten erzeugt. Würde unser Herz vom Körper getrennt, könnte es also weiterschlagen - allerdings nur solange es ausreichend mit Sauerstoff versorgt wird.
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Das Herz ist ein Hohlmuskel und liegt zu zwei Dritteln in der linken Körperhälfte. Es arbeitet wie eine Pumpe und hält so den Blutkreislauf in Bewegung. Zuerst fließt das sauerstoffarme Blut aus dem Körper durch die Hohlvenen in den rechten Vorhof. Sobald der gefüllt ist, wird das Blut durch die Trikuspidalklappe in die rechte Herzkammer gedrückt. Von hier aus wird das Blut durch die Pulmonalklappe in die Lungenflügel transportiert. Durch die Pulmonalvenen fließt das sauerstoffreiche Blut dann in den linken Vorhof. Die Mitralklappe öffnet sich: Das Blut wird erst in die linke Herzkammer und von dort durch die Aortenklappe in die Aorta, die größte Schlagader, gepumpt. Die vier Herzklappen erfüllen eine wichtige Funktion: Sie arbeiten wie Ventile und sorgen so dafür, dass das Blut immer in der vorgesehenen Richtung durch das Herz fließt. Kann eine Herzklappe sich nicht mehr vollständig öffnen, bezeichnet man das als Herzklappenstenose. Schließt sie sich nicht mehr vollständig, spricht man von einer Herzklappeninsuffizienz.
Nimmt man den Herzmuskel aus dem Körper, schlägt er weiter - zumindest für eine gewisse Zeit. Das liegt daran, dass das Nervensystem des Herzens darauf spezialisiert ist, sich durch eine eigene elektrische Energie zu erregen. Das kann keine andere Muskelzelle im Körper! Der Taktgeber ist der sogenannte Sinusknoten. Das ist eine hochspezialisierte Zellansammlung, die elektrischen Strom und damit einen Impuls generieren kann.
Das Herz besteht vor allem aus Muskelzellen. Die meisten haben die Aufgabe, sich kräftig zusammenzuziehen, sobald sie einen elektrischen Impuls erhalten - und sich danach von selbst wieder zu entspannen. Die dafür nötigen elektrischen Impulse werden von einigen spezialisierten Herzmuskelzellen erzeugt: Sie geben den Takt vor, in dem das Herz schlägt. Man nennt das auch Erregungsbildung. Die besonderen Herzmuskelzellen sind außerdem in der Lage, die Erregung schnell weiterzuleiten. Das ist wichtig, damit sich die Muskelzellen in den Herzkammern gleichzeitig zusammenziehen.
Das interne Steuerungssystem des Herzens
Im rechten Vorhof des Herzens liegt der sogenannte Sinusknoten. Er ist der Haupttaktgeber für den Herzschlag. Seine Zellen geben in regelmäßigen Abständen elektrische Impulse ab - normalerweise etwa 60 bis 80 pro Minute (Herzfrequenz). Bei körperlicher Anstrengung, psychischem Stress wie Nervosität oder Fieber schlägt das Herz schneller - bei großer Anstrengung bis zu über 200 Mal pro Minute.
Etwa in der Mitte des Herzens, wo Vorhöfe und Kammern zusammenstoßen, befindet sich der Atrio-Ventrikular-Knoten, kurz AV-Knoten. „Atrio“ steht für Vorhof, „Ventrikular“ für Herzkammer. Der AV-Knoten hat die Aufgabe, die Impulse vom Sinusknoten aufzunehmen und rasch in die Herzkammern weiterzuleiten. Dazu gibt er sie an das sogenannte His-Bündel ab. Die Zellen im AV-Knoten können auch selbst Impulse auslösen. Diese Funktion wird aber nur gebraucht, wenn zum Beispiel der Sinusknoten ausfällt.
