Ch. Högenauer

Christoph Högenauer

Gastrointestinale Probleme, Höhe und Alpinsport

Gastrointestinal problems, high altitude and alpine sports

SUMMARY

Gastrointestinal disease and symptoms are frequent problems during travels at high altitude. This review summarises the most important gastrointestinal complaints and their postulated mechanisms under these conditions. Observed problems are diarrhea, significant weight loss, dyspeptic diseases, bloating and flatulence. Diarrhea, as the most reported disease during high altitude expeditions is often caused by infectious agents due to a high faecal contamination of trekking (tracking) routs and difficulties in the decontamination of drinking water under high altitude conditions. Other causes for diarrhea are osmotic diarrhea due to a high magnesium content of glacier water and diarrhea due to extreme physical exercise (runner´s diarrhea). Pathophysiological mechanisms of weight loss in high altitudes areas are multifactorial and poorly understood. Probable factors include increase energy exposure due to exercise and cold and impaired appetite, the latter might be caused by alter levels of GI-hormones. Dyspeptic conditions include gastritis, peptic ulcer disease and gastroesophageal reflux disease. These problems are caused by a high rate of H.pylori infection in inhabitants of high altitude areas and by impaired gastrointestinal blood supply due to exercise and probably height exposition. Flatulence and meteorism is a less dangerous however tiresome problem in higher areas. The main mechanism is an increase in intestinal gas volume due to the low air pressure. Although gastrointestinal problems are common at high altitude areas, little scientific publications are available about their pathophysiologic mechanisms. Further publications on the physiologic mechanisms of high altitude influence on the GI-tract remain warranted.

Keywords: High altitude, diarrhoea, gastrointestinal tract

ZUSAMMENFASSUNG

Gastrointestinale Erkrankungen und Symptome sind eine gängige Erscheinung bei Höhenaufenthalten. Diese Übersichtsarbeit fasst die häufigsten gastroin-

testinalen Probleme und deren möglichen Ursachen zusammen. Am häufigsten sind Diarrhö, Gewichtsverlust, dyspeptische Erkrankungen und Meteorismus/Flatulenz. Der Durchfall ist die am öftesten beobachtete Erkrankung. Dieser wird vor allem von bakteriellen und parasitären Erregern bei Expeditionen in großer Höhe durch eine hohe Rate an fäkaler Kontamination von Treckingrouten und eine erschwerte Dekontamination von Trinkwasser unter Höhenbedingungen ausgelöst. Weitere Auslöser sind eine durch hohe Magnesiumkonzentration im Gletscherwasser bedingte osmotische Diarrhö sowie eine Diarrhö durch körperliche Anstrengung (Runner´s diarrhea). Ein pathophysiologisch nur bedingt erklärtes Phänomen ist der Gewichtsverlust bei Höhenaufenthalten. Als Ursachen werden ein erhöhter Energieverbrauch durch Kälte und körperliche Anstrengung sowie ein Appetitverlust postuliert, letzterer vermutlich durch veränderten GI-Hormonspiegel. Dyspeptische Symptome, Gastritis und Reflux werden im Alpinsport vor allem durch sportliche Betätigung verursacht, die hohe Rate an Gastritis und peptischen Erkrankungen bei Höhenbewohnern durch eine hohe Prävalenz an H.pylori Infektionen. Eine lästige Begleiterscheinung bei Höhenaufenthalten sind verstärkte Flatulenz und Meteorismus. Diese kommen in erster Linie durch eine erhöhte Ausdehnung von Darmgasen bei niedrigem Luftdruck zustande. Obwohl gastrointestinale Symptome bei Höhenexposition sehr häufig sind, existieren bisher nur wenige Daten über deren Pathophysiologie. Eine genauere Klärung physiologischer Mechanismen von Höheneinflüssen auf den GI-Trakt ist in Zukunft notwendig.

