Arbeitsblatt: Blutkreislauf Geschichte

Entdeckung Blutkreislauf 1 Galen (129 n. Chr. 200 n. Chr.) Was die Menschen früher über den Blutfluss dachten Alte Auffassung nach Galen Der griechische Arzt Galen übte von allen Autoren der Antike, die medizinische Themen behandelt hatten, den stärksten Einfluss auf die Nachwelt aus. Seine Schriften wurden sorgfältig überliefert und galten in Europa bis in das 17. Jahrhundert hinein als bindende Lehrmeinung, neben der keine weiteren Theorien zugelassen wurden. Wer eine andere Ansicht vertrat, wurde als Ketzer verfolgt und bestraft. Galen hatte die folgenden Vorstellungen von der Entstehung des Blutes und dessen Bewegung im Körper: Alles Blut entsteht in der Leber. Die im Darm verdaute Nahrung wird zur Leber transportiert und dort in Blut umgewandelt. Von der Leber aus wird das Blut mittels einer Zugkraft in den Körper gezogen. Innerhalb des Herzens sickert das Blut über feine Poren von der rechten in die linke Herzhälfte. Dort wird es mit der Luft aus der Lunge gemischt. Durch diese Mischung erhält das Blut erst seinen Lebensgeist, und der Mensch ist lebendig. Das in der Leber gebildete Blut tritt letztlich im Körper bzw. in den Organen aus den feinsten, mit bloßem Auge erkennbaren Blutgefäßen heraus und versickert an Ort und Stelle bzw. wird aufgebraucht. Seine Vorstellungen über den Bau des Körpers konnte Galen nicht aus direkten Untersuchungen an Leichen ableiten. Solche Untersuchungen im Dienste der Wissenschaft wurden zu Galens Zeiten nicht durchgeführt. Später, im Europa des Mittelalters, waren sie sogar verboten. Galen und die Wissenschaftler seiner Zeit mussten sich also auf andere Weise informieren. Etwa bei der Freilegung von Organen durch eine Verletzung, bei der zufälligen Entdeckung eines Leichnams oder mit Hilfe der Sektion (Leichenöffnung) von Tieren. Galen nahm an, dass der Bau von Tierkörpern dem des Menschen ähnlich sei. Er führte seine Untersuchungen häufig an Berberaffen durch, weil er an ihnen eine recht große Ähnlichkeit zum Menschen sah. 1 2 3 4 1. Beschrifte die Abbildung. 2. Galen hat für seine Zeit sehr viel gut beobachtet am menschlichen Körper. Er vermutete, dass die Muskeln mit Dingen versorgt werden müssen, die aus den Verdauungsorganen und der Lunge kommen. Trotzdem hat er sich nicht alles richtig vorgestellt. Was hätte ein Zeitgenosse Galens an der Theorie bemängeln können? Mit welchen Argumenten? Entdeckung Blutkreislauf 2 Johannes De Wale (16041649) Bei dem festgebundenen Hund wurden an beiden Hinterextremitäten oberflächlich verlaufende Blutgefässe freigelegt. Versuch 1 Das rechte Hinterbein (vom Tier aus gesehen) wird mit Ausnahme der beiden Blutgefässe abgebunden. Wird eines der beiden Gefäße angeschnitten, so tritt wenig Blut aus. Das Tier überlebt. Versuch 2 Ein Blutgefäss des linken Beines wird abgebunden und dann an einer unterhalb gelegenen Stelle verletzt. Es tritt ein Blutstrahl aus und der Hund verblutet. 3. 4. 5. 6. 7. De Wale hat zufälligerweise nur eine Gefässart freigelegt, bei beiden Versuchen dieselbe. Welches Blutgefäss (Vene oder Arterie) hat de Wale erwischt? Skizziere am richtigen Ort in der Tabelle, was abgebunden (grün) und was zerschnitten wurde. Ergänze die Beobachtung und die Erklärung. Was wäre geschehen, hätte de Wale die andere Blutgefässart (Vene oder Arterie) erwischt? Ergänze auch hier die Tabelle. Zu welchen Ergebnissen hätten die Versuche nach älteren Vorstellungen führen sollen? Was hat de Wale neu erreicht? Arterien freigelegt Beobachtung Venen freigelegt Versuch 1 Versuch 2 Versuch 1 Versuch 2 rechtes Bein linkes Bein rechtes Bein linkes Bein Erklärung Entdeckung Blutkreislauf 3 William Harvey (15781637) Das Leben von W. Harvey Harvey studierte Medizin an der Universität von Cambridge und erhielt anschließend die Gelegenheit, die zur damaligen Zeit berühmteste medizinische Fakultät in Padua (Italien) zu besuchen. In Padua war zu dieser Zeit die experimentelle Forschung stärker entwickelt als an anderen Universitätsstädten Europas. Dort erlernte Harvey das naturwissenschaftlichexperimentelle Arbeiten mit Hilfe von Gewebeuntersuchungen und Experimenten an Tieren. 