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  • Departement fr Pferde

    730 Millionen Schlge bis zum gEnde Faszination Herz

    Colin C. SchwarzwaldPD D d t PhDPD Dr. med. vet., PhDDiplomate ACVIM & ECEIMAbteilung Innere MedizinAbteilung Innere Medizin

  • Einleitung Unser Leben mit Tieren

  • Die Klasse der Sugetiere

  • Die Rekordhalter

    Thailndische Schweinsnasen BlauwalThailndische Schweinsnasen-Fledermaus (Bumblebee bat)(Craseonycteris thonglongyai)

    Blauwal(Balaenoptera musculus)

    Kopf-Rumpf-Lnge: 29 33 mmGewicht: 1.5 3 g

    Kopf-Rumpf-Lnge: 25 35 mGewicht: 100 200 t

    100 Mio x

  • Entwicklung und Anatomie

    Bayrhuber et al., Linder Biologie, 1989.Maus

    W lWal

    palaeo.gly.bris.ac.uk

  • Die Erforschung der Natur

    Leonardo da Vinci

    1452 - 1519

  • Die Erforschung des Herzens

  • Die Erforschung des Herzens

    Das Herz ist ein Muskel mit berragender Kraft ber andere Muskeln.

  • Das Herz hat vier Kammern

    Pferd

    Nickel, Schummer, Seiferle. Lehrbuch der Anatomie der Haustiere, Band III, 1984.

  • Das Herz im Zusammenspiel der Organsysteme

    LLungeO2 CO2

    O2 CO2

    Gewebe ATPOrgane

    ATPMuir WW, Wellman ML. JVIM 2003;17:127-135

  • Sugetiere sind auch Athleten

    Hinchcliff et al., Equine Sports Medicine and Surgery, 2004

  • Das Pferd

    Pferd(Equus caballus)

    Gewicht: 500 (50 1100) kgGewicht: 500 (50 1100) kg

    Herzfrequenz: 28 44 Schlge / Min

    Max. Geschwindigkeittrainierter Pferde: 65 90 km/h

    (0 70 km/h in 2 Sek )(0 70 km/h in 2 Sek.)

  • Sauerstoffverbrauch

    T i i t Pf d 500 kTrainiertes Pferd, 500 kg

    White Turf, St. Moritz, Switzerland(courtesy of Dr. M. Dennler)

    1 2 Liter/Min. 80 110 Liter/Min.40 75 x

  • Herzminutenvolumen

    T i i t Pf d 500 kTrainiertes Pferd, 500 kg

    White Turf, St. Moritz, Switzerland(courtesy of Dr. M. Dennler)

    30 Liter/Min. 240 450 Liter/Min.8 15 x

  • Herzfrequenz

    100% max. Leistung100% max. Leistung

    75% max. Leistung

    50% max. Leistung

    Hinchcliff et al., Equine Sports Medicine and Surgery, 2004

  • Das Herz wchst mit seinen Aufgaben

    Herzgewicht - Trainingseffekte

    Key to the Mint7.2 kg

    Durchschnittl. Pferd5.5 kg

    Hinchcliff et al., Equine Sports Medicine and Surgery, 2004Hill JA, Olson EN, NEJM 2008;358:1370-80

  • Herzgrsse

    Krper-gewicht

    Herz-gewicht

    (D)Maus 25 g 80 mg

    Ratte 500 g 2 g

    Hund 25 kg 200 gg g

    Pferd 500 kg 6 kg

    Michael LH. In: Hedrich et al., The Laboratory Mouse, Elsevier 2004Elsevier, 2004

    Loughrey et al. AJP Heart Circ Physiol, 2004.

  • Herzgrsse

    Krper-gewicht

    Herz-gewicht

    Maus 25 g 80 mg

    Ratte 500 g 2 g

    Hund 25 kg 200 gMuseum of New Zealand

    g g

    Pferd 500 kg 6 kg

    Blauwal 200 t 600 kg

  • Krpermasse vs. Herzmasse

    Herzgewicht g

    0.6% KGW

    (0.0058 x KGW0.98)

    Schmidt-Nielsen K, Animal Physiology, 5th ed, Cambridge, 1997

  • Anatomie des Herzens

    Savolainen et al.Toxicol Pathol, 37: 395-414, 2009.