Schlüsselwörter: Alpinsport, Diarrhoe, Gastrointestinaltrakt

EINLEITUNG

Gastrointestinale Symptome und Erkrankungen sind ein häufiges Problem bei Expeditionen und sportlichen Aktivitäten in großer Höhe. Diese können zu einer beträchtlichen körperlichen und psychischen Einschränkung von Alpinsportlern und Teilnehmern an Bergexpeditionen führen. In den widrigen Umständen von Expeditionen in extremer Höhe führen sie mitunter auch zu einer potentiellen vitalen Gefährdung. Dass gastrointestinale Probleme im Vergleich zu anderen Erkrankungen und Verletzungen wesentlich häufiger als erwartet auftreten, veranschaulichen berichtete Erkrankungen, die während einer Mount Everest Expedition 1992 auftraten (1). An dieser Expedition nahmen 35 Bergsteiger sowie 20 Sherpas und Träger teil. Die berichteten Erkrankungen und deren Häufigkeit sind in Tabelle 1 aufgelistet. In einer weiteren Studie über Erkrankungen von jugendlichen Teilnehmern an mehreren Expeditionen wurde eine ähnliche Häufung von gastrointestinalen Erkrankungen bei Aufenthalten in Höhen

Fallzahl

Gastrointestinale Erkrankungen 50

Gastroenteritis/Durchfall 43 gastrointestinale Blutung 1 Dyspepsie 2 anhaltendes Erbrechen 1 Hämorrhoiden 3

Akute Höhenkrankheit 26

Mild 24 Schwer 2

Trauma 22

Fraktur 1 Weichteilverletzung 10 Erfrierung 6 Sonnenbrand 5

Erkrankungen des Respirationstrakts 37

Halsschmerzen 14 Husten 18 Infektionen 5

Zahnerkrankungen 4

Abszess 2 verlorene Kronen 2

Tab.1: Häufigkeit von gastrointestinalen Erkrankungen im Vergleich zu anderen medizinischen Problemen im Rahmen einer Mount-Everest-Expedition (55 Teilnehmer)

Adaptiert nach A´Court C et al. How to do it: Doctor on a mountaineering expedition. BMJ 1995; 310: 1248

von > 2.500 m gefunden (2). Grundsätzlich führen im Alpinsport folgende drei Hauptfaktoren zu gastrointestinalen Problemen: • Höheneinflüsse • körperliche/sportliche Aktivität • andere Umwelteinflüsse In dieser Arbeit sind die häufigsten gastrointestinalen Erkrankungen und Symptome im Alpinsport sowie deren möglichen Ursachen einzeln abgehandelt.

DIARRHÖ/GASTROENTERITIS

Durchfallerkrankungen, die gehäuft im Rahmen von Höhenaufenthalten und alpinsportlichen Betätigungen auftreten, lassen sich im Wesentlichen in drei Gruppen von Ursachen unterteilen.

Infektiöse Genese In den anfangs erwähnten Publikationen zeigt sich, dass die infektiöse Gastroenteritis vermutlich die am meisten beobachtete Erkrankung bei Bergexpeditionen ist. Gastrointestinale Infektionen werden gehäuft bei Höhenaufenthalten und hochalpinen Expeditionen vor allem in Ländern der Dritten Welt (Himalaja, Anden) mit niedrigem hygienischem Status beobachtet. Häufige Infektionserreger bakterieller Genese sind Salmonellen, Shigellen sowie enterotoxische E.coli (ETEC, häufigste Erreger der traveller´s diarrhea) (Abb. 1). Die zweite Gruppe an wichtigen Durchfallserregern in diesen Regionen sind Protozoen, vor allem Giardia lamblia und Entamoeba histolytica. Die Übertragung der Keime erfolgt fäkooral, da populäre Bergrouten einen hohen Grad an fäkaler Kontamination aufweisen (1). Zusätzlich kommt es durch Windverfrachtungen von Schnee zu einer weitreichenden Kontamination durch diese Erreger im hochalpinen Gelände. Da diese Krankheitserreger auch tiefen Temperaturen widerstehen, ist Trinkwasser, das aus Schnee und Eis gewonnen wird, als potentiell kontaminiert anzusehen. Erschwerend ist eine durch die tiefen Temperaturen bedingte unzureichende Händehygiene vor dem Essen und Kochen. Der Durchfall wird entweder von einer Darmentzündung durch Invasion der Keime verursacht (Salmonellen, Shigellen, Amöben) oder durch bakterielle Toxine ausgelöst. Letztere, wie die von enterotoxischen E.coli (ETEC) produzierten Toxi-

Abb.1: Enterotoxische E.coli

ne, führen über eine Aktivierung der aktiven Chloridsekretion vor allem im Dünndarm zu einer sekretorischen Diarrhö und in weiterer Folge zu massiven Flüssigkeits- und Elektrolytverlusten. Die Prophylaxe von infektiösen Durchfallserkrankungen bei Höhenaufenthalten ist im Prinzip ähnlich den Empfehlungen bei Reisen in Ländern mit niedrigem hygienischem Status. Das Abkochen oder die chemische Sterilisation des Trinkwassers und der damit kontaminierten Nahrungsmittel sind die wichtigsten Maßnahmen. Zu beachten ist jedoch, dass in großer Höhe der Siedepunkt des Wassers bei niedrigerer Temperatur als auf Meeresniveau liegt. Daher ist ein längeres Kochen des Wassers zum Abtöten der Keime notwendig, z.B. auf 4.500 m Höhe ist ein Kochen von 24 Minuten notwendig.