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Das His-Bündel ist ein kurzer Strang aus besonderen Muskelzellen in der Herzscheidewand. Er teilt sich dort in zwei Äste auf. Sie ziehen als rechter und linker Kammerschenkel (Tawara-Schenkel) in die Herzspitze. Dort verzweigen sie sich in viele dünnere Fasern, die den Herzmuskel durchziehen und einen Impuls schnell auf beide Herzkammern verteilen.
Der elektrische Impuls vom Sinusknoten breitet sich zuerst in der Muskulatur der beiden Vorhöfe gleichmäßig aus. Dazu sind keine speziellen Leitungsfasern nötig. Die Vorhof-Muskulatur zieht sich dadurch zusammen und pumpt das Blut in die Kammern. Wenn die Vorhöfe angespannt sind, erreicht der elektrische Impuls den AV-Knoten. Von dort breitet sich der Impuls über das His-Bündel, die Kammerschenkel und die Purkinje-Fasern rasch über die Herzkammern aus. Die Herzmuskelzellen ziehen sich dadurch „auf einen Schlag“ kräftig zusammen: Sie pumpen das frische Blut in den Körper und das verbrauchte in die Lunge. Nach einem Herzschlag entspannen sich alle Herzmuskelzellen wieder und warten auf den nächsten Impuls.
Herzrhythmusstörungen: Wenn das Herz aus dem Takt gerät
Schnelle Herzrhythmusstörungen aus den Herzvorhöfen nennt man supraventrikuläre Tachykardien Betroffene können unter Herzrasen, Schwindel, Luftnot, Brustschmerzen, dem Gefühl innerer Unruhe bis zum Bewusstseinsverlust leiden. Diese Form der Rhythmusstörungen ist jedoch nur sehr selten lebensbedrohlich.
Dazu zählen:
- AVNRT (AV-Knoten-Reentry-Tachykardie) und AVRT (AV-Reentry-Tachykardie, bei Vorliegen einer zusätzlichen Leitungsbahn/WPW-Syndrom): Dies sind die häufigsten Herzrhythmusstörungen bei jungen herzgesunden Menschen. Grundlage bildet eine veränderte oder sogar eine zusätzliche elektrische Verbindung zwischen Herzvorhof und Herzkammer. Bei beiden Formen können durch die besonderen Eigenschaften elektrische Impulse nicht nur vom Vorhof in die Kammer wandern, sondern auch wieder zurück in den Vorhof. Als Folge bildet sich eine Kreiserregung (Reentry) mit teilweise sehr hohen Herzfrequenzen (200/min.)
- Typisches Vorhofflattern: Ursächlich für diese Herzrhythmusstörung ist eine elektrische Kreiserregung (Reentry) um die Herzklappe der rechten Herzvorkammer (Trikuspidalklappe) herum. Hier ist der Puls oft erhöht, aber regelmäßig. Es entstehen meist Herzfrequenzen um 150/min. Bei Anstrengung kann die Herzfrequenz über 250/min ansteigen und somit lebensbedrohlich werden.
- Vorhofflimmern: Die häufigste in den Vorhöfen entstehende Herzrhythmusstörung ist das Vorhofflimmern: Dabei entstehen in den Vorhöfen unterschiedlich große kreisende Erregungen. Nur ein Teil der chaotischen elektrischen Signale aus den Vorhöfen kann zu den Kammern vordringen (diese Kontrollfunktion übernimmt der AV-Knoten). Das Herz schlägt unregelmäßig und trotz allem oft zu schnell. Vorhofflimmern ist nicht unmittelbar gefährlich, sollte jedoch ärztlich abgeklärt werden. Denn es kann schwerwiegende Folgen wie einen Schlaganfall oder eine Herzschwäche bedingen.
- Atriale Tachykardien: Diese Herzrhythmusstörung kann sowohl bei Herzgesunden als auch bei Patient:innen mit Herzerkrankungen (z. B. nach Herz-Operationen) auftreten.