    Nickel et al. Lehrbuch der Anatomie der Haustiere, Band III, 1984.

    Loughrey et al. AJP Heart Circ Physiol, 2004.

  • Herzen verschiedener Sugetiere

  • Anatomie

    H k l llHerzmuskelzellen

    Loughrey et al. AJP Heart Circ Physiol 287:H1149-59, 2004.

  • Elektrische Erregung des Herzens

    Pferd

    Maus

    Huggins CE et al. Heart, Lung and Circulation, 2008.

    Grauwal

    Courtesy Dr. R.L. Hamlin Ponganis PJ et al. Marine Mammal Science, 1999.

  • Von der elektrischen Erregung zur mechanischen (Pump ) Funktionzur mechanischen (Pump-) Funktion

    Excitation Contraction CouplingExcitation Contraction Coupling

    TN-T

    Bers DM, Nature 2002;415:198-205

    Klabunde RE, www.cvphysiology.com, 2007

  • Mechanische (Pump-) Funktion

    HyperHeart : http://library.med.utah.edu/kw/pharm/Blumenthal et al., University of Utah, USA

  • Mechanische (Pump-) Funktion

    HyperHeart : http://library.med.utah.edu/kw/pharm/Blumenthal et al., University of Utah, USA

  • Mechanische (Pump-) Funktion

    HyperHeart : http://library.med.utah.edu/kw/pharm/Blumenthal et al., University of Utah, USA

  • Mechanische (Pump-) Funktion

    HyperHeart : http://library.med.utah.edu/kw/pharm/Blumenthal et al., University of Utah, USA

  • Mechanische (Pump-) Funktion

    HyperHeart : http://library.med.utah.edu/kw/pharm/Blumenthal et al., University of Utah, USA

  • Mechanische (Pump-) Funktion

    HyperHeart : http://library.med.utah.edu/kw/pharm/Blumenthal et al., University of Utah, USA

  • Mechanische (Pump-) Funktion

    HyperHeart : http://library.med.utah.edu/kw/pharm/Blumenthal et al., University of Utah, USA

  • Mechanische (Pump-) Funktion

    HyperHeart : http://library.med.utah.edu/kw/pharm/Blumenthal et al., University of Utah, USA

  • Pumpleistung des Herzens

    Schlag-l

    Herz-i t

    Im Leben t

    Im Leben tvolumen

    (L / Schlag)minuten-volumen(L / Min)

    gepumptesBlut (L)

    gepumptesBlut (L) pro kg Herz

    Spitzmaus 0.0000012(1.2 L)

    0.001(1 mL)

    800 66.7 Mio. 1/40

    20

    Ratte 0.0002(200 L)

    0.07(70 mL)

    185000 103 Mio.

    0 02 . 3.

    3 x

    Mio

    . x

    io. x

    Mio

    . x

    20

    Hund 0.02(20 mL) 2 12 Mio. 66.6 Mio.

    Pferd 1 30 390 Mio. 131 Mio.

    max

    .

    290

    M

    2 M

    162

    M

    Blauwal 350 2098 130 Mrd. 217 Mio.

    Dobson GP. Clin Exp PharmPhysiol 2003;30:590-597.

  • HerzfrequenzHerzfrequenz

    Pf d Zi MPferd28 44 /Min.

    Ziege70 110 /Min.

    Maus400 800 /Min.

  • Herzfrequenz vs. Krpermasse

    > 1200900 1400900 - 1400

    400 - 800

    70 - 160

    28 - 44

    120 - 240(1.5 3 g)

    10 - 20

    (100 - 200 t)

    Schmidt-Nielsen K, Animal Physiology, 5th ed, Cambridge, 1997

  • Herzfrequenz vs. Lebenserwartung

    Neanderthal, medieval Man Man

    Levine HJ. J Am Coll Cardiol, 1997.

  • Anzahl Herzschlge im Laufe der Zeit

    Schlgepro Zwergspitzmaus Hausmaus Hund Pferd Blauwalp

    Min 1200 600 75 40 15

    Stunde 72000 36000 4500 2400 900

    Tag 1728000 864000 108000 57600 21600

    Woche 12096000 6048000 756000 403200 151200

    Monat 51840000 25920000 3240000 1728000 648000Monat 51 840 000 25 920 000 3 240 000 1 728 000 648 000

    Jahr 630720000 315360000 39420000 21024000 7884000

    Leben: 1.5Jahre 950Mio.