Osmotische Diarrhö Eine weitere Genese des Durchfalls in Höhenaufenthalten ist osmotisch bedingt. In diesem Fall führen durch den Darm nicht absorbierte Stoffe zu einer vermehrten Wasserretention im Darm und in weiterer Folge zur Diarrhö. Eine der Ursachen ist ein im Gletscherwasser häufig beobachteter erhöhter Magnesiumgehalt. Magnesiumionen werden nur zu circa 15 % im Darm absorbiert, der Rest verbleibt im Darmlumen und führt abhängig von der Menge zu einer Erhöhung des Stuhlwassers und des Stuhlvolumens (Abb. 2) (3). Zusätzlich kann eine koh-

Abb.2: Die Steigerung des Stuhlvolumens bei osmotischer Diarrhö durch Magnesium ist proportional abhängig zur aufgenommenen Menge an Magnesiumionen (adaptiert nach Ref. 3).

lenhydratreiche Kost über im Dünndarm malabsorbierte Kohlenhydrate eine osmotische Diarrhö verursachen. Insbesondere Fruktose, die häufig als Süßstoff verwendet wird, kann nur begrenzt im Dünndarm absorbiert werden.

Diarrhö durch extreme körperliche Anstrengung (Runner´s diarrhea) Diarrhö oder Urgenz zum Stuhlgang ist ein gängiges Phänomen, das bei verschiedenen sportlichen Betätigungen (z.B. Marathon, Radfahren, Triathlon, long-distance walking) beobachtet wurde. Laut Literatur sind 20–50 % aller Sportler betroffen (4). In einer Studie an Läufern berichteten 60 % der Befragten über eine Unterbrechung des Laufens zum Stuhlgang im Training und 12 % während eines Wettkampfs (5). Zu beachten ist, dass in dieser Form des Durchfalls häufig Blutbeimengungen im Stuhl gefunden wurden. Ein positiver Hämocculttest ist bei 8–87 % der Fälle von Runner´s diarrhea beschrieben (6). Die Ursache dieser Art von Durchfall ist multifaktoriell. Einerseits kommt es bei starker körperlicher Betätigung zu einer Reduktion der Darmdurchblutung im mesenteriellen Stromgebiet um bis zu 80 %, wobei auch Fälle von ischämischer Colitis beschrieben sind. Andere postulierte Faktoren sind eine Reduktion der intestinalen Glukoseabsorption, eine Steigerung der Darmpermeabilität und eine Reduktion der Wasser- und Flüssigkeitsabsorption durch adrenerge Stimulation. Eine Beschleunigung der intestinalen Transitzeit spielt vermutlich keine Rolle.

Therapie von Durchfallerkrankungen Die wichtigste therapeutische Maßnahme insbesondere bei schweren Durchfallserkrankungen ist eine Substitution von Flüssigkeit und Elektrolyten. Wenn möglich, kann diese parenteral über Infusionen erfolgen. Unter Expeditionsbedingungen ist jedoch meist nur eine orale Substitution auf Basis von WHO-artigen Lösungen möglich. Letztere beruhen auf dem Natrium-Glukose Kotransporter im Dünndarm, der bei toxinvermittelter Diarrhö funktionsfähig bleibt. Entsprechende Rehydratationslösungen enthalten hohe Mengen an Natriumchlorid, Kalium und Glukose beziehungsweise kurzkettigen Kohlenhydraten. Eine weitere Therapieoption ist die Verlangsamung der Darmpassage zur Steigerung der Absorption durch Opiate wie Loperamid (Imodium®, Enterobene®) oder die klassische Opium-Tinktur. Bei Durchfall durch invasive Keime insbesondere bei blutigem Durchfall ist eine Anwendung dieser Medikamente relative kontraindiziert. Bei invasiven Keimen ist in Abhängigkeit des Krankheitsbildes eine Antibiotikatherapie zu überlegen. Je nach Keim empfiehlt sich primär die Anwendung von Ciprofloxacin (Ciproxin®), Cotrimoxazol (Bactrim®) und Clarithromycin (Klacid®). Bei Protozoeninfektionen ist Metronidazol (Anaerobex®) das Mittel der ersten Wahl.