1602 kehrte William Harvey nach London zurück, wo er unter James ein erfolgreicher Arzt am englischen Hofe wurde. Sein großes Interesse neben der ärztlichen Tätigkeit blieb jedoch die Forschung. Schon früh entwickelte er die Vorstellung von der Blutzirkulation im menschlichen Körper, die im Gegensatz zu der damals gängigen, von Galen und anderen Denkern geprägten Lehrmeinung stand. Er untermauerte seine Idee vom Blutkreislauf durch Experimente und anatomische Sektionen. Erst im Jahre 1628 veröffentlichte er seine Ergebnisse in dem Werk Anatomische Untersuchungen über die Bewegung des Herzens und des Blutes in Tieren. Harvey untersuchte zunächst die Arbeit und den genauen Aufbau des Herzens. Dabei stellte er fest, dass die trennende Wand zwischen den beiden Herzkammern keine Poren aufweist. Mit dieser Beobachtung die entgegen Galens Blutflusstheorie stand, hatte Harvey seinen ersten Beweis, dass das Herz eine Blutpumpe mit getrennten Kammern ist. Weiterhin sezierte er die Blutgefäße, die den linken Herzvorhof mit den Lungenflügeln verbinden. Diese Adern enthalten alle Blut. Somit konnte Harvey einen weiteren Punkt der galenischen Theorie widerlegen: Im Herzen findet keine Mischung von Luft und Blut statt. Schließlich führte er noch drei wesentliche Experimente durch: 1. Berechnung der Blutmenge Harvey hatte gemessen, dass ein Schafherz bei einer Kontraktion der Herzkammern insgesamt 70 ml Blut in den Körper und in die Lungen presst. Die mittlere Pulszahl, d.h. die Anzahl der Schläge, die das Herz im Laufe einer Minute tätigt, beträgt 70 Schläge/Min. Aus diesen Daten berechnete Harvey die Menge Blut, die vom Herzen an einem Tage befördert würde. Dieses wäre dann gemäß den Lehren von Galen die Menge Blut, die im Körper an einem Tag verbraucht und von der Leber aus der Nahrung von neuem gebildet würde folgende: Für Harvey war dieses Ergebnis ein Beweis dafür, dass Blut nicht ständig aus der Leber gebildet werden konnte. Selbst die kühnste Phantasie konnte sich nicht ausmalen, dass so viel Blut aus der täglichen Nahrung entsteht. Man kann sich auch nicht vorstellen, dass all das viele Blut im Körper einfach versickern sollte. Es lag also die Hypothese (Annahme) nahe, dass das aus dem Herzen gepumpte Blut wieder zu diesem zurückfließt. 2. Berechnung der Blutmenge Harvey berechnete auf eine zweite Weise im Schafskörper transportierte Blutmengen. Er bestimmte damals ein Gewicht von 2 Unzen 60 Blut im Herzen. Um auf gar keinen Fall einen Fehler zu machen, rechnete er nicht mit 2 Unzen Blut, sondern nur mit einer halben Unze pro Herzschlag 15 Gramm. Bei 60 – 70 Pulsschlägen pro Minute kam er auf etwa 1000 Unzen 30 000 Blut pro halbe Stunde. Diese Masse entspricht etwa 30 Litern. Soviel Blut muss also das Herz mindestens in einer halben Stunde in den Körper pumpen. 3. VenenAusstreichExperiment Harvey gelang es auch seine Hypothese vom Blutkreislauf experimentell zu bestätigen, indem er in einem einfachen Versuch demonstrierte, dass das Blut tatsächlich zum Herzen zurückfließt: Zunächst soll der linke Arm für 15 Sekunden in Richtung Boden hängen gelassen werden. Balle dann die linke Hand zu einer Faust. Die Adern auf dem Handrücken und auf der Innenseite des Unterarms werden heraustreten. Streiche nun eine Ader, die gerade verläuft und sich nicht verzweigt, mit dem Zeigefinger und dem Mittelfinger der rechten Hand von Blut leer. Dies tue so, dass die beiden Finger nebeneinander auf die Ader gedrückt und dann –ohne den Druck zu vermindern – etwa einen Fingerbreit voneinander wegbewegt werden. Hebe dann zunächst den Zeigefinger, der zum Körper hin liegt, und beobachte. Hebe dann auch den Mittelfinger. Beobachte dabei genau die Färbung des Gefäßes. Hierbei wird die Vene über eine Venenklappe hinaus vom Blut ausgestrichen. Wenn man den Zeigefinger wegnimmt, passiert gar nichts, die Vene bleibt leer. Erst wenn man den Mittelfinger entfernt, strömt das Blut in den leeren Gefäßabschnitt Richtung Herz. Man sieht mit eigenen Augen, wie schnell das Blut in die Adern fließt, und man erkennt, dass es in den Venen zum Herzen zurückfließt. Mit diesem Experiment hat Harvey vollständig die Lehre von Galen widerlegt und seine Theorie vom Blutkreislauf bestätigt. Das Blut versickert nicht, sondern fließt in einem geschlossenen Kreis von Blutgefäßen einmal vom Herz zum Körper und dann vom Körper zum Herzen zurück Fazit: Harvey gründete seine Aussagen auf Beobachtungen, Messungen und Rechnungen und nicht nur auf reine Spekulationen. Er stand damit im Gegensatz zu den Medizinern seiner Zeit und seinen Vorgängern, die die Lehre von den Funktionen des Körpers in der Regel von vagen Vorstellungen und Vermutungen des Altertums ableiteten. Diese neue Art des wissenschaftlichen Vorgehens setzte sich so am Ende der Renaissance immer mehr durch und wird heutzutage von jedem verantwortungsvollen Wissenschaftler angewendet. 