    2.5Jahre 790Mio.

    12Jahre 470 Mio.

    25Jahre 530Mio.

    50Jahre 390Mio.

    AnzahlimVerhltniszumBlauwal 2.4 2.0 1.2 1.3 1.0

  • Anzahl Herzschlge im Laufe der Zeit

    Schlgepro Zwergspitzmaus Hausmaus Hund Pferd Blauwal Menschp

    Min 1200 600 75 40 15 70

    Stunde 72000 36000 4500 2400 900 4200

    Tag 1728000 864000 108000 57600 21600 100800

    Woche 12096000 6048000 756000 403200 151200 705600

    Monat 51840000 25920000 3240000 1728000 648000 3024000Monat 51 840 000 25 920 000 3 240 000 1 728 000 648 000 3 024 000

    Jahr 630720000 315360000 39420000 21024000 7884000 36792000

    Leben: 1.5Jahre 950Mio.

    2.5Jahre 790Mio.

    12Jahre 470 Mio.

    25Jahre 530Mio. 900Mio.

    50Jahre 390Mio.

    80 Jahre 2900 Mio80Jahre 2900Mio.AnzahlimVerhltniszumBlauwal 2.4 2.0 1.2 1.3 1.0 7.4(2.3)

  • Herzschlge im Laufe des Lebens

    000

    x

    40 x

    000

    0 x

    500

    0

    100

    000

    1 5 (10) x

    Levine HJ. J Am Coll Cardiol, 1997. 730 560 x 106 Schlge / Lebensdauer

  • Herz und Lebensdauer

    30 Mi S hl bi E d730 Mio. Schlge bis zum Ende

    Wird unsere Lebenserwartung durch das Herz (bzw. die Herzfrequenz) bestimmt?

    K L b t d h S k dKann unsere Lebenserwartung durch Senkung der Herzfrequenz gar gesteigert werden?

  • Krpermasse vs. Stoffwechselrate

    Spezifische StoffwechselrateStoffwechselrate Spezifische Stoffwechselrate(pro kg KGW)

    Stoffwechselrate

    Herzfrequenz

    Schmidt-Nielsen K, Scaling Why is animal size so important, Cambridge, 1984

  • Sauerstoff- & Energieverbrauch

    Pro Std & kg Im Leben Im LebenPro Std & kg verbrauchter

    Sauerstoff(L / kg / h)

    Im Leben verbrauchter

    Sauerstoff (L / kg)

    Im Leben verbrauchtes ATP

    (mol / kg)(L / kg / h) (L / kg)

    Spitzmaus 4.00 35000 7813

    Maus 1.62 30000 6670

    1.3

    x

    x 1.3

    x

    Ratte 0.91 40000 8930

    Pferd 0.18 39420 8800

    max

    . 1

    55 x

    max

    . 1

    Pferd 0.18 39 420 8 800

    Blauwal 0.073 39300 8771

    Dobson GP. Clin Exp PharmPhysiol 2003;30:590-597.

  • Zusammenhnge ?

    Das Herz aller Sugetiere schlgt im Leben etwa 730 Mio. maletwa 730 Mio. mal

    Alle Sugetiere verbrauchen im Leben pro kg KGW etwa dieselbe Menge O2 und ATPp g g 2

  • Sauerstoff und Energie Free radical theory of ageingFree radical theory of ageing

    Oxidative Schdigungg g Mitochondrien Lipide (Zellmembran) Proteine (Eiweisse)

    Mitochondrien

    Freie Radikale

    DNA (Erbsubstanz)

    O ATPO2 ATP

    Beal MF. Nature Medicine2005;11:598-599.

    Atmungskette

  • Die Stoffwechselrate bestimmt die Lebensdauer

    Lebensverlngerung durch Reduktion der Herzfrequenz ?

    Herzfrequenz

    Stoffwechselrate

    LebensdauerLebensverlngerung d h R d kti ddurch Reduktion der

    Stoffwechselrate ?Lebensverlngerung

    d h S h tdurch Schutz vor oxidativer Schdigung ?