GEWICHTSVERLUST

Ein weiteres und wichtiges Phänomen bei Höhenaufenthalten ist ein deutlicher Gewichtsverlust (7). Die Genese ist multifaktoriell, mitverantwortlich sind Faktoren wie ein erhöhter Energieverbrauch durch starke körperliche Betätigung und Kälteexposition (7). Jedoch führt der Aufenthalt in großer Höhe alleine ohne die oben genannten Faktoren bereits zu Gewichtsverlust. Dies konnte in einem Experiment an gesunden Probanden in simulierten Bedingungen von 8.848 m für 31 Tage in einer Unterdruckkammer gezeigt werden (8). In diesem Experiment wurden Faktoren wie Kälteexposition und körperliche Belastung ausgeschaltet. Unter diesen Bedingungen kam es trotz ausreichend vorhandener Nahrung zu einem mittleren Gewichtsverlust von 5 kg pro Proband. Vermutete Mechanismen sind ein Appetitverlust und eine Abneigung gegen fettreiche Mahlzeiten, welche zumeist ab Höhen von über 5.000 m auftreten. Diese sind vermutlich durch erhöhte Serumspiegel von Leptin, Cholezystochinin (CCK) und Zytokinen bedingt (7). Ob eine geringere Absorption von Nahrungsstoffen im Darm eine weitere Ursache ist, ist bisher fraglich. In Untersuchungen wurde sowohl eine verminderte Xylose- (bis zu - 35 %) und Glucoseabsorption (bis zu - 15%) auf 6.300 m als auch eine reduzierte Disaccharidaseaktivität (bis zu - 62 %) gefunden (7). Im Gegensatz dazu sind sowohl Absorption von Proteinen und Fetten als auch Kalorienverlust über den Stuhl normal (9). Um einen starken Gewichtsverlust bei Expeditionen in großer Höhe zumindest teilweise zu vermeiden, empfiehlt sich eine kohlenhydratreiche Ernährung, mehrere Mahlzeiten am Tag (zusätzlich Snacks), mindestens eine warme Mahlzeit am Tag sowie reichliche Flüssigkeitszufuhr.

GASTROINTESTINALE MOTILITÄT

Störungen im Bereich der gastrointestinalen Motilität können zu Symptomen wie Übelkeit/Erbrechen, Völlegefühl, Meteorismus, Durchfall und Obstipation führen. Einflüsse von Höhe konnten bisher auf die Magen- und Kolonmotilität gezeigt werden. In einem Tierexperiment bei Ratten unter simulierten Höhenbedingungen von 5.000 m wurde eine Hemmung der Magenmotilität anhand einer verminderten Amplitude und Anzahl der Kontraktionen gemessen (10). Durch Vagotomie der Ratten konnte dieser Effekt verhindert werden. Im selben Experiment wurde eine Steigerung der Kolonmotilität zu Beginn und am Ende der simulierten Höhenbedingungen beobachtet, dieser Effekt war unabhängig von einer Vagotomie. Eine weitere Studie an 30 gesunden Probanden in einer simulierten Höhe von 2.500 m fand eine signifikante verlängerte Magenentleerungszeit statt, insbesondere bei faserreicher Ernährung (20 g/Mahlzeit) (11).

Zusammenfassend sind Höheneinflüsse auf die gastrointestinale Motilität zumindest teilweise durch zentrale Faktoren ausgelöst und können die Genese einiger Symptome bei Höhenaufenthalten partiell erklären.