Hirntod und Organspende: Ethische und medizinische Aspekte
Die Transplantation von Organen toter Spender zählt seit langem zu den etablierten Behandlungsmethoden in der Medizin. Sie trägt dazu bei, schwerkranken Menschen das Leben zu retten. Dieser sogenannten postmortalen Organspende liegt die Hirntodkonzeption zugrunde. Ein Mensch ist hirntot, wenn die Funktion des gesamten Gehirns irreversibel erloschen ist. Um das festzustellen, wird die Hirntoddiagnostik angewendet, die zu den sichersten diagnostischen Verfahren in der Medizin zählt.
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Trotzdem haben wir uns im Ethikrat über zwei Jahre damit beschäftigt, eine Stellungnahme zu Hirntod und Organtransplantation zu erarbeiten. Aus meiner Sicht geschah das vor dem Hintergrund der schwierigen Diskussionen zur Organverteilung, dem sogenannten Organspendeskandal und der rückläufigen Anzahl von Organspenden in Deutschland. In dieser Situation ist es wichtig, dazu beizutragen, dass jeder Mensch eine informierte Entscheidung für oder gegen eine Organspende treffen kann. Dazu soll diese Stellungnahme beitragen. Ein Ziel ist es, Vertrauen in eine wichtige Aufgabe der medizinischen Versorgung zu stärken, bei der es darum geht, schwerstkranken Menschen zu helfen, die nur durch Transplantation eines Organs überleben können. Gleichzeitig muss sichergestellt sein, dass auch die Interessen und die Würde des Menschen, der seine Organe spendet, gewahrt sind. Diese beiden Aspekte sind per se keine Widersprüche, sondern bilden gemeinsam einen Kernbestandteil humanen Verhaltens.
Darüber hinaus berührt jedoch die Frage, wann ein Mensch tot ist und was während des Sterbens passiert, ganz fundamentale Fragen unseres Lebens. Schließlich müssen sich unsere Vorstellungen darüber, wie der Tod eines Menschen festgestellt werden kann, immer wieder am Stand der Wissenschaft messen und sie stehen immer in einem gesellschaftlichen Kontext und einer kulturellen Tradition, die sich ebenfalls verändern. Möglicherweise bringen neue Methoden, zum Beispiel der Neurobildgebung oder physiologische Untersuchungsmethoden in einigen Jahren neue Erkenntnisse, wie das Erlöschen von Hirnfunktionen noch differenzierter beurteilt werden kann. Deshalb werden wir uns der Frage, wann ein Mensch tot ist und wie das sicher festzustellen ist, wahrscheinlich immer wieder neu stellen müssen. Vielleicht sind wir aber auch in der Zukunft nicht mehr darauf angewiesen, lebende Organe von toten Spendern zu transplantieren, weil künstliche Organe zur Verfügung stehen.
Aus meiner Sicht ist das Hirntodkriterium nicht nur ein sicheres Kriterium, um das Ende dessen festzustellen, was gemeinhin als Leben bezeichnet wird, sondern es ist auch das am besten geeignete, weil es sowohl mentale als auch organismische Aspekte berücksichtigt. Beide sind untrennbar miteinander verbunden, wie die zwei Seiten einer Medaille. Für beide ist das Gehirn notwendige Voraussetzung.
Die Rolle des Gehirns im Organismus
Das Gehirn hat eine besondere Rolle im Organismus, denn es erbringt für ihn eine Integrationsleistung, ohne die er nicht als Organismus existieren kann. Das Gehirn steuert über Nervenfasern, die biologisch aktive Stoffe freisetzen sowie direkt über Hormone den gesamten Organismus und ermöglicht es, das Gleichgewicht des Organismus zu gewährleisten und in spezifischer Weise auf die Umwelt zu reagieren und sich ihr anzupassen. Dies wird durch komplizierte Rückkopplungsmechanismen ermöglicht, die ohne Gehirn nicht realisiert werden können. Das Gehirn trägt damit unmittelbar dazu bei, dass die Integrität des Organismus in einer sich ändernden Umgebung aufrechterhalten werden kann.