8. Wie viel Liter Blut wird pro Tag gemäss der 1. Berechnung von Harvey im Körper des Schafs transportiert? 9. Wie viel Liter Blut pumpt das Herz gemäss der 2. Berechnung mindestens pro Tag in den Schafskörper? 10. Probiere das VenenAusstreichExperiment selbst aus! Funktioniert es bei dir? 11. Während ungefähr wie vielen Jahren wurden die Theorien Galens gelehrt resp. nicht erfolgreich widerlegt? 12. Skizziere den Blutkreislauf so, wie du ihn vermutest. Dabei sollen das Herz, die Lunge, Verdauungsorgane und ein Beinmuskel vorkommen. Färbe dabei sauerstoffarmes Blut blau, sauerstoffreiches rot und gib die Fliessrichtung mit Pfeilen an. Lösungen Entdeckung Blutkreislauf 1 Galen 1) 1. Lunge 2. Leber 3. Magen 4. Darm Lösungen Entdeckung Blutkreislauf 2 de Walen 3) zwei Venen bei beiden Versuchen 1 und 2 4) 5) 6) Arterien freigelegt Versuch 1 Versuch 2 rechtes Bein Beobachtung tot Erklärung linkes Bein überlebt Venen freigelegt Versuch 1 Versuch 2 rechtes Bein überlebt Das Blut fliesst aus Kein Blut fliesst Nur das Blut des dem Körper heraus. Beins fliesst heraus, das Hirn heraus. wird nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt. linkes Bein tot Das Blut fliesst aus dem Körper heraus, das Hirn wird nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt. 7) Alte Vorstellung: Es gibt keine Gefässe, die das Blut zum Herz zurückführen. Blut wird immer neu produziert, darf also verloren gehen. Neue Vorstellung: Es gibt Blutgefässe, die zum Herz zurückführen. Das Blut „versickert nicht in den Organen. Lösungen Entdeckung Blutkreislauf 3 William Harvey 8) Transportierte Blutmenge/min 70 ml 70 (Pulsschläge/min) 4 900 ml Transportierte Blutmenge/h 4 900 ml 60 294 000 ml Transportierte Blutmenge/Tag 294 000 ml 24 7 056 000 ml 7 056 9) 1440 11) Über 1400 Jahre. Versuch 1 Das rechte Hinterbein (vom Tier aus gesehen) wird mit Ausnahme der beiden Blutgefässe abgebunden. Wird eines der beiden Gefäße angeschnitten, so tritt wenig Blut aus. Das Tier überlebt. Versuch 2 Ein Blutgefäss des linken Beines wird abgebunden und dann an einer unterhalb gelegenen Stelle verletzt. Es tritt ein Blutstrahl aus und der Hund verblutet. Lehrerinfo zu de Wale Jetzt wird Abbildung 1 als Dia projiziert und die Versuchsdurchführung geschildert. Dabei sollte man behutsam vorgehen und die Vivisektion aus der Zeit heraus erklären (Narkosemittel wurden routinemäßig erst ab der Mitte des 19. Jahrhunderts eingesetzt, drakonische Strafen wie Blenden waren für aus unserer Sicht geringfügige Verbrechen gängig), aber auch deutlich machen, daß es unter heutigem Blickwinkel ein scheußlicher und unzulässiger Versuch ist. Die Schüler sind bewegt und zur Mitarbeit motiviert. Es kann sein, daß man hier schon die erst für später geplante Diskussion über Tierversuche einschiebt, weil die Schüler emotional stark erregt sind. Die Diskussion über Tierversuche sollte von dem vorgestellten Versuch, der heute scharf verurteilt würde, ausgehen und dann aber differenziert geführt werden. Es sollte zur Sprache kommen, daß vereinzelten illegalen grausamen Tierversuchen auch vereinzelte kriminelle Aktionen von Tierschützern gegenüberstehen und daß es um eine ausgewogene Sichtweise gehen muß. In diesem Zusammenhang muß auch über nicht artgerechte Tierhaltung in jeder Hinsicht (Massentierhaltung, Tiertransporte, falsche Haltung und übertriebenes Verwöhnen von Haustieren) gesprochen werden. In diesem Kontext sollte man den Eifer von Tierschützern loben, aber auch darauf hinweisen, daß es Grausamkeiten gegen Menschen gibt (Beschneidungen von Mädchen in Afrika, Sextourismus, .), die auch bzw. eher Anteilnahme und Einsatz erfordern.