DYSPEPSIE, GASTRITIS, PEPTISCHES ULCUS UND GASTROÖSOPHAGEALE REFLUXERKRANKUNG (GERD)

Säurebedingte Erkrankungen des oberen Gastrointestinaltrakts zählen generell zu den häufigsten Erkrankungen. Durch eine hohe Rate an Durchseuchung mit Helicobacter pylori sind diese Erkrankungen mit einer hohen Inzidenz bei Bewohnern von hoch gelegenen Regionen wie z.B. den Anden beschrieben. Auffällig ist jedoch eine schwerere Form der Gastritis im Vergleich zu Bewohnern von Gebieten auf Seehöhe (12). Daher werden zusätzliche magenaggressive Faktoren und ein Mangel an Magenschleimhaut-protektiven Faktoren postuliert. Die Häufigkeit dieser Erkrankungen ist bisher bei Alpinsportlern nochnicht genau untersucht worden, jedoch ist eine sehr hohe Prävalenz in anderen Ausdauersportarten wie dem Laufen beschrieben. In einer Untersuchung an jungen Sportlern hatten 17/24 (71 %) eine erosive Gastritis (Abb. 3), 1/24 (4 %) ein peptisches Ulcus und 8/24 (33 %) eine Ösophagitis (6). Als Ursache wird unter anderem eine reduzierte Magendurchblutung vermutet. Ebenso sind gastroösophageale Refluxsymptome sowie ein gemessener pathologischer Reflux bei verschiedenen Sportarten zu beobachten, insbesondere bei Nahrungsaufnahme vor sportlicher Betätigung (13). Die Prophylaxe und Therapie derartiger Erkrankungen und Symptome beinhaltet die üblichen Säureblocker wie Protonenpumpenhemmer und H2-Blocker sowie – in milden Fällen – Antazida.

Abb.3: Endoskopischer Aspekt einer erosiven Gastritis.

FLATULENZ/METEORISMUS

Eine erhöhte Flatulenz beziehungsweise Meteorismus wird bei Passagieren und Bordpersonal von Langstreckenflügen beschrieben. Der Kabineninnendruck auf diesen Flügen entspricht 1.500–2.500 Höhenmetern. Prinzipiell betrifft dieser Umstand auch alle anderen Arten der Höhenexposition wie den Alpinsport. Die Ursache ist hauptsächlich eine physikalische. Durch die Abnahme des Luftdrucks kommt es zu einer Volumenszunahme der Darmgase. Wie in Tabelle 2 gezeigt, ist die Gasausdehnung in 10.000 m die vierfache im Vergleich zur Seehöhe. Die Darmgase werden durch verschluckte Luft, kohlendioxydhaltige Getränke sowie durch die bakterielle Fermentation von im Dünndarm nicht absorbierten Kohlenhydraten und Proteinen gebildet. Die Hauptbestandteile sind die geruchslosen Gase Stickstoff, Wasserstoff und Kohlendioxyd (14). Das intestinale Gasvolumen ist sehr variabel und beträgt zwischen 150–500 ml. Ein Höhenaufenthalt kann somit zu einer signifikanten Zunahme des Darmgasvolumens führen. Als zusätzlicher Auslöser für diese Symptome kommen Änderungen in der Magen- und Darmmotilität in Frage (siehe oben).

Höhe Gasvolumen

Seehöhe 100 ml 1.800 m 130 ml 10.000 m 400 ml Tab.2: Einfluss von Höhe auf die Gasausdehnung.

PFORTADERTHROMBOSE

Eine hohe Rate an der an und für sich seltenen Pfortaderthrombose wurde in einer kürzlich publizierten Arbeit bei indischen Soldaten mit längerem Höhenaufenthalt beschrieben. In dieser Publikation wurden 26 Fälle von höhenassoziierter mit 11 Fällen von nicht höhenassoziierter Pfortaderthrombose verglichen (15). Bei den Patienten mit der höhenassoziierten Form wurde ein Höhenaufenthalt von 4.000 bis 6.500 m mit einer durchschnittlichen Dauer von 12 Monaten (1–20 Monate) angegeben. Es handelte sich zumeist um junge Patienten im mittleren Alter von 27 Jahren. Auffallend im Gegensatz zur nicht höhenassoziierten Form war eine geringe Rate an thrombophilen Grunderkrankungen und zusätzlicher Beteiligung von mehreren pfortaderassoziierten Gefäßen (15). Ein thrombophiles Risiko durch den Höhenaufenthalt an sich, vermutlich durch Exsikkose, wurde postuliert.

KONKLUSION

Obwohl gastrointestinale Probleme häufig bei Höhenaufenthalten und sportlichen Betätigungen vorkommen, sind publizierte Daten über deren genaue Inzi-

denz und über mögliche pathophysiologische Mechanismen nur sehr spärlich. Eine genauere Erforschung der gastrointestinalen Veränderungen durch Höhe erscheint daher in Zukunft notwenig und kann auch zum besseren generellen Verständnis physiologischer und pathophysiologischer Vorgänge im MagenDarm-Trakt beitragen.

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