Es ermöglicht aber auch das bewusste und unbewusste „Erleben“ der Umwelt und des eigenen Körpers. Es ist die Grundlage der Wahrnehmung von Berührungen, Temperatur, Schmerz, Geruch und anderen Reizen, und bestimmt wesentlich unser rationales und emotionales Verhalten. Es ist unabdingbare Voraussetzung, damit wir uns als Person erleben und Grundlage von Subjektivität. Die neuronale Architektur des Gehirns zu verstehen, die Voraussetzung und Grundlage aller Hirnaktivität sind, zählt immer noch zu den großen Fragen der Neurowissenschaft. Es ist offensichtlich, dass die Klärung dieser Fragen nicht nur für die Grundlagenforschung von Bedeutung ist, sondern auch große klinische Relevanz für alle Fragen in Zusammenhang mit der Intensivmedizin, aber auch dem Hirntod hat.
Die Hirntoddiagnostik: Ein sicheres Verfahren?
Der Hirntod führt unausweichlich zum Herzstillstand, ohne Beatmung innerhalb von Minuten, unter Beatmung/Intensivtherapie i. d. R. Das ärztlich-diagnostische Vorgehen zur Feststellung des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls (Hirntoddiagnostik) ist in der seit 1982 regelmäßig aktualisierten Richtlinie der Bundesärztekammer detailliert vorgeschrieben [1]. Die Hirntodfeststellung ist in Deutschland gemäß Transplantationsgesetz (TPG) zwingende Voraussetzung für die postmortale Organspende. Daneben wird sie auf der Intensivstation auch zur Prognosebeurteilung bei akuter schwerster Hirnschädigung mit anhaltendem Koma durchgeführt.
Bei der Hirntoddiagnostik handelt es sich heute um die am besten dokumentierte ärztliche Todesdiagnostik, die bei richtliniengemäßer Ausführung bislang nicht zu bestätigten Fehldiagnosen geführt hat [2, 3]. Hingegen kommt es in Deutschland jährlich zu 3-10 fehlerhaften ärztlichen Todesfeststellungen anhand der klassischen Todeszeichen [4]; der Scheintod fällt dann spätestens bei der Aufbahrung oder der regulären 2. Leichenschau vor Feuerbestattung auf. Dennoch gibt es eine anhaltende Kontroverse nicht in Bezug auf die klassischen Todeskriterien, sondern nur in Bezug auf das Hirntodkriterium.
Ein Motiv, das in vielen Stellungnahmen von Kritikern des Hirntodkriteriums erkennbar wird, ist die Sorge, dass die Hirntoddiagnostik nicht in der Lage sei, hirntodähnliche Zustände abzugrenzen, bei denen noch ein Minimalbewusstsein bzw. eine gewisse Hirnfunktion erhalten ist [28]. Insbesondere geht es um den minimalen Bewusstseinszustand und um das Syndrom reaktionsloser Wachheit (SRW, „Wachkoma“, auch als Persistent Vegetative State - PVS bezeichnet).
Die Komplexität des Gehirns und sein Energiebedarf
Die Zahl der Nervenzellen (Neuronen) im Gehirn ist mit 70-100 Mrd. nahezu 1000fach höher als im Rückenmark. Das Gehirn des Erwachsenen macht mit durchschnittlich 1450 g zwar nur 2-3 % der Körpermasse aus, beansprucht aber 20-25 % der gesamten Energie des Körpers [12, 16]. Damit ist der Energiebedarf jedes Neurons 200‑ bis 300-mal höher als der einer durchschnittlichen Körperzelle. Bedeutsam ist, dass das Gehirn aufgrund seiner Sonderstellung im Organismus prioritär mit Energie versorgt wird; die Energiezufuhr wird auch unter Fastenbedingungen durch einen vom Gehirn selbst gesteuerten Mechanismus aufrechterhalten [19, 20]. Das Gehirn benötigt im Schlaf nahezu so viel Energie wie im Wachzustand, bedingt durch eine hohe intern generierte neuronale Aktivität [21].